Los hospitales han tomado medidas sin precedentes para desinfectar las mascarillas faciales N95 en esta pandemia de coronavirus

En marzo, las instalaciones de atención médica en los EE. UU. comenzaron a prepararse ante la prevista avalancha de casos de COVID-19, la enfermedad respiratoria causada por el nuevo coronavirus. Los funcionarios del hospital analizaron los suministros disponibles de artículos como guantes y mascarillas faciales y estudiaron su uso para predecir sus necesidades futuras.

Muchos equipos de protección individual (EPIs), como las máscaras N95, los filtros para la respiración ajustados y diseñados para retener al menos el 95% de las pequeñas partículas infecciosas, son baratos y los distribuidores los suministran de forma rápida, por lo que, en circunstancias normales, los hospitales tienen poca necesidad de mantener grandes cantidades de estas mascarillas a mano. Sin embargo, el mes pasado, en medio de una pandemia mundial, los canales de distribución que anteriormente eran fiables se quedaron sin suministros. Los líderes de OhioHealth, que opera 12 hospitales en el centro de Ohio, estimaron que sus suministros existentes de máscaras N95 se gastarían en cuestión de semanas si no podían garantizar nuevos envíos, según Chris Clinton, quien supervisa las operaciones de la cadena de suministros de esta red. El equipo comenzó inmediatamente a centrar sus esfuerzos en racionalizar el uso de suministros y comunicar al personal las nuevas medidas a adoptar.

Laurie Hommema, médica de familia y directora médica de Provider and Associate Well-Being de OhioHealth, fue una de las personas que asistieron a esas reuniones en marzo. Inmediatamente pensó en el futuro dentro de un par de semanas, cuando estaba previsto que comenzase a visitar pacientes a domicilio junto a un grupo de residentes.

“Me situé en el peor de los casos, en el que sería probable que estuviese viendo a decenas de pacientes con COVID todos los días, sin el equipo de protección personal adecuado”, dice ella. “En esta situación, solamente te preocupas por cómo de grave es esta enfermedad y lo que supondría traerla contigo a casa”.

Esa noche, en su casa, compartió estas preocupaciones con su esposo, Kevin Hommema, ingeniero de la organización de investigación y desarrollo Battelle, donde Laurie también solía trabajar como microbióloga. Acabó siendo una conversación beneficiosa.

“Mencioné que estaba nerviosa”, dice Laurie Hommema. “Dije que me temía que no iba a tener N95 para ese momento. Y él simplemente dijo: ‘Bueno, ¿por qué no descontamináis esas mascarillas?”

Las mascarillas N95 están diseñadas para usarse una vez y luego desecharse. Pero Kevin Hommema recordó la investigación que un colega había realizado en respuesta a la pandemia de influenza H1N1 en 2009 para evaluar la eficacia del uso de vapor de peróxido de hidrógeno para descontaminar las máscaras N95 en caso de escasez de EPIs. El equipo descubrió que dicho sistema podría usarse para desinfectar máscaras varias veces sin dañar su rendimiento. Quizás un sistema similar podría implementarse en OhioHealth.

Los Hommema trabajaron rápidamente para establecer reuniones con los líderes de OhioHealth y Battelle. Juntas, las organizaciones resolvieron la logística, mientras que los científicos de Battelle se apresuraron a escalar la tecnología de desinfección, equipando contenedores enteros con sistemas que podían procesar miles de mascarillas a la vez.

El 28 de marzo, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) de EE. UU., que evalúa la seguridad de los productos médicos, emitió su primera autorización de uso de emergencia (EUA) para una tecnología de descontaminación de mascarillas para el Sistema de Descontaminación de Cuidados Críticos de Battelle. Luego, en abril, el gobierno federal de EE. UU. otorgó a Battelle un contrato para financiar el despliegue del sistema en 60 localizaciones por todo EE. UU., incluyendo sitios en Seattle, Boston, Chicago y cerca de la ciudad de Nueva York. A fecha de 27 de abril, Battelle ha procesado decenas de miles de mascarillas, incluidas más de 30.000 para la red OhioHealth.

