Investigadores de la Universidad Northwestern, en Estados Unidos, han desarrollado un nuevo concepto de mascarilla que tiene como objetivo hacer que el usuario sea menos infeccioso. La idea central, que recibió el apoyo de la National Science Foundation a través de una subvención, es modificar las telas de las mascarillas con químicos antivirales que pueden desinfectar las gotitas respiratorias exhaladas.
Al simular la inhalación, la exhalación, la tos y los estornudos en el laboratorio, los investigadores determinaron que las telas no tejidas utilizadas en la mayoría de las máscaras funcionan bien para demostrar el concepto, según publican en la revista Matter.
Una toallita sin pelusa con sólo 19% de densidad de fibra, por ejemplo, desinfectaba hasta el 82% de las gotas respiratorias escapadas por volumen. Estos tejidos no dificultan la respiración y los productos químicos de la máscara no se desprenden durante los experimentos de inhalación simulada.
“Las máscaras son quizás el componente más importante del equipo de protección personal (EPI) necesario para combatir una pandemia”, señaló Jiaxing Huang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería McCormick de la Northwestern, quien dirigió el estudio. “Rápidamente nos dimos cuenta de que una máscara no sólo protege a la persona que la usa, sino que, lo que es mucho más importante, protege a los demás de la exposición a las gotas (y gérmenes) liberados por el usuario”, agregó.
“Parece haber bastante confusión sobre el uso de mascarillas, ya que algunas personas no creen que necesiten protección personal -añadió Huang-. Quizás deberíamos llamarlo equipo de salud pública (PHE) en lugar de EPI”.
“Cuando hay un brote de una enfermedad respiratoria infecciosa, controlar la fuente es más eficaz para prevenir la propagación viral”, explicó Haiyue Huang, estudiante de posgrado ganador de la Beca Ryan 2020 y coautor del reporte. “Una vez que abandonan la fuente, las gotitas respiratorias se vuelven más difusas y más difíciles de controlar”, señaló.
Aunque las mascarillas pueden bloquear o desviar las gotitas respiratorias exhaladas, muchas gotitas (y sus virus incrustados) aún escapan. A partir de ahí, las gotitas cargadas de virus pueden infectar a otra persona directamente o aterrizar en superficies para contagiar indirectamente a otras personas. El equipo de Huang tenía como objetivo alterar químicamente las gotas de escape para que los virus se inactivaran más rápidamente.
Para lograr esto, Huang buscó diseñar una tela de máscara que, en primer lugar, no dificultara la respiración. Además, apuntó a poder cargar agentes antivirales moleculares como iones ácidos y metálicos que se disolvieran fácilmente en gotitas escapadas, y en tercer lugar, el objetivo era que la tela no contuviera productos químicos volátiles o materiales fácilmente desprendibles que pudieran ser inhalados por el usuario.
Después de realizar múltiples experimentos, Huang y su equipo seleccionaron dos químicos antivirales conocidos: ácido fosfórico y sal de cobre. Estos productos químicos no volátiles eran atractivos porque ninguno de los dos se puede vaporizar y luego potencialmente inhalar. Y ambos crean un entorno químico local que es desfavorable para los virus. “Las estructuras de los virus son en realidad muy delicadas y ‘frágiles’. Si alguna parte del virus no funciona correctamente, pierde la capacidad de infectar”, señala Huang.
Su equipo hizo crecer una capa de polianilina de polímero conductor en la superficie de las fibras de la tela de la mascarilla. El material se adhiere fuertemente a las fibras, actuando como reservorios de sales ácidas y de cobre.
Los investigadores encontraron que incluso las telas sueltas con densidades de empaquetamiento bajas en fibra de aproximadamente el 11%, como las gasas médicas, aún alteran el 28% de las gotas respiratorias exhaladas por volumen. Para las telas más ajustadas, como las toallitas sin pelusa (el tipo de telas que se usan normalmente en el laboratorio para la limpieza), se modificó el 82% de las gotas respiratorias.
Huang espera que el trabajo actual proporcione una base científica para que otros investigadores, particularmente en otras partes del mundo, desarrollen sus propias versiones de esta estrategia de modulación química y la prueben más con muestras virales o incluso con pacientes.
“Nuestra investigación se ha convertido en un conocimiento abierto y nos encantará ver a más personas unirse a este esfuerzo para desarrollar herramientas para fortalecer las respuestas de salud pública. El trabajo se realiza casi en su totalidad en el laboratorio durante el cierre del campus. Esperamos mostrar a los investigadores en el lado no biológico de la ciencia y la ingeniería y aquellos sin muchos recursos o conexiones que también pueden contribuir con su energía y talento”, afirmó el investigador.
