Fundamentos, limitaciones e implementación | 10 JUL 20

Radiación ultravioleta para reducir la propagación de SARS-CoV-2

La aplicación de radiación UV con lámparas de mercurio de baja presión puede ser una herramienta útil para controlar la diseminación de SARS-CoV-2.
Autor/a: Oscar J. Oppezzo  
INDICE:  1. Texto principal | 2. Referencias bibliográficas
Texto principal

 *IntraMed agradece a la Dra. Ximena Abrevaya por habernos acercado este artículo.

Introducción

Se ha propuesto utilizar la radiación ultravioleta (UV) para reducir la propagación del coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV-2).

Una revisión de la información obtenida a través de ensayos de laboratorio sobre la susceptibilidad de este tipo de virus al UV, y una breve mención a algunas recomendaciones de organizaciones internacionales y asociaciones profesionales respecto al uso de UV en el ámbito de la atención a la salud, pueden ayudar a evaluar la conveniencia de aplicar esta técnica.

Se llama UV a la porción del espectro electromagnético cuya longitud de onda está comprendida entre 10 y 400 nm. Se trata de un tipo de radiación no ionizante, que afecta a los seres vivos cuando es absorbida por biomoléculas presentes en ellos, como ácidos nucléicos (ADN y ARN) o hemo-proteínas de la cadena respiratoria.

Para la inactivación de microorganismos -sean estos virus, bacterias, hongos o protozoos- el máximo efecto letal producido por una dosis determinada de radiación se obtiene aplicando longitudes de onda próximas al máximo del espectro de absorción de los ácidos nucléicos, alrededor de 260 nm. Como consecuencia de la absorción de UV por las bases nitrogenadas que forman parte del ADN y el ARN, pueden producirse en ellas modificaciones químicas. Entre estas modificaciones, las más frecuentes consisten en la formación de uniones covalentes entre bases adyacentes dentro de la misma hebra, particularmente entre pirimidinas [1]. La presencia de bases modificadas constituye lesiones que impiden la replicación del ADN y la síntesis de proteínas.

Las células tienen mecanismos de reparación de ADN, pero no pueden proliferar si la capacidad de estos mecanismos se ve superada por la acumulación de lesiones, y esa es  la base de los métodos de desinfección por UV. En el caso de los virus, la inactivación por UV también se debe al daño a los ácidos nucléicos, que puede en algunos casos incluir formación de uniones covalentes entre éstos y proteínas de la cápside.

Usualmente para la inactivación de microorganismos se utilizan lámparas de mercurio de baja presión. La mayor parte de la radiación emitida por estas lámparas corresponde a una banda estrecha con un máximo de emisión  a 254 nm.

También existen dispositivos que emplean LEDs que emiten a longitudes de onda próximas al máximo de absorción de los ácidos nucléicos, y en algunos casos se utilizan lámparas de mercurio de media presión o de xenón. En publicaciones de mediados del siglo XX la palabra “ultravioleta” se usaba frecuentemente para referirse a radiación de 254 nm.

En la actualidad, desde el punto de vista de los efectos biológicos, la región UV del espectro electromagnético está dividida en distintas bandas, y la radiación de  254 nm se encuentra dentro de la banda denominada “UVC”, que incluye las longitudes de onda de 100 á 280 nm.

A las lámparas de mercurio de baja presión también se las suele llamar “lámparas germicidas”, y se usa la expresión “UV germicida” para referirse a la radiación de 254 nm, aunque este nombre es aplicable a una banda más amplia de 220 a 300 nm. En los estudios incluidos en esta revisión se utilizaron lámparas de mercurio de baja presión, salvo en las excepciones que se indican en el texto.

Susceptibilidad a UV de los coronavirus

La radiación UVC tiene efecto letal sobre una gran variedad de microorganismos.

Los virus están entre los más susceptibles, sobre todo aquellos cuyo material genético está formado por ácidos nucléicos de una sola hebra.

Se han desarrollado varios estudios sobre la susceptibilidad de los coronavirus a distintos agentes antimicrobianos, y en varios casos estos estudios incluyeron irradiaciones con UV. El esquema experimental más usado fue cultivar los virus de interés, exponerlos a la radiación, e inocular cultivos de células con preparaciones irradiadas o mantenidas en oscuridad. Para estimar la infectividad de los virus, en algunos casos se midió la capacidad para formar placas de lisis celular en los cultivos inoculados, y en otros casos se evaluó el efecto citopático observando cambios morfológicos y de viabilidad celular por microscopía óptica.

Los primeros trabajos se desarrollaron con virus responsables de enfermedades detectadas en animales. La susceptibilidad del virus de hepatitis de ratón al UV fue descripta por Hirano y col. [2] y también por Saknimit y col. [3], quienes además describieron la acción del UV sobre el coronavirus canino CCV I-71. Por su parte Weiss y Horzinez [4] compararon la susceptibilidad al UV del coronavirus Berna con las del virus del bosque de Semliki, el virus rabia y el virus del herpes equino, y encontraron que bajo condiciones experimentales similares, el coronavirus resulta inactivado en mayor medida.

