Superficies con propiedades antivíricas: Aproximaciones desde la ciencia y tecnología de materiales

Existe consenso en que la principal fuente de transmisión del virus SARS-COV2 son las gotas y aerosoles que los humanos emitimos cuando respiramos, hablamos, tosemos y/o estornudamos. Al hablar emitimos miles de microgotas de fluidos orales por segundo que pueden permanecer hasta 14 minutos en el ambiente, lo que supone la principal fuente de trasmisión del virus. De ahí la importancia de llevar mascarillas. Además, sabemos que los virus pueden adherirse a otras partículas procedentes de la contaminación atmosférica, polvo en suspensión e incluso el humo del tabaco, lo que aumenta su dispersión. En espacios confinados, con alta presencia del virus (habitaciones hospitalarias, UCIS) o con poca ventilación (una oficina o un vagón de metro, por ejemplo) estas microgotas se dispersan por el aire y acaban por depositarse sobre barras, asientos y paredes. Es aquí donde entra en juego un segundo vector de transmisión del virus: el contacto con superficies contaminadas y la subsiguiente contaminación de las mucosas de la boca, nariz u ojos.

Si pensamos en los materiales que nos acompañan en cada paso de nuestra vida cotidiana nos damos cuenta de que es muy difícil reducir a cero el riesgo de contaminación de sus superficies: interruptores poliméricos en zonas públicas, mando de apertura del metro, mostradores, pupitres, grifos, barandillas…miles de objetos hechos de materiales metálicos, cerámicos y/o poliméricos que tocamos a diario fuera del ámbito doméstico.

Todavía no existe información concluyente sobre el tiempo en el que los virus permanecen activos sobre una superficie, y cuáles son los parámetros que controlan ese tiempo de posible supervivencia, aunque se publicaron a comienzo de la pandemia algunos trabajos al respecto. Tras una exposición a un medio contaminado por el coronavirus SARS-CoV-2 se encontró que, después de tres horas, el virus era indetectable sobre papel. En tejidos y madera se podía localizar hasta dos días después de la inoculación y, sorprendentemente, se detectó la presencia del virus (muy reducida) en la parte externa de los tejidos de las mascarillas quirúrgicas hasta varios días después de su exposición. De ahí la importancia de lavarse las manos y usar geles hidroalcohólicos.

A pesar de todos estos esfuerzos de concienciación de la población, existe una infinidad de situaciones en las que puede ser inevitable la contaminación de superficies. Se ha publicado recientemente que, en las zonas más expuestas de un hospital de Milán, el 100% de los dispensadores de gel estaban contaminados, así como el 50% de los instrumentos médicos electrónicos, y las pantallas táctiles de dichos aparatos. Otras situaciones de contaminación inevitable de superficies y alto riesgo de contagio son aquellas en centros de cuidado de personas con capacidad cognitiva reducida, (residencies de mayores, escuelas infantiles, etc.) donde no se puede garantizar una concienciación en la utilización de medidas profilácticas voluntarias. Existen recomendaciones de orden organizativo y de control de la salud para este tipo de centros.

Pero no sólo los hospitales o residencias están sometidos a la contaminación. Pensemos también en edificaciones públicas (teatros, cines, templos,…) o en habitacionales. Una gran parte de ellas emplea superficies cerámicas para el revestimiento de sus paredes tanto en ambientes de exterior como de interior. Sus muchas posibilidades estéticas y de resistencia mecánica y ambiental, así como su facilidad de limpieza y mantenimiento, hacen a estos materiales imprescindibles en el ámbito de la construcción. Por otra parte, estos materiales se utilizan principalmente en lugares en los que hay altas condiciones de humedad y calor, como pueden ser los baños o las cocinas. Estos ambientes son muy favorables para el crecimiento y la proliferación de microorganismos, lo que los convierte en posibles focos de contagio de enfermedades.

Si bien es cierto que la detección de material genético del virus en superficies no implica necesariamente que el virus continúe activo, tampoco se puede descartar. Por tanto, hasta que se pueda determinar el grado de infectividad de esta contaminación, es necesario seguir considerando las superficies como vías de posible contagio. Además de la desinfección química del mobiliario y de la ventilación (ver), también se pueden funcionalizar estas superficies con propiedades que minimicen la adherencia bacteriana y/o vírica. Una de las herramientas válidas para este fin es la nanotecnología, inspirada muchas veces en modelos animales o vegetales. Por ejemplo, en la naturaleza existen superficies autolimpiables, como por ejemplo las alas de las cigarras, que a través de un mecanismo denominado ‘contact killing’ desactiva las bacterias que entran en contacto con ella (ver). Pues bien, la nanotecnología permite imitar dichas superficies, y podríamos imaginar un futuro en el que los objetos que utilizamos tuvieran la misma capacidad antibacteriana.

