El covid-19, la enfermedad causada
por el nuevo coronavirus SARS- CoV- 2, que fue oficialmente declarada pandemia
por la
Organización Mundial de la Salud , está siendo combatida, al parecer con
éxito, por medio de luz ultravioleta, en la función de desinfección. Comenzaremos
estudiando las carácterísticas de la luz ultravioleta y luego trataremos de
entender la naturaleza del enemigo que pretendemos destruir. Por último,
veremos como se realiza la desinfección.
La luz ultravioleta en el espectro
electromagnético
En
la Fig.1 se
muestra el espectro electromagnético y la porción correspondiente a la luz
ultravioleta. La luz ultravioleta (UV) es una forma de radiación
electromagnética, con una longitud de onda de 10 nm a 400 nm, más corta que la de la luz visible pero más larga
que los rayos X. La radiación UV está presente en la luz solar y
constituye aproximadamente el 10% de la emisión total de radiación
electromagnética del Sol. También es producida por arcos eléctricos y
luminarias especiales, como lámparas de vapor de mercurio, lámparas de
bronceado y luces negras.
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| Fig.1 – El espectro electromagnético, conteniendo en él la radiación ultravioleta. Click sobre la imagen para ampliar |
Clasificación de la radiación
ultravioleta
En la
Fig. 2 se muestra la clasificación de la radiación
ultravioleta establecida por la ISO - 21348 (Definitions of Solar
Irradiance Spectral Categories).
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Fig. 2 – Clasificación de la radiación ultravioleta según
Solar
Irradiance Spectral Categories): http://www.spacewx.com/pdf/SET_21348_2004.pdf
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La irradiación solar de UVA, UVB y
UVC
UVA: se cree que la radiación
ultravioleta en el rango de 315 nm a 400
nm contribuye al envejecimiento prematuro y a las arrugas de la piel y
recientemente se la ha implicado como una causa de cáncer de piel.
UVB: la radiación ultravioleta en el
rango de 280 nm a 315 nm es más
peligrosa que los rayos UVA y se la ha implicado como la principal causa de
cáncer de piel, quemaduras solares y cataratas. Es absorbida en gran parte por
la capa de ozono de la atmósfera.
UVC: la radiación ultravioleta en el
rango de 100 nm a 280 nm es
extremadamente peligrosa pero no alcanza la superficie de la tierra debido a la
absorción en la atmósfera por el ozono.
Toda
la radiación UVC y gran parte de la
UVB emitidas por el sol son absorbidas por la capa de ozono
de la Tierra ,
por lo que casi toda la radiación ultravioleta que se recibe en la Tierra es UVA. Tanto la
radiación UVA como la UVB
pueden afectar la salud. Aunque la radiación UVA sea más débil que la UVB , penetra la piel más
profundamente y es más constante durante todo el año. Debido a que la radiación
UVC es absorbida por la capa de ozono de la Tierra , no presenta tanto riesgo, a pesar de ser
la que tiene mayor energía y ser la más peligrosa.
Las radiaciones ionizantes y no
ionizantes
La energía de un fotón viene dada por la
siguiente ecuación:
E = h f (fórmula
de Einstein – Planck)
Donde
E es la energía del fotón, h es la constante de Planck y f es la frecuencia del fotón.
De
acuerdo con esta fórmula, la radiación tendrá mayor energía cuanto mayor sea su
frecuencia, lo que puede apreciarse en la Fig. 2.
Cuando
las radiaciones tienen una frecuencia y una energía lo suficientemente alta, al
chocar con un cuerpo le hacen perder electrones, es decir que ionizan sus
átomos. Estas radiaciones de alta potencia se llaman radiaciones ionizantes.
Los rayos X, los rayos Gama y las emisiones de radiación ultravioleta de f más alta (λ más baja), son radiaciones ionizantes
y son muy perjudiciales para todos los seres vivos.
Todas
las radiaciones con λ más largas,
son radiaciones no
ionizantes.
¿Qué son los virus?
