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Desinfectando el COVID-19: formatos, tendencias y perspectivas

Pensé en desarrollar este tema sobre la desinfección del COVID-19, ya que aún como profesionales de la materia todos los días estamos bombardeados de información; el problema es que muchas veces es alarmista o desinformación. Por lo que siempre hace falta clarificar este tema”. Así es como inició el Q. Rafael Hernández de la empresa Envatec, al iniciar su ponencia en el pasado Webinar del Instituto Mexicano del Aerosol, A.C. En esta ocasión, el contenido de la exposición será dividido en dos partes e iniciamos con los primeros dos puntos:

CONTENIDO

  1. SARS-CoV-2
    • Antecedentes y clasificación
    • Características estructurales
    • Estabilidad en superficies
    • Vías de transmisión
  2. Biocidas
    • Conceptos en desinfección
    • Clasificación de biocidas
    • Mecanismos de acción
  3. ANTECEDENTES DEL SARS-COV-2

El origen del COVID-19 se remonta a diciembre de 2019 cuando surgió un brote de neumonía grave atípica en la ciudad de Wuhan, provincia de Hubei en China. Los primeros casos se reportaron en un grupo de personas que frecuentaban un mercado de comida de mariscos y otros animales silvestres. Desde un inicio se le relaciono con síndrome agudo respiratorio y la rápida secuenciación de su genoma permitió identificarlo como nuevo virus. Filogeneticamente pertecene al grupo de los Beta-coronavirus y es uno de los 7 coronavirus capaces de infectar al ser humano.

Fue nombrado SARS-CoV-2: Síndrome Respiratorio Agudo severo 2, por la similitud genética que guarda con el SARS-CoV-1 (coronavirus que causo el brote de SARS en 2002). Y a la enfermedad infecciosa que causa COVID-19 por su acrónimo en inglés “Coronavirus Disease-2019”.

Inicialmente pocos dimensionaron la magnitud, el alcance y el impacto que tendría el virus, de lo contrario se habrían implementado mecanismos de contención mucho más eficaces. De tal forma que en los meses de enero a febrero de 2020 el brote se propago rápidamente a otras regiones de China y después a otros países y continentes, hasta que el 11 de marzo de 2020 la OMS declaro la pandemia de COVID-19 ya con una presencia en 114 países.

CLASIFICACIÓN Y ORIGEN DE LOS CORONAVIRUS

A la fecha se conocen 4 géneros de Coronavirus: alfa, beta, gama y delta. De ellos, únicamente los 2 primeros tienen la capacidad para transmitirse a los mamíferos y humanos; siendo en total 7 (fig. 1). Los H Coronavirus (H-CoV) son responsables de alrededor de un 30% de los refriados comunes y provocan infecciones de leves a moderadas, mientras que el SARS, MERS y el SARS-CoV-2 tienen una patogenicidad grave y causan infecciones severas.

Los coronavirus son virus zoonóticos, es decir, tienen la capacidad de transmitir enfermedades infecciosas de los animales a los humanos. Muchos tienen a su huésped natural en el murciélago, pero necesitan un huésped intermediario para transmitirlo al hombre. Por ejemplo, el SARS-CoV que lo tuvo en la civeta, el MERS-CoV (Síndrome Respiratorio de Medio Oriente) lo tuvo en el dromedario y se cree que el SARS-CoV-2 lo podria tener en el Pangorin; un pequeño animalito muy codiciado en China y en otras regiones asiáticas por su carne y sus escamas que se utilizan mucho en la medicina tradicional (fig. 2).

La similitud genética que guardan estos coronavirus, hace que cuando no se cuenta con cepas del SARS-CoV-2, se utilicen cepas de otros virus para evaluar la eficacia virucida de los productos desinfectantes.

El SARS-CoV 2 penetra a las células a través del receptor ACE2, y una vez dentro de la célula utiliza toda su maquinaria para replicarse y crear nuevos viriones que emergerán para continuar con la cadena de transmisión. A decir de algunos estudios cada sujeto infectado puede infectar hasta de 2 a 3 personas y de ahí el crecimiento exponencial que se ha tenido el COVID-19.

CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES

A diferencia de los virus no envueltos, el SARS-CoV-2 cuenta con una membrana de doble capa lipídica que lo recubre, de ahí que sea llamado virus envuelto. Tiene una forma esférica de alrededor de 125 nm y de su superficie sales algunas protuberancias (proteínas S) que le dan la apariencia de corona solar; de donde deriva su nombre. Presenta un genoma de RNA de cadena sencilla con polaridad positiva de una longitud de alrededor de 30 Kilobases que codifica cuatro proteínas estructurales principales: de envoltura (E), de membrana (M), de espícula (S) que es responsable de la unión con el receptor de la célula huésped (ACE-2) y la de nucleocápside (N) empaquetada o enrrollada de forma helicoidal con el RNA (Fig. 3).

Un hecho a destacar es que la doble capa lipídica es muy susceptible a la alteración química, por ejemplo, por tensioactivos y desinfectantes tanto químicos como físicos. Por lo tanto, la alteración de la envoltura lipídica fácilmente puede inactivar el virus, facilitando los procesos de desinfección.

ESTABILIDAD EN
SUPERFICIES

Un aspecto importante de los coronavirus y por supuesto del SARS-CoV-2 es la persistencia o sobrevivencia que tienen sobre diversas superficies, la cual va desde unas cuantas horas hasta varios días. Estos datos han sido documentados ampliamente y en este sentido la tabla 1 presenta los resultados de varios estudios en diversas superficies no porosas. Entre los materiales evaluados tenemos vidrio, plástico, metales y vinilo. Por ejemplo, en metales como aluminio y cobre el tiempo de sobrevivencia es de máximo 4 horas gracias a que algunos metales poseen propiedades desinfectantes, mientras que sobre vidrio, plástico y acero inoxidable el virus puede persistir alrededor de 2, 7 y 4 días respectivamente.

Una característica importante es que la temperatura afecta drásticamente la sobrevivencia; en el caso del vidrio a 20 oC, el virus persiste prácticamente dos días, pero una vez que la temperatura se incrementa a 30 oC, baja a 10 horas y a 40 oC únicamente sobrevive 2 horas.

Respecto a superficies porosas, en términos generales el virus tiene menor tiempo de sobrevivencia debido a que tiende a absorberse en este tipo de materiales.

La tabla 2 muestra los resultados de algunos estudios en este tipo de superficies. Por ejemplo, en telas y cartón el virus sobrevive alrededor de un día; en algodón 1.7 días; sobre la piel 9 horas; papel hasta 3 días y en mascarillas quirúrgicas 4 y 7 días en la capa interna y externa. Al igual que ocurre en superficies no porosas, la temperatura también afecta la sobrevivencia sobre este tipo de tipo de materiales, tales como el algodón que a 30oC persiste 11 horas, pero si se incrementa hasta 40oC ya no se detecta. De estos datos deriva la recomendación de desinfectar los cubrebocas de tela con un simple baño de agua caliente entre 60 y 80oC durante 5 o 10 minutos.

VÍAS DE TRANSMISIÓN

A decir de los centrol de control de enfermedades (CDC) de EU el SARS-CoV-2 tiene tres mecanismos principales de transmisión que se dan por contacto directo e indirecto:

  1. Transmisión por gotículas respiratorias (contacto directo)

Se cree que es el mecanismo principal y el contagio se da de persona a persona (dentro de 1.8 m) por secreciones respiratorias que contienen el virus. Tienen un tamaño promedio de 5 µm a 2 mm y se producen al hablar, toser, estornudar, cantar o respirar. A medida que estas gotitas se desplazan del huésped la concentración disminuye, ya que las grandes precipitan y las más pequeñas se esparcen en el aire. En promedio se desplazan a un metro de distancia al hablar, pero pueden alcanzar hasta cuatro metros al toser o estornudar. Los contagios ocurren por la exposición directa a estas gotitas cuando se está en contacto cercano a un portador de COVID-19.

  1. Transmisión aérea (vía aerosoles)

Al inicio de la pandemia esta ruta fue desestimada, pero en los últimos meses han surgido numerosas investigaciones que apuntan a que la transmisión via aerosoles es la principal ruta de contagio. Estos aerosoles no tienen nada que ver con los productos en aerosol, sino con su tamaño, ya que son partículas y secreciones respiratorias menores a 5 micras que igualmente se producen al hablar, toser, estornudar, cantar o simplemente exhalar. Por su pequeño tamaño pueden permanecer suspendidas en el ambiente, siendo infectivas hasta por 3 horas.

En espacios cerrados con poca ventilación se pueden alcanzar concentraciones infecciosas para propagar el virus a otras personas. Nishiura y colaboradores demostraron una transmición 19 veces mayor en ambientes cerrados como gimnasios, restarurantes y hospitales que en sitios bien ventilados. Una conversación de 10 min puede producir hasta 6000 partículas y un porcentaje alto podrían ser infecciosas y con la capacidad de penetrar directamente hasta la región alveolar.