Más tarde el virus causante de la epidemia de síndrome respiratorio agudo severo entre 2002 y 2004 fue objeto de estudios similares. Duan y col. [5], Darnell y col. [6] y Kariwa y col. [7] irradiaron SARS-CoV cepas P9, Urbani y Hanoi respectivamente. En todos estos estudios la radiación redujo el número de unidades formadoras de placa, o el efecto citopático, al menos 10000 veces.

En los casos en que se obtuvieron curvas de supervivencia de virus estas siguieron aproximadamente un modelo exponencial, aunque en los dos últimos estudios [6,7] se encontró que una pequeña fracción de la población inicial de partículas virales, aproximadamente una cienmilésima o millonésima parte, conservó la capacidad de producir efecto citopático aun después de ser expuestas a altas dosis de radiación.

Los experimentos mencionados hasta ahora se realizaron con virus suspendidos en medios acuosos, usualmente sobrenadantes de cultivos celulares en los que se replicaron. La inactivación de virus en aire o sobre superficies podría tener características diferentes, y se han desarrollado algunos estudios considerando esta posibilidad.

Utilizando un sistema de nebulización, Walker y Ko [8] introdujeron coronavirus de hepatitis de ratón (MHV) en una corriente de aire de temperatura y humedad controladas. Esta corriente de aire, luego de pasar frente a una fuente de UV, alcanzaba un impactador con el que era posible recuperar virus para evaluar su capacidad para formar placas en cultivos de células.  Sólo el 12%  del virus contenido en el aerosol sobrevivió a una exposición de 5,99 J m-2 §, mostrando una susceptibilidad mucho mayor que la observada para la misma preparación irradiada en medio acuoso.

Es importante considerar que el proceso de formación del aerosol y la recuperación utilizando un impactador tuvo efecto deletéreo sobre el coronavirus aún en ensayos control realizados con la fuente de radiación apagada, y no puede descartarse una interacción entre el daño inducido por la radiación y el provocado por el tratamiento durante el ensayo.

También se ha estudiado la susceptibilidad de coronavirus a UV sobre superficies no porosas. Bedell y col. [9] depositaron gotas de líquido conteniendo coronavirus de hepatitis de ratón (MHV-A59) o coronavirus de síndrome respiratorio de Medio Oriente (MERS-CoV) sobre cubreobjetos de vidrio, y luego de permitir que el líquido se evaporara colocaron los cubreobjetos a 1,22 m de un dispositivo comercial para desinfección en ámbitos hospitalarios.

Los autores reportan que MHV-59 resultó indetectable luego de 10 min de exposición, y lo mismo ocurrió con MERS-CoV después de 5 min de exposición, habiéndose producido en ambos casos una disminución de alrededor de 6 órdenes de magnitud en recuento de unidades formadoras de placa. Recientemente se ha publicado un estudio concerniente a la susceptibilidad del coronavirus del síndrome respiratorio agudo severo 2 (SARS-CoV-2) a la radiación solar [10].

Gotas de líquido que contenían SARS-CoV-2 se secaron sobre cupones de acero inoxidable. Estos cupones se colocaron en un simulador solar provisto de una lámpara de arco de xenón, bajo condiciones controladas de temperatura y humedad ambiente. El título de infectividad se redujo en alrededor de 2 órdenes de magnitud en menos de 20 min. En este caso, el efecto letal es atribuible a radiación de entre 305 y 315 nm, en la banda UVB, cuya eficacia para inducir lesiones en el material genético es menor que la de la radiación de 254 nm.

Tomados en conjunto, los estudios relacionados con la acción letal del UV sobre coronavirus confirman su susceptibilidad, y sostienen la noción de que este tipo de radiación puede ser útil para limitar su transmisión. A partir de los antecedentes mencionados [2-9] Walker y col. [11] estimaron que es necesario impartir en promedio 67 J m-2 § para inactivar al 90% de una población de partículas de coronavirus.

Aplicación de UV a la desinfección de aire

Una modalidad para el tratamiento de aire con UV es la instalación de fuentes de radiación dentro de conductos de ventilación [12]. El objetivo es reducir la cantidad de microorganismos viables transportados por el aire, particularmente cuando este recicla para reducir el consumo de energía en sistemas de calefacción o aire acondicionado.

La radiación también puede mitigar problemas relacionados con la colonización por microorganismos de filtros o intercambiadores de calor, cuando las lámparas se instalan cerca de estos dispositivos.  Sin embargo, en la práctica este tipo de tratamiento tiene un efecto limitado sobre la transmisión de enfermedades de persona a persona [13].

Otro sistema es la instalación de fuentes de radiación UV en la parte superior de habitaciones, salas de espera o pasillos [12,14]. Los artefactos usados en estos casos se colocan al menos a 2,3 m del piso, y  las lámparas están rodeadas por superficies que reflejan la radiación hacia la parte superior de la habitación e impiden que alcance la parte inferior, donde se encuentran las personas.

 

Comentarios

Para ver los comentarios de sus colegas o para expresar su opinión debe ingresar con su cuenta de IntraMed.

AAIP RNBD
Términos y condiciones de uso | Todos los derechos reservados | Copyright 1997-2021