Desde el inicio de la pandemia de COVID-19, equipos de investigación de todo el mundo se han volcado en la búsqueda de vacunas y tratamientos. Pero, ¿cómo puede contribuir la ciencia y tecnología de materiales?
Los materiales nos acompañan en cada paso de nuestra vida cotidiana: la cafetera, la cucharilla, el pomo de la puerta, las llaves de casa, las monedas, la barra del vagón del metro. Miles de objetos que tocamos y acariciamos a diario. Una parte importante son aleaciones metálicas: nos rodean, son parte de nuestra vida y mantenemos un contacto íntimo con ellos a través del tacto.
La principal fuente de dispersión del virus son las gotas y aerosoles que los humanos emitimos cuando respiramos, hablamos, tosemos y estornudamos, de ahí la importancia de llevar mascarillas. Al hablar emitimos miles de microgotas de fluidos orales por segundo y que estas pueden permanecer hasta 14 minutos en el ambiente, lo que supone la principal fuente de trasmisión del virus.
También se sabe 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 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. Entra en juego un segundo vector de transmisión del virus: el contacto con superficies contaminadas y el posterior contacto con las mucosas de la boca, nariz u ojos. De ahí la importancia de lavarse las manos y usar geles hidroalcohólicos.
A pesar de los esfuerzos falta información sobre el tiempo en el que los virus permanecen activos sobre una superficie. Al comienzo de la pandemia se realizaron estudios sobre su permanencia en distintos materiales. 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.
Por el contrario, sobre superficies pulidas, el SARS-CoV-2 se mostraba más estable: hasta cuatro días sobre vidrio y billetes de banco y siete días en plásticos y acero inoxidable, aunque otros estudios rebajan este dato hasta los tres días.
Cuando se estudiaron las habitaciones de pacientes de COVID-19, los resultados fueron aún más esclarecedores: tres horas después se detectó ARN del SARS-CoV-2 en un 36 % de las superficies analizadas. Estas incluían el pomo de la puerta de la habitación y del baño, el interruptor de la luz, el grifo del lavabo, el mando de la televisión y el botón de descarga de la cisterna. La mayor carga viral estaba en las fundas de la almohada y las sábanas o el edredón.
Es importante señalar que la presencia de material genético no implica necesariamente que existan microorganismos vivos. Aun así, la permanencia del virus en la superficie de los materiales puede considerarse como una fuente nada desdeñable de dispersión.
Cobre y zinc contra bacterias
Son conocidas las propiedades antimicrobianas de algunos metales y aleaciones basadas en cobre y zinc. También se ha estudiado la generación de capas con propiedades antimicrobianas sobre aceros inoxidables y el empleo de nanopartículas de plata adheridas a la superficie.
En esta línea, nuestro grupo de investigación trabaja desde hace una década en el desarrollo de superficies con propiedades antimicrobianas capaces de prevenir la adherencia y la permanencia de bacterias en la superficie de implantes osteoarticulares fabricados en la aleación de Ti-6Al-4V, con resultados muy esperanzadores.
Cuando un cuerpo extraño como un implante metálico entra en contacto con los tejidos se produce una competición entre bacterias y células para colonizar esa superficie. Es una carrera por la superficie en la que el vencedor determinará la viabilidad del implante. Si las células llegan primero, será menos vulnerable a las bacterias. Si las bacterias ganan, se desarrollará una infección que provocará en el rechazo del implante a corto o medio plazo, con los consiguientes costes sociales y económicos.
Para prevenir dicha infección hemos desarrollado tratamientos superficiales que disminuyen la adherencia bacteriana sobre las aleaciones de titanio. Nuestra investigación se ha centrado en el desarrollo de capas nanoestructuradas dopadas con flúor, el cual parece interaccionar con la actividad enzimática de la bacteria para disminuir su adherencia.
Estas capas han demostrado su eficacia con cepas clínicas extraídas de prótesis de cadera de pacientes infectados. Nuestros resultados mostraron una disminución en el número de bacterias en comparación con el material de prótesis no funcionalizado. Además, es posible cargar la nanoestructura de la superficie del implante con agentes bactericidas, capaces de inactivar las bacterias que la alcancen.
¿Podría funcionar contra virus?
¿Podrían estos tratamientos superficiales ser eficaces también en la lucha contra los virus? El salto de bacterias a virus no es fácil. Mientras que las primeras son células independientes, los virus no lo son y necesitan un hospedador para poder vivir y multiplicarse. Además, los virus son de menor tamaño, 100 nm en el caso del SARS-CoV-2.
Por tanto, la manera de abordar el problema debe ser diferente. Ya que no se puede intervenir en la actividad enzimática, seguramente habrá que actuar sobre su envoltura lipídica para desactivarlo. Dentro de la plataforma interdisciplinar Salud Global del CSIC, diversos grupos tratan de elaborar nuevas rutas de funcionalización. Esperamos que los esfuerzos coordinados presenten resultados alentadores.
El reto es complicado. Desarrollar este trabajo, más que nunca, exigirá la colaboración de especialistas en materiales, microbiólogos y virólogos para elaborar una estrategia adecuada. Y requerirá, sobre todo, mucha investigación.