¿QUÉ MASCARILLAS DE TELA NOS PROTEGEN MEJOR FRENTE AL CORONAVIRUS?
Todas nos protegen, pero en muy distinto grado.
Si queremos saber qué mascarillas son mejores para protegernos, tenemos que tener en cuenta algo fundamental: gran parte de la transmisión de este nuevo virus, SARS-CoV-2, se produce a través de aerosoles. Si no se tienen en cuenta los aerosoles, nada de lo que digo a continuación tendría importancia; sería suficiente cualquier tejido o material que haga de barrera física.
Pero si te quieres proteger también de los aerosoles, y aplicar así el principio de precaución, sigue leyendo.
Te preguntarás, quizá: «Si las mascarillas tipo FFP2/N95 (también llamadas respiradores, EPIS, o mascarillas autofiltrantes) son las mejores en los test de laboratorio, ¿por qué no las usamos todos, y dejamos de complicarnos la vida buscando alternativas?».
La respuesta es sencilla: porque no hay mascarillas de ese tipo para todos. Ni las había en marzo, ni las hay ahora, ni las habrá en mucho tiempo.
Casi todos los países necesitan muchas más mascarillas de las que tienen. ¿Y por qué no fabricarlas? Porque no hay materia prima ni maquinaria suficientes para fabricar todas las mascarillas EPI que necesita cualquier país, incluso aunque la producción aumentara muchísimo.
El material del que están hechos los filtros de las N95/FFP es muy difícil de fabricar. Son fibras poliméricas fundidas y sopladas a velocidades altísimas sobre un soporte, con lo que se consiguen fibras de diámetros muy pequeños. La carga eléctrica se añade durante el proceso de fabricación.
La eficacia de cualquier mascarilla depende de tres factores:
1) su capacidad de filtración (lo que, en nuestro caso, a su vez depende del papel que desempeña cada tamaño de partícula en la transmisión del virus); 2) su ajuste; 3) su respirabilidad (la facilidad con la que el aire pasa a través del material).
Lo más difícil a la hora de elegir un material para fabricar mascarillas es encontrar un material que sea lo suficientemente eficaz como para capturar partículas, pero que deje respirar lo suficientemente bien como para que podamos usarlo. Pero no solo es cuestión de comodidad: si una mascarilla tiene una caída de presión demasiado alta (es decir, una baja respirabilidad), el aire no se filtrará, sino que pasará alrededor del borde de la mascarilla.
La eficacia de la mascarilla y la resistencia a la respiración están relacionadas inversamente. Cuanto más difícil lo tenga el aire para pasar por la mascarilla, más tendencia tendrá a pasar por los bordes, lo que hará que la eficacia de la mascarilla disminuya (el aire siempre tiende a fluir por donde menos resistencia tenga).
Las fugas aumentarán cuando más rápidamente respiremos. Por ejemplo, cuando hacemos ejercicio (más respiraciones/minuto). Si la mascarilla tiene fugas por el diseño o porque la llevamos mal colocada, será mala, aunque el material sea bueno.
Recientemente se ha observado que las mascarillas con pequeñas fugas (que en conjunto representaban del 0,5 % al 2 % del área total de la mascarilla) tenían una reducción de la eficacia total de filtración ¡de la mitad a dos tercios! del valor obtenido con la misma mascarilla, pero sin fugas.
¿Y eso en la práctica qué implica? Que si compramos una mascarilla con un certificado válido que solo evalúe el material (el filtro, la tela…) pero que no ajuste bien a la cara, esa mascarilla no nos va a proteger TANTO, aunque el certificado ponga que filtra el 99 % de las partículas.
Las mascarillas deben ajustarse correctamente para que funcionen bien. No utilices nunca una mascarilla sin un buen ajuste nasal (tira flexible bien moldeada y presionada). ¡Devuélvela si no tiene!
La barba y el vello facial obstaculizan el sellado y reducen la eficacia de la mascarilla.
¿Ves algún hueco? ¿Puedes sentir el aire cálido que roza tu cara ¿Se te empañan las gafas? Si es así, la mascarilla no te va a proteger bien.
Si se coloca encima de la mascarilla una media de nailon cortada, como se ve en la figura 2 del artículo, mejora la eficacia de todas las mascarillas con holgura lateral, incluidas las mascarillas quirúrgicas, del 15 al 50 %. Funciona muy bien, aunque resulte un poco extraño, tanto porque mejora el ajuste como porque añade una capa de carga electrostática (el nailon), lo que hace que las partículas se peguen.
La eficacia de filtración de cualquier mascarilla depende del tamaño de las partículas.
