Pandemi dönemi ile hayatımıza giren MASKE’ler

Pandemi ile hayatımıza hızlı bir giriş yapan maske kavramı, özellikle tıbbi uygulamalar, taş ocakları, kömür ocakları ve askeri alanda yoğun olarak kullanılan bir terimdi.  Bu nedenle de maske ürünlerinin kalite özelliklerinin belirlenmesine yönelik bir çok standardizasyon ve standard test metotları geliştirilmiştir. Her ne kadar toplumdaki farkındalık yeni olsada özel uygulama alanları için maskeler üretilmekte, ticari olarak satılmakta ve performans parameterelinin kontrolü için laboratuvarlarda testlere tabi tutulmaktaydı. Toplumun büyük kesimini ilgilendirmediği için ise maske ürünleri hakkında toplumda yeterli bir farkındalık oluşmamıştı. Geçmişte özel uygulamlarda kullanılan, günümüzde ise toplumun tüm bireyleri tarafından kullanımı gündeme gelen maske ürünleri başlıca 3 sınıf altında toplanmıştır. Bunlar; cerrahi maskeler, toz maskeleri ve NBC (nükleer, biyolojik, kimyasal koruma) maskeleridir. NBC maskeleri askeri amaçlı veya kimyasal sızıntılardan veya itfaiyeci için yangın esnasında çıkan gazlardan korunma amacıyla özel üretilen maskeler olup, içerik olarak aktif karbon granülleri ile dolu kapsüller ile filtrasyon (ayırma) işlemini yapar. Bu tip maskeler günümüzdeki viral pandemilere yönelik olmayan tamamen gaz kirliliğinden korumaya yönelik maskelerdir. Diğer 2 sınıf maskelerden toz maskeleri, özellikle mikro ve nano boyutta partiküllerin oluşabildiği ortamlarda (taş ocakları, kompozit malzeme talaşlı imalat yapan yerler, marangozhaneler, kömür ocakları vb) kullanılmak için geliştirilmiş maskeler olup, kalitesi EN 149 standardına göre test edilmektedir. Bu maskelerin standardizasyonu EN 149’a göre filtrasyon etkinliği ve nefes alabilirlik parametrelerine göre yapılmaktadır. Bu maskeler nano ve mikroboyuttaki partiküllerin alınan havadan temizlenerek akciğere ulaşmasının önüne geçmek için kullanılmakatdır. Bu nedenle bu masklerdeki nefes alabilirlikten daha önemli olan filtrasyon etkinliğidir. Kısa süreli kullanılabilen, nefes almanın zor olması nedeniyle belirli periyotlarda çıkartılması gereken bir maske tipidir. Nefes alabilirliği cerrahi maskelere uygulanan test metodu ile ölçülürken, filtrasyon etkinliği farklı bir metot ile yapılmaktadır. Filtrasyon etkinliğinin ölçümünde EN 149 ve EN 13274-7 standartlarında belirtilen test metotları kullanılmakatdır. Bu metotta filtrasyon etkinliği tuz veya parafin aerosolleri ile belirlenmektedir. Aerosollerdeki partikül büyüklüklerinin 0.02-2 mikron arasında olması gerekmektedir. Söz konusu partiküller havaya karıştırlarak maske giymiş denek insanların nefes alması esnasında maskeden geçen partikül miktarı alevli spektroskopi cihazı ile ölçülmekte ve filtarasyon etkinliği belirlenmeketdir. Bu maskeler EN 149 standardizasyonuna göre FFP1, FFP2 ve FFP3 sınıfına ayrılmış olup, en yüksek filtrasyon etkinliğine FFP3 sınıfı sahiptir. N95 sınıflandırılması NIOSH CRF 42 (Amerikan) standardizasyonuna göre yapılan bir sınıflandırma olup, EN 149 standardizasyonua göre  FFP2 sınıfına denk gelmektedir. Cerrahi maskeler ise özellikle hastane uygulamalarında kullanılmak üzere tasarlanmış maskeler olup, filtrasyon etkinliği biyolojik kirleticilerle (bakteriler ile) yapılmaktdır. Bu maskelerin sınıflandırılması ise 2 ana 2 tali olmak üzere  4 parametrede yapılmaktadır. Avrupa standardizasyonu EN 14683 standardına göre Amerika’da ise ASTM F 2100 göre yapılmaktadır. TSE’nin pandemi döneminde yayınladığı bez maskelere yönelik standardizasyon da ( TS K 599) bu standardı esas almıştır. Bu maskelerin ana standardizasyon parametreleri ise bakteri filtrasyon etkinliği ve nefes alabilirliktir. EN 14683 standardizasyonuna göre 3 farklı tipte maske sınıfı mevcut olup, bunlar; Type I- %95 filtrasyon etkinliği , type II- %98 filtrasyon etkinliği ve Type IIR- %98 filtrasyon etkinliği dir. Type IIR sınıfı en yüksek filtrasyon etkinliğine sahip maske olup, nefes alabilirliği daha kötüdür. Nefes alabilirlik parametreleri ise 40 Pa (type I ve II) ve 60 Pa (type IIR) basınç farkından daha düşük olması olarak belirlenmiştir. TYPE IIR’ diğerlerinden ayıran en önemli özellik yüzeyinin sıvı iticilik özelliğine sahip olmasıdır ki, bu sayede ameliyathanelerde kullanılmakatdır. Type IIR maskeleri filtrasyon özelliği yanında kan sıçraması halinde kanının maskeyi geçmesini önlemek amacıyla üretilmiştir. Günümüzde biyolojik partiküllerin filtrasyonuna yönelik üretilen maskelerin filtrasyon etkinliği sadece bakteriler ile yapılmaktadır. Virüs filtrasyonuna yönelik herhangi bir sivil standart test metodu bulunmamakatdır. Virüs filtrasyon etkinliğine yönelik akademik seviyede araştırmalar yapılmakta olup, validasyon ve doğrulama çalışmları olmadığından henüz standart bir test metodu haline gelmemiştir.  Virüslerin havadaki davranışı bakterilere benzetildiğinden bakteri filtrasyon etkinliğinin viral filtrasyon etkinliği olarak ta öngörülmesi benimsenmiştir. Bakteri ve virüslerin boyutlarının farklı olmasından dolayı (bakteriler virüslerden daha büyük) bakteri filtrasyon etkinlik değerinin viral filtarsyon etkinliğinden daha yüksek olacağı bir gerçektir. Ancak küçük bakterilerle yapılan bakteri filtrasyon etkinlik test sonuçlarının virüsler içinde geçerli olabileceği düşünülmektedir.

