Jugend forscht: Drei Schüler aus Nauen machen den Test: Was taugen die Corona-Masken?

Sind die FFP2-Gesichtsmasken wirklich deutlich besser als die medizinischen Masken? Und kann man eigentlich auch Sport mit den Masken machen? Was passiert, wenn man Stoffmasken mehrmals wäscht? Drei Schüler aus dem Leonardo da Vinci Campus in Nauen haben im Rahmen eines Jugend-forscht-Projekts Grundlagenforschung betrieben. Ihre Ergebnisse sind auch für die Allgemeinheit von großem Interesse.

Der Corona-Virus hält die Menschheit nun bereits seit einem ganzen Jahr in Atem. Viel wird über den Virus geredet. Was allerdings in der öffentlichen Wahrnehmung noch fehlt, ist eine profunde, wissenschaftliche Grundlagenforschung, die uns Antworten auf dringende Fragen gibt.

Wenn die großen Wissenschaftler in den Instituten und Laboren anscheinend zurzeit anderes zu tun haben, als neuen Fakten nachzuspüren, dann muss eben der Nachwuchs ran – und die Ärmel hochkrempeln.

Leonie Baumgart (15), Ahmad Ozbaki (16) und Max Hesse (16) sind Schüler der neunten Jahrgangsstufe an der Sport- und Kreativitätsgesamtschule am Leonardo da Vinci Campus (www.ldvc.de) in Nauen. Sie haben sich am regionalen Jugend-forscht-Wettbewerb für die Region Brandenburg-West beteiligt und ihre Arbeit unter den Titel “Wirksamkeitsprüfung von Mund-Nasen-Schutzmasken gegen Erreger” gestellt.

Biologie-Lehrer Dr. Martin Daus, der das Projekt im schuleigenen Biologielabor begleitet und betreut hat: “Mit dieser Arbeit konnten sich die drei Schüler gegen eine starke Konkurrenz mit zum Teil deutlich älteren Schülern durchsetzen und den Jugend-forscht-Regionalentscheid gewinnen. Für sie geht es nun weiter in den nächsten Wettbewerb – für ganz Brandenburg. Die Schüler haben natürlich das öffentliche Interesse auf ihrer Seite: Etwas über die Maskendurchlässigkeit zu erfahren, das ist spannend. Das ist gerade ein ganz aktuelles Thema.”

Maske auf beim Rennen: Wie wirkt sie sich auf den Sauerstoffgehalt im Blut aus?

Leonie Baumgart: “Wir hören unsere Mitschüler auf dem Schulhof doch immer stöhnen: Durch diese Masken kann man ja gar nicht atmen! Die meisten Schüler mögen die Masken einfach nicht. Da haben wir uns die Frage gestellt: Kann man vielleicht tatsächlich nicht richtig gut durch die Masken atmen?”

Im Rahmen der Jugend-forscht-Arbeit haben sich die drei Schüler einen Versuchsaufbau ausgedacht. Sie ließen einfach Ahmad Ozbaki mehrere 100-Meter-Runden laufen – mit und ohne aufgesetzte medizinische Gesichtsmaske. Anschließend wurde der Sauerstoffgehalt im Blut gemessen.

Ahmad Ozbaki, der später einmal gern als Betreuer von Jugendlichen arbeiten möchte: “Das ging zum Glück ohne Blutvergießen mit einem Messgerät am Finger. Normal ist ein Wert zwischen 95 und 100 Prozent. Wir haben den Versuch mehrmals wiederholt, sind aber immer wieder zum gleichen Ergebnis gekommen. Ob mit Maske oder ohne – der gemessene Wert bewegte sich ständig zwischen 97 und 99 Prozent. Auf 96 Prozent konnten wir den Wert nur senken, indem ich vor der Messung lange die Luft angehalten habe.”

Max Hesse aus Falkensee: “Dass der Sauerstoffgehalt im Blut nicht sinkt, das hat uns sehr überrascht. Zumal sich der Läufer durch die aufgesetzte Maske schon sehr beeinträchtigt fühlt. Das Atmen fällt schwer und man hat auch das Gefühl, nicht so gut Luft zu bekommen. Aber die Ergebnisse zeigen: Auf den Sauerstoffgehalt im Blut hat die Maske keinen Einfluss.”

Welche Maske hält die Keime wohl besser zurück?

Ganz am Anfang der Corona-Pandemie, als es noch keine Masken zu kaufen gab, haben viele kreative Freizeitschneiderinnen damit begonnen, Stoffmasken zu nähen, die man sich vor Mund und Nase binden kann. Später wurden sie – auch mit dem Druck der Eindämmungsverordnung – von den medizinischen Masken abgelöst, wie sie auch von den Ärzten im OP getragen werden. Diese Masken bestehen aus drei Schichten, wobei die letzte sogar feuchtigkeitsabweisend ist. Besonders “sicher” sollen die FFP2-Masken sein, bei ihnen fällt das Atmen allerdings am schwersten.

