Cubrebocas: Trampas de coronavirus

Escrito por Orlando Hernández Cristóbal y Mariana Molina Torres

Siempre se teme que un objeto macroscópico como un meteorito gigante que se aproxima a nuestro planeta pudiera chocar y acabar con la especie humana, sin embargo, muy pocas veces pensamos que un objeto pequeño pudiera tener el mismo grado de letalidad. El SARS-CoV-2 mide aproximadamente 0.1 micrómetros,  es decir, ¡el grosor de un cabello dividido 1000 veces! Pues bien, el ya conocido coronavirus tiene estas dimensiones y es el causante de la enfermedad COVID-19 que a la fecha ha generado alrededor de 800,000 muertes en el mundo. Una de las medidas para evitar contagios ha sido el uso de los cubrebocas, cuyo objetivo principal es evitar que las partículas contaminadas con el virus lleguen a nuestro sistema respiratorio. En este artículo, presentamos un estudio cualitativo usando la microscopía electrónica de barrido y mostramos cómo son los diferentes tejidos de los materiales con los que están hechos los cubrebocas, así como cuáles y cómo podrían ayudarnos para evitar ser contagiados. Ante la “nueva normalidad” que vivimos, es imprescindible el uso del cubrebocas, por lo que sugerimos con base en nuestras observaciones, cómo podría ser elaborado un buen cubrebocas casero con materiales que están al alcance de nuestras manos. 

El uso del cubrebocas ha sido implementado en todo el mundo como una medida para evitar la propagación del virus SARS-CoV-2  y tras unos meses de uso, el mundo de la moda ha diseñado diversos modelos para cubrir los gustos de los usuarios. Este hecho ha dado lugar a una competencia entre moda y seguridad que está poniendo en peligro nuestra salud. Por otro lado, se sabe que uno de los factores más importantes que provocan altas tasas de contagio del COVID-19 es que algunos cubrebocas no cumplen con las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS).

En la literatura científica, se ha reportado que este virus se puede propagar ya sea en pequeñas partículas conocidas como aerosoles, ya sea usando como medio de transporte las pequeñas gotas de saliva -estas partículas miden en su mayoría 72 y 360 micrómetros- que se emiten principalmente cuando una persona contagiada estornuda o habla, o partículas pequeñas como el polvo con tamaños menores a 5 micrómetros. 

Tras varios meses de aislamiento, muchos gobiernos, incluyendo el de México, han permitido nuevamente la reactivación de actividades cotidianas bajo lo que se conoce como “nueva normalidad” y el cubrebocas continúa como uno de los principales actores. Esta es la razón por la que nos interesamos en el análisis de la eficiencia de los cubrebocas basado en un estudio morfológico cualitativo utilizando la microscopía electrónica de barrido.

 

Microscopía Electrónica y ciencia de materiales

El microscopio electrónico de barrido es un dispositivo que fue desarrollado en 1935, y sólo 11 años después llegó a México. Hoy en día se estima que en el país existen alrededor de 600 microscopios electrónicos de barrido. Uno de los principales retos de estos nuevos dispositivos fue superar la resolución alcanzada por los microscopios ópticos (2000 aumentos), así como lograr obtener mayor profundidad de campo. En la actualidad, gracias a los avances tecnológicos y de ingeniería, su capacidad de ampliación es de 1,000,000 de aumentos, es decir, se pueden observar objetos menores a 10 nanómetros con una gran precisión.

La microscopía electrónica de barrido es una técnica aplicada al  análisis y caracterización de materiales sólidos. Consiste en generar un haz de electrones que, mediante lentes electromagnéticas (bovinas), es alineado y enfocado sobre la muestra.  Al incidir un haz de electrones sobre la materia se generan distintas señales, algunas de éstas provienen de electrones secundarios y retrodispersados que, al incidir en detectores, generan pulsos de corriente que son traducidas en imágenes (micrografías), donde podemos estudiar la topografía de los materiales (Figura 1).

 Figura 1: (a) Microscopio electrónico de barrido JEOL IT300 del Laboratorio de Microscopía (LAMIC) de la ENES Unidad Morelia, y (b) funcionamiento del microscopio electrónico de barrido.

Cubrebocas observados desde el microscopio electrónico de barrido

En la búsqueda de saber cómo están hechos algunos de los cubrebocas de uso médico y de uso común, se sometieron a la observación por microscopía electrónica de barrido muestras de cubrebocas de uso médico (N95, KN95, quirúrgico y traje de bioseguridad) y de uso común (paliacate, neopreno y tejido de algodón). Los estudios se llevaron a cabo en el Laboratorio de Microscopía (LAMIC) de la ENES-UNAM, Unidad Morelia (Figura 2).

Figura 2: Cubrebocas de uso médico y uso común

En la figura 3 se muestran micrografías de tejido de cubrebocas de uso médico. Con excepción del traje de bioseguridad, en todos se observan fibras poliméricas entrelazadas de manera desordenada. Además de esta característica, presentan retículas que tienen en promedio 10 micrómetros de tamaño, es decir, partículas de saliva de 70 micrómetros o mayores quedarán fácilmente atrapadas en estos tejidos (Fig. 3 a-c). En el caso de la muestra extraída del traje de bioseguridad (Fig. 3d), se observa una capa uniforme polimérica que contiene pequeños orificios de entre 0.1 y 0.2 micrómetros, es decir, no permite el paso partículas de saliva de 70 micrómetros.