Hem toz maskeleri hemde cerrahi maskeleri non-woven (dokunmamış) kumaştan imal edilen ürünler olup, filtrasyon etkinliği kullanılan melt blown tipi non-woven kumaşla artırılmıştır. Toz maskeleri kalın kumaş yapısında olup, iğneleme veya su jetli non-woven üretim tekniği ile üretilmektedir. Soluk alıp verme valfleri ise yine melt blown tekniği ile üretilmiş ince non-woven kumaş içermektedir. Toz maskelerinde nefes alıp verme sadece bu valflerden yapılmakta olup, burun ve ağızı kapatan diğer kısmların hava geçirgenliği çok düşük olduğundan nefes alıp verme esnasındaki basınç farkı hava girişini sağlayamamaktadır. Valf içinde ise nefes alma esnasında valf içindeki melt blown filtre malzemesi hava içindeki partikülleri ayırmaktadır. Normal bir nefes alıp vermede insan 8 L/dk’lik bir debi ile hava emişi ve salınımı yapmakatdır. Bu miktar hava geçşine izin vermeyen maskelerin uzun süreli kullanımı akciğerlere zarar verdiği yapılan araştırmlarala görülmştür. Özellikle toz maskelerinin uzun süreli kullanımı tavsiye edilmemektedir. Bunun sebebi bu tip maskelerin nefes alıp verme alanlarının küçük olması ve nefes alabilirliğinin zor olmasıdır. Bu tip maskler tek kullanımlık olup, belirli süre (8 saat gibi) kullanıldıktan sonra atılması gerekir. Bu tip maskeler en ucuz polimerlerden olan PP (polipropilen) veya PE (polietilen) polimerleirnden üretilmektedir. Tek kullanımlık olmasından dolayı yoğun kullanım halinde katı atık miktarını artırıcı bir etkisi vardır. Ancak geri dönüşebilir bir malzeme olması hasebiyle toplanıp tekrardan pazar poşeti gibi ürünlerin üretiminde kullanılabilmeketdir.