Pero las mascarillas no son como coladores, sino más bien como telas de araña. La filtración es una combinación de muchos mecanismos de captura:
— Sedimentación, por gravedad
— Difusión, por el movimiento browniano
— Impactación, por inercia
— Intercepción, por tamaño
— Electrostático, por carga
En esta excelente animación se muestran estos mecanismos.
Hay fuerzas de fricción y fuerzas intermoleculares. Los virus suelen tener superficies grasas. El polipropileno es lipofílico, lo que significa que atrae grasas. Cualquier partícula que tenga grasa en su superficie se adherirá muy fácilmente a estas sustancias.
Las partículas más pequeñas y las más grandes son las más fáciles de retener (las partículas más pequeñas porque se eliminan más fácilmente por difusión y fuerzas electrostáticas, y las más grandes porque se eliminan más fácilmente por impacto).
Por eso los test de las FFP2/N95 se hacen a ~0,3 µm (micras, una micra es una milésima de milímetro), el test «difícil», que está en la zona del tamaño de partícula más difícil de retener.
¿Pero qué tamaños tenemos que filtrar? No es lo mismo retener una bola de ping-pong que una pelota de baloncesto.
Sabemos que este virus SARS-CoV-2, se propaga mayoritariamente a través de aerosoles. Y, gracias a expertos como José-Luis Jiménez o Kimberly A. Prather, sabemos también que el punto de corte gota-aerosol es ~100 µm. Pero no es lo mismo tener que filtrar una partícula de 0,1 µm que una de 100 µm. Todas son aerosoles. Pero si una partícula de virus fuera un balón, una de 100 µm sería el estadio entero.
Si hacemos caso a la OMS, solo nos tenemos que preocupar por las partículas mayores de 5–10 µm (sus «gotas», o «droplets»). En ese caso, CUALQUIER mascarilla es buena.
TODAS las mascarillas son buenas para bloquear las gotas balísticas liberadas por el usuario o las que pueden impactar en la cara del usuario cuando está cerca de otras personas (las responsables del contagio, junto con los fómites, según la OMS). Todas las mascarillas de tela reducen la velocidad y el radio del chorro de aire expirado, reteniendo parcialmente al virus y limitando así su propagación. La bocanada de aire no llega tan lejos.
Pero sabemos que la mayor parte (más del 90 %) de los aerosoles infecciosos tienen un tamaño desde ~0,5 µm a 10 µm, con un máximo entre 1 y 2 μm.
Medir la eficacia de las mascarillas de tela (y la de las de papel) no es tan fácil como las de las mascarillas médicas. El desprendimiento de pequeñas fibras de celulosa de la mascarilla (a partir de la tela o del papel) aumenta la confusión y el «ruido».
TODAS las telas comunes tienen bajas eficacias de filtración para partículas de 0,3 μm; ALGUNAS de ellas bloquean más del 50 % de las partículas de 1–2 μm y la MAYORÍA de ellas más del 50 % de las partículas mayores de 5 μm.
En Europa, el test de las mascarillas higiénicas (las de tela) — y el de las mascarillas quirúrgicas — se hace a ~3 µm. Es el llamado test BFE (Eficacia de Filtración Bacteriana). Pero, como se observa en la siguiente figura, una mascarilla puede tener una buena eficacia de filtración a 3 µm y una eficacia mucho menor por debajo de 1 µm. Por tanto, sería conveniente diseñar un test que tenga en cuenta las características de los aerosoles infecciosos (tamaño, etc.), y establecer parámetros que reflejen mejor las situaciones reales en las que se usan las mascarillas.
La eficacia de filtración de las mascarillas de tela depende de muchos factores, como el número de hilos, el espesor, el tipo de tela, la resistencia al agua, la cantidad y tipo de capas, el diseño y el ajuste. Con la acertada combinación de todos esos factores, podemos obtener mascarillas caseras tan buenas como las mascarillas médicas. Se ha calculado que una mascarilla de tela, usada correctamente, puede reducir el riesgo de exposición al SARS-CoV-2 de 2 a 10 veces. Pero también hay mascarillas muy malas (pañuelos de seda, bandanas de lana…), que solo filtran el 10 %.
Hay varias formas de mejorar la eficacia de una mascarilla de tela: con un tejido más tupido y con más capas. Una mascarilla de tela bien diseñada debe tener una tela resistente al agua, múltiples capas (al menos dos o tres) y un buen ajuste facial. Es imprescindible incluir un material flexible para ajustarla al caballete de la nariz. También es importante que las puntadas y las costuras sean ajustadas y herméticas.
¿Y qué materiales usar? En general, el textil tejido no es tan bueno como el no tejido. La tela es muy resistente al flujo de aire. Las fibras de los hilos están demasiado apretadas para que el aire fluya bien; y los poros entre los hilos permiten que se cuelen partículas.