Los
virus son agentes infecciosos que
necesitan de un organismo vivo para multiplicarse, es decir, son parásitos. No
son células pero infectan a todo tipo de células de organismos vivos: animales,
plantas, hongos, bacterias y protozoos, hasta se han encontrado como parásitos
de otros virus. Son tan pequeños, 100 nanómetros de media (una milésima parte
del grosor de un cabello), que no pueden observarse con el microscopio óptico,
solo cuando se inventó el microscopio electrónico, en 1931, se pudo tener una imagen
de ellos. Al observar con el microscopio electrónico los virus extraídos de un
organismo infectado, se pudo comprobar que aparecían múltiples partículas. Cada
una de esas partículas víricas era extraordinariamente sencilla, estaba formada
por una cubierta hecha de proteína y llamada cápside en cuyo interior se protege el material genético que puede
ser ADN (ácido desoxirribonucleico)
o ARN (ácido ribonucleico). En
algunos tipos de virus las partículas tienen también un envoltorio lipídico, es
decir formado por lo que normalmente llamamos grasas, que roban de las
membranas de las células que infectan. En el caso del nuevo coronavirus SARS-
CoV- 2 el material genético es ARN y está recubierto por una capa de grasa.
Todos los seres vivos están constituídos por células y hay dos típos
principales de células: las células procariotas (constitutivas de
las bacterias) y las células eucariotas* (constitutivas
de los animales, vegetales, hongos y algas. El ADN y el ARN están presentes
tanto en las células procariotas, como en las eucariotas. Los virus no están
vivos ni muertos. No están vivos porque no pueden reproducirse por sí mismos,
y no están muertos, porque pueden entrar en las células de los seres vivos,
secuestrar su mecanismo y replicarse. ¿Cuál es la diferencia entre un virus y
una bacteria?: Las bacterias son autónomas, tienen paredes celulares y pueden
sobrevivir y replicarse por sí mismas. Los virus son moléculas de ADN o de ARN,
que pueden estar desnudas o encapsuladas y requieren un hospedador para replicarse. No se pueden tratar con
antibióticos y requieren una vacuna.
* Una célula eucariota humana tiene un
tamaño entre 10µm y 100 µm.
Cómo es y como ataca el nuevo
coronavirus SARS-CoV-2
En
la Fig. 3 se
muestra una vista esquemática exteror del nuevo coronavirus SARS-CoV-2 y en la Fig. 4 se muestra el
mecanismo esquemático, simplificado y resumido del contagio del covid-19 a una célula humana, tal
como lo publicó la BBC de Londres.
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Fig.
3 – Vista esquemática exterior
del coronavirus SARS-CoV-2
|
Las proteínas S son las “puntas” que le
confieren ese aspecto de corona al virus y son las que interaccionan con los receptores
específicos (ACE2) de la membrana de
las células humanas, encajando como una llave en una cerradura. Los coronavirus
utilizan las proteínas S, que forman
esas puntas en su exterior, para unirse a una proteína enzimática celular
llamada ACE2. Esta enzima está
situada en la superficie de las células de las mucosas de pulmones, arterias,
corazón, riñón e intestinos y tiene la función de regular la presión sanguínea,
pero el virus lo emplea como puerta de entrada al contexto celular.
Una
vez adentro de la célula humana (hospedador), el virus (huésped) se mueve a sus
anchas porque lleva consigo su propia réplica que le permitirá hacer múltiples
copias de su genoma (hasta 100.000 copias en cada célula), porque el alfabeto
de la información que lleva en su ARN
(Ácido ribonucleico) es el mismo que utilizamos los humanos.
 |
Fig.
4 – Mecanismo de contagio resumido y simplificado del Covid 19 con el ser
humano.
Fuente: https://www.bbc.com/mundo/noticias-51921093 |
¿Cómo se contagia el covid-19?
Al
toser, estornudar, o simplemente hablando, las personas infectadas con covid -
19 pueden expulsar gotas de saliva o moco llenas del virus, lo que produce
un efecto de aerosol, pudiendo permanecer flotando en el aire durante cierto
tiempo y eventualmente, podría infectar a otras personas o alojarse en
superficies cercanas, donde el patógeno se mantiene infeccioso durante horas y
hasta días. (Fig. 5)
 |
Fig.
