Barbijos con nanofibras: son más eficaces contra el COVID-19 pero hay que sustituirlos más a menudo

Los barbijos o mascarillas se empezaron a usar desde marzo del año pasado en Occidente como una medida de protección contra el coronavirus. Por por sí sola igualmente no basta para evitar los contagios. También se necesita seguir el distanciamiento físico, ventilar bien las habitaciones de manera permanente, evitar las aglomeraciones, y lavarse las manos de manera frecuente, entre otros cuidados. Investigadores de China investigadores cómo se podía mejorar la eficacia de los barbijos, especialmente ahora que se sabe que la transmisión del virus por aerosoles invisibles que son exhalados por las personas es la principal vía de propagación de la pandemia en el mundo.

Las innovaciones para mejorar la eficacia de las mascarillas se fueron centrando desde el año pasado cada vez más en la fabricación de nanofibras en diferentes lugares del mundo. Ese cambio dio lugar a una mayor eficacia de la filtración, a una mayor comodidad y a una capacidad para respirar más fácil en las personas que llevan la mascarilla bien colocada. Pero los efectos de los aerosoles que pueden ser exhalados por las personas y quedar suspendidos en el aire por varias horas sobre la integridad de las nanofibras son relativamente poco claros.

Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sureste de Shenzhen, en China, se pusieron a examinar la cuestión a través de una visualización de nanofibras que interactúan con la exposición al aerosol. Publicaron su investigación en la revista Physics of Fluids, de la Asociación Estadounidense de Física,

“Cuando el COVID-19 llegó por primera vez, las mascarillas escaseaban por todas partes y la gente ideaba todo tipo de formas de “rejuvenecer” las mascarillas usadas. Era como un concurso de chefs, en el que se hervía, se cocinaba al vapor, se asaba e incluso se ahumaba”, explicó el coautor del trabajo, el científico Boyang Yu. “Nuestra intuición nos dijo que eso no podía ser correcto. Teníamos que investigar y ver qué pasó exactamente con las nanofibras”, aclaró.

El doctor Yu y sus colegas utilizaron vídeos microscópicos de alta velocidad para visualizar sistemáticamente la evolución de las nanofibras hechas de polímeros con diferentes ángulos de contacto, diámetros y tamaños de malla bajo la exposición al aerosol del agua.

“Filmar nanofibras es como hacer retratos de bebés”, dijo Yu. “No les gusta quedarse en su sitio para la cámara. Esto se debe a que las nanofibras son muy blandas y endebles, especialmente con el flujo de aerosol que las atraviesa. Pero con suficiente cuidado, paciencia y suerte, al final conseguimos buenas tomas para nuestro análisis”.

Las imágenes producidas revelan que las nanofibras se fusionan de forma irreversible durante la “etapa de captura de gotas”, así como en la posterior etapa de evaporación del líquido, lo que reduce significativamente la longitud efectiva de la fibra para capturar aerosoles. Demuestran que las fibras hidrofóbicas y tejidas ortogonalmente pueden reducir las fuerzas capilares y disminuir la tasa de coalescencia de las fibras del tapabocas.

“Confirmamos tres cosas”, dijo el coautor Weiwei Deng. “Una, las nanofibras son magníficas para capturar las gotas del aerosol. Dos, las nanofibras se unen después de capturar el aerosol. Y tres, esta unión es estrecha e irreversible, incluso después de que las gotas capturadas se evaporen”. Además, el científico afirmó: “Las fibras mojadas tienden a unirse entre sí del mismo modo que los cabellos mojados tienden a agruparse. Se debe a la fuerza capilar, que se vuelve dominante a medida que la escala de tamaño se reduce, y es extremadamente fuerte para las nanofibras”. Los investigadores sugieren que las mascarillas de nanofibras mejoran la eficacia de la filtración, pero hay que sustituirlas más a menudo.

Se espera que los resultados del estudio ayuden a mejorar el diseño, la fabricación y el uso de las mascarillas hechas con nanofibras. Proporcionan una prueba visual directa de la necesidad de sustituir las mascarillas con frecuencia, especialmente en entornos fríos. El científico señaló una característica del uso de barbijo con nanofibras durante el invierno. “Cuando hace frío en el exterior, la respiración contiene más gotas que pueden hacer que la malla de nanofibras se colapse más rápidamente”.

