Desarrolló INAOE recubrimiento nanoestructurado capaz de inactivar al Sars-CoV-2

Un proyecto interdisciplinario desarrollado en el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) ha demostrado ser efectivo para inactivar al virus Sars-CoV-2 en diversas superficies. El uso de un recubrimiento fotocatalítico de óxido de titano dopado con nanopartículas metálicas y depositado sobre paneles tipo biombos de gran área ya ha demostrado su eficacia en un hospital en Puebla, México. Ahora, sus desarrolladores buscan expandir su utilización en las caretas plásticas de protección facial.

El Dr. Joel Molina Reyes, investigador del INAOE y líder del proyecto, comenta que éste surgió a raíz de una convocatoria de IEEE para proyectos de desarrollo tecnológico, con impacto en la pandemia de Covid-19.

“Participamos en junio del año 2020 y, un mes después, nos dieron la noticia de que nuestro proyecto fue uno de los aprobados en México. A partir de julio empezamos a planear actividades e iniciamos labores experimentales hasta septiembre del año pasado. Desde septiembre hubo dos periodos de restricción de acceso al Instituto por contagios internos pero afortunadamente, fue hasta diciembre  del año pasado, después de aproximadamente de dos meses y medio de trabajo experimental, que entregamos siete estructuras de área grande con un recubrimiento muy especial al área de Covid-19 del IMSS La Margarita en Puebla”.

El investigador explica que el proyecto consiste en depositar un recubrimiento sobre superficies como paneles y caretas faciales con material fotocatalítico específico, que acelera cierto tipo de reacciones cuando absorbe luz.

Con el material se cubrieron unos paneles que funcionan como biombos plegables que fueron entregados al IMSS en diciembre de 2020 para ser colocados entre las camas de los pacientes hospitalizados por Covid-19. Dos meses después, el 18 de febrero pasado, se hizo una revisión preliminar del uso de estas estructuras y se comprobó que efectivamente estaban funcionando al disminuir el tiempo de hospitalización de un paciente de Covid-19 que no requiera tratamiento de cuidado intensivo, pues el tiempo promedio de hospitalización pasó de 25 a 20 días en promedio usando estas estructuras.

“Esto para nosotros es importante porque demuestra el impacto directo del proyecto, y nos ha motivado a seguir desarrollando el recubrimiento fotocatalítico ahora para las caretas de protección personal. Recubrimos las caretas de plástico con el mismo material pero usando condiciones mejoradas y que generan mayor actividad fotocatalítica. Esto tiene la gran ventaja de que se pueden distribuir entre una mayor parte de la población, a diferencia de los paneles que entregamos al IMSS que es un esfuerzo muy bueno y que es un resultado también bueno, pero al final solo queda ahí localizado en una parte chiquitita, y creo que llevarlo a este tipo de estructuras abre la posibilidad de que mucha más gente pueda usarlo”.

El proyecto, subraya, es el resultado de una aplicación directa de conocimientos fundamentales de la Electrónica de Estado Sólido y de Ciencia de Materiales, donde se investigan materiales de estado sólido como semiconductores en forma de películas delgadas, y que se utilizan para fabricar dispositivos electrónicos integrados.

“Nosotros utilizamos tres materiales diferentes del estado sólido: películas metálicas, películas dieléctricas y películas semiconductoras. La diferencia entre ellas es básicamente la facilidad para transportar carga electrónica, electrones. Todos sabemos que los metales son muy buenos conductores de electricidad. Los dieléctricos no lo son y en medio se clasifican los materiales semiconductores, precisamente porque, dependiendo del tipo y concentración de impurezas agregadas, pueden ser en mayor o menor medida conductores. La diferencia con estos materiales semiconductores es que hay unos que cuando absorben radiación del Sol, principalmente de luz ultravioleta hacia el visible, pueden fotogenerar carga electrónica simplemente por absorber radiación solar, esto es lo que nosotros aprovechamos para después generar especies reactivas de oxígeno que son las encargadas de inactivar microorganismos patógenos. Esto lo hemos venido haciendo desde hace ya prácticamente diez años. Podemos incluso modificar el proceso de obtención de estos semiconductores para generar una absorción de luz más eficiente en ciertas longitudes de onda y aquí la idea es aprovechar todo el espectro de la radiación solar, fotogenerar carga con altos tiempos de vida antes de su recombinación, y que esta carga genere a su vez altas concentraciones de especies reactivas de oxígeno, algo que sucede en un ambiente con humedad, agua, o con oxígeno del medio para que finalmente, estas especies reactivas de oxígeno provoquen estrés oxidativo a los diversos microorganismos patógenos que puedan estar adheridos sobre su superficie. En resumen, es un área muy interesante pues involucra la interacción de la luz con la materia de estado sólido para generar especies químicas que inactivan elementos biológicos”.

Aseveró que el proyecto no sería posible sin este estudio de ciencia fundamental, gracias al cual se conocen y dominan las propiedades de materiales electrónicos de estado sólido en nanoescala, los cuales son muy importantes no sólo para el desarrollo de dispositivos electrónicos avanzados sino ahora para esta aplicación.

El Dr. Joel Molina refiere que el proyecto es además interdisciplinario, y que requirió de la participación de investigadores y laboratorios de distintas áreas del INAOE.

Añade que trabajaron en el Laboratorio de Microelectrónica, donde se adaptaron áreas para la síntesis de nanopartículas y para el proceso de recubrimientos de gran área por spray, pero que también se cuenta con el apoyo del Laboratorio de Espectrofotometría y Colorimetría “Dr. Luis Raúl Berriel Valdos”, liderado por la Dra. Jazmín Carranza, donde se caracterizan algunos de estos materiales; del Laboratorio de Espectrofotometría del Dr. Mariano Aceves; del Laboratorio mismo de Nanoelectrónica para fabricación de estructuras metálicas, y del Laboratorio de Microbiología, de la Dra. Teresita Spezzia, donde se prueban diversos recubrimientos para la inactivación de microorganismos patógenos. En general, han tratado de hacer muy eficiente este proceso interdisciplinario pensando que representa realmente un esfuerzo institucional y que es urgentemente necesitado por la sociedad Mexicana.

El Dr. Joel Molina concluye: “Esta pandemia ha puesto a prueba muchas cosas en todo el mundo, México no se salva, es una situación en la que como sociedad nos damos cuenta que, si no invertimos en desarrollo científico y tecnológico y por supuesto en ciencia básica aplicada, pues realmente estas pandemias van a costar muy caras. Ya recientemente hemos visto que, el costo de una vacunación masiva para la población mexicana es de aproximadamente 35 mil millones de pesos, eso es más que el presupuesto anual para el Conacyt de todo el año 2021. Si queremos minimizar el costo monetario de situaciones como ésta, es importante que veamos la inversión en desarrollo científico y tecnológico como una prevención para todo lo que nosotros podamos desarrollar. Obviamente el costo más caro, tristemente lo han sufrido y siguen sufriendo muchas familias en todo el país y eso es algo que solo juntos, podremos minimizar”