Cerrahi maskeler ise pandemi öncesi genelde tek kullanımlık tipte olup, SMS ismiyle anılmakatdır. SMS 3 katlı bir yapıyı ifade edip,S:spunbond, M: melt blown üretim tekniğinin isimleridir. Hem spunbond hemde meltblown eriyikten non-woven kumaş üretim tekniği olup, spunbond tekniği ile üretilen yapı daha büyük gözenek ve daha kalın lif içerir. Bu nedenle de hava geçirgenliği yüksek, ancak filtrasyon etkinliği düşüktür. Meltblown tekniği ile üretilen kumaş ise daha küçük gözenekler ve daha ince lif içerdiğinden hava geçirgenliği daha düşük filtrasyon etkinliği ise daha yüksektir.  Bu tip cerrahi maskelerde filtrasyonu orta tabakadaki meltblown kumaş yaparken, dış ve iç katmandaki spunbond tabakakalar ise nefes alabilirliği iyileştirmektedir. Melt blown üretimi daha az ve pahalı olduğundan pandemi döneminde orta tabakanın da spunbond olduğu maskeler üretilmiştir ki, bu maskenin filtrasyon etkinliğini büyük oranda düşürmektedir. Dolayısıyla maske kullanmadan önce özellikle filtrasyon özelliğinin test edilip onaylanmış olmasına dikkat edilmelidir. En azından orta tabakanın meltblown olduğu belgelendirilmedir.

Yeryüzünde 7 milyar insan yaşadığı, her bölgenin bu pandemiden etkilendiği göz önüne alındığında günde bir maske kullanılması halinde, günlük 7 milyar maske üretimi söz konusu olacaktır ki, bu rakam dünya üretimin ulaşamayacağı bir rakamdır. Dolayısıyla tek kullanımlık yerine yıkanabilir maskeler hem hastane hemde sivil hayatta kullanımı zorunluluk arz etmektedir. Özellikle gündelik hayatta maske kullanımının moda olması ve bir aksesuara dönüşmesi ihtimalide göz önüne alındığında tek kullanımlık ve estetik özelliği olmayan maskelerin tercih edilebilirliği düşecektir. Bursa Teknik Üniversitesinde yapılan inovasyon ile dünya gündemine giren bez maske olgusu pandemi döneminde özellikle sivil kullanım için bir açılım sağlamıştır. Yapılan inovasyondan sonra dünya çapında bez maske kavramı oluşmuş, ve bu ürüne yönelik hem avrupa hemde ülkemizde standardizasyon geliştirilmiştir. Artık günümüzde bez maske kavramı kullanılmaya başlanmıştır. Bu kapsamda hem Avrupa hemde ülkemizde bez maskenin kabul edilebilirliğine yönelik standartlar oluşturulmuştur.

