Investigadores desarrollan mascarilla facial antiviral que mata virus

Como se destacó durante la pandemia de COVID-19, las máscaras faciales reducen el riesgo de infección viral al reducir la propagación de gotitas respiratorias.

La portavoz de la FDA, Audra Harrison, dijo a Medical News Today que, hasta la fecha, las máscaras de respirador N95 aprobadas por el Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) son "el estándar de oro para la protección respiratoria para el personal de atención médica".

Sin embargo, las máscaras tradicionales, incluidas las N95, no pueden desactivar los virus al contacto.

El riesgo de contaminación aumenta con el tiempo de uso, y se recomienda a los trabajadores de la salud que se deshagan de las mascarillas después de la exposición del paciente. Esto puede dar lugar a una escasez de mascarillas y generar un importante desperdicio de plástico.

Pero los investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer (RPI) en Nueva York desarrollaron un método que otorga propiedades antivirales y antibacterianas a los filtros de máscara facial N95. Descubrieron que la incorporación de materiales con propiedades antivirales en las máscaras faciales mejoró su capacidad para proteger contra infecciones al mismo tiempo que prolongaba el tiempo de uso y, por lo tanto, reducía el desperdicio de plástico.

La nueva investigación se publicó en la edición de junio de ACS Applied Materials & Interfaces.

Investigaciones anteriores han creado mascarillas faciales con actividad antiviral mediante la incorporación de nanomateriales metálicos capaces de desactivar virus, como el cobre, en las fibras del filtro.

Sin embargo, a los investigadores les preocupaba que los nanomateriales metálicos pudieran desprenderse del filtro de la máscara y ser inhalados, causando toxicidad.

Los policationes, moléculas de cadena larga con una carga positiva neta, se pueden usar en lugar de nanomateriales metálicos para dotar a las superficies de actividad antiviral. Estudios anteriores documentaron la capacidad de los policationes para matar bacterias y virus al entrar en contacto al romper sus membranas celulares.

La Dra. Helen Zha, profesora asistente de ingeniería química y biológica en Rensselaer y coautora de la nueva investigación sobre máscaras faciales, explicó en un comunicado de prensa el método basado en policationes que ella y su equipo de investigación desarrollaron. El método confiere propiedades antimicrobianas a la tela de polipropileno, que se usa comúnmente como material de filtración en las máscaras N95.

"El proceso que desarrollamos utiliza una química realmente simple para crear este revestimiento de polímero que no se filtra [en la parte superior del material del filtro de la máscara N95] que puede matar virus y bacterias esencialmente rompiendo su capa exterior".

– Dra. Helen Zha

El equipo del Dr. Zha aplicó un polímero de amonio cuaternario (un policatión) a las superficies de fibra de polipropileno, utilizando luz ultravioleta (UV) para impulsar el proceso de injerto. El revestimiento de polímero ultrafino resultante le da al filtro una carga positiva permanente sin cambiar mucho la estructura de la fibra o la transpirabilidad del filtro.

Los investigadores encontraron que el polipropileno recubierto de polímero podría desactivar varios virus envueltos en lípidos, así como las bacterias Staphylococcus aureus y Escherichia coli, al contacto.

La actividad antiviral del polipropileno recubierto de polímero se probó con diferentes virus. Estos incluyeron un coronavirus de ratón similar al coronavirus humano SARS-CoV-2, un coronavirus humano y un herpesvirus suid (también llamado virus de la pseudorrabia). Después del contacto con el filtro recubierto, el número de unidades virales infecciosas disminuyó, aunque la actividad antiviral varió significativamente según la cepa del virus y el método para cuantificar el virus infeccioso.

Sobre la base de los mecanismos antimicrobianos descritos en estudios anteriores, los investigadores creen que el polipropileno cargado positivamente mata los virus y las bacterias al entrar en contacto con la alteración de su membrana celular.

Los investigadores notaron que la eficiencia de filtración del filtro N95 disminuye después de la aplicación del recubrimiento de polímero antimicrobiano.

Sin embargo, este problema se puede resolver usando una máscara N95 inalterada debajo de la máscara recubierta de polímero.

En el futuro, los fabricantes de mascarillas podrían usar polímero antimicrobiano en la capa exterior de la mascarilla N95.

El proceso de recubrimiento de polímero antimicrobiano se puede aplicar a los filtros de máscara existentes, en lugar de requerir la fabricación de otros nuevos.

Sin embargo, el método de recubrimiento de polímero también fue diseñado "para facilitar la comercialización", dijo el Dr. Zha a MNT.

"Usamos a propósito reactivos, solventes y equipos que están fácilmente disponibles. Buscamos métodos y químicas simples que tienen el potencial de ampliarse", dijo el Dr. Zha. "Creo que hay un camino viable para la fabricación a gran escala y la realización comercial".

Según un comunicado de prensa, Shekhar Garde, decano de la Escuela de Ingeniería de Rensselaer, se refirió al método de recubrimiento de polímero antimicrobiano como "una estrategia inteligente" y señaló su versatilidad.

"Dada la abundancia de polipropileno en la vida diaria, tal vez esta estrategia también sea útil en muchos otros contextos", dijo Garde.