Membran Nanopori: Solusi untuk Penggunaan Berulang Masker N95

Masker N95

Dunia saat ini sedang dilanda pandemi COVID-19. Virus ini muncul dan mulai menyebar pertama kali di Wuhan, China, pada akhir tahun 2019, hingga saat ini telah menyebar ke berbagai penjuru dunia, termasuk Indonesia. Virus yang termasuk dalam keluarga coronaviridae ini mempunyai nama lain SARS-CoV-2 atau lebih kita kenal sebagai virus COVID-19. Menurut data dari WHO, per tanggal 20 Juni 2020, total kasus terkonfirmasi di seluruh dunia adalah 8.525.042 kasus, dan kasus kematian hingga mencapai 456.973 kasus.[2] Virus ini dapat dengan cepat menyebar antar manusia, karena virus ini menyebar melalui droplets, yaitu cairan yang keluar saat seseorang bersin atau batuk.

blank
Perbedaan Masker Medis (Surgical Mask) dan Masker N95 (N95 respirator)

Karena diketahui virus ini dapat menyebar melalui droplet yang dikeluarkan saat batuk atau bersin, sejak merebaknya virus ini, banyak orang yang berbondong-bondong melakukan pembelian masker medis dan berbagai peralatan kesehatan lainnya (misalnya hand sanitizer dan alkohol), atau disebut juga sebagai panic buying. Peristiwa ini menyebabkan harga masker melonjak drastis dan menjadi langka. Salah satu masker yang banyak dibeli dan digunakan (terutama untuk tenaga medis) adalah masker N95.

Keunggulan dan Permasalahan Masker N95

Masker N95 pertama kali didesain oleh Wu Lien Teh, dan menjadi masker dengan kualitas terbaik hingga saat ini. Masker N95 atau disebut juga respirator N95 ini memiliki kualitas terbaik karena dapat menyaring berbagai partikel di udara dengan efisiensi mencapai 99,5%, karena memiliki ukuran pori sekitar 300 nm.[3] Dibalik keunggulannya, masker N95 juga merupakan masker dengan harga yang mahal, langka, dan hanya bisa digunakan satu kali saja. Efisiensi dari masker N95 juga menurun menjadi sekitar 85% untuk menyaring partikel dengan ukuran lebih kecil dari 300 nm, sedangkan virus COVID-19 mempunyai ukuran 65 – 125 nm. Oleh karena itu, diperlukan suatu upaya untuk meningkatkan efisiensi penyaringan dan membuat masker N95 dapat digunakan secara berulang untuk mengatasi kelangkaannya.

blank
Filtrasi oleh Masker N95 (ACSNano)

Suatu penelitian yang telah dipublikasikan di jurnal ACS Nano (American Chemical Society) menunjukkan bahwa membran nanopori dapat meningkatkan efisiensi penyaringan dari masker N95, dan membuat masker ini dapat digunakan secara berulang. Penelitian yang dilakukan oleh Nazek El-Atab dkk membuat suatu membran nanopori dari poliimida dengan template silikon nanopori. Membran penyaring ini mempunyai ukuran pori sekitar 5 nm dan bersifat hidrofobik, sehingga mencegah droplets yang mengandung air serta virus COVID-19 menembus masker. Membran penyaring ini dipasang diluar masker N95, sehingga setelah digunakan, bisa dilepas dan diganti dengan membran penyaring yang baru, dan tidak perlu untuk mengganti baru masker N95 yang telah digunakan.

Mekanisme Pembuatan Membran Nanopori

Mekanisme pembuatan masker ini adalah diawali dengan membuat cetakan (template) berbasis silikon dalam bentuk lapisan SiO2 setebal 15 nm diatas lapisan SOI (silicon on insulator), lalu dibuat pola segi empat dengan ukuran 90 x 90 nm menggunakan teknik e-beam lithography, template ini kemudian digunakan sebagai hard mask. Lapisan SiO2 diatas SOI yang telah dibuat pola segi empat ini kemudian dietsa dengan KOH menggunakan metode RIE (reactive ion etching), hingga membuat alur berbentuk V sebagai hasil etsa nya. Hard mask dari SOI kemudian dilapisi dengan lapisan tembaga.

blank
Mekanisme Pembuatan Template Hard Mask (Sumber: Nazek EL-Atab et al, 2020)

Membran poliimida yang telah disiapkan diletakkan diatas silikon wafer, kemudian dilapisi lagi dengan hard mask. Poliimida kemudian dietsa menggunakan KOH dengan metode RIE. Setelah proses etsa selesai, membran poliimida dilepaskan dari silikon wafer, dan siap untuk digunakan untuk melapisi masker N95.

Baca juga:
blank
Mekanisme Pembuatan Membran Poliimida Nanopori (Sumber: Nazek El-Atab et al, 2020)

Membran poliimida nanopori hasil sintesis ini mempunyai ukuran pori dengan distribusi merata sebesar ~5 nm. Ukuran pori ini jauh lebih kecil daripada ukuran virus COVID-19, sehingga dapat menahan virus untuk menembus membran, atau dapat dikatakan membran ini memiliki prinsip penyaringan straining, sehingga virus tidak dapat tembus dan mengenai masker N95. Membran ini juga mempunyai sifat hidrofobik, sehingga dapat melakukan mekanisme self-cleaning dengan sistem anti-fouling, membuat droplets yang mengandung air dan virus tergelincir dan jatuh dari permukaan membran. Pemasangan membran ini secara teoritis juga tidak mengganggu aliran udara pada masker, dan masih memenuhi standar aliran udara dari masker yaitu > 85 L/min.

Kesimpulannya, pemasangan membran nanopori berbasis poliimida ini meningkatkan efisiensi penyaringan dari masker N95 melalui prinsip penyaringan straining (tegangan). Sifat hidrofobik dari membran akan menahan droplets dari luar masuk ke dalam masker. Pemasangan membran ini juga tidak mengganggu aliran udara pada masker sehingga aman untuk digunakan. Dan juga, membran ini dapat dilepaskan dan diganti dengan yang baru setelah digunakan, tanpa harus mengganti masker N95 yang telah digunakan. Dengan kata lain, pemakaian membran pelapis masker N95 ini membuat masker N9 bisa digunakan secara berulang kali dan meningkat efisiensi penyaringannya.

Semoga Indonesia, terutama kita sebagai Anak Bangsa akan segera melakukan inovasi serupa, atau bahkan lebih baik daripada inovasi yang telah dilakukan.

Referensi :

[1] Nazek El-Atab et al. 2020. Flexible Nanoporous Template for the Design and Development of Reusable Anti-COVID-19 Hydrophobic Face Masks. https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c03976.

[2] https://covid19.who.int/

[3] Qian Y, Willeke K, Grinshpun SA, Donnelly J, Coffey CC. Performance of N95 respirators: filtration efficiency for airborne microbial and inert particles. Am Ind Hyg Assoc J. 1998;59(2):128-132. doi:10.1080/15428119891010389.

Dianti Kurniatami

Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:

2 tanggapan pada “Membran Nanopori: Solusi untuk Penggunaan Berulang Masker N95”

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar