Поиск методов борьбы с заражением наука начала еще до того, как обнаружила первых переносчиков инфекции. Прежде всего медиков интересовало, как снизить риск хирургических инфекций — в частности, печально известной гангрены — и смертей от них. Уже в середине XIX века работы Джозефа Листера, Луи Пастера дали начало антисептике — системе мер по уничтожению микроорганизмов в организме. Вслед за ней появилась и асептика, которая заботилась о том, чтобы микроорганизмы не попали в саму рану. Руки, инструменты и даже дыхание медицинского персонала должны были быть стерильно чистыми.
В 1897 году исследовавший развитие туберкулеза гигиенист Карл Вильгельм Флюгге опубликовал ряд работ, в которых описал свое открытие — слюна может содержать бактерии-переносчики инфекций. Кроме того, в работах Флюгге говорилось о необходимости поддержания дистанции от зараженного для предотвращения большего заражения.
В том же году ученый совместно с коллегой по Университету Бреслау, главой хирургического отделения Йоханном фон Микуличем-Радецким — пионером использования в хирургии стерильных перчаток — провели операцию с «повязками на рту», сделанными из марли.
Все в том же 1897 году примеру немецких коллег последовал французский хирург Поль Бержер. Используемая им маска состояла уже из шести слоев марли и закреплялась поверх не только рта, но и носа. Нижний же ее конец пришивался непосредственно к медицинскому халату. В 1905 году Элис Хэмильтон доказала присутствие стрептококков в каплях мокроты и предложила медицинским работникам использовать маски для предотвращения распространения стрептококковой инфекции в операционных. Тем не менее до 1910 года их использование оставалось весьма ограниченным. «Выплевываемые изо рта бактерии «хуже, чем самые плохие их собратья из канализации Лондона, и если не использовать маски, то все — хирурги, их ассистенты, все вокруг операционного стола — должны хранить гробовое молчание», сетовал в своей книге британский доктор Беркли Мойнихэн.
Для того чтобы медицинские маски получили подлинное признание, понадобилась масштабная эпидемия в Китае. В сентябре 1910 года в Маньчжурии началась масштабная вспышка бубонной чумы — той самой «черной смерти», выкосившей пол-Европы в середине XIV века.
К концу декабря 1910 года в Фуцзядяне — городе-спутнике одного из главных центров провинции Харбина — ежедневно умирали до 100 человек. За четыре месяца скончались более 60 тысяч человек. Для борьбы с эпидемией китайское правительство направило в регион выпускника Кембриджского университета, проректора Военно-медицинского института в Тяньцзине У Ляньдэ. По прибытии в Харбин тот установил, что действительно имеет дело с легочной чумой, передающейся воздушно-капельным путем. Для борьбы с чумой У Ляньдэ предложил ряд мер — дезинфекцию жилых районов, ограничение передвижения населения, контроль над группами высокого риска, централизованный сбор и кремация трупов (что было невиданно для тогдашнего Китая). Кроме того, всех докторов, медсестер и даже похоронные команды обязали носить разработанные доктором маски из нескольких слоев марли и хлопковой ваты.
Меру высмеяли. Работавший вместе с У Ляньдэ французский доктор Жеральд Месни решил доказать неправильность вывода китайца о воздушно-капельном способе передачи. Он продолжил ходить по городу без маски и без нее же отправился в госпиталь посетить больных чумой. Через шесть дней он умер.
Маски стали носить медперсонал, солдаты и многие обычные люди. Это — равно как и другие меры У Ляньдэ — помогло предотвратить дальнейшее распространение чумы. Последний заболевший в Харбине был зарегистрирован 1 марта 1911 года. К апрелю 1911 года с эпидемией в целом было покончено. Маска стала символом современной науки, о ее применении стали охотно писать газеты многих стран мира, а У Ляньдэ в 1935 году номинировали на Нобелевскую премию по физиологии или медицине.
Поэтому, когда в 1918 году разразилась пандемия «испанки», маска У уже была хороша известна врачам и людям. Практически во всех странах было налажено массовое ее производство. Ношение масок в США стало обязательным для полицейских, медиков и даже жителей некоторых американских городов. Снижение смертности в некоторых из них — в частности, в Сан-Франциско — связывалось с ношением масок.
В 1920-х и 1930-х годах медицинская маска окончательно завоевала свое место в операционных.
