Ahora que la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha confirmado que el coronavirus SARS-CoV-2 se transmite mayoritariamente por aire, los científicos trabajan arduamente en métodos y herramientas que permitan desinfectarlo de manera efectiva, como los filtros.

Y aunque ya han surgido varios ingenios que podrían ayudar en el proceso, los ingenieros de la UC Riverside y la Universidad George Washington unieron fuerzas para crear uno más prometedor: un filtro de nanofibras capaz de eliminar el coronavirus suspendido en el aire en gotitas de aerosol.

El papel de los aerosoles en la transmisión del coronavirus

La pandemia de COVID-19 nos ha hecho mucho más conscientes de los riesgos a los que nos exponemos a diario. Irónicamente, muchos de ellos se encuentran circulando justo en el aire que respiramos, como los aerosoles cargados con partículas virales.

Los aerosoles son partículas diminutas de agua u otra sustancia que pueden permanecer suspendidas en el aire durante largos períodos antes de caer en alguna superficie. Antes se hablaba poco de ello, pero ahora cada vez más personas están al tanto de que con cada estornudo, tos, grito, canto u otra vocalización, liberan aerosoles que podrían estar contaminados.

Siendo tan pequeñas, resulta muy fácil para estas partículas ingresar en nuestro sistema respiratorio. Y en su paso a través, llevan partículas de patógenos como el SARS-CoV-2 y el virus de la influenza.

En varias oportunidades hemos explicado que el proceso de infección con el coronavirus depende de una amplia variedad de factores, entre ellos, la concentración a la que se expone una persona. Inhalar una cantidad suficiente de aerosoles cargados con coronavirus pueden causar enfermedad y, más adelante, generar otras infecciones en los contactos cercanos.

Por esta razón, ahora resulta tan importante encontrar formas de reducir la exposición sin que ello implique quedarnos en casa para toda la vida o evitar los espacios cerrados, como las oficinas, consultorios y salones de clase.

El proceso detrás de un filtro novedoso

Filtro de nanofibras.
A la izquierda, filtro de nanofibras que captura el 99,9 por ciento de los aerosoles de coronavirus. A la derecha, vista muy ampliada de las nanofibras poliméricas que lo conforman. Crédito: Yun Shen.

Hace algunos días hablamos de la posibilidad de regular el aire, tal y como lo hacemos como los alimentos y el agua, a fin de garantizar calidad y sanidad. Pero en esta oportunidad nos centraremos en un filtro especial que ha arrojado excelentes resultados en la eliminación del coronavirus del aire.

Para fabricarlo, los investigadores enviaron un alto voltaje eléctrico a través de una gota de fluoruro de polivinilideno líquido para hacer girar hilos de unos 300 nanómetros de diámetro. Para tener una idea de su grosor, esta medida es aproximadamente 167 veces más delgada que un cabello humano.

El proceso dio lugar a apenas un par de micrómetros de diámetro en las superficies de las nanofibras, conformando así un filtro de nanofibras capaz de capturar aerosoles con coronavirus.

Probando el filtro con partículas reales de coronavirus

Quienes sigan TekCrispy, de seguro se habrán topado con alguno que otro estudio en el que describimos filtros con objetivos similares desarrollados durante la pandemia. Los resultados de sus pruebas fueron realmente alentadores, al igual que las que comparan la efectividad de diferentes tipos de mascarillas. Sin embargo, el reciente trabajo incluyó condiciones un poco más realistas para evaluar su efectividad.

Y es que la mayoría de los estudios realizados durante la pandemia evaluaban el desempeño de las mascarillas o filtros de aire para eliminar el coronavirus en condiciones simuladas; es decir, usando materiales que imitan el tamaño y comportamiento de los aerosoles de coronavirus.

En esta oportunidad, los científicos llevaron a cabo sus pruebas usando, tanto una solución salina en aerosol como un aerosol que contenía un coronavirus. Por las implicaciones éticas, el coronavirus usado, pese a ser de la misma familia a la que pertenece el que causa la COVID-19, solo infecta a los ratones.

“Nuestro trabajo es el primer estudio que utiliza aerosoles de coronavirus para evaluar la eficiencia de filtración de máscaras faciales y filtros de aire”, dijo el autor correspondiente Yun Shen, profesor asistente de ingeniería química y ambiental de UC Riverside. “Estudios anteriores han utilizado sustitutos de solución salina, perlas de poliestireno y bacteriófagos, un grupo de virus que infectan bacterias”.

Un filtro de nanofibras capaz de eliminar al coronavirus del aire

Entonces compararon la efectividad del filtro con la de las mascarillas quirúrgicas y de algodón y una polaina para el cuello para eliminar los aerosoles de coronavirus del aire. Los resultados mostraron que estos dos últimos solo eliminaron entre el 45 por ciento y el 73 por ciento de los aerosoles respectivamente.

Por su parte, la mascarilla quirúrgica funcionó mucho mejor, eliminando el 98 por ciento de las partículas suspendidas. Sin embargo, el filtro de nanofibras eliminó casi todos los aerosoles de coronavirus del aire.

El filtro es fácil de fabricar y rentable

El proceso de electrohilado deja las nanofibras con una carga electrostática que mejora su capacidad para capturar los aerosoles suspendidos en el aire circundante. A esta técnica de fabricación se le conoce como electrohilado.

Y a pesar de que suena engorroso, en realidad es bastante rentable. Los investigadores indican que podría servir incluso para producir filtros de nanofibras que podrían integrarse en equipos de protección personal y sistemas de filtración de aire.

Referencia:

Development of Electrospun Nanofibrous Filters for Controlling Coronavirus Aerosol. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.estlett.1c00337

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