5 – Transmisión de los virus por el aerosol producido
por
estornudo, tos o simplemente hablando. Pulverización
de
gotitas.
|
Por
ello, desde la
Organización Mundial de la Salud , recomendaron que las personas utilicen
mascarillas (también llamados barbijos o tapa bocas) para reducir la
propagación del virus.
El germen
entra al cuerpo a través de la nariz, la boca o los ojos, y después,
se aferra a las células en las vías respratorias aéreas que producen una
proteína llamada ACE2, como se vió anteriormente.
El
SARS-CoV-2 es el último de los coronavirus descubiertos hasta el momento,
los cuales componen la familia “coronaviridae”.
Al menos hay otros seis tipos de coronavirus que se sabe que infectan a los
humanos; algunos causan el resfrío común.
Los
coronavirus SARS-CoV-2 tienen una membrana
lipídica (grasa) que confiere a la partícula una estabilidad relativamente
baja, sobre todo si se la compara con la partícula desnuda del virus del
resfrío común. Eso hace que sea relativamente fácil eliminarlos de las manos
mediante soluciones jabonosas y correcta higiene de manos.
La
membrana lípida del coronavirus contiene tres proteínas: la proteína S permite al virus penetrar en las
células, la proteína E es clave para
infectar a otras células y la proteína N
les permite camuflar el material genético.
Como se combate con luz ultravioleta
el nuevo coronavirus SARS- CoV- 2.
El
método consiste en irradiar UVC mediante lámparas germicidas, sobre sitios de uso público, en
momentos en que las personas no se encuentren en ellos. De esta menera se
irradia UVC en el interior de vagones de tren, en hospitales, en el interior de
ómnibus de transporte públco, en tiendas, bancos, etc.
Esto
destruye el ARN del SARS – CoV – 2,
lo que desactiva completamente al virus.
Signify (ex Philips Lighting) y la Universidad de Boston validaron la efectividad de
las fuentes de luz UV-C para desactivar el SARS – CoV – 2 en un Comunicado que
Ud podrá leer completo en el siguiente lnk: https://www.signify.com/es-ar/our-company/news/press-releases/2020/20200616-signify-boston-university-validate-effectiveness-signify-uvc-light-sources-on-inactivating-virus-that-causes-covid19
y que incluye la siguiente frase:
“Desde el comienzo de la pandemia del SARS – CoV-2, el Dr.
Anthony Griffiths, profesor asociado de microbiología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Boston,
y su equipo, han estado trabajando en el desarrollo de herramientas para apoyar
el avance científico en este campo. Durante la investigación, trataron el
material contaminado por el virus causante del COVID-19, con diferentes dosis
de radiación UV-C proveniente de una fuente de luz Signify y evaluaron la
capacidad de desactivación y/o anulación en diversas condiciones. El equipo
aplicó una dosis de 5 MJ (Megajoules) /
cm2, lo que trajo como resultado una reducción del virus SARS-CoV-2 del 99% en 6 segundos. Con base en estos datos, se determinó que una dosis de 22 MJ / cm2 minimizará, en
consecuencia, un 99,9999% en 25 segundos.”
Lámparas Germicidas
Son lámparas que generan energía en el espectro UV para destruir bacterias,
hongos y virus, desactivando su ADN o ARN. Las usadas con exclusividad son las
lámparas que contienen mercurio.
Lámparas que contienen mercurio
Las
lámparas de esta tecnología se llaman lámparas de mercurio o amalgama, porque
contienen pequeñas cantidades de mercurio puro o una amalgama, es decir, una
aleación de mercurio con otro elemento, típicamente indio y galio (aunque
también se puede usar bismuto). El objetivo de este aditivo es controlar la
presión de vapor de mercurio. Junto con el vapor de mercurio, la lámpara
contiene un gas de arranque, generalmente argón. Hay dos categorías de lámparas
en esta tecnología, basadas en la presión a la que se mantiene el vapor de
mercurio:
1)
Lámparas de baja presión, que funcionan con aproximadamente 1 Pa.
