Robot, tessuti, luci e videocamere: ecco tutti gli scudi antivirus

Tessuti antivirus, soffitti “intelligenti” che distruggono i droplet, robot disinfettanti, luci ultraviolette e videocamere anticontagio: la lotta al Covid-19 diventa sempre più futuristica. E, almeno questa è la speranza, sempre più efficace grazie alle nuove soluzioni in campo. Ad esempio il tallone d’Achille delle mascherine e degli equipaggiamenti antivirus, ovvero l’essere monouso o avere una riutilizzabilità estremamente limitata, è abbattuto da una nuova tecnologia che consente di produrre materiali tessili che hanno lo stesso aspetto dei tessuti veri e propri ma non offrono ai virus alcuna possibilità di attecchire.

I virus non attecchiscono
«Inizialmente abbiamo sviluppato questo materiale – un “non tessuto” a base di polipropilene - per repellere le proteine del sangue contenute nel siero. Poi però in piena crisi pandemica abbiamo pensato che potesse essere efficace anche contro le particelle dei virus, visto che hanno uno strato esterno fatto di proteine», spiega Paul Leu, docente di ingegneria industriale all’Università di Pittsburgh. «E’ un materiale super idrorepellente che grazie alla sua rugosità riduce di 350 volte la superficie di contatto con i droplet liquidi contenti il virus. E a differenza di altri tessuti idrorepellenti che si logorano con grande facilità, questo è un materiale che mantiene la sua funzione anche dopo lavaggi multipli e migliaia di abrasioni: qualità essenziale per maschere e camici di medici e infermieri, ma anche per tende d’ospedale e rivestimenti per sedie». Nello studio pubblicato su Acs Applied Materials and Interfaces, il materiale riduce del 99.2% la possibilità di attecchire degli adenovirus di tipo 4  e del 97,6% quella degli adenovirus di tipo 7, patogeni che possono causare malattie respiratorie acute. E ne sarà ora verificata l’efficacia contro i virioni del Sars-Cov-2.

Il robot disinfettante
Un modo più radicale per prevenire possibili contagi è quello di distruggere il virus a monte, ancora prima che entri in contatto con i tessuti o con la nostra pelle: è questo l’obiettivo del robot disinfettante “Violet”, una sorta di “Roomba” che invece di aspirare la polvere irraggia con ultravioletti tutte le superfici degli ambienti da igienizzare, come le stanze in ambulatori, ospedali e cliniche. «Oggi eliminare virus e batteri nelle stanze degli ospedali è un compito oneroso in termini di tempo, e richiede squadre di pulitori che disinfettino manualmente le superfici. E’ un approccio non del tutto affidabile, per l’errore umano che è sempre presente, e presenta anche qualche rischio per il personale che si occupa della pulizia, costretto a passare una quantità considerevole di tempo in prossimità dei patogeni che potrebbero annidarsi sulle superfici da pulire o nell’aria», spiega Conor Mc Ginn, docente di ingegneria meccanica al Trinity College di Dublino. «Per di più la disinfezione tradizionale rimuove i germi sulle superfici, non quelli nell’aria, e questo è un problema con il Sars-Cov-2, che può essere trasmesso in forma di aerosol. E’ vero che i disinfettanti chimici possono essere vaporizzati e diffusi nell’aria, ma questo approccio è ancora più costoso in termini di tempo e non può essere usato in stanze con apparecchiature elettroniche sensibili, o con tessuti che potrebbero impregnarsi di disinfettante».

I raggi ultravioletti
La soluzione? I raggi ultravioletti, che distruggono il virus sia nell’aria che sulle superfici degli oggetti e degli arredi. «E’ una disinfezione veloce, che protegge gli addetti alle pulizie perché non richiede che siano presenti a lungo nelle stanze», spiega Mc Ginn. «Ed è provata l’efficacia degli ultravioletti nel distruggere molti tipi diversi di germi, compresi i virioni della famiglia dei coronavirus». Il robot “Violet” si differenzia dai suoi predecessori per l’autonomia: una volta piazzato in una stanza, la esplora identificando le parti che, per la loro struttura e funzione, richiedono più irradiazione. «Usiamo un algoritmo che è stato allenato per circa un anno nei contesti ospedalieri più diversi», spiega Mc Ginn. «Ad esempio “Violet” può disinfettare completamente una sala di radiologia in 15 minuti, ovvero un tempo da 2 a 4 volte inferiore a quello richiesto per la disinfezione manuale: ciò riduce i tempi di attesa dei pazienti in coda per le lastre. Inoltre il “cervello” di Violet si assicura, grazie ad algoritmi di visione computerizzata, che i raggi UV non siano mai diretti verso le persone che possono trovarsi nelle stanze: questo rende il nostro robot capace di lavorare insieme al personale».

