Desde el inicio de la pandemia causada por la covid-19, muchos investigadores, instituciones y empresas han realineado sus trabajos para desarrollar tecnologías y soluciones contra el SARS-CoV-2. Un buen ejemplo es la colaboración de la Universidad Jaume I de Castellón (UJI) con el Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales (CDMF) de Brasil, la empresa Nanox Tecnologia y el Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad de São Paulo (ICB-USP), que gracias a sus conocimientos sobre las propiedades bactericidas y fungicidas de las nanopartículas de plata y sílice para desactivar virus y bacterias, han desarrollado una película plástica adhesiva para proteger superficies, como manecillas de puertas, pasamanos, botones de ascensores y pantallas táctiles que es capaz de neutralizar al nuevo coronavirus por contacto.
Estas innovaciones han sido posible llevarlas gracias al conocimiento acumulado por las investigaciones desarrolladas en el CDMF hace tres lustros con nanopartículas de plata y sílice. “Cuando llegó el nuevo coronavirus, la tecnología para matar bacterias y virus ya estaba desarrollada”, explica Elson Longo, profesor emérito de la Universidad Federal de São Paulo (UFSCar) y director del CDMF.
En concreto, el virus muere debido a un proceso de oxidación. “La química orgánica se utiliza generalmente en procesos para eliminar hongos y bacterias, pero el equipo ha buscado otra forma, por medio de la química inorgánica, en la que se utilizan semiconductores de óxidos metálicos”, comenta Longo. Estos materiales son capaces de intercambiar electrones con el medio que los rodea. “Vimos que los semiconductores tenían una gran capacidad para descomponer la molécula de agua, formando un radical hidróxido y un protón. Por otro lado, son capaces de transferir electrones al oxígeno, para formar un ion peróxido, que absorbe ese protón y forma un radical peróxido. Estos radicales, peróxido y hidróxido, oxidan bacterias, hongos y virus”.
Alto espectro de acción
En primer lugar, se demostró la efectividad de las nanopartículas de plata y sílice en la inactivación del virus. A continuación, se consiguió su funcionalización en superficies de tejidos y telas, y la fabricación de mascarillas. Estas nuevas tecnologías se han aplicado en la fabricación de la máscara OTO reutilizable, actualmente en producción por ELKA, y más recientemente en tejidos con aplicaciones en equipos de protección personal (EPI) y ropa para uso hospitalario.
Según apunta Juan Andrés Bort, responsable del Laboratorio de Química Teórica y Computacional de la UJI, “numerosos grupos de investigación de todo el mundo han estudiado el mecanismo de acción del SARS-CoV-2, y han analizado cómo diseñar y encontrar moléculas que permitan inhibir y eliminar las infecciones y enfermedades que provoca”.
Es el caso de las investigaciones del Laboratorio de Química Teórica y Computacional (QTC) en la UJI que han permitido desarrollar en un tiempo récord y de manera satisfactoria materiales que eliminan el SARS-CoV-2. “El principal éxito de este descubrimiento es que no existe producto, ni tampoco otro trabajo publicado sobre un material con tan alto espectro de acción microbicida (bacterias, hongos y virus). Este material está constituido por plata metálica y un semiconductor. Dicha combinación le confiere unas propiedades únicas, debido a la sinergia entre el efecto plasmónico de la plata y la capacidad del semiconductor para generar especies muy reactivas que destruyen a las bacterias, hongos y virus. Otra de las características diferenciales de este producto es la prevención de infecciones cruzadas causadas por patógenos como bacterias y hongos oportunistas, responsables del empeoramiento en la covid-19”, comenta.
El compuesto que se ha desarrollado con estas propiedades innovadoras y su posterior funcionalización en algodón y otros materiales ha generado una nueva tecnología que está revolucionando la industria textil para la fabricación de tejidos, tanto sintéticos como naturales, para la protección, transmisión y erradicación de la pandemia.
Y yendo más allá, incide Juan Andrés Bort, “ahora se ha desarrollado una película plástica adhesiva para proteger superficies, como manecillas de puertas, pasamanos, botones de ascensores y pantallas táctiles que es capaz de inactivar el nuevo coronavirus por contacto”.
En pruebas realizadas en el laboratorio de bioseguridad de nivel 3 (NB3) del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad de São Paulo (ICB-USP), se ha demostrado que el material a base de polietileno elimina el 99,84% de las partículas del SARS-CoV -2 después de dos minutos de contacto; actualmente está siendo fabricado por la compañía Promaflex.
Materiales biocidas
El Laboratorio de Química Teórica y Computacional de la UJI ha desarrollado, desde hace más de 30 años, una intensa colaboración con el Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales (CDMF) de Brasil. La originalidad de sus proyectos de I+D+i conjuntos consiste en conectar la teoría y la simulación con la experimentación. “Todo ello ha dado como resultado la síntesis de nuevos materiales y modulado sus propiedades para el desarrollo de procesos de fabricación y nuevas tecnologías en diferentes aplicaciones como sensores de gases, fotocatalizadores y materiales obtenidos por irradiación de electrones y/o láser, con propiedades bactericidas y antifúngicas muy potentes”, explica Juan Andrés Bort, responsable del laboratorio de la UJI.
Y esa experiencia en este campo permite marcar las líneas a corto y medio plazo: “Actualmente estamos transfiriendo este conocimiento científico a diferentes industrias del sector cerámico en la región de Castellón, para el desarrollo de nuevas tecnologías en los procesos de fabricación de materiales cerámicos/tintas inkjet con propiedades biocidas. También estamos colaborando con industrias de papel para la aplicación de materiales biocidas al proceso de fabricación. Y por último estamos iniciando las colaboraciones para aplicar estos nuevos materiales biocidas para la conservación de alimentos, como leche, derivados, lácteos, y para la protección de semillas de frutas, verduras y arroces”, explica Juan Andrés Bort.
La migración del laboratorio al mercado está procediendo a un ritmo cada vez más rápido, pero todavía necesita acelerarse para conseguir métodos más reproducibles y escalables para la producción de estos nuevos materiales. Estos nuevos materiales y tecnologías, que pueden tener infinitas aplicaciones, no hubieran sido posibles sin una investigación básica. “La ciencia básica es necesaria para que avance el conocimiento, y siempre servirá y será capaz de encontrar aplicaciones con un elevado impacto socioeconómico, permitiendo generar riqueza y mejorar la calidad de vida de los seres humanos”.
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