La dinámica de la forma en que los aerosoles viajan de una persona a otra, en diferentes circunstancias: ScienceDaily

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En la película de 1995 «Outbreak», el personaje de Dustin Hoffman se da cuenta, con un horror dramático adecuado, de que un virus infeccioso «se transmite por el aire» porque se ha descubierto que se propaga a través de las rejillas de ventilación del Hospital.

La cuestión de si nuestro virus pandémico de la vida real, el SARS-CoV-2, se «transmite por el aire» es predeciblemente más compleja. La evidencia actual sugiere que COVID-19 se transmite principalmente a través de gotitas respiratorias, las pequeñas partículas líquidas que se estornudan o tosen, que viajan una cierta distancia y caen al piso. Pero crece el consenso de que, en las circunstancias adecuadas, las partículas flotantes más pequeñas llamadas aerosoles pueden transportar el virus a distancias más largas y permanecer suspendidas en el aire durante períodos más prolongados. Los científicos aún están determinando el modo de viaje preferido del SARS-CoV-2.

Esa falta de ciencia sobre cómo se propagó el COVID-19 parecía evidente hace un año para Tami Bond, profesora del Departamento de Ingeniería Mecánica y Walter Scott, presidente presidencial de Energía, Medio Ambiente y Salud. Como investigador de ingeniería, Bond dedica su tiempo a pensar en el movimiento y la dispersión de aerosoles, un término general para las partículas que son lo suficientemente ligeras y pequeñas como para flotar en el aire, ya sea humo de cigarrillo, spray de mar o laca para el cabello.

«Rápidamente quedó claro que había algún componente de transmisión aérea», dijo Bond. «Un virus es un aerosol. En términos de salud, son diferentes de otros aerosoles como la contaminación, pero físicamente no lo son. Flotan en el aire y su movimiento depende de su tamaño».

La carrera hacia la comprensión científica del nuevo coronavirus se ha centrado, comprensiblemente, en los mecanismos biológicos: cómo se infectan las personas, la respuesta del cuerpo humano y el camino más rápido hacia una vacuna. Como científico de aerosoles, Bond tomó un camino diferente, convocando a un equipo en la Universidad Estatal de Colorado que trataría el virus como cualquier otro aerosol. Este equipo, ahora publicado en Ciencia y tecnología ambiental, se propuso cuantificar la dinámica de cómo los aerosoles, como los virus, viajan de una persona a otra en diferentes circunstancias.

Bond descubrió que la variedad de habilidades para responder esa pregunta existía en masa en CSU. El equipo que reunió incluye epidemiólogos, científicos de aerosoles y químicos atmosféricos, y juntos crearon una nueva herramienta para definir cómo los patógenos infecciosos, incluido el SARS-CoV-2, se transmiten por el aire.

Respire el aire con eficacia

Su herramienta es una métrica que llaman Volumen Efectivo Reinspirado, o simplemente, la cantidad de aire que exhala una persona que, a medida que viaja a la siguiente, contiene la misma cantidad de partículas. Tratar las partículas portadoras de virus de forma agnóstica como cualquier otro aerosol permitió al equipo hacer comparaciones objetivas basadas en la física entre diferentes modos de transmisión, teniendo en cuenta cómo el tamaño de las partículas afectaría la cantidad de partículas que viajan de una persona a otra.

Observaron tres categorías de tamaños de partículas que cubren un rango biológicamente relevante: 1 micrón, 10 micrones y 100 micrones, aproximadamente el ancho de un cabello humano. Las gotas más grandes expulsadas por el estornudo estarían más cerca de la región de 100 micrones. Las partículas más cercanas al tamaño de un solo virión estarían en la región de 1 micra. Cada uno tiene características de transporte aéreo muy diferentes y, dependiendo del tamaño de partícula, se aplicarían diferentes medidas de mitigación, desde abrir una ventana hasta aumentar el suministro de aire fresco a través de un sistema HVAC.

