Die Masken, die wir bei der nächsten Pandemie tragen werden

Jan 19, 2024

N95 sind gut. Manche Wissenschaftler wollen es noch viel besser machen.

Aktualisiert am 14. Oktober 2022 um 15:25 Uhr ET

Einerseits war die weltweite Reaktion auf die Coronavirus-Pandemie in den letzten zweieinhalb Jahren ein großer Triumph für die moderne Medizin. Wir haben COVID-Impfstoffe schneller entwickelt als jeden anderen Impfstoff in der Geschichte und begannen bereits ein Jahr, nachdem das Virus erstmals Menschen infiziert hatte, mit der Verabreichung. Es stellte sich heraus, dass die Impfstoffe besser wirkten, als hochrangige Beamte des öffentlichen Gesundheitswesens zu hoffen gewagt hatten. Zusammen mit antiviralen Behandlungen haben sie die Zahl der durch das Virus verursachten schweren Erkrankungen und Todesfälle drastisch reduziert und Hunderten Millionen Amerikanern geholfen, wieder so etwas wie das Leben vor der Pandemie wieder aufzunehmen.

Und doch hat die Pandemie auf einer anderen Ebene die Unzulänglichkeit solcher pharmazeutischer Interventionen gezeigt. In der Zeit, bis die Impfstoffe eintrafen, starben allein in Amerika mehr als 300.000 Menschen an COVID. Auch seitdem haben die schwindende Immunität und das halbregelmäßige Auftreten neuer Varianten für eine unbehagliche Entspannung gesorgt. Weitere 700.000 Amerikaner sind in diesem Zeitraum gestorben, ungeachtet der Impfungen und antiviralen Medikamente.

Für einige Experten für Pandemieprävention ist die Schlussfolgerung, dass pharmazeutische Interventionen allein einfach nicht ausreichen. Auch wenn Impfungen und Medikamente entscheidend sein können, um den Schlag eines Virus zu mildern, sobald es angekommen ist, sind sie von Natur aus eher reaktiv als präventiv. Um künftigen Pandemien vorzubeugen, sollten wir uns laut einigen Experten darauf konzentrieren, Viren dort anzugreifen, wo sie am anfälligsten sind, bevor pharmazeutische Eingriffe überhaupt notwendig sind. Konkret, so argumentieren sie, sollten wir uns auf die Luft konzentrieren, die wir atmen. „Wir haben uns in der Vergangenheit mit vielen Varianten, vielen Stämmen und anderen Atemwegserregern befasst“, sagte Abraar Karan, Arzt für Infektionskrankheiten und Experte für globale Gesundheit an der Stanford University. erzählte mir. „Das Einzige, was gleich geblieben ist, ist der Übertragungsweg.“ Die furchterregendsten Pandemien werden in der Luft übertragen.

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Es werden zahlreiche sich überschneidende Anstrengungen unternommen, um künftige Ausbrüche durch eine Verbesserung der Luftqualität abzuwehren. Viele Wissenschaftler plädieren seit langem für eine Überarbeitung der Art und Weise, wie wir Innenräume belüften, was das Potenzial hat, unsere Luft auf die gleiche Weise zu verändern, wie die Einführung von Abwassersystemen unser Wasser verändert hat. Auch einige Forscher sind vom Versprechen einer keimtötenden Beleuchtung begeistert. Die Nachrüstung der Gebäude eines Landes mit besseren Lüftungssystemen oder keimtötender Beleuchtung ist jedoch wahrscheinlich eine langfristige Aufgabe, die eine umfangreiche institutionelle Beteiligung und wahrscheinlich eine beträchtliche Menge staatlicher Mittel erfordert. Mittlerweile hat sich eine eher Nischen-Untergruppe auf ein, zumindest theoretisch, etwas einfacheres Unterfangen konzentriert: die perfekte Maske zu entwerfen.

