Máscaras de alta qualidade chamadas respiradores, como N95s e KN95s, oferecem forte proteção contra a disseminação do COVID-19. Mas quando se trata de conforto e conveniência, certamente há espaço para melhorias. Máscaras embaçam os óculos. Usá-los por horas a fio pode ficar suado e desconfortável (especialmente no calor úmido do verão). A eficácia pode variar muito entre as marcas. E quando as pessoas cobrem metade do rosto, é mais difícil ler as expressões faciais e interagir socialmente.
Esta semana um projeto chamado Mask Innovation Challenge anunciou os 10 finalistas em uma competição de alto valor que visa apoiar os inovadores que trabalham nas máscaras do futuro e conectar esses grupos uns aos outros.
“Nós realmente queríamos ajudar a apoiar a inovação para proteger o público americano das emergências de saúde pública do futuro”, diz a cientista de saúde Kumiko Lippold, gerente de desafios do projeto. “Juntos, nós realmente queríamos criar algo que fosse confortável – que você pudesse usar por um longo tempo e, idealmente, não perceber – e que também fornecesse proteção superior e excepcional baseada em evidências para que as pessoas entendessem o que estão vestindo e por que eles estão usando e gostariam de usá-lo.”
O Mask Innovation Challenge é administrado por Lippold e seus colegas da Divisão de Pesquisa, Inovação e Empreendimentos (DRIVe), parte da Autoridade de Pesquisa e Desenvolvimento Biomédico Avançado (BARDA) do Departamento de Saúde e Serviços Humanos dos EUA. Depois que a competição foi lançada em março de 2021, quase 1.500 inscrições chegaram rapidamente. Para reduzi-las a 40 finalistas e 10 vencedores, a equipe de Lippold e alguns especialistas recrutados como juízes analisaram quatro critérios. Primeiro, a entrada tinha que parecer que bloquearia vírus de forma viável e funcionaria em situações do mundo real. Em segundo lugar, precisava ser inovador. Terceiro, teve que resolver problemas como embaçamento ou desconforto, que fazem com que os usuários reajustem constantemente sua máscara. Finalmente, tinha que ter um design forte que fizesse as pessoas quererem usá-lo.
Os 10 projetos vencedores variaram muito. A maioria veio de startups, algumas se originaram em universidades e algumas foram enviadas por grandes empresas, incluindo a Amazon. Com certas máscaras, a inovação estava em novos materiais. Uma entrada da Universidade de Georgetown usa espumas metálicas leves e respiráveis que filtram contaminantes com poros minúsculos. Uma start-up chamada 4C Air criou um filtro semitransparente para tornar sua máscara transparente BreSafe transparente. Outros participantes experimentaram novos métodos de fabricação e montagem. A fabricante de jeans Levi Strauss desenvolveu um design de respirador de baixo custo que a empresa diz que qualquer fabricante de roupas pode fabricar, enquanto a start-up Air Flo Labs usa varreduras faciais tridimensionais para garantir que seu Flo Mask Pro seja adaptado ao rosto do usuário. Algumas entradas surgiram ao repensar os elementos de design. Isso inclui a máscara Airgami da start-up Air99, que incorpora dobras semelhantes a origami para espalhar o filtro da cobertura por uma área de superfície maior, facilitando a respiração.
Mas Lippold e sua equipe não terminaram. Os vencedores deste conjunto inicial foram designados como Fase 1 do concurso, e levaria alguns meses para projetar uma nova estrutura para a Fase 2. “Não queríamos apenas fazer da Fase 2 um exercício semelhante à Fase 1. realmente queria criar algo que atendesse às necessidades dos inovadores”, explica Lippold. “E fizemos isso nos envolvendo com [the general public and] pequenas empresas ao longo do tempo apenas para realmente entender o que elas precisam.”