Bez maske kavramı ise dokunmuş kumaşlardan üretilen maskeler olup, yapısı gereği yıkanabildiğinden çoklu kullanımı olan maskelerdir. Bez maskeler örme ve dokuma tekniği ile üretilebilmektedir. Dokuma tekniği ile uygun doku yapısı, lif kesiti ve alanı  ve iplik yapısı ile çok yüksek filtrasyon etkinliği olan ve daha iyi bir nefes alabilirlik sağlayan maskelerin üretilmesinin olanak dahilinde olduğu bu pandemi döneminde Bursa Teknik Üniversitesi öncülüğünde görülmüştür. Bu tip bez maskelerin kullanımı alanına bağlı olarak hem toz maskelerin standardizayonu olan EN 149’a göre hemde cerrahi masklerin standardizasyonu olan EN 14683’ göre değerlendirilebileceği gibi yeni konsepte uygun olaraka geliştirilen bez maske standardizasyonuna göre de değerlendirilebilir. Maskelerde önemli olan diğer bir özellik ise  CO₂ ve nem birikimidir. Özellikle nefes verme sırasında nefesin çıkışının zor olması duurmunda CO₂ ve nem birikimi yanında bakteri içerine nefesin göze doğru çıkması durumunda hem göz hemde de kulaklarada iltihaplara neden olması kaçınılmazdır. Maskelerin filtrasyon etkinliği ne kadar artar ise nefes alıp vermedeki basınç farkıda o kadar artar. Bu artıştan dolayı özellikle nefes verme sırasında ağız kısmında CO₂ ve nem birikimi yanında nefesin kulak içine ve göze doğru akışa zorlanmasıyla bu kıısmlarda mikrobiyel etkiler oluşmaya başlayabilmektedir.

Pandemi dönemi ile yine gündeme gelen antibakteriyel maske kavramına da dikkat edilmesi gerekir. Özellikle terbiye etekniği ile kumaşların antibakteriyel özellik kazandırılması durumunda nefes alıp vermedeki vakum etkisinden dolayı lif yüzeyine tutunmuş nano boyuttaki antibakteriyel ajan ciğerlerin bronşlarına geçebileceğinden sakıncalıdır. Antibakteriyel ajanlar ya kansorejenik maddeler veya zehir maddeler olup her halükarda akciğer zarar verebilmeketdir. Virüsten korunalım derken akciğer hastalığına sebep olacağından bu tip antibakteriyel maskelerin kullanımı uygun değildir. Lif içine gömülme şeklinde yapılan antibakteriyel uygulamalarda natibakteriyel ajan nefes alıp verem esnasında ciğerlere geçmez, ancak bunlarından etkinliği düşüktür. Her iki halde de antibaketiyel maske kullanımında sakıncalar vardır. Havada bir çok bakteri vardır ve bunlardan çoğu insan için gerekli mikroorganizmalardır. Nefes alıp verme esnasında bu bakteri ekosisteminin vücuda girmesi ve çıkması gerkemektedir. Anti bakteriyel maske ile nefes alıp verme esnasında bakteriler öleceğinden ve etkisiz hale geleceğinden özellikle sindirim sistemi olmak üzere insanın bağışıklık sistemi dahil bir çok sistemi zarar görebilecektir. Antibakteriyel ajan sadece bakteriyi öldürüp, virüse zarar vermediğinden antibakteriyel maske kullanımının viral korumada zaten bir etkisi olmayacaktır. Dahası virüslere karşı koruma sistemi olan bağışıklık sistemini zayıflatacağından ve sindirim sistemini bozacağından viral etkilerden etkilenme oranını artırıcı bir etki gösterecektir.  Günümüzde pandemiye sebep olan virüsü etkisizleştiren kimyasal ajan henüz keşfedilmemiştir. Dolayısıyla günüzümdeki antiviral maddelerden hangisinin bu virüsü etkisizleştirdiği tam olarak bilinmemektedir. Bu nedenle virüsü veya bakteriyi öldüren maskeler yerine nefesten virüsü ayıran maske kullanımı daha doğru olacaktır. 

Maskelerin bu ayırma işlemini mekanik olarak yapması ve herhangi bir kimyasal ve nano-partikül içermemesi başka hastalıkların oluşmaması için önemlidir.

Tablo 1: TS K 599 bez maske, EN 14683 cerrahi maske ve EN 149 toz maske standardlarının karşılaştıırlması

Şekil 1: Bez maske örnekleri

Prof. Dr. Kenan YILDIRIM

Bursa Teknik Üniversitesi, MDBF, Polimer Malzeme Mühendisliği

kenan.yildirim[at]btu.edu.tr