2)
Lámparas de media o alta presión, para las cuales la presión es superior a 100
kPa.
Las
lámparas de mercurio de baja presión generan radiación UV en un espectro más
estrecho (con picos a 185 nm y 254 nm, las dos líneas de resonancia del
mercurio) en comparación con las lámparas de alta presión, que también se
llaman lámparas de descarga de alta intensidad y que generan altos niveles de radiación UV en
un amplio rango espectral. Las lámparas de mercurio de baja presión utilizadas
para la generación de UV-C son
similares a las lámparas
fluorescentes, que también son lámparas de descarga de mercurio de
baja presión. Los balastos comunes y demás accesorios de las lámparas UV-C y
fluorescentes permiten el uso de la misma instalación con ambas lámparas.
Aunque esto puede ser muy conveniente en muchos casos, puede representar un
peligro en otros, especialmente cuando se reemplaza una lámpara con el tipo
incorrecto. La principal diferencia entre las lámparas germicidas y las lámparas
fluorescentes es su recubrimiento envolvente: en las lámparas fluorescentes, la
pared de vidrio está recubierta internamente con fósforos que absorben la
radiación UV y reemiten radiación en el rango de luz visible.
Falta
el revestimiento de fósforo en las lámparas UV-C: el vidrio utilizado,
típicamente cuarzo, es transparente a todas las longitudes de onda UV y permite
que se emita la radiación de los dos picos de mercurio en UV-C. Sin embargo, es
posible usar otro tipo de vidrio, es decir, vidrio blando (vidrio de
sodio-bario), que absorbe el pico de 185
nm y transmite solo el pico de radiación de 254 nm. La radiación UV-C cerca de 185 nm puede producir ozono; por
lo tanto, también es bastante común clasificar las lámparas de mercurio de baja
presión con este criterio en:
•
Lámparas sin ozono, con una longitud de onda máxima de 254 nm solamente
•
Lámparas generadoras de ozono, con una longitud de onda máxima a 185 nm.
Sin
embargo, también se utilizan generadores de ozono junto con lámparas UV-C18. El
tipo más común de lámpara de mercurio es una lámpara de cátodo caliente, aunque
también existen lámparas con cátodos fríos. Los cátodos generalmente están
recubiertos con material emisor de electrones que se erosiona cuando la lámpara
se usa por primera vez y continúa evaporándose durante el uso de la lámpara. La
vida útil de una lámpara de cátodo caliente está determinada por la tasa de
pérdida de este recubrimiento electro emisivo. La lámpara alcanza el final de
su vida útil cuando el recubrimiento se elimina por completo de al menos uno de
los electrodos, de modo que no se puede establecer una corriente.
Diodos emisores de luz UV-C (LED
UV-C)
Un
diodo emisor de luz (LED) es una fuente de luz compacta que consiste en
materiales semiconductores compuestos como arseniuro de galio (GaAs), fosfuro
de galio (GaP), fosfuro de indio (InP) y nitruro de aluminio (AlN), que también
se emiten en la parte UV. del espectro electromagnético. El dopaje puede
desplazar las líneas espectrales emitidas hacia la región UV-C. Por ejemplo,
las lámparas LED AlGaN emiten en el rango de longitud de onda de 247 - 280 nm;
Las lámparas LED AlBN emiten a 214 nm. Los LED UV-C funcionan con voltajes de
CC bajos. Son ecológicos, pero todavía no son tan eficaces como las lámparas de
mercurio.
Por
ello, desde la
Organización Mundial de la Salud , recomendaron que las personas utilicen
mascarillas (también llamados barbijos o tapa bocas) para reducir la
propagación del virus.
El germen
entra al cuerpo a través de la nariz, la boca o los ojos, y después,
se aferra a las células en las vías respratorias aéreas que producen una
proteína llamada ACE2, como se vió anteriormente.
El
SARS-CoV-2 es el último de los coronavirus descubiertos hasta el momento,
los cuales componen la familia “coronaviridae”.
