Assessment of filtration efficiency, inhalation resistance and antibacterial activity for reusable antibacterial face masks after washing

Abstract

Introduction: In the early stages of the COVID-19 pandemic, disposable masks were worn several times due to the lack of certified masks. Although reusable masks fabricated using antibacterial fibers are available on the market, scientific data on their performance and antibacterial properties are lacking. Therefore, this study evaluated the filtration efficiency, inhalation resistance, and continuity of the antibacterial activity of reusable antibacterial masks before and after washing with water. Methods: Reusable silver, copper, and graphene antibacterial masks and cotton masks were used to compare their performance before and after washing. Furthermore, the performance before washing was compared with those of KF94 and N95 masks. Washing of the masks in a washing machine at 40 °C (Method A) and immersion in water at 60 °C for 15 min (Method B) and 90 °C for 15 min (Method C) were the tested washing methods. The masks were washed every day for 10 d, and their performance was evaluated after one, two, five, and ten washing times. The filtration efficiency of the masks was evaluated using NaCl and Staphylococcus aureus. Additionally, the antibacterial properties and inhalation resistance of the tested masks were investigated. Results: The filtration efficiencies of three reusable antibacterial masks were between 10–13% before washing and increased by approximately 6% after washing. Before washing, the bacterial filtration efficiency was 93–98%, and the antibacterial activity was 88–98%. The performance changed irregularly as the washing was repeated, and there was no significant difference in the performance before and after washing. Reusable antibacterial masks showed higher antibacterial activity than the non-antibacterial masks. The inhalation resistance before and after washing was 5–17 mmH2O, indicating appropriate air permeability. Conclusion: The filtration efficiency of the three reusable antibacterial masks was inadequate for blocking particles. The performance of the reusable antibacterial masks changed irregularly depending on the washing method and number of washing cycles. Therefore, it is recommended to wear a certified mask for protecting the respiratory track in daily life.

연구 배경: 코로나19 판데믹 초기에는 인증된 마스크의 부족으로 일회용 마스크를 다회 사용하기도 하였다. 항균 섬유로 만들어진 재사용 마스크가 시중에 판매되고 있지만 이에 대한 성능과 항균성에 대한 과학적인 데이터는 부재한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 재사용 가능한 항균 마스크에 대하여 세척 전후 여과효율, 흡기저항 및 항균작용의 지속성을 평가하고자 하였다. 연구 방법: 재사용이 가능한 은, 구리, 그래핀 항균 마스크와 면 마스크를 사용하여 세척 전후 성능 차이를 비교하였으며, 세척 전 성능은 KF94 및 N95 마스크와 비교하였다. 마스크를 세탁기에서 40 °C로 세탁(Method A), 60 °C의 물에 15분(Method B), 90 °C의 물에 15분 동안 침지하는 방법(Method C)을 활용하였다. 마스크는 10일 동안 매일 세척하여 1,2,5,10회 세척 후의 성능을 평가하였다. 마스크의 여과효율은 NaCl과 황색포도상구균을 활용하여 평가하였다. 또한 항균성과 흡기저항 시험을 시행하였다. 연구 결과: 재사용 항균성 마스크 3종의 분진 여과효율은 세척 전 10–13%로 낮았으며 세척 후에는 약 6% 증가했다. 세척 전 세균여과효율은 93–98%, 항균성은 88–98%로 나타났으나 세척을 반복할수록 성능이 불규칙하게 변화하였으며, 세척 전후의 성능에는 큰 차이가 없었다. 재사용 항균성 마스크는 무항균 마스크보다 높은 항균성을 보였다. 세척 전후 안면부 흡기저항은 5–17 mmH2O로 적절한 통기성을 보여주었다. 결론: 재사용 항균성 마스크의 3종의 여과효율은 입자를 차단하는데 적합하지 않았다. 재사용 항균성 마스크의 성능은 세척 방법과 세척 횟수에 따라 불규칙하게 변화하였다. 따라서 일상생활에서는 호흡기 보호를 위하여 인증된 마스크를 착용하는 것이 권장된다.