El proceso de descontaminación establecido en Ohio es solo un ejemplo de los esfuerzos sin precedentes que se están llevando a cabo para hacer frente a la escasez de máscaras N95 y otros EPIs, encontrando maneras de usar equipos desechables más de una vez. Aunque estas prácticas no están aprobadas para la atención en condiciones estándar, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. señalan que la descontaminación de las mascarillas “puede ser necesaria” cuando los suministros de EPIs se ven severamente limitados durante una crisis. Un puñado de otras tecnologías se han unido al sistema de Battelle en la lista de EUA de la FDA. Y por todo el país las instalaciones de atención médica están estableciendo sus propios protocolos, muchos de los cuales se basan en métodos de desinfección bien conocidos, como la luz ultravioleta y el calor, a medida que los científicos trabajan para comprender la efectividad de dichos métodos y sus efectos a largo plazo en el rendimiento de los equipos.

Algunos científicos y trabajadores de la salud ya adelantaron la posibilidad de tener que descontaminar y reutilizar los EPIs, especialmente después de la experiencia mundial con la pandemia de H1N1 en 2009.

“Hace algún tiempo que sabemos que podría haber escasez”, dice Brian Heimbuch de Applied Research Associates (ARA), quien dirige la investigación para evaluar los métodos de descontaminación de mascarillas. Hace años, dice Heimbuch, esa investigación no siempre era tomada muy en serio. Para algunos, era difícil poner en valor los intentos de extender el uso de artículos desechables como las mascarillas, reprocesando efectivamente basura.

La compañía recopiló recientemente en una revisión de la literatura tanto sus hallazgos propios como ajenos. Heimbuch resalta que un proceso de descontaminación eficaz será capaz de desactivar los patógenos, sin debilitar significativamente el rendimiento de la máscara, siendo seguros para el usuario.

Aunque los científicos todavía están aprendiendo sobre la biología del SARS-CoV-2, el virus responsable del COVID-19, saben que es uno de los tipos de virus más fáciles de matar en las superficies. El virus se basa en una capa protectora de lípidos, que desinfectantes comunes como el peróxido de hidrógeno y la lejía pueden romper fácilmente.

“No teníamos ninguna duda” de que un tratamiento con vapor de peróxido de hidrógeno desactivaría el SARS-CoV-2, dice Kevin Hommema de Battelle, quien señala que su equipo usa vapor de peróxido de hidrógeno para descontaminar materiales en su laboratorio, en el que estudian agentes biológicos. Por ejemplo, Battelle dice que pueden descontaminar los respiradores con peróxido de hidrógeno y destruir Geobacillus stearothermophilus, una espora bacteriana resistente. La compañía informa que sus investigadores han validado que el sistema de peróxido de hidrógeno también desactiva el SARS-CoV-2 en las mascarillas.

El vapor de peróxido de hidrógeno se encontraba entre los cuatro métodos de descontaminación fácilmente aplicables que han sido recientemente evaluados por un grupo de investigadores, el cual incluía científicos del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas (NIAID). Los investigadores también probaron la luz ultravioleta, una solución de etanol al 70% y el calentamiento a 70 ºC. Publicaron sus resultados en un preprint que aún no ha superado la revisión por pares (medRxiv 2020, DOI: 10.1101/2020.04.11.20062018).

El equipo descubrió que los cuatro métodos diezmaron la cantidad de partículas de virus viables en muestras de tejido de filtro N95. El vapor de peróxido de hidrógeno funcionó más rápido, requiriendo solo 10 minutos de tiempo de contacto en sus condiciones experimentales. (Los autores señalan que el tiempo de desinfección variará dependiendo del grado de contaminación por el virus). Descubrieron que la radiación UV y el calor seco a 70 ºC eran efectivos pasados al menos 60 min.

