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Dos expertos en fotónica de la Universidad de Stanford muestran cómo construir unidades de esterilización de este tipo de mascarillas que usan luz ultravioleta para «tostar» el virus causante de la COVID-19.

Luz ultravioleta para descontaminar y reutilizar mascarillas
Mascarilla N95. Foto: Hanabishi en Wikipedia

En la primavera de 2020, cuando la pandemia produjo una escasez mundial de mascarillas N95, dos ingenieros de Stanford que trabajaban en sus casas diseñaron y demostraron una forma efectiva y económica de desinfectar el equipo de protección personal (PPE).

En dos artículos recientemente publicados en la revista Applied Optics, describieron cómo utilizaron la luz ultravioleta (UV) para desactivar una bacteria que es aceptada como un sustituto del virus Sars-COV-2 que causa la COVID-19.

«Nos sorprendimos cuando las pruebas indicaron que nuestro proceso podía eliminar el 99,9999 por ciento de los patógenos en menos de cinco minutos», dice Thomas Baer, director ejecutivo del Centro de Investigación Fotónica de Stanford (SPRC) y autor principal de las dos publicaciones, una sobre la construcción de las unidades de descontaminación y la otra sobre los principios básicos de ingeniería de los equipos.

El principal colaborador de Baer en el proyecto fue Lambertus «Bert» Hesselink, un profesor de ingeniería eléctrica y experto en óptica, que ayudó a proporcionar las pruebas de que la descontaminación basada en la luz sería factible y efectiva. Cada uno de ellos diseñó un prototipo de dispositivo de esterilización de mascarillas que sirvió de modelo para que ingenieros fotónicos de todo el mundo lo copiaran para utilizarlo dondequiera que estuvieran.

Baer construyó el primer prototipo forrando una cabina con papel de aluminio e instalando 16 aparatos de luz ultravioleta para crear un dispositivo que pudiera esterilizar 40 mascarillas en solo cinco minutos. Lo compara con un gran horno tostador. «La tostada debe ser tostada de manera uniforme y las mascarillas deben ser expuestas de manera uniforme», explica Baer. «Es la misma geometría con un objetivo de diseño muy similar».

Por su parte, Hesselink desarrolló un diseño alternativo que aprovechaba la forma de un cubo de basura de metal para exponer uniformemente las mascarillas a los rayos UV que matan los patógenos. Basándose en el diseño de Hesselink, Baer construyó un pequeño dispositivo en unas tres horas, y luego demostró que este pequeño esterilizador podía funcionar con energía solar. «El diseño del cubo descontamina menos máscaras a la vez, pero es fácil de transportar, requiere una energía mínima y puede ser usado en áreas remotas», dice Hesselink.

Componentes baratos

Después de presentar sus trabajos científicos para su revisión por pares, Baer y sus colaboradores trabajaron en estrecha colaboración con un grupo internacional de científicos organizado por Stanford (N95Decon.org), ayudando a los equipos de salud pública en entornos de recursos limitados a utilizar componentes baratos de origen local para construir sus propias unidades de descontaminación. «Estos son simples, hágalo usted mismo, modelos de código abierto, diseñados específicamente para ser construidos fácilmente en estos entornos», dice Baer.

Para proveer a estos lugares de conocimientos de ingeniería local, el equipo de Stanford colaboró con Lifebox, una organización sin fines de lucro con sede en Londres con un enfoque médico, y la Fundación de la Sociedad Óptica, que tiene una red internacional de ingenieros fotónicos. Con estos grupos, el equipo de Stanford ayudó a lanzar 25 iniciativas en todo el mundo para construir unidades de descontaminación basadas en UV para hospitales locales.

Una de ellas está dirigido por Jit Bhattacharya, que obtuvo su maestría en ingeniería mecánica en Stanford en 2002 y ahora vive en Nairobi, Kenia. Hasta entonces había estado trabajando en el desarrollo de tecnologías energéticas, pero cuando estalló la pandemia, empezó a buscar formas de unirse a la lucha contra la COVID-19, encontró el diseño de Stanford y se dio cuenta de que se podía ensamblar localmente. Bhattacharya ahora planea hacer una demostración del prototipo al Ministerio de Salud de Kenia y en varios hospitales del país. Dice que, dado lo que los hospitales de Kenia están pagando actualmente por las mascarillas N95, la cabina de rayos ultravioleta se amortizaría en semanas al permitir que los trabajadores de la salud reutilicen de manera segura sus mascarillas en lugar de deshacerse de ellas.

En el ámbito doméstico, Baer y Hesselink están trabajando con investigadores del Centro Wellman de Fotomedicina del Hospital General de Massachusetts para asegurar la aprobación de las autoridades estadounidenses para las cámaras de descontaminación UV en base a su diseño. «Muchas personas estaban diseñando cámaras de esterilización ultravioleta sin una clara comprensión de las limitaciones de diseño necesarias», dice Baer. «Nuestras publicaciones demostraron las herramientas de ingeniería óptica apropiadas y el objetivo de rendimiento, así como algunos ejemplos de construcción muy simples», concluye.

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