Para a Fase 2, a DRIVe reabriu o concurso: os vencedores da Fase 1 podiam se inscrever novamente, mas também os novos participantes – e os critérios de desempenho foram muito mais altos desta vez. “Nós o estruturamos de uma forma que realmente impulsionou os inovadores a alcançar mudanças muito revolucionárias com seus produtos”, diz Lippold. “Não estávamos procurando melhorias incrementais. Estávamos procurando por coisas que realmente iriam mover a agulha.” Nesta fase, a equipe do DRIVe fez parceria com duas organizações governamentais, o Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) e o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, para realizar repetidos testes laboratoriais de eficiência de filtragem, respirabilidade e ajuste das entradas.
As organizações, então, forneceram os resultados aos concorrentes, dando-lhes oportunidades de reformular e melhorar seus projetos. “Recebi um feedback tão positivo dos finalistas”, diz Matthew Staymates, engenheiro mecânico e dinâmico de fluidos do NIST. Enquanto o NIOSH realizou testes quantitativos, como medir a porcentagem de partículas capazes de forçar seu caminho através do material e chegar ao usuário, o Staymates concentrou-se em medições mais qualitativas. Por exemplo, usando um técnica de imagem que torna o fluxo de ar visívelele se gravou respirando, falando e tossindo sem máscara ou usando um protótipo de participante do desafio.
Staymates também se gravou com uma câmera infravermelha, que detecta o ar quente em uma expiração, para demonstrar quanto da área de uma máscara estava filtrando ativamente sua respiração. E ele não foi a única cobaia: ele também testou as máscaras em manequins personalizados que “respiram” como um humano, mas emitem neblina visível em vez de ar transparente. “O que eu adorei sobre isso é que é um visual fácil de entender que confirma o que os dados quantitativos do NIOSH estão mostrando”, diz Staymates. “E esses [mask prototypes] foram fantásticos. Eles estão bloqueando cerca de 98, 99% das gotículas que saem do manequim.”
Esta semana a BARDA nomeou os 10 finalistas da Fase 2. Dos 10 vencedores da Fase 1, apenas os cinco descritos anteriormente fizeram a lista curta. Os cinco novos finalistas incluem três designs transparentes ou semitransparentes: ClearMask, CrystalGuard e Matregenix Mask. Há também o ReadiMask sem alça, que usa um adesivo projetado para que a pele grude diretamente no rosto do usuário e, assim, evita vazamentos de ar e embaçamento. E a quinta nova finalista é a Máscara Smart, Individualized, Near-Face, Extended Wear (SINEW), que nem sequer toca o rosto. Em vez disso, ele usa forças eletrostáticas para evitar que partículas se aproximem do nariz e da boca do usuário.
Esses finalistas passarão por uma rodada final de testes em setembro, diz Lippold. Em outubro, a equipe DRIVe anunciará dois vencedores, que receberão US$ 150.000 cada, e dois vice-campeões, que levarão para casa US$ 50.000. Mas Lippold já considera o desafio um sucesso. “Até certo ponto, já alcançamos nosso objetivo, que é ajudar a criar uma comunidade de inovadores com ideias semelhantes que só querem ajudar outras pessoas”, diz ela. “Isso foi meio que um objetivo não dito. Mas queríamos ajudar a inspirar e apoiar a aceleração de designs realmente novos, e acho que conseguimos isso na Fase 1.”
Seu resultado ideal para a próxima fase seria ajudar os finalistas a obter aprovação regulatória, como a certificação N95 do NIOSH ou a aprovação da Food and Drug Administration. “Ao fornecer a oportunidade de teste e avaliação, ajudamos a apoiar a geração de evidências com base nessas máscaras e em como elas funcionam”, acrescenta Lippold.
“O Mask Innovation Challenge é bom para estimular novos designs e inovações e envolver novas pessoas na reflexão sobre como fazer bons N95”, diz Linsey Marr, especialista em aerossóis da Virginia Tech, que não participou da competição. “Queremos tornar o mais fácil possível para as pessoas usarem máscaras de boa qualidade porque são uma das ferramentas mais fáceis, rápidas e baratas que podemos usar para nos proteger contra o COVID-19 e outras doenças. E eles não são específicos para nenhuma variante em particular – eles funcionam para tudo.”
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