Máscaras de pano e proteção contra a COVID-19 – quais as evidências após um ano de pandemia?

Publicado originalmente em Rede Análise COVID-19. Para acessar, clique aqui.

Autora: Melissa M. Markoski (@melmarkoski)

Revisores: Luciana Santana (@lucfsantana1812), Fernando Kokubun (@fernandokokubun)

Palavras-chave: COVID-19, biossegurança, máscaras, proteção.

Nessa época em que vivemos a pandemia da COVID-19, proteção, uma palavra que está diariamente em nossas falas, é o conceito mais amplamente relacionado ao enfrentamento à doença. É a proteção contra o SARS-CoV-2 o que orienta os protocolos de prevenção, como o distanciamento físico, a higienização e o uso de máscaras. Nesse contexto, muito já se discutiu sobre a capacidade protetiva das máscaras. Porém, a cada “novidade”, alguns conhecimentos são postos a prova, outros se modificam e outros ganham espaços sem necessariamente agregar pontos mais significativos no que já se sabia desde o começo da pandemia. Assim, desde o início, se sabe que a máscara que protege é aquela mais ajustada ao rosto, a que não deixa passar ar sem ser pela barreira da trama de camadas de tecidos, a que não precisa de ajustes quando a pessoa está fora de casa. Então, por que depois de um ano de pandemia, as máscaras ainda são tema de discussão? Por que algumas pessoas simplesmente não se convencem da importância do uso? Por que outras, sem conhecimento de causa, passaram a divulgar que as máscaras de pano, por exemplo, não funcionam? Como atuante da área de Biossegurança, obviamente que defendo o uso dos equipamentos o mais protetivos possível, como é o caso do respirador PFF2/N95 (informações aqui neste texto da Rede). Porém, é importante destacar que esse tipo de máscara não é acessível para todos, principalmente em um país com tanta desigualdade social como o Brasil. Isso significa que só estarão protegidas as pessoas que utilizarem a máscara profissional? Bom, a resposta é não, e vou mostrar neste texto o porquê.

            Primeiramente, é importante lembrar que, assim como a vacina, o uso da máscara vai muito mais além da proteção individual, pois ela implica em proteção coletiva. Porém, no início da pandemia, seu uso era discutido para a população em geral, o que acabou fazendo muitas pessoas não a utilizarem imediatamente e, mesmo hoje, depois do início da transmissão comunitária da doença, muitas pessoas têm dúvidas sobre sua eficácia. Uma das grandes preocupações relacionadas a isso vem do fato de que profissionais de saúde recebem treinamento apropriado (olha a Biossegurança aí) para utilizar o equipamento de proteção individual de maneira adequada e não era possível saber se a população faria o uso do objeto da maneira correta. Como vimos, a preocupação da Organização Mundial de Saúde (OMS), bastante criticada por negacionistas, não estava errada. Ainda hoje, com mais de 320 mil mortos e 12 milhões de infectados no Brasil, com uma lei federal a favor do uso (Lei 14.019/2020), há quem ainda não queira utilizar máscara em locais públicos ou privados,  e/ou a utilize de forma errada (no queixo, deixando o nariz de fora ou espaços para vazamento/entrada de ar). Será que seria apenas falta de instrução do uso? Se essas pessoas estivessem com uma PFF2, a utilizariam corretamente? Eu acredito que não. Contudo, além do ajuste ao rosto, o que mais interfere na capacidade protetiva da máscara?

            As máscaras, não importando sua estrutura, precisam funcionar como uma barreira, que permita a passagem de ar, mas que retenha partículas contendo possíveis agentes biológicos e/ou químicos. Isso ocorre através de quatro princípios: a intercepção, a difusão, o impacto inercial e a atração eletrostática (Figura 1). Para avaliar isso, as máscaras precisam ser testadas para a eficiência de filtração, que é uma análise da resistência de seus materiais à penetração bacteriana, viral ou química e cujo resultado é gerado em porcentagem (explicações mais detalhadas e exemplos nesse texto aqui). Contudo, a eficiência de filtração das diferentes máscaras contra esses aerossóis não são as mesmas, pois as partículas têm tamanhos, formas e propriedades diferentes. Além disso, esse tipo de análise é baseado em prova de conceito, um modelo prático para provar a teoria estabelecida por uma pesquisa ou artigo técnico. A prova de conceito é uma análise experimental controlada, que não é testada sobre uma população, como ocorre nos estudos epidemiológicos observacionais, ecológicos e clínicos. Porém, pelo fato de que as variáveis são controladas, ela fornece importantes subsídios científicos a respeito do objeto de análise. Assim, a seguir, iremos apresentar alguns estudos de prova de conceito para as máscaras de pano.