La eficacia de la mascarilla mejora a medida que aumenta el área de filtración y disminuye el tamaño de los poros. Por eso la estructura del tejido es importante Las mejores telas tienen: fibras pequeñas, hilos pequeños, muchos hilos e hilos apretados. Las telas de fibras pequeñas y de tejido apretado retienen mejor, pero tienen la desventaja de que es más difícil respirar con ellas.
Para cada tipo de material, la eficacia de filtración es mayor para el material con el mayor número de hilos (threads per inch, TPI), aunque esta no es una característica general, cuando se comparan tejidos diferentes,.
Recientemente se compararon 44 mascarillas fabricadas con materiales caseros y varias mascarillas médicas.
Los mejores materiales fueron los diseñados para filtrar aerosoles (mascarillas médicas y bolsas de aspiradora) y los textiles esponjosos, como, por ejemplo: la felpa, el vellón o forro polar, el fieltro, el algodón con el que se fabrican las vendas y el terciopelo. La muselina de algodón y la microfibra también eran aceptables.
Los tejidos muy finos o muy porosos, como la seda, el poliéster, el lino o el algodón de las camisetas tenían eficacias de filtración extremadamente bajas.
En esta web puedes comparar algunos materiales: http://jv.colostate.edu/masktesting/.
El rendimiento de la mascarilla se puede aumentar colocando capas de materiales, pero solo hasta cierto punto. La captura de partículas al ir aumentando capas de materiales no es aditiva. Pero la caída de presión sí es aditiva.
Por tanto, podemos agregar capas y no aumentar la eficacia de la mascarilla, porque la resistencia al paso del aire es perjudicial. Llevar dos mascarillas no es lo mismo que doblar la protección. Sin embargo, una capa externa que ayude a asegurar un mejor sellado (como una media de nailon cortada sobrepuesta) puede ser beneficiosa.
En general, si queremos conseguir eficacias de filtración mayores del 50 % para partículas menores de 2 µm, necesitamos añadir un FILTRO a las telas. Los filtros pueden mejorar mucho el rendimiento de una mascarilla sin dificultar la respiración. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de cómo aumenta la eficacia de filtración al añadir un filtro.
Pero debemos prestar mucha atención a que el aire no se filtre alrededor del borde exterior del filtro. Porque entonces el aire no pasará por el filtro, sino por los bordes, como se muestra en la siguiente figura.
Es decir, no valen diseños como el de la fotografía. El aire sigue el camino de menor resistencia.
Las bolsas de aspiradora y los filtros de aire domésticos HEPA y MERV13, de calderas y de aparatos de aire acondicionado retienen un porcentaje muy elevado de partículas de distintos tamaños (entre el 80 y el 100 %, dependiendo del tamaño de la partícula). Algunos de esos filtros están hechos de los mismos materiales con los que se fabrican las mascarillas N95 y FFP, las mascarillas quirúrgicas y las bolsas de aspiradora.
Este material consiste en fibras no tejidas que llevan cargas electrostáticas permanentes para mejorar la retención de las partículas muy pequeñas. El material más utilizado es el polipropileno.
El problema con los filtros de aire es que algunos podrían desprender pequeñas fibras que serían peligrosas si se inhalaran. Por eso a veces se recomienda meter el filtro (una o varias capas) entre dos capas de tejido de algodón.
Pero hay una solución MEJOR: obtener la materia prima del filtro directamente de los fabricantes, en vez de reutilizar los filtros de caldera, los antialérgenos, etc. Este es el material de los filtros utilizados en los experimentos que se muestran en las figuras, y que se pueden consultar en esta web: Melt Blown (MBP) — MBBFE95–42100 (airfilterusa.com) y MERV13 — M13FMR-20125 (airfilterusa.com).
Además del polipropieno, un material muy prometedor es el fabricado con nanofibras finamente entrecruzadas. Este material consigue una mejor eficacia de bloqueo de partículas con menos espesor que los filtros convencionales.
En resumen, cualquier mascarilla reduce la probabilidad de contagiarnos de covid, y probablemente cualquier mascarilla hace que la infección sea más leve, pero debemos intertar buscar los materiales y el diseño óptimos, teniendo en cuenta que lo que tenemos que filtrar son aerosoles infecciosos de tamaños mayoritarios de entre 0,5 y 10 µm.
Agradecimientos
Gran parte de la información la he extraído de este excelente webinar. Agradezco al Professor John Volckens (Colorado State University) el permiso para difundir las figuras y los resultados mostrados en este artículo. Asimismo, agradezco al Professor José Luis Jiménez (Univ. Colorado) la revisión del artículo y sus comentarios.