  1. Transmisión por fómites (contacto indirecto)

El contagio via contacto indirecto también es posible debido a que las gotitas respiratorias o aerosoles producidos por individuos infectados también se depositan sobre superficies y objetos inanimados (fómites) y permanecen viables desde horas a días en función de las características del material. Por tanto, es posible que una persona contraiga el COVID-19 al tocar una superficie u objeto que tenga el virus y luego tocarse alguna mucosa (oral o nasal). Sin embargo, a la fecha se cree que esta vía es de las que menos peso tiene para la propagación y sobre todo es especialmente importante en el ámbito hospitalario.

  1. Otros mecanismos

Fecal-Oral: La presencia viral en materia fecal esta muy documentada en pacientes COVID, incluso cuando ya han dado negativo a isopado isofaringeo. Sin embargo, esta vía aún es cuestionable, ya que hay pocos casos de virus infecciosos recuperados y la única forma de contagio podría ser la aerosolización producida durante la descarga del inodoro.

Ocular: Esta vía de transmisión aún es explorada y los estudios que existen en la actualidad son pocos. Se ha documentado la expresión de receptores ACE2 en tejido de la córnea y conjuntiva, pero en menor proporción comparado con el tejido pulmonar o del corazón, aunado a que los casos de conjuntivitis en pacientes COVID también son muy raros.

La figura 4. Presenta un esquema que resume las principales vías de transmisión. En a) se tiene al portador del virus que al hablar, toser, estornudar o exhalar produce gotitas respiratorias y aerosoles cargados con virus infecciosos. Las de mayor tamaño se precipitan rápido por acción de la gravedad contaminando fómites, pero los aerosoles viajan más y permanecen suspendidos por más tiempo, implicando mayor riesgo. Ambas tienen la capacidad de infectar directamente a otros individuos.

En b) se ilustra el contacto indirecto via fómites; al tocar superficies contaminadas el contagio puede ocurrir al llevarse las manos a las vías respiratorias.

¿Tiene un papel importante la transmisión aérea del SARS-Cov-2?

Esta ruta a cobrado relevancia en los últimos meses, ya que se han estado publicando numerosos estudios que indican que es una de las principales vías de transmisión. En este sentido la tabla 3 selecciona 4 de ellos que muestran la progresión de los hallazgos, desde que se detecto la capacidad del SARS-CoV-2 para sobrevivir en el aire, hasta la detección directa en sitios interiores de subterráneos, bancos, centros comerciales, etc.

Tabla 3. Evidencias de la transmisión aérea del SARS-CoV-2

MECANISMOS PARA EVITAR LA TRANSMISIÓN

A pesar que el SARS-CoV-2 ha demostrado ser un virus altamente infeccioso si se toman las medidas y acciones recomendadas por los expertos el riesgo de contagio disminuye significativamente. A este respecto, una de las medidas más importantes para frenar la transmisión aérea es la ventilación de espacios cerrados, es decir, permitir que haya flujo constante de aire para evitar la concentración de partículas contagiosas en ambientes interiores y cuando no sea posible utilizar filtros HEPA. La tabla 4 presenta un sumario de los mecanismos para evitar la transmisión de cada una de las vías:

CONCEPTOS EN DESINFECCIÓN

Cuando se habla de eliminar virus, frecuentemente se utiliza el termino desinfección, pero en ocasiones también se asocia con sanitización y es que una de las dudas más recurrentes al utilizar productos para eliminar patógenos es precisamente la diferencia entre estos conceptos. En este aspecto, la tabla 5 describe las diferencias entre los principales procesos para eliminar microoorganismos. En forma general, la limpieza consiste en eliminar o remover la suciedad, mientras que la sanitización elimina las bacterias hasta niveles seguros y la desinfección aparte de bacterias, hace lo propio con hongos y virus.