Figura 1. Os princípios envolvidos com a penetração de partículas aerossóis (adaptado de Tcharkhtchi et al., 2020 [1]).

            Em um artigo publicado na Science Advances em setembro de 2020, pesquisadores da Duke University (EUA) propuseram um teste de prova de conceito e o aplicaram sobre máscaras profissionais e máscaras “caseiras” confeccionadas com diferentes tipos de tecidos [2]. O experimento consistiu em uma pessoa utilizar uma máscara facial (14 tipos/modelos foram aplicados) e falar na direção de um raio laser projetado dentro de uma câmara escura. Outros estudos já usaram protocolos similares, principalmente a partir de contadores de partículas em câmaras de dispersão [3,4], sendo bem aceitos por órgãos como a Occupational Safety and Health Administration (OSHA, EUA) e a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). Voltando ao protocolo dos pesquisadores da Duke, com a fala, gotículas se propagaram através da luz de dispersão do raio laser, o que foi captado com uma câmera de celular. Um algoritmo de computador foi usado para contar as gotículas no vídeo. Como controle, a mesma pessoa sem máscara repetiu por 5 vezes a mesma frase dita nas seções com as 14 diferentes máscaras, em um tempo total de 40 segundos: “mantenham-se saudáveis, pessoas”. Resumidamente, a contagem sem máscara alcançou o valor de 960 gotículas (valor 1) e as demais foram calculadas proporcionais a essa, ficando a N95 ao redor de 0,1% dessa contagem, seguida pela máscara cirúrgica, máscaras com combinação de poliestireno e algodão (até 10%), máscaras de diferentes gramaturas de algodão (entre 15 e 20%), máscara valvulada (mais de 20%) e por fim, máscara no formato de bandana (110%), ou seja, não protetiva. Pelo experimento realizado, o respirador N95 apresentou-se como o mais protetivo enquanto algumas máscaras de tecido também demonstraram capacidade de barreira para a exalação de gotículas, inclusive superior às máscaras com válvula exalatória. Porém, cabe lembrar que outras condições como umidade, presença de agentes biológicos e mecanismos como tosse e espirro não foram avaliados nesse estudo.

            Em janeiro de 2021, foi publicada no PNAS uma revisão de evidências a respeito das máscaras faciais focada no impacto populacional, nas características da transmissibilidade, no controle de origem, na proteção do usuário e com considerações sociológicas e de implementação [5]. As avaliações indicaram que o uso da máscara diminui a transmissibilidade por contato (quando pessoas estão próximas), reduzindo a transmissão de partículas respiratórias infectadas em contextos tanto laboratoriais (como o mostrado acima) quanto clínicos. Adicionalmente, o uso de máscaras em público foi apontado como mais eficaz na redução da propagação do vírus quando a conformidade do uso é alta. Por outro lado, em situações de escassez de máscaras profissionais, a revisão recomendou a adoção do uso de máscaras de pano, como forma eficaz de controle de origem (mais impacto nas pessoas infectadas do que nas suscetíveis), em conjunto com as estratégias de higienização, distanciamento e rastreamento de contatos existentes. Os autores também recomendaram que os governos incentivassem fortemente o uso de máscaras faciais generalizadas em público, incluindo o uso de regulamentação adequada. Mas como a máscara, utilizada pela população em geral, pode contribuir na prevenção à COVID-19?

            John Brooks e Jay Butler, dois médicos e pesquisadores do Centro de Prevenção e Controle de Doenças (CDC, EUA) publicaram em fevereiro de 2021 na revista JAMA [6] um compilado de estudos clínicos e/ou ecológicos (aqui, compara-se a ocorrência da doença/condição relacionada à saúde e a exposição de interesse entre grupos de indivíduos para verificar a possível existência de associação entre elas) relacionando uso de máscara (tipo/modelo não diferenciado) com transmissão da COVID-19. Primeiramente, vamos relembrar que a maioria das gotículas que exalamos tem menos de 10 micrômetros de diâmetro: as maiores e mais pesadas caem e se depositam ao nosso redor; as gotículas menores que 0,5 micrômetros, referidas como aerossóis, permanecem suspensas durante certo tempo no ar (Figura 2). A quantidade de pequenas gotículas e partículas aumenta com a taxa e a força do fluxo de ar durante a expiração (por exemplo, através de gritos, exercício vigoroso, canto, etc.) e a exposição é maior quanto mais próxima uma pessoa está da fonte de exalação (uma pessoa infectada). Em situações de pouca ventilação, como espaços interiores tipicamente fechados, onde uma pessoa infectada está presente por um longo período, as concentrações dessas pequenas gotículas e partículas podem ser suficientes para transmitir infecção. Assim, os autores apresentaram uma tabela de investigações epidemiológicas que apontaram redução da transmissão quando a máscara foi utilizada em diferentes contextos. Por exemplo, em um salão de beleza no qual todos os funcionários e clientes eram obrigados a usar máscara, 2 funcionários sintomáticos e infectados atenderam 139 clientes e nenhuma infecção foi observada nos 67 clientes que foram entrevistados/testados; na Tailândia, em 3 locais de aglomeração (uma boate, um estádio de boxe e o escritório de uma grande estatal), de 1050 pessoas avaliadas, as que utilizaram máscaras tiveram 77% de redução de risco de contrair a doença.