Sin embargo, los resultados del tratamiento con etanol pusieron de manifiesto un peligro potencial en la descontaminación de las mascarillas N95: algunos desinfectantes degradan el rendimiento de los medios de filtración de la mascarilla. El grupo encontró fuertes caídas en la eficiencia de filtración después de dos o más tratamientos con etanol. Y no es el único desinfectante que tiene este efecto.

“Sabemos que el alcohol arruina los respiradores”, dice Brian Heimbuch de ARA. También señala que los compuestos de amonio cuaternario, que son desinfectantes comunes, pueden destruir el material de filtración.

Yi Cui, investigador de nanomateriales en la Universidad de Stanford, cree que estos métodos causan problemas porque los líquidos y los vapores pueden estar dañando una característica importante pero invisible de las mascarillas N95: la carga electrostática.

La parte de una mascarilla N95 que tiene más responsabilidad en la filtración de partículas es una estera de microfibras, típicamente polipropileno. Las fibras se entrecruzan y se superponen, formando un matorral denso a través del cual es fácil respirar, pero que dificulta que las partículas con virus lo atraviesen. Esas fibras están electrostáticamente cargadas para ayudar a atrapar las partículas.

En un preprint reciente, aún no revisado por pares, Cui y sus colegas de Stanford y 4C Air, una empresa de nueva creación de filtración de aire que cofundó, informaron sobre los resultados de las pruebas del impacto de varios métodos de desinfección en el rendimiento de filtración N95 (medRxiv 2020, DOI: 10.1101/2020.04.01.20050443). Los tratamientos del grupo con vapor, lejía y alcohol causaron caídas dramáticas en la eficiencia de filtración. Pero los tratamientos no cambiaron la cantidad de aire que se movía a través de las máscaras, lo que sugiere a Cui que los métodos no cambiaron la estructura física de las fibras. En cambio, piensa que los tratamientos con líquidos y vapores reducen la carga electrostática del material.

Los estudios de Cui encontraron que el calor seco es un tratamiento prometedor, con la ventaja clave de que es ampliamente accesible. Un tratamiento de 30 minutos entre 65 y 90 ºC no degradó significativamente el rendimiento de los materiales de filtro, informó su equipo, incluso con humedad variable. Dichas temperaturas se pueden lograr con equipos fácilmente disponibles, como los hornos de calentamiento para mantas que se emplean en hospitales.

El estudio del NIAID, que sometió a las máscaras a tres rondas de desinfección, reportó cierta pérdida de rendimiento de filtración en las mascarillas calentadas varias veces a 70 ºC. Las mascarillas tratadas con vapor de peróxido de hidrógeno y luz UV mantuvieron un rendimiento aceptable después de los 3 ciclos. Un boletín técnico distribuido por 3M, que fabrica mascarillas N95, señala que la radiación ionizante, las altas temperaturas, el autoclave o el vapor pueden reducir el rendimiento del filtro para sus mascarillas.

Pero los métodos de desinfección también pueden dañar otros materiales en estas mascarillas, como las correas elásticas y los clips de nariz que aseguran un ajuste apretado alrededor de la cara del usuario. Como parte del estudio del NIAID, después de ejecutar los procedimientos de desinfección en mascarillas limpias, los voluntarios las usaron durante 2 horas antes del siguiente ciclo. El grupo informó que los respiradores tratados con luz UV y calor comenzaron a mostrar problemas de ajuste y sellado después de 3 descontaminaciones, mientras que las mascarillas tratadas con peróxido de hidrógeno vaporizado duraron 3 ciclos sin fallar.