Al menos hay otros seis tipos de coronavirus que se sabe que infectan a los
humanos; algunos causan el resfrío común.
Los
coronavirus SARS-CoV-2 tienen una membrana
lipídica (grasa) que confiere a la partícula una estabilidad relativamente
baja, sobre todo si se la compara con la partícula desnuda del virus del
resfrío común. Eso hace que sea relativamente fácil eliminarlos de las manos
mediante soluciones jabonosas y correcta higiene de manos.
La
membrana lípida del coronavirus contiene tres proteínas: la proteína S permite al virus penetrar en las
células, la proteína E es clave para
infectar a otras células y la proteína N
les permite camuflar el material genético.
Como se combate con luz ultravioleta
el nuevo coronavirus SARS- CoV- 2.
El
método consiste en irradiar UVC mediante lámparas germicidas, sobre sitios de uso público, en
momentos en que las personas no se encuentren en ellos. De esta menera se
irradia UVC en el interior de vagones de tren, en hospitales, en el interior de
ómnibus de transporte públco, en tiendas, bancos, etc.
Esto
destruye el ARN del SARS – CoV – 2,
lo que desactiva completamente al virus.
Signify (ex Philips Lighting) y la Universidad de Boston validaron la efectividad de
las fuentes de luz UV-C para desactivar el SARS – CoV – 2 en un Comunicado que
Ud podrá leer completo en el siguiente lnk: https://www.signify.com/es-ar/our-company/news/press-releases/2020/20200616-signify-boston-university-validate-effectiveness-signify-uvc-light-sources-on-inactivating-virus-that-causes-covid19
y que incluye la siguiente frase:
“Desde el comienzo de la pandemia del SARS – CoV-2, el Dr.
Anthony Griffiths, profesor asociado de microbiología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Boston,
y su equipo, han estado trabajando en el desarrollo de herramientas para apoyar
el avance científico en este campo. Durante la investigación, trataron el
material contaminado por el virus causante del COVID-19, con diferentes dosis
de radiación UV-C proveniente de una fuente de luz Signify y evaluaron la
capacidad de desactivación y/o anulación en diversas condiciones. El equipo
aplicó una dosis de 5 MJ (Megajoules) /
cm2, lo que trajo como resultado una reducción del virus SARS-CoV-2 del 99% en 6 segundos. Con base en estos datos, se determinó que una dosis de 22 MJ / cm2 minimizará, en
consecuencia, un 99,9999% en 25 segundos.”
Lámparas Germicidas
Son lámparas que generan energía en el espectro UV para destruir bacterias,
hongos y virus, desactivando su ADN o ARN. Las usadas con exclusividad son las
lámparas que contienen mercurio.
Lámparas que contienen mercurio
Las
lámparas de esta tecnología se llaman lámparas de mercurio o amalgama, porque
contienen pequeñas cantidades de mercurio puro o una amalgama, es decir, una
aleación de mercurio con otro elemento, típicamente indio y galio (aunque
también se puede usar bismuto). El objetivo de este aditivo es controlar la
presión de vapor de mercurio. Junto con el vapor de mercurio, la lámpara
contiene un gas de arranque, generalmente argón. Hay dos categorías de lámparas
en esta tecnología, basadas en la presión a la que se mantiene el vapor de
mercurio:
1)
Lámparas de baja presión, que funcionan con aproximadamente 1 Pa.
2)
Lámparas de media o alta presión, para las cuales la presión es superior a 100
kPa.
Las
lámparas de mercurio de baja presión generan radiación UV en un espectro más
estrecho (con picos a 185 nm y 254 nm, las dos líneas de resonancia del
mercurio) en comparación con las lámparas de alta presión, que también se
llaman lámparas de descarga de alta intensidad y que generan altos niveles de radiación UV en
un amplio rango espectral. Las lámparas de mercurio de baja presión utilizadas
para la generación de UV-C son
similares a las lámparas fluorescentes, que también son lámparas de descarga de mercurio de
baja presión. Los balastos comunes y demás accesorios de las lámparas UV-C y
fluorescentes permiten el uso de la misma instalación con ambas lámparas.
