Máscaras faciales contra covid-19: ¿Qué alternativas existen?

Herminia Soledad Cerda y Meneses (CIQA)

La M. C.es coordinadora de Transferencia de Tecnología en la Oficina de Transferencia de Tecnología del Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA). Contacto: herminia.cerda@ciqa.edu.mx

En estos últimos meses, el uso de las máscaras faciales se ha convertido en un tema muy debatido debido a la pandemia del coronavirus SARS-CoV-2. Los temores sobre el desarrollo de covid-19, la enfermedad respiratoria que causa el virus, llevaron a las personas a la búsqueda de máscaras, lo que provocó una escasez significativa de estos equipos para el personal médico y de enfermería.

Las principales organizaciones de salud, incluidos el Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC, por sus siglas en inglés) y la Organización Mundial de la Salud (OMS), han instado a las personas a que solo usen máscaras faciales de grado médico, si están enfermas, para no transmitir el virus a terceros, o si son un proveedor de atención médica.

Las máscaras de grado médico incluyen máscaras faciales quirúrgicas desechables y las máscaras o respiradores N95. Las mascarillas quirúrgicas se usan para bloquear partículas grandes y gotitas respiratorias (que se envían al aire cuando alguien tose o estornuda) para que no entren o salgan de la boca. Las mascarillas de respiración N95 ajustadas están diseñadas para filtrar humo, partículas pequeñas y virus en el aire.

La otra alternativa son mascarillas faciales no médicas: incluyen máscaras de tela reutilizables, pañuelos y bufandas, y tienen el mismo objetivo que una máscara quirúrgica: protegerse contra partículas grandes y gotas respiratorias. Sin embargo, este tipo de cubierta protectora debe limpiarse entre usos y, generalmente, no se utiliza en un entorno médico.

Actualmente, no hay máscaras especialmente desarrolladas para protegernos de los virus; como se mencionó, las máscaras existentes (N95) funcionan contra el polvo, se utilizan con fines de seguridad de los trabajadores y proporcionan efectos protectores sobre partículas contenidas en aquel.

El N95, uno de los estándares de filtro de mascarilla más común, es publicado por el NIOSH (Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional, por sus siglas en inglés). Las máscaras quirúrgicas utilizadas en los hospitales son una clase de producto completamente diferente a los respiradores N95, que protegen el entorno operativo de la contaminación al bloquear la saliva particulada o las secreciones respiratorias propagadas al medio ambiente por el portador. Sin embargo, las máscaras quirúrgicas también protegen al usuario, en cierta medida, de aerosoles o bio-aerosol en el aire.

Los expertos afirman que las máscaras quirúrgicas no pueden proteger suficientemente contra los virus y que será más eficiente elegir máscaras conocidas como N95; aunque las mismas tienen una alta eficiencia de filtración, son más gruesas que las quirúrgicas y bastante incómodas para el uso a largo plazo en la vida diaria; las N95 dificultan la respiración durante su uso, y los usuarios experimentan serios problemas debido al aumento de la temperatura y de la humedad entre la cara y el tejido de la máscara.

Respiradores N95

Es un dispositivo de protección ajustado que se usa alrededor de la cara. Cuando las personas dicen “respirador”, generalmente se refieren al respirador N95, que recibe su nombre del hecho de que bloquea al menos 95 por ciento de pequeñas partículas, incluidos los virus. Varias marcas fabrican respiradores N95, y vienen en diferentes tamaños. Estas son las máscaras que se les pide a las personas que guarden para los profesionales médicos, por lo que se recomienda a todos que no salgan a comprarlas.

Los respiradores N95 vienen en dos variedades: la primera, con una válvula de aire externa de una vía y la segunda, sin ella (también llamadas respiradores quirúrgicos N95). En ambos tipos de respiradores, la máscara en sí misma filtra el aire que respira, protegiéndolo de los contaminantes en el aire. Los respiradores con una válvula unidireccional ayudan a mantener la máscara fresca y menos cargada porque el aire caliente que exhalas se escapa más fácilmente.