Zweieinhalb Jahre nach Beginn dieser Pandemie ist es kaum zu glauben, dass die Masken, die uns heute allgemein zur Verfügung stehen, im Wesentlichen dieselben sind wie im Januar 2020. N95-Masken, der Goldstandard für den Durchschnittsmenschen, sind ziemlich gut: Sie filtern mindestens 95 Prozent der 0,3-Mikrometer-Partikel heraus – daher N95 – und sind in Krankenhäusern im Allgemeinen die bevorzugten Masken. Und doch weiß jeder, der in den letzten zweieinhalb Jahren eines getragen hat, dass sie, obwohl wir das Glück haben, sie zu haben, nicht besonders bequem sind. Ab einem bestimmten Punkt beginnen sie, Ihre Ohren, Ihre Nase oder Ihr ganzes Gesicht zu verletzen. Wenn Sie sich nach einem langen Flug endlich entlarven, sehen Sie wahrscheinlich wie ein Waschbär aus. Die meisten vorhandenen N95-Masken sind nicht wiederverwendbar, und obwohl jede einzelne Maske recht günstig ist, können sich die Kosten mit der Zeit summieren. Sie behindern die Kommunikation und hindern Menschen daran, die Mimik des Trägers zu sehen oder von seinen Lippen zu lesen. Und da eine Dichtsitzprüfung erforderlich ist, liegt die Wirksamkeit für den durchschnittlichen Träger wahrscheinlich deutlich unter den beworbenen 95 Prozent. Im Jahr 2009 veröffentlichte die Bundesregierung einen Bericht mit 28 Empfehlungen zur Verbesserung der Masken für Gesundheitspersonal. Es scheint, dass nur wenige davon mitgenommen wurden.

Diese Mängel sind Teil der Bemühungen, die Menschen dazu zu bringen, Masken zu tragen, ein harter Kampf. NIOSH, die mit der Zertifizierung und Regulierung von Masken beauftragte Bundesbehörde, scheint überlastet und unterfinanziert zu sein. Um die Sache noch komplizierter zu machen, erzählten mir Joe und Kim Rosenberg, die in den frühen Stadien der Pandemie ein Maskenunternehmen gründeten, das sich erfolglos um die NIOSH-Zulassung bewarb, dass der Zertifizierungsprozess in gewisser Weise zirkulär sei: Ein erfolgreicher Antrag erfordert riesige Kapitalbeträge, die in wiederum erfordern enorme Investitionen, aber Investoren sehen im Allgemeinen gerne Daten, die zeigen, dass die Masken beispielsweise in einem Krankenhaus wie beworben funktionieren, und Masken können in einem Krankenhaus nicht ohne vorherige NIOSH-Genehmigung getestet werden. NIOSH antwortete nicht auf eine Bitte um Stellungnahme, bevor diese Geschichte veröffentlicht wurde, aber danach teilte mir ein Sprecher mit, dass die Agentur während der Pandemie weit mehr Anträge erhalten habe als zuvor und dass sie „eng mit den aktuellen Zulassungsinhabern zusammenarbeitet.“ neuen Bewerbern, Bewerbungen so zügig wie möglich zu bearbeiten.“

Abgesehen von den neuen Produkten gibt es bereits Masken, die auf die eine oder andere Weise die Standard-N95-Masken übertreffen. Elastomer-Atemschutzmasken sind wiederverwendbare Masken, die Sie mit austauschbaren Filtern ausstatten. Abhängig vom verwendeten Filter kann die Maske genauso effektiv wie eine N95 oder sogar noch effektiver sein. Bei Ausstattung mit HEPA-Qualitätsfiltern filtern Elastomere 99,97 Prozent der Partikel heraus. Und es gibt sie sowohl in Halbgesichtsversionen (die Nase und Mund bedecken) als auch in Vollgesichtsversionen (die auch die Augen bedecken). Eine weitere Option sind PAPRs oder elektrisch betriebene luftreinigende Atemschutzmasken – batteriebetriebene Masken mit Kapuze, die den gesamten Kopf des Trägers bedecken und dem Träger ständig HEPA-gefilterte Luft zum Atmen blasen.