Los científicos del NIAID concluyeron que los tratamientos de peróxido de hidrógeno vaporizado exhiben la mejor combinación de inactivación rápida del virus del SARS-CoV-2 y la preservación del rendimiento, en sus condiciones experimentales. Pero el método acarrea preocupaciones de seguridad. Los niveles de vapor de peróxido de hidrógeno necesarios para desinfectar las mascarillas serían tóxicos si se inhalaran, por lo que se necesitan cuidadosos controles de ingeniería para garantizar que los operadores y los usuarios de mascarillas no estén expuestos a condiciones inseguras. (Esto también es una preocupación para el tratamiento con óxido de etileno, un carcinógeno, ya que cualquier residuo restante podría ser inhalado por el usuario). Battelle monitorea los niveles de peróxido de hidrógeno dentro de las unidades de descontaminación para determinar cuándo los operadores pueden recolectar las mascarillas tratadas de manera segura, y los trabajadores toman muestras de las mascarillas después del procesamiento para asegurar que el peróxido de hidrógeno se haya eliminado de sus materiales. Y la compañía opera sitios de descontaminación centralizados, atendidos por trabajadores capacitados, en lugar de instalar dichos sistemas directamente en los hospitales.

Battelle, OhioHealth y otras organizaciones sanitarias han establecido un protocolo para recolectar, enviar y desinfectar mascarillas. En un hospital, los trabajadores sanitarios descartan las mascarillas usadas en grandes cestas. Los trabajadores capacitados en procesamiento estéril recogen y embolsan las mascarillas y luego las envían al sitio de procesamiento de Battelle. Para los hospitales de OhioHealth, eso implica que están a solo 30 minutos en automóvil. Clinton dice que la red OhioHealth ha estado enviando entre 2.000 y 3.000 piezas de EPIs por día, en su mayoría mascarillas.

En la planta de procesado, los trabajadores desempaquetan las mascarillas y las colocan en estanterías de alambre en contenedores de envío. Luego, una solución de peróxido de hidrógeno al 35% se vaporiza instantáneamente y se bombea a los contenedores. Además de circular en el aire, el vapor de peróxido de hidrógeno se condensa en las mascarillas y en cualquier otra superficie, como las ventanas de visualización.

“Básicamente se empañarán como si te estuvieras duchando”, dice Kevin Hommema. “Eso nos da una pista visual de que, efectivamente, estamos logrando las condiciones deseadas allí”.

Los operadores mantienen una alta concentración de peróxido de hidrógeno en la cámara durante dos horas y media, después de lo cual se deja que el peróxido de hidrógeno se descomponga en agua y oxígeno, lo que puede tardar otras cuantas horas, dependiendo de las condiciones ambientales.

Durante este proceso, los trabajadores marcan cada mascarilla para realizar un seguimiento del número de ciclos de desinfección por los que ha pasado y descartan las mascarillas sucias o dañadas. Después de superar algunos problemas iniciales, Battelle ahora necesita descartar menos del 10% de las mascarillas de OhioHealth, dice Clinton. Así que, de forma efectiva, estamos multiplicando su inventario”, dice, y señala que a finales de marzo la organización estaba logrando de 4 a 5 ciclos en algunas mascarillas. La EUA de Battelle les autoriza a descontaminar las mascarillas hasta 20 veces.

Otros centros de atención médica en los EE. UU. están utilizando otros métodos de descontaminación y están estableciendo sistemas en el sitio. Por ejemplo, el Centro Médico de la Universidad de Nebraska, con más de 800 camas, está utilizando luz ultravioleta de onda corta para irradiar habitaciones llenas de mascarillas. Según la documentación del protocolo, los trabajadores usan pinzas para la ropa para colgar las mascarillas en cables que abarcan la longitud de una habitación, flanqueados por dos torres de luz ultravioleta. Las luces se activan de forma remota y se controlan para garantizar que se logre la exposición deseada, después de lo cual las mascarillas se colocan en bolsas limpias y se devuelven al usuario original. UNMC puede procesar 2.000 mascarillas por día usando este sistema.

Heimbuch de ARA señala que, debido a los riesgos de la exposición a la luz de onda corta, es mejor que estos sistemas sean implementados por profesionales con experiencia en la tecnología. Y debido a que la exposición puede no ser uniforme en todo el espacio de tratamiento, es crítico calibrar la dosis y la duración de la irradiación para que cada mascarilla tenga suficiente exposición.