Sin embargo, según los CDC, eso significa que los respiradores con válvula también permiten que el aire sin filtrar escape y se propague en el aire a su alrededor. Por lo general, lo anterior solo es una preocupación en entornos estériles, como una sala de operaciones, pero ha llevado a algunas ciudades a prohibir el uso de respiradores N95 con una válvula en un esfuerzo por detener la propagación de la covid-19.

¿Una máscara quirúrgica es un respirador N95?

No, las máscaras quirúrgicas no están diseñadas para usarse como respiradores de partículas y no brindan tanta protección respiratoria como un respirador N95. Las máscaras quirúrgicas brindan protección de barrera contra las gotas, incluidas las partículas respiratorias grandes. La mayoría de las máscaras quirúrgicas no filtran eficazmente las partículas pequeñas del aire y no evitan las fugas alrededor del borde de la máscara cuando el usuario inhala.[1]

Las máscaras quirúrgicas será fácil identificarlas si las asociamos a aquellas que utiliza el dentista. Los profesionales de la salud las usan para evitar la salpicadura de líquidos en la boca; son holgadas y permiten la entrada de partículas en el aire. En algunos países de Asia, las personas suelen usar máscaras faciales para protegerse del smog y las enfermedades respiratorias, pero estas máscaras no están diseñadas para bloquear pequeñas partículas del aire. Nuevamente, el objetivo principal de una mascarilla quirúrgica es evitar que el líquido del estornudo o la tos de una persona infectada ingresen a su boca o nariz; usarla puede proteger de enfermarse si está en contacto cercano con alguien contagiado y también podría ayudarlo a evitar que transmita su enfermedad a otra persona, por lo que es una práctica común que los profesionales médicos la usen cerca de pacientes enfermos.

Revestimientos faciales

Finalmente, nos referiremos a los recubrimientos faciales que están destinados a protegerlo de la misma manera que las máscaras quirúrgicas desechables, al bloquear partículas grandes y gotas respiratorias de uso común entre la población. Estos revestimientos faciales deben cubrir la nariz y la boca, y pueden estar hechos de una variedad de telas, incluido algodón, seda o lino. Los mismos deben lavarse entre usos en agua caliente y secarse a alta temperatura en una secadora para eliminar cualquier bacteria o virus que los contagie. El CDC dice que debe lavarse las manos antes y después de manipular la cubierta de la cara porque puede tener virus o bacterias dañinas en su superficie. Tampoco debe tocarse la cara o cubrirse la cara mientras se usa en público.

En cuanto a protegerse a sí mismo y a los demás del coronavirus, hay algunos datos prometedores que muestran que los recubrimientos faciales, incluidas todas las máscaras sin salida, de grado médico a casero, pueden ayudar a contener la propagación del virus. La investigación preliminar de la Universidad de Edimburgo, publicada el 21 de mayo de 2020 [2], sugiere que los recubrimientos faciales reducen la distancia hacia adelante recorrida por la exhalación de una persona en más del 90 por ciento, lo que indica qué tan lejos viaja su respiración después de que sale de su boca o nariz.

Sin embargo, los chorros de aire aún pueden escapar hacia los lados y hacia atrás, especialmente, al toser o respirar con dificultad. Además, los investigadores encontraron que solo las máscaras con un sello hermético alrededor de la cara evitan la propagación de partículas fluidas que transportan un virus. Aun así, esta es una buena noticia sobre cómo el uso generalizado de los recubrimientos faciales puede ayudarnos a frenar la propagación del nuevo coronavirus.

Al respecto de aquellos equipos de protección que se requieren para el personal médico, como alternativas al Respirador N95 se están desarrollando dispositivos que emplean nuevas tecnologías, las cuales, si bien no todas necesariamente fueron desarrolladas con este propósito, al observar la necesidad derivada de la pandemia de la covid-19, investigadores han planteado su utilización para este fin.

En el caso del Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) esto no ha sido la excepción, y diversos grupos de investigación han promovido tanto la aplicación de técnicas existentes en el estado del arte como la de desarrollos propios para generar algunas alternativas; a continuación, se mencionarán de manera breve dos propuestas del CIQA.

