Una de las principales formas por las que se transmite el virus del COVID-19 es a través de la difusión aérea de microgotas de saliva. Por esta razón, muchos grupos de investigación en todo el mundo están dedicando esfuerzos para obtener una visión clara de cómo se produce este transporte por el aire de fluidos y partículas originados en las vías respiratorias humanas.

Un ejemplo de ellos es un equipo de investigadores italianos que ha desarrollado un modelado numérico de la difusión de gotitas de saliva producidas por la tos y la desactivación del virus de la COVID-19 presente en ellas a través de luz UV-C. 

Pese a que los efectos de la aerosolización no se tienen en cuenta en la investigación, ya que los diámetros de las gotitas emitidas son superiores a 10 μm, se explora a fondo el conocido problema en torno a la distancia de seguridad que se debe mantener para evitar la transmisión del virus en ausencia de viento externo. Asimismo se desarrolla un nuevo modelo que tiene en cuenta la inactivación biológica derivada de la exposición UV-C en un marco euleriano-lagrangiano.

Difusión de gotitas a través de la tos y sus efectos en la transmisión aérea del virus 

Ahora es bien conocido como el SARS-CoV-2, el virus del COVID-19, se puede transmitir a través de la difusión aérea de microgotas de saliva, demasiado pequeñas para ser vistas a simple vista. Los mecanismos típicos de infección incluyen la transferencia directa de gotitas grandes expulsadas a los ojos, boca o nariz del receptor; el contacto físico con gotitas depositadas en las superficies; o finalmente, la inhalación por parte del receptor de partículas aerosolizadas expulsadas por las vías respiratorias de la persona infectada. Por esta razón, muchos países alrededor del mundo han impuesto medidas de distancia social entre las personas. 

Ante esta situación, es fácil entender que el estudio correcto y riguroso de la dinámica de las gotitas de saliva, que involucra todos los fenómenos biológicos y físicos relevantes, es un ingrediente clave para determinar las directrices sobre el distanciamiento social, el uso de máscaras faciales y la implementación de nuevas prácticas en la vida social diaria.

La nueva investigación, publicada recientemente en Physics of Fluids, del Instituto Americano de Físicas (AIP), utiliza una supercomputadora para hacer modelos de la evolución de una nube de gotas de saliva, teniendo en cuenta la inercia, flotabilidad y el peso de cada una de ella, así como su interacción aerodinámica con el medio ambiente. Asimismo, se desarrolla un nuevo modelo que tiene en cuenta la inactivación biológica derivada de la exposición UV-C en un marco euleriano-lagrangiano.

Un distanciamiento social seguro

En las cuestiones relacionadas con la distancia de seguridad, el trabajo de los investigadores aborda puntos clave aún no completamente entendidos. En primer lugar, determinaron que 1 metro (3,2 pies) de distanciamiento social no es completamente seguro para evitar la transmisión del virus. Esto es particularmente importante, porque esta es la regla de distanciamiento social en Italia y sus escuelas.

«Si bien 1 metro de distancia puede ser suficiente en una situación individual, todavía puedes ser golpeado con gotitas de tos desde el pecho hacia abajo», dijo D’Alessandro. «Es necesario evitar tocarse los ojos, la nariz o la boca con las manos. Encontramos que 2 metros (6,5 pies) son una distancia mucho más segura”, explica el investigador Valerio D’Alessandro, autor principal del paper publicado. 

“Es importante enfatizar que estos resultados se obtuvieron sin viento de fondo, y si esto está presente, la distancia casi se duplica. Así que necesitamos usar máscaras faciales, especialmente cuando estamos cerca” añade D’Alessandro.

Modelo de inactivación UV-C

La investigación también presenta un nuevo modelo capaz de tener en cuenta la presencia de partículas virales/bacterianas en una nube de gotitas de saliva y evaluar su inactivación biológica producida por un campo UV-C externo a 254 nm. Para ello, se presentó un nuevo enfoque de modelación en un marco euleriano-lagrangiano.

Los resultados muestran la posibilidad de inactivar eficientemente el SARS-CoV-2, en una escala de tiempo consistente con el tiempo de residencia de las gotitas en un volumen específico. Se proporcionó una dosis segura de UV-C; por lo tanto, esta técnica es un enfoque prometedor para realizar una desinfección en tiempo real de una nube resultante de la tos.

“Nos hemos encontrado que es posible reducir el riesgo de contaminación en aproximadamente un 50% cuando se irradian nubes de gotitas de saliva con radiación UV-C, sin proporcionar una dosis peligrosa a las personas. Esto es de vital importancia, porque los sistemas de desinfección basados en UV-C no siempre son aceptables. UV-C mata al virus, pero dosis más altas para los seres humanos pueden ser peligrosas. Nuestros cálculos pueden ayudar a diseñar nuevos dispositivos de desinfección en tiempo real basados en UV-C que pueden reducir el riesgo de transmisión de COVID-19 y otros virus dentro de situaciones particulares, como para cajeros de supermercados o personas en situaciones similares”, concluye D’Alessandro.

Créditos de imágenes: V. D’Alessandro, M. Falone, L. Giammichele, y R. Ricci. “Eulerian–Lagrangian modeling of cough droplets irradiated by ultraviolet–C light in relation to SARS-CoV-2 transmission” 2021.