Le lampade sul soffitto
Se non serve una disinfezione completa delle superfici, ma si desidera rimuovere i droplet più minuscoli fluttuanti nell’aria, una soluzione possibile è quella caldeggiata da Edward Nardell, docente di medicina presso la Harvard Medical School, esperto in malattie polmonari: un sistema di lampade a ultravioletti piazzate nei quattro angoli di una stanza immediatamente a ridosso del soffitto, per distruggere i germi portati in alto dall’aria. L’idea è che prima o poi tutti i germi sospesi nell’aria di una stanza salgano verso questa zona aerea irraggiata da UV, venendo così distrutti. «E’ una soluzione che ha mostrato un’efficacia dell’80% contro i batteri di una malattia a diffusione aerea come la  tubercolosi. Nel caso del Coronavirus l’efficacia dovrebbe essere ancora maggiore perché i virioni sono più semplici da inattivare rispetto ai batteri. Gli ultravioletti con lunghezza d’onda di 254 nanometri distruggono immediatamente il DNA e l’RNA nei batteri e nei virus», spiega Edward Nardell, docente di medicina presso la Harvard Medical School.

Disinfettare l'aria
«Non c’è nemmeno bisogno di usare dei ventilatori per spingere in alto l’aria da disinfettare: ognuno di noi è come una lampadina da 60 Watt: il nostro corpo genera calore, che riscalda l’aria e la fa salire verso l’alto, spostando aria più fredda in basso. Nelle stanze occupate da persone che si muovono c’è già un costante rimescolamento dell’aria. Ma se si vuole aumentare l’efficacia, si può muovere l’aria con un normale ventilatore a bassa velocità da soffitto». Il riscaldamento globale potrebbe rendere ancora più utile questa soluzione: «In India e in Cina oggi si tende a tenere chiuse le finestre negli ospedali, per il clima troppo caldo e umido. Ciò impedisce il ricircolo dell’aria, che è importante per la disinfezione», osserva Nardell. «Il rischo di infezioni delle vie aeree, in questi casi, aumenta. A meno che non si abbia un sistema in grado di disinfettare l’aria, come i raggi UV».

La videocamera intelligente
In quegli ambienti dove una disinfezione di questo tipo non sarebbe efficace perché troppo lenta rispetto al turnover delle persone – come i grandi spazi affollati di ipermercati, stazioni e aeroporti – una soluzione tecnologica anti Covid-19 può essere una videocamera “intelligente” che permetta al tempo stesso di misurare la temperatura a distanza, di monitorare i contatti tra le persone e di proteggere la loro privacy. «La nostra videocamera è collegata a un sistema di intelligenza artificiale che analizza ciò che accade. Ciò permette di rispondere a domande come: qual è la distanza tra le persone, e quale è il loro  comportamento? Chi interagisce con chi? Chi si siede nello stesso posto in cui si è seduta un’altra persona mezz’ora prima?», spiega Touradj Ebrahimi, docente di ingegneria al Politecnico di Losanna.

La catena dei contatti
«Queste informazioni permettono di ricostruire la catena di contatti di una persona, quando si scopre che è positiva al Covid-19. Così da poter effettuare tamponi alle persone con cui è stata in stretto contatto». Senza per questo violare la privacy. «Abbiamo ideato un sistema che trasforma le immagini che vengono registrate, ripristinando le immagini originali, quelle utili a identificare l’individuo, solo in presenza di una chiave speciale che può essere data alle autorità», spiega Ebrahimi. «Un esempio: immaginiamo che la telecamera abbia filmato una donna alta 1,70 m con gonna e capelli neri raccolti in una coda di cavallo. E che la termocamera registri una temperatura corporea superiore alla media. Quando la nostra videocamera memorizza il filmato, può conservare soltanto un dettaglio rilevante – ad esempio la capigliatura e la gonna – e modificare gli altri parametri, dando alla donna un’altezza di 1,60 o 1,80. Così che chiunque visioni il filmato non veda tutti i dettagli della persona, ma solo quelli utili a riconoscerla sommariamente per capire se quella stessa persona si è avvicinata troppo agli altri o se magari ha continuato a tossire per tutto il tempo, e quali oggetti abbia toccato». 

La tutela della privacy
Un algoritmo permette di riottenere l’immagine originaria, ma solo in caso ciò sia richiesto dalle autorità. Le videocamere consentono di superare i – notevolissimi - problemi del tracciamento di contatti via app. «Innanzitutto non tutti hanno uno smartphone, ad esempio negli Stati Uniti il 20% delle persone ne è privo. E tra questi, molti appartengono alle fasce di popolazione più a rischio di infezione, come gli anziani e gli homeless», spiega Ebrahimi. «Un altro problema è che in un ambiente come il supermercato le app che tracciano la prossimità con Bluetooth possono considerare a rischio due persone anche se, separate da uno scaffale, si trovano in due corridoi diversi. Mentre magari l’app non considera a rischio di contagio due persone un po’ più lontane tra loro, ma che si trovano nello stesso corridoio e quindi hanno più probabilità di respirare le goccioline emesse dall’altro. La videocamera invece è in grado di distinguere correttamente le due situazioni e la loro rischiosità». Un terzo problema è la disponibilità a scaricare l’app. «Molti non desiderano essere tracciati. E se l’app non è usata almeno dal 60% della popolazione, è poco utile. Perfino a Singapore, dove si usa lo smartphone per ogni cosa, non si è riusciti a raggiungere questa percentuale. Ecco perché un sistema anticontagio basato su videocamere può essere prezioso, perlomeno nei grandi spazi attraversati da una moltitudine di persone».