Max Hesse, der später gern in die Medizin gehen würde und sich für die Neurobiologie interessiert: “Wir wollten herausfinden, wie viele Keime tatsächlich beim Ausatmen durch die Maske von eben dieser Maske aufgehalten werden. Dazu haben wir uns einen Versuchsaufbau mit einer Stoffmaske, einer medizinischen Maske und einer FFP2-Maske überlegt.”

Ahmad Ozbaki aus Falkensee: “Wir können in unserem Biologie-Schullabor natürlich keine Viren nachweisen. Deswegen haben wir uns auf Bakterien konzentriert. Sie sind zwar größer als Viren. Aber bei den Masken geht es ja auch nicht darum, einzelne Viren aufzuhalten, sondern die Tröpfchen, an denen die Viren anhaften.”

Leonie Baumgart: “Unser Versuchsaufbau ist schnell erklärt. Wir haben einfach durch die aufgesetzte Maske in ein Röhrchen mit steriler Nährlösung geatmet. Diese Nährlösung haben wir 24 Stunden lang bebrütet. Das jeweilige Zellwachstum der ausgeatmeten Bakterien konnten wir über die Eintrübung der Nährlösung direkt messen. Als Negativkontrolle haben wir eine unbehandelte Probe genommen, als Positivkontrolle einen Atemansatz ohne aufgesetzte Maske. Den Versuch haben wir noch einmal wiederholt, dabei aber durch die Maske gehustet, um den Druck auf die Maske noch einmal zu erhöhen.”

Ganz klar zeigte sich in der Auswertung, dass die Baumwollmaske bei einer normalen Atmung etwa die Hälfte der Keime zurückhält, die ansonsten ohne Schutz in der Nährlösung landen würde. Der doch enttäuschende Schutz verliert aber noch einmal an Leistung, wenn durch die Maske gehustet word. Hier nähert sich die Bakterienausbeute der Positivkontrolle an.

Max Hesse: “Eine klassische Baumwollmaske bietet kaum einen Schutz, wenn in sie hineingehustet wird.”

Ahmad Ozbaki: “Wir konnten außerdem feststellen, dass die medizinische Maske und die FFP2-Maske beim normalen Atmen gleichermaßen effizient waren. Es kamen meßbar keine Bakterien durch die Maske, die Proben waren vergleichbar mit der sterilen Negativkontrolle. Erst beim Hineinhusten in die Masken stiegen die Werte messbar an. Sie blieben aber in einem Rahmen, der vergleichbar dem normalen Atmen durch eine Baumwollmaske war.”

Baumwollmasken bloß nicht waschen

Ein dritter Versuchsansatz: Gerade die selbstgeschneiderten Baumwollmasken sind doch viel zu schade zum Wegwerfen. Sie werden deswegen oft gewaschen. Aber was macht das mit den Masken?

Leonie Baumgart aus Spandau, die selbst noch nicht so richtig weiß, welchen Weg sie beruflich einmal einschlagen möchte: “Wir haben eine Baumwollmaske fünf Mal nacheinander gewaschen. Anschließend ließ der Maskenschutz spürbar nach, wie sich an der Trübung unseres angeatmeten Bakteriennährmediums erkennen ließ. Wir erklären uns das damit, dass der Maskenstoff sich ausdehnt und damit das Sieb, das der Stoff ja darstellt, größere Löcher bekommt.”

Biologielehrer ist stolz auf seine Schüler

Die jungen Forscher haben sich bereits seit Oktober mit der ungewohnten Materie beschäftigt. Ab November wurde etwa einmal in der Woche im Labor geforscht. Sicherlich hätte es am Ende noch viele weitere spannende Experimente zum Thema gegeben.

Dieser Wissenserkenntnis hat Corona allerdings aktiv selbst etwas entgegengesetzt: Aufgrund des Lockdowns und der damit einhergehenden Eindämmungsverordnung durften die Schüler am Ende leider nicht mehr das Labor aufsuchen. Max Hesse: “Ich hätte sehr gern noch Experimente mit einem Gerät zur Messung der optischen Dichte gemacht. Das war uns aber am Ende nicht mehr möglich.”

Dr. Martin Daus: “Als Lehrer bin ich natürlich sehr stolz auf meine Truppe. Die Schüler haben sich die Experimente selbst ausgedacht und sehr viel Eigeninititiative gezeigt. Es gehört am Ende auch sehr viel Mut dazu, sich vor zwei fremde Fachleute zu stellen, um die eigene Arbeit vorzustellen und zu verteidigen. Ich würde mich freuen, wenn die drei irgendwann noch einmal einen Vortrag vor den anderen Schülern halten könnten. Das Thema geht ja uns alle weiterhin an. Dann würden sicherlich viele begreifen, wie wichtig es ist, eine Maske zu tragen – und dann auch noch die richtige.” (Text/Fotos: CS)

Dieser Artikel stammt aus „Unser Havelland“ Ausgabe 181 (4/2021).