Aunque esto puede ser muy conveniente en muchos casos, puede representar un
peligro en otros, especialmente cuando se reemplaza una lámpara con el tipo
incorrecto. La principal diferencia entre las lámparas germicidas y las lámparas
fluorescentes es su recubrimiento envolvente: en las lámparas fluorescentes, la
pared de vidrio está recubierta internamente con fósforos que absorben la
radiación UV y reemiten radiación en el rango de luz visible.
Falta
el revestimiento de fósforo en las lámparas UV-C: el vidrio utilizado,
típicamente cuarzo, es transparente a todas las longitudes de onda UV y permite
que se emita la radiación de los dos picos de mercurio en UV-C. Sin embargo, es
posible usar otro tipo de vidrio, es decir, vidrio blando (vidrio de
sodio-bario), que absorbe el pico de 185
nm y transmite solo el pico de radiación de 254 nm. La radiación UV-C cerca de 185 nm puede producir ozono; por
lo tanto, también es bastante común clasificar las lámparas de mercurio de baja
presión con este criterio en:
•
Lámparas sin ozono, con una longitud de onda máxima de 254 nm solamente
•
Lámparas generadoras de ozono, con una longitud de onda máxima a 185 nm.
Sin
embargo, también se utilizan generadores de ozono junto con lámparas UV-C18. El
tipo más común de lámpara de mercurio es una lámpara de cátodo caliente, aunque
también existen lámparas con cátodos fríos. Los cátodos generalmente están
recubiertos con material emisor de electrones que se erosiona cuando la lámpara
se usa por primera vez y continúa evaporándose durante el uso de la lámpara. La
vida útil de una lámpara de cátodo caliente está determinada por la tasa de
pérdida de este recubrimiento electro emisivo. La lámpara alcanza el final de
su vida útil cuando el recubrimiento se elimina por completo de al menos uno de
los electrodos, de modo que no se puede establecer una corriente.
Diodos emisores de luz UV-C (LED
UV-C)
Un
diodo emisor de luz (LED) es una fuente de luz compacta que consiste en
materiales semiconductores compuestos como arseniuro de galio (GaAs), fosfuro
de galio (GaP), fosfuro de indio (InP) y nitruro de aluminio (AlN), que también
se emiten en la parte UV. del espectro electromagnético. El dopaje puede
desplazar las líneas espectrales emitidas hacia la región UV-C. Por ejemplo,
las lámparas LED AlGaN emiten en el rango de longitud de onda de 247 - 280 nm;
Las lámparas LED AlBN emiten a 214 nm. Los LED UV-C funcionan con voltajes de
CC bajos. Son ecológicos, pero todavía no son tan eficaces como las lámparas de
mercurio.
Aplicaciones prácticas de desinfección
con UVC
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Fig. 6 – Ómnibus es disinfectado usando UVC in Shanghai, China (Credit:
Getty Images)
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Fig. 7 – Trenes subterráneos de Nueva York, desinfectados
con UVC durante la noche.
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Fig.
8 – Se utiliza una lámpara germicida UVC de cuarzo para desinfectar un tren en
la estación Sviblovo del sistema de tránsito
del Metro de Moscú.
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Fig.9
– Robot dinamarqués procediendo a desinfectar un hospital en China
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Referencias
Excelente Articulo!!
ResponderEliminar¡¡Excelente!!
ResponderEliminarSaludos,
Leonardo Cardillo
https://www.linkdin.com/in/leonardocardillo
Muy interesante,muchas gracias!!!
ResponderEliminarOjalá nos ayude! Gracias! Muy bueno
ResponderEliminarExcelente Noticia!
ResponderEliminarClaudia
Excelente!!!!!
ResponderEliminarLa desinfeccion Covid19 no es cosa de tomarsela a la ligera se debe contactar con expertos que ofrezcan el servicio de desinfecion uno cree lograrlo de manera natural y termina cometiendo errores y no se debe tomar a juego la salud de las personas
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