Compilaron varios modelos para comparar diferentes escenarios. Por ejemplo, el equipo comparó el volumen real de respiración de alguien que está parado al aire libre a 6 pies de distancia, con el tiempo que le toma a alguien respirar la misma cantidad de aire en el interior de nuevo, pero más lejos.

El confinamiento es importante

El equipo descubrió que la distancia en el interior, incluso a 6 pies de distancia, no es suficiente para limitar las exposiciones potencialmente dañinas, porque el confinamiento en el interior permite que se acumulen volúmenes de partículas en el aire. Estos conocimientos no son reveladores, ya que la mayoría de las personas evitan el confinamiento en interiores y, en general, se sienten más seguras al aire libre. Sin embargo, lo que muestra el artículo es que el efecto del confinamiento interno y el transporte posterior de partículas se puede cuantificar y comparar con otros riesgos que las personas encuentran aceptables, dijo Bond.

Los coautores Jeff Pierce en Atmospheric Sciences y Jay Ham en Soil and Crop Sciences ayudaron al equipo a comprender la turbulencia atmosférica de formas que podrían compararse en interiores y exteriores.

Pierce dijo que trató de limitar la forma en que las partículas que contienen virus se dispersan en función de la distancia de la persona que las emite. Cuando la pandemia golpeó el año pasado, el público tenía muchas preguntas sobre si era seguro correr o andar en bicicleta por los senderos, dijo Pierce. Los investigadores encontraron que las interacciones más duraderas al aire libre a distancias mayores de 6 pies parecían más seguras que las interacciones internas de duración similar, a pesar de que las personas estaban más distantes en el interior, debido a las partículas que llenaban la habitación en lugar de ser transportadas por el viento.

«Comenzamos bastante temprano en la pandemia, y todos estábamos llenos de preguntas sobre, ‘¿Qué situaciones son más seguras que otras?’ Nuestra experiencia compartida nos ha permitido encontrar respuestas a esta pregunta y he aprendido mucho sobre la filtración y el intercambio de aire en mi hogar y en mi clase de CSU ”, dijo Pierce.

Más para aprender

Lo que no está claro es qué tamaño de partícula es más probable que cause la infección por COVID-19.

Los virus pueden transportarse en gotas grandes y pequeñas, pero es probable que exista un «punto óptimo» entre el tamaño de las gotas; capacidad para dispersarse y permanecer en vuelo; y el tiempo de secado, todos los cuales afectan el potencial infeccioso, explicó Angela Bosco-Lauth, coautora del artículo y profesora asistente de ciencias biomédicas.

El documento incluye un análisis de riesgo relativo de infección de diferentes escenarios internos y externos y medidas de mitigación, según la cantidad de partículas inhaladas.

«El problema que enfrentamos es que todavía no sabemos cuál es la dosis infecciosa para las personas», dijo Bosco-Lauth. «Por supuesto, cuanto más virus hay, mayor es el riesgo de infección, pero no tenemos un buen modelo para determinar la dosis para las personas. Y cuantificar el virus infeccioso en el aire es tremendamente difícil».

Actividades de seguimiento

El equipo ahora está investigando preguntas de seguimiento, como comparar diferentes medidas de mitigación para reducir la exposición a los virus internos. Algunas de estas solicitudes caen en la categoría de «cosas que ya sabes, pero con números», dijo Bond. «La gente ahora está pensando, está bien, más ventilación es mejor, o permanecer fuera es mejor, pero no hay muchas cuantificaciones y números detrás de estas recomendaciones», dijo Bond.

Bond espera que el trabajo del equipo sienta las bases para una cuantificación más anticipada de la dinámica de transmisión en el desafortunado evento de otra pandemia. «Esta vez, hubo muchas conjeturas al principio, porque la ciencia de la transmisión no estaba completamente desarrollada», dijo. «No debería haber una próxima vez.»

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