Figura 2. Dispersão de gotículas exaladas de acordo com o tamanho e penetração no ambiente. Segundo Jones et al., 2020, dependendo dos fluxos de ar, a dispersão de aerossóis pode se propagar por mais de 8 metros [7] (explicações aqui nesse texto da Rede). Imagens: https://br.freepik.com.

As máscaras impedem que pessoas infectadas exponham outras pessoas ao SARS-CoV-2 por bloquear a expiração de gotículas contendo vírus no ar (o controle de origem). Este aspecto do uso da máscara é especialmente importante porque estima-se que pelo menos 50% ou mais das transmissões são de pessoas que nunca desenvolvem sintomas (os assintomáticos) ou aquelas que estão na fase pré-sintomática da COVID-19. Assim, outros pesquisadores do CDC, que também realizaram estudos de prova de conceito, apontaram que as máscaras de pano multicamadas foram mais eficazes do que máscaras de camada única, bloqueando de 50 a 70 % a exalação de gotículas e partículas [8]. Além disso, sabemos que as máscaras utilizadas por indivíduos infectados protegem os indivíduos não infectados, pois formam uma barreira para as gotículas respiratórias que viriam a se depositar nas mucosas expostas do olho, nariz e boca. As máscaras “caseiras” também podem filtrar parcialmente pequenas gotículas e partículas do ar inalado. Assim, várias camadas de tecido e/ou tecidos com trama mais “apertada” melhoram a filtragem, como é o caso do uso do poliéster e da seda, que ainda possuem capacidade de ativar o efeito eletrostático. No entanto, cabe destacar que a eficácia das máscaras de pano é testada principalmente para o controle de origem e que a capacidade de filtração pode ser altamente dependente do design, ajuste e materiais utilizados.

            Finalmente, outro fator a ser considerado sobre a eficácia de máscaras de pano é a umidade. Um estudo publicado agora em março de 2021, por pesquisadores do National Institutes of Health (NIH, EUA), mostrou que o aumento da evaporação de água do revestimento da mucosa do trato respiratório, ocasionado pela baixa umidade relativa do ar, poderia ser influenciado pelo tipo de material (tecido) presente na máscara [9]. O estudo de prova de conceito foi realizado com voluntários cuja respiração foi analisada em câmara com controle e análise de umidade, temperatura e nível de CO2, sem ou com uso de máscaras (N95, cirúrgica de tripla camada, algodão de dupla camada com camada intermediária de poliéster, algodão de dupla camada). As análises foram realizadas em três diferentes temperaturas: 8, 22 e 37º C. Os pesquisadores observaram que a máscara absorve grande parte da água na respiração exalada e que após a inspiração subsequente do ar seco, essa água evapora e, assim, umidifica o ar que passa por esta máscara hidratada. Considerando que todas as máscaras testadas resultam em umidificação substancial, o efeito é mais forte para máscaras de algodão de alta densidade, para as quais a alta capacidade de retenção de calor dessas máscaras auxilia no aquecimento e umidificação do ar inspirado, resultando em aumento efetivo acima da umidade ambiental. Assim, os autores propõem que ocorra um efeito de atenuação da COVID-19 através do uso das máscaras de tecido que umidifica mais facilmente através do aumento da umidade do ar inspirado. Essa umidade elevada promoveria a eliminação mucociliar de patógenos dos pulmões, tanto antes como depois da ocorrência de uma infecção do trato respiratório superior (Figura 3). A eliminação mucociliar eficaz pode retardar e reduzir a infecção do trato respiratório inferior, atenuando assim a gravidade da doença. Esse modo de ação sugere que as máscaras de pano podem beneficiar o usuário mesmo após a ocorrência de uma infecção no trato respiratório superior, complementando a função tradicional das máscaras para limitar a transmissão de doenças de pessoa para pessoa. Porém, destaca-se que a umidade também é capaz de influenciar a função eletrostática da fibra do material da máscara, que atua segundo a atração de cargas elétricas em estado de repouso. Além disso, a tensão superficial da água na máscara também influencia na retenção dos patógenos na fibra. Assim, o dado é interessante e aguardamos que mais estudos sejam publicados sobre o tema.