Angesichts der Herausforderungen, die es in den letzten Jahren mit sich brachte, viele Amerikaner davon zu überzeugen, selbst dünne OP-Masken zu tragen, sind die Probleme mit diesen überlegenen Masken – zumindest den aktuellen Modellen – wahrscheinlich ausschlaggebend für eine breite Akzeptanz bei künftigen Ausbrüchen. Elastomere sind im Allgemeinen sperrig, teuer, schränken den Bewegungsbereich ein, verdecken den Mundbereich und erfordern eine Dichtsitzprüfung, um die Wirksamkeit sicherzustellen. PAPRs haben ein transparentes Gesichtsteil und erfordern in vielen Fällen keine Dichtsitzprüfung, sind aber auch sperrig; kosten derzeit jeweils mehr als 1.000 US-Dollar; Und da sie batteriebetrieben sind, können sie ziemlich laut sein. Ich versichere Ihnen, dass beides nicht die Art von Kleidung ist, die Sie im Kino tragen möchten.

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Die Menschen, die am meisten auf die Verbesserung von Masken fixiert zu sein scheinen, sind ein Sammelsurium aus Biologen, Biosicherheitsexperten und anderen, deren Hauptsorge nicht eine weitere COVID-ähnliche Pandemie ist, sondern etwas noch Erschreckenderes: ein vorsätzlicher Akt des Bioterrorismus. In den apokalyptischen Szenarien, die sie am meisten beunruhigen – die, um es klarzustellen, spekulativ sind – setzen Bioterroristen mindestens einen hoch übertragbaren Krankheitserreger mit einer Letalität im Bereich von, sagen wir, 40 bis 70 Prozent frei. (COVID liegt bei etwa 1 Prozent.) Da es sich um ein neuartiges Virus handelt, hätten wir noch keine Impfstoffe oder Virostatika. Die einzige Möglichkeit, einen völligen Zusammenbruch der Gesellschaft zu verhindern, bestünde darin, wichtige Arbeitnehmer mit PSA auszustatten, von der sie sicher sein können, dass sie einen unfehlbaren Schutz vor Infektionen bietet – sogenannte perfekte PSA. In einem solchen Szenario würden N95 nicht ausreichen, sagte mir Kevin Esvelt, ein Evolutionsbiologe am MIT: „70-prozentige Virusletalität, 95-prozentiger Schutz – das würde mich nicht gerade mit Zuversicht erfüllen.“

Bestehende Masken mit HEPA-Filtern könnten in diesem Worst-Case-Szenario durchaus ausreichend Schutz bieten, aber nicht einmal das sei selbstverständlich, sagte mir Esvelt. Vaishnav Sunil, der das PSA-Projekt im Labor von Esvelt leitet, glaubt, dass PAPRs am vielversprechendsten sind, da sie keine Dichtsitzprüfung erfordern. Derzeit prüft das MIT-Team bestehende Produkte, um das weitere Vorgehen zu ermitteln. Ihr Ziel besteht letztendlich darin, sicherzustellen, dass das Land vollständig schützende Masken an alle wichtigen Arbeitnehmer verteilen kann, was erstens ein Problem des Designs und zweitens ein Problem der Logistik ist. Die Maske, nach der Esvelts Team sucht, ist möglicherweise bereits erhältlich und wird nur zu einem zu hohen Preis verkauft. In diesem Fall werden sie sich darauf konzentrieren, den Preis zu senken. Oder sie müssen etwas von Grund auf neu entwerfen. In diesem Fall wird ihre Arbeit zumindest zunächst hauptsächlich aus neuer Forschung bestehen. Laut Sunil ist es wahrscheinlicher, dass sie das beste verfügbare Produkt ermitteln und geringfügige Anpassungen vornehmen, um den Komfort, die Atmungsaktivität, die Benutzerfreundlichkeit und die Wirksamkeit zu verbessern.

Esvelts Team ist bei weitem nicht die einzige Gruppe, die sich mit der Zukunft der Maskierung beschäftigt. Im vergangenen Jahr begann die Bundesregierung mit der Ausschreibung eines Maskendesign-Wettbewerbs, der die technologische Entwicklung vorantreiben soll. Die Ergebnisse waren äußerst kreativ: Unter den zehn Gewinner-Prototypen, die in der ersten Phase des Wettbewerbs ausgewählt wurden, befanden sich eine halbtransparente Maske, eine Origami-Maske und eine Maske für Babys mit einem Schnuller auf der Innenseite.