Entre los activos principales que se usan para la desinfección del hogar están los biocidas: sustancias activas que destruyen microorganismos patógenos, usualmente de origen químico. Se dividen en antisépticos y desinfectantes, los primeros destruyen o inhiben el crecimiento de microorganismos sobre tejido vivo y los segundos hacen lo propio, pero sobre superficies y objetos inanimados. Existen varios factores que afectan los procesos de desinfección, entre ellos tenemos:

• Concentración: es el principal factor y generalmente a mayor concentración se tiene más eficacia, aunque hay que tener en cuenta las recomendaciones de uso por seguridad.
•Tiempo de contacto: depende del producto y activo y se debe de dar el tiempo de exposición adecuado al microorganismo.
• Carga orgánica: la presencia de materia orgánica forma una barrera física entre el desinfectante por lo que es esencial removerla.
• Tipo de superficie: generalmente las superficies duras y no porosas son más fáciles de desinfectar que las porosas.
• Temperatura: altas temperaturas favorecen la eliminación de patógenos, pero hay que tener en cuenta las recomendaciones del producto.

CLASIFICACIÓN DE BIOCIDAS

De acuerdo con las variables que se utilicen para los procesos de desinfección; estos se pueden clasificar en métodos químicos y físicos. Dentro de los químicos englobamos a todos los biocidas con acción química, tanto desinfectantes como antisépticos y que son los activos que se utilizan para la formulación de productos capaces de eliminar el SARS-CoV-2 en los hogares. De acuerdo con su familia química los biocidas se pueden clasificar en varios grupos. La tabla 6 presenta las características principales de los más representativos en desinfección del hogar.

MECANISMOS DE ACCIÓN DE BIOCIDAS

Los biocidas, ya sean desinfectantes o antisepticos cuentan con varios mecanismos de acción contra microrganismos patógenos, pero específicamente para virus se reconocen cuatro:

  1. Daño a la membrana celular y/o envoltura vírica.
    Daño generalizado a la membrana que involucra bicapas de fosfolípidos. Inducción de fuga; disrupción con los procesos de transporte, respiratorios y energéticos.
  2. Desnaturalización de proteínas de la envoltura
    Provocan disrupción de la membrana con efecto de lisis. Daño a la estructura tridimensional de las proteínas, afectando su funcionamiento y propiedades FQ.
  3. Modificación de grupos funcionales
    Oxidación de grupos tiol a disulfuros en centros activos de enzimas, proteínas y compuestos claves de la pared y membrana.
  4. Daño al material genético
    Inhiben la síntesis de ADN. Producen formación de uniones irreversibles entre proteínas y ácidos nucleicos.

En la próxima edición de Aerosol La Revista, encontrará la segunda parte de este tema.

REFERENCIAS

  1. Castaño, N., Cordts, S. C., Kurosujalil, M., et al., “Fomite transmission Physicochemical Origin of Virus-Surface Interactions, and Disinfection Strategies for Enveloped Viruses with Applications to SARS-CoV-2”, ACS Omega, (2021) 6, 6509 – 27.
  2. Ganesh, B., Rajakumar, T., et al., “Epidemiology and pathobiology of SARS-CoV-2 (COVID-19) in comparison with SARS, MERS: An updated overview of current knowledge and future perspectives”, Clinical Epidemiology and Global Health, 10 (2021) 100694.
  3. Wiktorczyk-Kapischke, N., Grudlewska-Buda, K., et al., “SARS-CoV-2 in the Environment-Non-Droplet Spreading Routes”, Science of the Total Environment, (2021) 770, 145260.
  4. Van Doremalen, N., et al., “Aerosol and Surface Stability of SARS-CoV-2 as Compared with SARS-CoV-1”, N. Engl. J. Med., (2020) 382, 1564-1567.
  5. Smither, S., et al., “Experimental aerosol survival of SARS-CoV-2 in artificial saliva and tissue culture media at medium and high humidity”, Emerg Microbes Infect., (2020)9 (1): 1415-1417.
  6. Hadei, M., et al., “Presence of SARS-CoV-2 in the Air of Public Places and Transportation”, Atmospheric Pollution Research, (2020) 12, 255-259.
  7. CDC Centers for Disease Control and Prevention, www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/prevent-getting-sick. Accesado en marzo de 2021
  8. Mc Donell, G., Rusell, A. D., “Antiseptic and Disinfectants: Activity, Action, and Resistance”, Clinical Microbiology Reviews, Jan. (1999) 12, 147 – 179.
  9. The Center for Food Security & Public Health, Iowa State University, NAHEMS Guidelines: Cleaning and Disinfection, Jul. (2014). Disponible en htpp://www.aphis.usda.gov/fadprep
  10. Araujo, P., Lemus, M., et al., “Antimicrobial Resistence to Disinfectants in Biofilms”, Science Against Microbial Pathogens”, (2012), 826 – 834.
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