Figura 3. Mecanismo proposto por Courtney & Bax (2021) [9] sobre a capacidade de atenuação da COVID-19 através da umidificação do ar inspirado através das máscaras. Imagem gerada por https://biorender.com/

Durante a pandemia, as evidências científicas a respeito da eficiência da máscara como ação não-farmacológica contra a COVID-19 aumentaram. Dados convincentes agora demonstram que o uso de máscaras comunitárias é uma intervenção profilática eficaz para reduzir a propagação da doença provocada pelo SARS-CoV-2, além de outras infecções respiratórias. O uso de máscaras é eficiente especialmente como controle de origem para evitar a propagação de pessoas infectadas, e também como proteção para reduzir a exposição dos usuários à infecção. Se for possível utilizar uma máscara profissional, como a PFF2/N95 ou cirúrgica de tripla camada, principalmente em locais de maior risco, ótimo. Se não for possível, utilize a máscara de pano, com camadas e trama reforçada, zelando por sua higienização e ajuste correto. Mas lembre-se: sempre use a máscara, mesmo após ser vacinado, mesmo após a pandemia acabar, sempre que for a locais de risco, sempre que estiver com sintomas de infecção respiratória.

Referências

[1] Tcharkhtchi A, Abbasnezhad N, Zarbini Seydani M, Zirak N, Farzaneh S, Shirinbayan M. An overview of filtration efficiency through the masks: Mechanisms of the aerosols penetration. Bioact Mater. 2020 Aug 11;6(1):106-122. doi: 10.1016/j.bioactmat.2020.08.002.

[2] Fischer EP, Fischer MC, Grass D, Henrion I, Warren WS, Westman E. Low-cost measurement of face mask efficacy for filtering expelled droplets during speech. Sci Adv. 2020 Sep 2;6(36):eabd3083. doi: 10.1126/sciadv.abd3083.

[3] Asadi, S., Cappa, C.D., Barreda, S. et al. Efficacy of masks and face coverings in controlling outward aerosol particle emission from expiratory activities. Sci Rep 10, 15665 (2020). doi: 10.1038/s41598-020-72798-7

[4] Clapp PW, Sickbert-Bennett EE, Samet JM, Berntsen J, Zeman KL, Anderson DJ, Weber DJ, Bennett WD; US Centers for Disease Control and Prevention Epicenters Program. Evaluation of Cloth Masks and Modified Procedure Masks as Personal Protective Equipment for the Public During the COVID-19 Pandemic. JAMA Intern Med. 2020 Dec 10. doi: 10.1001/jamainternmed.2020.8168.

[5] Howard J, Huang A, Li Z, Tufekci Z, Zdimal V, van der Westhuizen HM, von Delft A, Price A, Fridman L, Tang LH, Tang V, Watson GL, Bax CE, Shaikh R, Questier F, Hernandez D, Chu LF, Ramirez CM, Rimoin AW. An evidence review of face masks against COVID-19. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Jan 26;118(4):e2014564118. doi: 10.1073/pnas.2014564118.

[6] Brooks JT, Butler JC. Effectiveness of Mask Wearing to Control Community Spread of SARS-CoV-2. JAMA. 2021 Mar 9;325(10):998-999. doi: 10.1001/jama.2021.1505.

[7] Jones NR, Qureshi ZU, Temple RJ, Larwood JPJ, Greenhalgh T, Bourouiba L. Two metres or one: what is the evidence for physical distancing in covid-19? BMJ. 2020;370:m3223. doi:10.1136/bmj.m3223

[8] Lindsley  WG, Blachere  FM, Law  BF, Beezhold  DH, Noti  JD.  Efficacy of face masks, neck gaiters and face shields for reducing the expulsion of simulated cough-generated aerosols.   Aerosol Sci Technol. Published online January 7, 2021. doi:10.1080/02786826.2020.1862409.

[9] Courtney JM, Bax A. Hydrating the respiratory tract: An alternative explanation why masks lower severity of COVID-19. Biophys J. 2021 Mar 16;120(6):994-1000. doi: 10.1016/j.bpj.2021.02.002.

Melissa Medeiros Markoski

Bióloga, mestre e doutora em Biologia Celular e Molecular pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, com estágios pós-doutorais em Imunologia na Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul e Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre (UFCSPA); docente da UFCSPA na área de Biossegurança e pesquisadora na área de Imunoterapia e Processos Regenerativos por células-tronco (link para o Lattes: http://lattes.cnpq.br/1872859400316329).

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