Am Ende läuft die Frage, wie viel wir in die Verbesserung von Masken investieren sollten und wie wir sie tatsächlich verbessern sollten, auf eine tiefere Frage hinaus, welche mögliche zukünftige Pandemie Sie am meisten beunruhigt. Wenn Ihre Antwort ein biotechnologischer Angriff ist, dann werden Sie natürlich erhebliche Ressourcen in die Perfektionierung der Wirksamkeit und die Verbesserung von Masken im Allgemeinen investieren, da Masken bei einer solchen Pandemie möglicherweise das Einzige sind, was uns retten kann. Wenn Ihre Antwort SARS-CoV-3 ist, machen Sie sich möglicherweise weniger Gedanken über die Wirksamkeit und geben proportional mehr für Impfstoffe und antivirale Medikamente aus. Das ist keine fröhliche Entscheidung. Aber es ist ein wichtiges Thema, während wir langsam aus der aktuellen Pandemie herauskommen und uns auf das konzentrieren, was uns in der Zukunft erwartet.

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Für ältere und immungeschwächte Menschen könnten hochwirksame Masken auch außerhalb eines Worst-Case-Szenarios nützlich sein. Aber traditionellere Gesundheitsexperten, die nicht so viel Wert auf die Möglichkeit einer höchst tödlichen, vorsätzlichen Pandemie legen, sind weniger darauf bedacht, die Wirksamkeit für die breite Öffentlichkeit zu perfektionieren. Die größeren Gewinne, so sagen sie, werden nicht durch eine geringfügige Verbesserung der Wirksamkeit bestehender hochwirksamer Masken erzielt, sondern dadurch, dass mehr Menschen überhaupt dazu gebracht werden, hochwirksame Masken zu tragen. „Es ist wichtig, die Verwendung von Masken für die Menschen einfacher, komfortabler und effektiver zu machen“, sagte mir Linsey Marr, Umweltingenieurin an der Virginia Tech. Es würde auch nicht schaden, sie etwas modischer zu machen, sagte sie. Wichtig sei auch die Wiederverwendbarkeit, sagte mir Jassi Pannu, Mitarbeiter am Johns Hopkins Center for Health Security, denn bei einer Pandemie würden die Vorräte an Einwegprodukten fast immer zur Neige gehen.

Karan von Stanford stellt sich eine Welt vor, in der jeder im Land seine eigene Elastomer-Atemschutzmaske hat – in den meisten Fällen nicht für den täglichen Gebrauch, aber bei Bedarf verfügbar. Anstatt Ihren Vorrat an wiederverwendbaren Masken ständig aufzufüllen, tauschen Sie einfach von Zeit zu Zeit die Filter in Ihrem Elastomer (oder vielleicht auch einem PAPR) aus. Die Maske wäre transparent, sodass ein Freund Ihr Lächeln sehen könnte, und relativ bequem, sodass Sie sie den ganzen Tag tragen könnten, ohne dass sie in Ihre Nase schneidet oder an Ihren Ohren zieht. Wenn Sie abends nach Hause kamen, desinfizierten Sie es einige Minuten lang.

Karans Vision könnte in weiter Ferne liegen. Die Spannungen in Amerika bezüglich der Maskierung während der Pandemie geben kaum Anlass zur Hoffnung auf eine einheitliche oder universelle Reaktion auf künftige Katastrophen. Und selbst wenn das passieren würde, sind sich alle, mit denen ich gesprochen habe, darin einig, dass Masken allein keine Lösung sind. Sie stellen mit ziemlicher Sicherheit den kleinsten Teil der Bemühungen dar, sicherzustellen, dass die Luft, die wir atmen, sauber ist, die physische Welt zu verändern und die Übertragung von Viren zu stoppen, bevor sie geschieht. Dennoch ist die Herstellung und Verteilung von Millionen von Masken mit ziemlicher Sicherheit einfacher als die Installation hochwertiger Belüftungssysteme oder keimtötender Beleuchtung in Gebäuden im ganzen Land. Masken sind nicht zuletzt die untergeordnete Frucht. „Wir können mit schmutzigem Wasser umgehen, und wir können mit der Reinigung von Oberflächen umgehen“, sagte mir Karan. „Aber wenn es um die Reinigung der Luft geht, sind wir sehr, sehr weit zurück.“