Uno de los principales problemas que nos encontramos es que los virus no se comportan igual que las bacterias. Sin embargo, el SARS-COV-2 es un virus cuyo material genético está contenido en el interior de una membrana lipídica, igual que las bacterias. Esta aproximación, que ha demostrado que desactiva las bacterias desestabilizando su membrana lipídica, merece ser explorada para el caso de virus envueltos.

Por ello, de modo inmediato, es necesario establecer protocolos experimentales que nos permitan conocer el riesgo de contagio a través de una superficie contaminada con cierta carga vírica y la dependencia con el tipo de superficie. Es necesario cuantificar dicho riesgo dependiendo del uso de dicha superficie (uso doméstico, uso en zonas altamente expuestas, en zonas de uso común por muchos usuarios no correlacionados…).

Por otro lado, y desde el punto de vista de la innovación a partir de una disciplina básica como es la ciencia de materiales, es lógico cuestionarse si las diferentes superficies que ahora creemos que son un riesgo, podrían convertirse en aliadas en nuestra lucha por la contención de esta

¿Cómo podemos conseguirlo? Son conocidas las propiedades antimicrobianas e, incluso antivíricas, de algunos metales y aleaciones basadas en cobre y zinc. También se ha estudiado la generación de capas con propiedades antimicrobianas sobre aleaciones de titanio de uso biomédico; en aceros inoxidables y el empleo de nanopartículas de plata adheridas a la superficie.

Además, algunos de los principales fabricantes de vidrio ofrecen también productos con actividad antimicrobiana. En todos los casos esta funcionalidad está directamente vinculada con la liberación de iones metálicos. Actualmente ya se comercializan baldosas y esmaltes cerámicos bactericidas. En la mayoría de estos productos su eficacia se consigue mediante la utilización de nanopartículas cerámicas y metálicas, principalmente de óxido de titanio (TiO2) o de plata (Ag). La elevada superficie específica de las nanopartículas en relación al volumen, hace que se requiera mucha menos cantidad del metal para conseguir una elevada eficacia. Aunque por el momento no existen evidencias de que estos materiales cerámicos basados en nanopartículas sean eficaces frente al SARS-CoV-2, la nanotecnología presenta un amplio espectro de nuevas posibilidades para combatirlo (contención) y para prevenir nuevos rebrotes (prevención). Sin olvidar también el enorme potencial que presenta la nanotecnología en el diagnóstico y en el tratamiento de la COVID-19.

Hoy en día los aditivos antimicrobianos inorgánicos presentan un amplio abanico de nuevas posibilidades para prevenir y combatir enfermedades infecciosas. En los últimos años se han desarrollado vidrios y vitrocerámicas que pueden ser utilizados como aditivos antimicrobianos en polímeros, metales, cerámicas, pinturas, textiles, papel, etc. Estos nuevos materiales son de amplio espectro de actividad, presentan una gran resistencia al calor y a la descomposición, son fácilmente modificables para adecuarlos a las condiciones que requiera el producto al que se incorporen, lo que les convierte en materiales muy versátiles. Además, son materiales que se pueden considerar como seguros tanto para los seres vivos como para el medio ambiente. Su actividad se atribuye a la presencia del CaO ó de ZnO en su estructura. Ambos principios activos se conocen que son viricidas, por ejemplo, el CaO es activo frente al virus de la influenza aviar (202) y el ZnO (203) frente al virus de la influenza H1N1.

En lo que se refiere a materiales poliméricos, la nanoestructuración de superficies, junto con la posibilidad de funcionalización química, es una herramienta que permite modificar su interacción con diferentes agentes microbianos (204). La posibilidad de imprimir mediante diferentes tecnologías una nanoestructura en materiales polímeros de uso cotidiano, que resulte agresiva a los microorganismos, se plantea como una estrategia a valorar.

El tema de la investigación y desarrollo en el campo de superficies de uso cotidiano es, por tanto, crucial para la contención de infecciones tanto víricas como bacterianas, procurando nuevas soluciones e instrumentos para la prevención y el control no sólo de la COVID-19 sino de futuras pandemias que pudiesen tener lugar. Abarca la investigación fundamental multidisciplinar, y la cooperación con sectores industriales dedicados a la fabricación de materiales de uso común que permitan su empleo con una mayor seguridad biológica.

Fuente: Una visión global de la pandemia COVID-19: qué sabemos y qué estamos investigando desde el CSIC