Respecto a las mascarillas de uso común, analizamos tres materiales representativos. En el caso del paliacate (Fig. 4a), se observan fibras de algodón ordenadas con retículas de 135 micrómetros. Es decir, una partícula de saliva de 70 micrómetros puede atravesar estas cavidades con mucha facilidad. Esta misma situación se observa en el caso de la tela obtenida de una sábana de algodón finamente confeccionado (Fig. 4b). En general, cualquier tejido ordenado con retículas mayores a 70 micrómetros permitirá el paso de las pequeñas gotas de saliva así como de cualquier aerosol que pudiera estar transportando el coronavirus. Otro cubrebocas muy usado es el de neopreno (Fig. 4 c-d), en el que  encontramos una morfología poco transpirable ya que solo presenta pocos orificios con tamaño de 4 alrededor de micrómetros. Este resultado parecería indicar una alta protección contra los aerosoles, sin embargo, dificulta la respiración de quien lo porta y obliga al usuario a respirar aire no filtrado que pasa por las orillas del cubrebocas. 

 Figura 3: Micrografías de muestras de cubrebocas de uso médico. En (a) N95, (b) KN95, (c) quirúrgico y (d) traje de bioseguridad. Los círculos representan gotas de agua con tamaños de 70 micrómetros.

Figura 4: Micrografía de muestras de cubrebocas de uso común. En (a) paliacate, (b) tejido de algodón, (c) y (d) neopreno. En (a) y (b) los círculos representan gotas de agua con tamaños de 70 micrómetros.

 

Nueva normalidad

Dentro de la nueva normalidad el uso del cubrebocas es obligatorio, ¿Cómo elegir el mejor cubrebocas?. También es recurrente ver que nos ofrecen cubrebocas de tela de tres capas con la posibilidad de reusarlos (cambio de filtro)  y generar menos basura. Entonces,  ¿Podría cualquier persona elaborar su propio cubrebocas, salvarse del virus y ayudar al medio ambiente?

   De acuerdo a nuestros resultados, los cubrebocas que presentan una mejor protección son los de uso médico siempre y cuando se usen adecuadamente. Por otro lado, si se desea salvarse del virus y ayudar al medio ambiente, es recomendable utilizar los cubrebocas de tres capas que pueden ser comprados o elaborados por nosotros mismos (Figura 5).

 Figura 5: Recomendaciones para la confección de cubrebocas casero de tres capas.

Recomendaciones para elaborar cubrebocas de tres capas

La capa externa será más segura si es repelente a los fluidos, es decir, tarda mucho en absorber agua. La finalidad de esta capa es actuar como una primera barrera que evita que los aerosoles de saliva lleguen al sistema respiratorio. Por ejemplo se puede utilizar telas de poliéster. La capa siguiente o intermedia servirá como filtro. Se encontró que mascarillas de uso industrial (concha industrial) y filtros de aspiradoras, por ejemplo “Koblenz” tienen un arreglo similar a las mascarillas de uso médico.

Por último, la tercer capa o capa interna, es recomendable que sea de alguna tela absorbente (algodón) para que la saliva y fluidos se queden atrapados y se evite contagiar a otras personas. Una vez elaborado, se recomienda cambiar el filtro cada semana además de seguir las indicaciones de no tocar la mascarilla, colocar y ajustarla a la cara con las cintas que se sujetan a las orejas y tapar completamente desde la nariz hasta la barbilla. 

El uso de cubrebocas es un aliado para protegernos, sin embargo, como se observó en los distintos materiales analizados, no todos nos protegen de la misma manera. Aprendamos a elegirlos, anteponiendo siempre nuestra seguridad antes que la moda. 

 

Saber Más:

Organización Mundial de la Salud. https://www.who.int/es/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/question-and-answers-hub/q-a-detail/q-a-on-covid-19-and-masks 

Renyi Zhan, Yixin Li, Annie Zhang y Mario Molina. (2020). Identificando la transmisión aérea como la ruta dominante para la propagación del COVID-19. Proccedings of the National Academy of Sciences of the United States of América, 117, 14857-14863.

https://docs.google.com/viewerng/viewer?url=http://centromariomolina.org/wp- content/uploads/2020/06/ESPANOL_2_PNAS-transmisi%C3%B3n-aerea-COVID-19-Zhang-Molina.pdf 

José Reyes Gasga. (2020). Breve reseña histórica de la microscopía electrónica en México y el mundo. Mundo Nano, 13, 79-100.

http://www.mundonano.unam.mx/ojs/index.php/nano 

 

Orlando Hernández Cristóbal, Técnico Académico Titular A, Laboratorio de Microscopía (LAMIC), Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Morelia.

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Mariana Molina Torres, Egresada de la Licenciatura en Ciencia de Materiales Sustentables (LCMS) de la Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Morelia.

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