En la Argentina, desde agosto del año pasado, empezaron a usarse barbijos o mascarillas desarrollados a partir de materiales basados en nanotecnología. Después de varios meses de trabajo, científicas y científicos de la Universidad Nacional de San Martín, la Universidad de Buenos Aires (UBA) y el Conicet, junto con la Pyme textil Kovi S.R.L. desarrollaron el barbijo especial para la pandemia. En marzo pasado, produjeron una nueva versión, con capacidad filtrante para polvos y gotículas de más del 97%.

“Los barbijos que desarrollamos en la Argentina están hecho con una tela de algodón y poliéster. Es un material diferente al que utilizaron los investigadores en China. Ellos evaluaron barbijos hechos con una tela no tejida de diferentes polímeros fabricada con distinto tamaño de nanofibras y por distintos métodos”, explicó a Infobae Griselda Polla, investigadora en la Universidad Nacional de San Martín y una de las desarrolladoras de las telas especiales que conforman el ya popular barbijo del Conicet.

Tras analizar el estudio en China, la doctora Polla comentó: “Es la primera vez que se investigan en detalle la interacción de las gotas y los aerosoles húmedos con las fibras de telas no tejidas. El efecto de esta interacción produce una coalescencia de las fibras que parece ser irreversible, según el estudio en China. Esto tiene un efecto inmediato en la morfología de la malla y en consecuencia en la capacidad de filtrado”.

La investigadora argentina agregó que el trabajo en China señala que " a partir de estos resultados es recomendable cambiar con mayor frecuencia los barbijos confeccionados con telas no tejidas y mejorar la calidad de las fibras, usando materiales que repelen las gotas de agua”.

Polla y otros investigadores trabajaron en la segunda versión del barbijo desarrollado en Argentina que se lanzó en marzo pasado: supera en capacidad filtrante al modelo original. Contiene cuatro capas de protección: una externa semi impermeabilizante que lentifica el ingreso de microgotas; y una segunda capa de tela tejida de algodón poliéster con los mismos activos antivirales que el primer modelo de barbijo. Además tiene un tercer filtro físico de tela no tejida con una capacidad filtrante, certificada por Nelson Labs (un proveedor en pruebas de laboratorio ubicado en Estados Unidos), del 97,1% para polvos a partir de 0,1 micrómetros y del 99,9% para aerosoles acuosos de cloruro de sodio; y por último, una capa de tela tejida de algodón poliéster con los mismos activos bactericidas y fungicidas que el modelo Atom Protect original.

A mediados del año pasado, el equipo de investigación había desarrollado solo dos productos (uno antiviral, bactericida y fungicida y otro bactericida) para aplicar sobre telas de algodón poliéster para fabricar barbijos de uso social Atom Protect en la primera versión. Esas telas están diseñadas para prevenir la dispersión de la enfermedad por parte de la persona que los usa, pero también se las emplea para proteger al usuario de salpicaduras o aerosoles de sangre o fluidos corporales de otras personas.

De esa manera, los barbijos confeccionados con esas telas, previenen la acumulación de virus, bacterias u hongos generados por la exhalación respiratoria del usuario o usuaria y la recibida desde el exterior. Logran, además, inactivar virus de la superficie del barbijo y disminuir la carga viral enviada/recibida al/del medioambiente. “Consideramos que estamos respondiendo a los desafíos planteados por esta pandemia haciéndonos eco de los nuevos requerimientos internacionales en lo que respecta a los elementos de protección personal”, dijeron los científicos Roberto Candal, Griselda Polla, Ana María Llois, y otros colegas.

“Sentimos una gran satisfacción porque con este proyecto se ayudó a proteger a la población y se contribuyó a la concientización en el uso de barbijos en esta pandemia. Se ayudó también a que el sistema científico-tecnológico llegue masivamente a la sociedad. Esto lo vivimos como un ejemplo virtuoso de colaboración entre diferentes instituciones estatales y una empresa, que logró concretar rápidamente un producto necesario en el marco de la pandemia. Consideramos que este desarrollo constituye un ejemplo para que otras PyMES confíen en nuestro sistema científico-tecnológico para generar productos innovadores”, afirmó el grupo de investigadores argentinos.

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