Окончательно необходимости признания масок как средства предотвращения развития инфекции поспособствовала Вторая мировая война: стираемые и дезинфицируемые маски были окончательно общепризнаны и стали различаться лишь числом слоев марли.
Начиная с 1930-х годов — ватно-марлевые маски уже начали заменяться бумажными масками одноразового использования. Вскоре бумагу в таких масках сменили синтетические материалы. В начале 1960-х в научных журналах по хирургии и сестринскому уходу стало пропагандироваться использование одноразовых масок из нетканого синтетического волокна. В статьях подчеркивалась их эффективность и удобство — в отличие от традиционных, чашкообразные маски удобно прилегали к лицу и позволяли фильтровать не только исходящий, но и входящий воздух. Их одноразовость объяснялась тем, что синтетическая ткань при стерилизации начинала разрушаться.
Одноразовыми стали не только маски, но и шприцы, иглы, подносы и даже хирургические инструменты.
Поддержанные производителями исследования показывали, что новые синтетические маски превосходят по эффективности традиционные.
Вслед за масками в медицине стали использоваться и респираторы — в отличие от первых, те создают воздухонепроницаемую изоляцию. Однако первоначально они использовались для эффективного улавливания мелкодисперсной пыли в горнодобывающей промышленности. В 1961 году компания 3M выпустила хорошо узнаваемую маску из нетканого волокна, разработанную дизайнером Сарой Тернбулл. Однако вскоре выяснилась, что маска не может блокировать проникновение патогенных микроорганизмов, и ее начали продвигать как «пылевой» респиратор. Со временем в них стали использоваться микроволокна, позволяющие повышать эффективность фильтрации. Однако полностью это проблемы не решало.
В 1995 году Питер Цай запатентовал новый электростатический материал, содержащий как положительный, так и отрицательный заряды. Нейтральные частицы — в частности, вирусные — притягиваются и поляризуются, тем самым удерживаясь в материале.
Респираторы с фильтром из этого материала соответствовали стандарту Национального института по охране труда и промышленной гигиене N95 — это значит, что они задерживают 95 процентов содержащихся в воздухе частиц диметром 0,3 микрометра и больше
Вскоре обеспокоенные распространением антибиотикорезистентного туберкулеза Центры по контролю и профилактике заболеваний США разрешили использование данного материала медицинскими работниками.
С началом пандемии коронавируса ВОЗ не сразу стала рекомендовать ношение масок. Это делалось для того, чтобы предотвратить их недостаток у медицинских работников. Однако затем, начиная с апреля, использование масок и респираторов все-таки было разрешено — для того, чтобы максимально предотвратить заражение SARS-CoV-2 и максимально сдержать распространение вируса среди населения. Позднее исследование показало, что уровень смертности на душу населения в тех странах, где ношение маски требовалось или было рекомендовано властями, был в четыре раза меньше. В тех же странах, где таких норм не было, передаваемость вируса была в 7,5 раза больше.
Частицы коронавируса чрезвычайно малы — их диаметр составляет около 0,1 микрометра, что недостаточно даже для респираторов N95, что вызывает опасения в эффективности масок. Но вирус не распространяется сам по себе, маскам и не требуется сдерживать распространение столь малых частиц. Диаметр большинства капелек и аэрозолей составляет от 0,2 до сотен микрометров, у большей части он варьируется в диапазоне от одного до десяти микрометров. Чем больше слоев в маске и чем разнообразнее ее материалы — тем лучше.
Кроме собственно фильтрации, медицинские маски влияют на направление выдыхаемого потока воздуха — что также снижает риск передачи SARS-CoV-2. Любой из типов масок способен снизить поток выдыхаемого воздуха (и наличествующие в нем вирусные частицы) на 63 процента.
С надетой маской выдыхаемые частицы могут преодолеть всего лишь 35 сантиметров. Без маски – 70 см.
Ученые предполагают, что маски снижают и дозу передаваемого вируса, что приводит к более умеренному протеканию COVID-19. Ученые из Китая в ходе наблюдательного исследования жителей Пекина выяснили, что ношение масок до появления симптомов обеспечивает эффективность предотвращения передачи вируса в 79 процентах.
Также не стоит и недооценивать влияние масок на экономику: по подсчетам ученых, ношение может приносить от трех до шести тысяч долларов дополнительно за счет снижения риска смертности. Каждая же носимая медицинским работником маска может приносить миллионы долларов.