“No es tan simple como darle al interruptor”, dice.

Los sistemas de luz ultravioleta de menor escala han demostrado ser una opción accesible para las instalaciones que carecen de los recursos o que necesitan procesar grandes cantidades de mascarillas. En una estación de bomberos en el condado de Oakland, Michigan, alrededor de 96 trabajadores están utilizando una unidad UV del tamaño de un horno tostador para estirar sus suministros de mascarillas N95, según Geoff Lassers , un bombero y paramédico. Lassers también trabaja como coordinador de mejora de la calidad en la Autoridad de Control Médico del Condado de Oakland, donde está involucrado en la protección de suministros, incluidos los EPIs.

En circunstancias normales, los paramédicos rara vez han necesitado usar mascarillas N95, dice Lassers. Ahora, él y sus compañeros llevan mascarillas N95 en cada salida, junto con gafas y guantes. Cuando comenzó la pandemia, dice que él y sus compañeros comenzaron a preguntarse cuánto tiempo podrían usar piezas individuales de protección.

En la unidad UV de la estación pueden caber de 2 a 3 mascarillas al mismo tiempo. Después de cada llamada, Lassers deja que su mascarilla N95 y sus gafas permanezcan en la caja durante unos 10 minutos. A pesar de que él es capaz de obtener una nueva mascarilla en cualquier momento que sienta que es necesario, por lo general vuelve a utilizar una mascarilla durante 10 a 20 salidas, desinfectándola entre cada una, dice.

Para la estación de Lasser, la disponibilidad de desinfección UV ha ayudado a reducir la incertidumbre que se da cuando los suministros son limitados.

“Sabemos que obviamente la gente se hará la siguiente pregunta: ‘Acabo de atender a alguien y estoy bastante seguro de que ese tipo tenía COVID-19. E incluso si no la tenía, he actuado como si la tuviera. ¿Desecho la mascarilla? ¿O la reutilizo?’ Y eso va a plantar un millón de dudas en la gente”.

De vuelta en Ohio, Laurie Hommema, como defensora de OhioHealth para el bienestar de los empleados, conoce también la importancia de que los profesionales de la salud puedan confiar en su seguridad.

“Cuando te preocupa contraer la enfermedad o contagiar a tus seres queridos, eso pone una barrera psicológica entre tú, el tipo de atención que puedes brindar, y la que sientes que puedes brindar”, dice. “Pone a las personas en una posición en la que es realmente difícil que proporcionen la atención que desean, en comparación con la atención que sienten que realmente pueden realizar de manera segura”. Ella dice que el protocolo de descontaminación fue recibido con entusiasmo por los miembros del personal.

“Nos sorprendió mucho porque estábamos preparados para que el equipo fuera completamente escéptico”, dice ella. “Y el 99% de las respuestas fueron: ‘¡Gracias a Dios!’ Todos estaban muy agradecidos porque era lo más importante. En general, la respuesta fue realmente positiva”.

OhioHealth ahora está trabajando con Battelle para evaluar si otros elementos de EPI pueden descontaminarse de manera efectiva utilizando vapor de peróxido de hidrógeno. Aunque la autorización de uso del sistema no se extiende más allá del final de la pandemia, Clinton dijo que espera que se mantenga el foco sobre el desperdicio y la reutilización incluso después de que haya pasado la necesidad urgente que existe ahora mismo.

Heimbuch de ARA está de acuerdo, sugiriendo que los fabricantes pueden dedicar más recursos al desarrollo de alternativas reutilizables a los artículos tradicionalmente desechables, ya que a partir de ahora puede haber una mayor demanda de tales tecnologías.

“Esperaría ver un gran énfasis en el desarrollo de tecnologías sostenibles”, dice Heimbuch. “Si no hacemos cambios ahora, tendremos el mismo problema cuando llegue la próxima pandemia”.

Traducido al español por Juan José Sáenz de la Torre Lasierra para C&EN. La versión original (en inglés) de este artículo está disponible aquí.