Un novedoso proceso de recubrimiento con nanopartículas ha demostrado eliminar prácticamente el crecimiento de algunas de las bacterias más peligrosas del mundo en sistemas de filtración de aire. Esto reduce significativamente el riesgo de infecciones bacterianas y virales transmitidas por el aire.
Esa es la principal conclusión de un estudio recientemente publicado, liderado por investigadores del Instituto IMDEA Materiales en colaboración con científicos del Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Respiratorias (CIBERES) y la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) en Madrid, España.
El estudio, Control de agentes microbianos mediante la funcionalización de filtros de aire comerciales con partículas de óxido metálico, probó varios recubrimientos en aerosol de óxidos de plata (Ag2O), cobre (CuO) y zinc (ZnO) como filtros antivirales y antibacterianos de bajo costo cuando se aplican a sistemas de filtración de aire disponibles comercialmente.
En su resultado más prometedor, los autores encontraron que tanto los compuestos de Ag2O como CuO mostraron una actividad antiviral total (superior al 99%), y el extracto del filtro de Ag2O también demostró una prevención completa del crecimiento bacteriano específico durante el período de incubación de 24 horas medido por el estudio.
Los hallazgos del estudio podrían resultar relevantes para prevenir la propagación de una amplia variedad de infecciones respiratorias. Sin embargo, los investigadores se centraron específicamente en las propiedades antimicrobianas de las partículas de óxido metálico contra dos patógenos respiratorios específicos: Streptococcus pneumoniae y Pseudomonas aeruginosa.
«S. pneumoniae y P. aeruginosa se consideran entre los 5 principales patógenos bacterianos que conducen a la muerte en todo el mundo», explica la investigadora del Instituto IMDEA Materiales, Dra. Mónica Echeverry-Rendón. «S. pneumoniae es la principal causa de neumonía bacteriana adquirida en la comunidad, otitis media aguda en niños y meningitis no epidémica».
«Por otro lado, P. aeruginosa está comúnmente asociada con exacerbaciones recurrentes relacionadas con infecciones crónicas en pacientes con fibrosis quística y bronquiectasias».
El estudio se llevó a cabo en colaboración con el fabricante español de filtros de aire Venfilter, que suministró cinco filtros disponibles comercialmente para su prueba.
La filtración de aire es uno de los métodos más comúnmente utilizados para garantizar la calidad del aire interior. Su eficacia ha sido bien establecida para capturar patógenos transmitidos por el aire y garantizar una esterilidad adecuada del aire en entornos controlados.
Sin embargo, después de un uso a largo plazo, microorganismos perjudiciales para la salud humana, como esporas de hongos y bacterias, pueden acumularse e incluso prosperar dentro de filtros no tratados.
Durante las últimas dos décadas, se han detectado varias especies de esporas bacterianas en tales ambientes, incluidas Propionibacterium, Staphylococcus y Legionella. También se han identificado diversas especies de hongos perjudiciales, como Aspergillus, Penicillium y Cladosporium.
Después de un extenso período de preparación, los polvos de óxido utilizados en el estudio se rociaron directamente sobre las superficies de los filtros, que luego se caracterizaron y evaluaron biológicamente.
En los últimos años, las nanopartículas de óxido metálico han mostrado resultados positivos al inhibir el crecimiento bacteriano y desafiar la resistencia antibacteriana. Los buenos resultados de este estudio animan a realizar más investigaciones sobre el tema para aprender más sobre los mecanismos entre las partículas y los microorganismos.
No solo se probaron los óxidos por su eficacia antibacteriana y antiviral, sino que también se demostró que su proceso de aplicación en aerosol no tiene efectos negativos en la eficiencia de filtración ni en la microestructura subyacente del filtro mismo.
Aunque los resultados iniciales del estudio son extremadamente prometedores, se necesitarán pruebas adicionales para confirmar y evaluar los hallazgos.
«En general, este trabajo presenta una evaluación preliminar parcial del recubrimiento en aerosol como un proceso de post-fabricación de bajo costo, simple y versátil de los filtros de aire que se puede aplicar con fines comerciales», concluye la Dra. Echeverry-Rendón.
«Aunque los logros alcanzados hasta este punto resultan muy significativos a nivel científico, aún queda un largo camino por recorrer antes de que sea posible comercializarlos a nivel industrial».
«Se deberán considerar diferentes aspectos y realizar pruebas adicionales en trabajos futuros…para que se pueda llevar a cabo una caracterización completa de la eficacia del recubrimiento y el rendimiento del filtro, a lo largo del tiempo, y utilizando prototipos de filtro de tamaño real con marcos sellados».
Junto con la Dra. Echeverry-Rendón, los investigadores involucrados en el estudio incluyeron al Prof. Javier LLorca, al Dr. Juan José Vilatela, al Dr. De-Yi Wang, al Dr. Miguel Vazquez-Pufleau y al Dr. Bruno Ribeiro de IMDEA Materiales, al ex-investigador de IMDEA Materiales y actual profesor en la URJC, el Dr. Antonio Vázquez López (URJC) y a Mirella Llamosí y al Dr. Julio Sempere, al Dr. José Yuste y a la Dra. Mirian Domenech de CIBERES.
Esta investigación fue respaldada por el proyecto MAMAP, financiado por la convocatoria REACT-EU de la Comunidad de Madrid y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, por el proyecto (MAD2D-CM)-IMDEA Materiales financiado por la Comunidad de Madrid y por el Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia y por NextGenerationEU de la Unión Europea, y por la Beca Marie Sklodowska Curie SUPERYARN (número de subvención: 101029091). Además, este estudio fue parcialmente respaldado por el proyecto de subvención de investigación PID2020-119298RB-I00 financiado por MICINN/AEI/10.13039/501100011033.