Uso de nanofibras y nanocompuestos

Uno de sus grupos de investigación está planteando el uso de nanofibras para la fabricación de mascarillas: debido a la alta densidad de este tipo de materiales, la fibra impide mecánicamente el acceso de virus. El uso de filtros compuestos de fibras de tamaño nanométrico tienen una eficacia del 99.9 por ciento en detener los virus y son muy cómodos en términos de uso. Con una tela no tejida delgada, las máscaras faciales podrían tener un recubrimiento de nanofibras de muy bajo peso que podrían satisfacer completamente las expectativas del usuario por su estructura flexible y su morfología al permitir pasar fácilmente la humedad. Una mascarilla que incluya una membrana o filtro de nanofibra podría incluso superar el Respirador N95 al alcanzar una eficiencia de filtración del 99.99 por ciento.

Las nanofibras pueden mejorar enormemente el rendimiento de la capacidad de los medios filtrantes para eliminar partículas de las corrientes de aire; podrían ser los elementos clave para los materiales de filtro en mascarillas o respiradores, debido a que las nanofibras tienen un área de superficie muy alta por unidad de masa que mejora la eficiencia de captura y otros fenómenos dependientes del área de superficie que pueden manipularse en las superficies de fibra (como la catálisis o el intercambio iónico).

La tela de nanofibras podría ser fabricada con la técnica de electrohilado con intervalo de diámetro entre 20-400 nm y un tamaño de poro de 30-500 nm, a partir de una solución del polímero o mezclas de polímeros, para ser utilizada la tela como un filtro y conformar una de las capas de las denominadas mascarillas de tres capas.

Otra de las propuestas que se están desarrollando en el CIQA consiste en la utilización de nanocompuestos para la fabricación de textiles. La tecnología consiste en la fabricación de un concentrado de nanopartículas de cobre y sílice mediante extrusión asistida por ultrasonido, el cual al diluirse formará un nanocompuesto; el mismo servirá para la fabricación de filamentos textiles con actividad antiviral para su utilización en la fabricación de cubrebocas.

El alto grado de dispersión de las nanopartículas permite una máxima exposición en la superficie del filamento y, por consiguiente, una mayor actividad antiviral. Esta tecnología ha sido desarrollada y patentada por el CIQA (MX323756 y MX/a/2014/015586), y está dirigida a las industrias de transformación de polímeros, textil y biomédica, las cuales generan productos que requieren la característica de protección antiviral, antifúngica, además de antimicrobiana.

La tecnología ha sido probada en fibras textiles cargadas con nanopartículas de cobre y plata en concentraciones de 0.05, 0.5 y 5% p/p al contacto con las bacterias Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa dando resultados satisfactorios en la inhibición del crecimiento al ciento por ciento al cabo de algunas horas. Además, actualmente, el grupo de investigación se encuentra probando su propiedad de inhibición ante muestras de coronavirus. Entre los beneficios que destaca esta propuesta se encuentra proveer al usuario de la mascarilla de una protección física y también química, que la mascarilla sea lavable y reutilizable, y que ésta sea capaz de inactivar el virus.

Además de estas dos propuestas presentadas, el CIQA cuenta con otras tecnologías que, de alguna manera, están buscando ser aplicadas en torno a aplicaciones relacionadas a mascarillas o uso de éstas en equipos de protección para el personal médico y del sector salud, las cuales podrían ser presentadas de manera específica en otra ocasión.

Citas

[1] Rengasamy,S., B.C.Eimer, and R.E.Shaffer. (2009) Filtration performance of FDA-Cleared surgical masks. Journal International Society Respiratory Protection 26; 54-70.

[2] https://www.cnet.com/health/face-masks-n95-masks-which-protect-against-coronavirus/

Referencias

Roberts, Caroline. “Face coverings, N95 masks and surgical masks: Who they’re for and how to use them”.

Centers for Desease Control and Prevention. “Respirator Trusted-Source Information. Section 3: Ancillary Respirator Information”.

IASP. “Solutions and initiatives from IASP inovation communities worldwide”

Inovenso. “Inofilter 95/99”

Fuente: México es Ciencia

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