Efectos de la Exposición de Radiación UV-C en la Performance e Integridad Estructural de Mascarillas N95

Efectos de la Exposición de Radiación UV-C en la Performance e Integridad Estructural de Mascarillas N95

Surge una Necesidad

Sin duda alguna, el uso de mascarillas es parte de una nueva normalidad en nuestra vida, en el contexto de COVID-19 la demanda de estos implementos de seguridad irrumpió el mundo entero generando quiebres de stock, falta de acceso, especulación y por supuesto alza de precios, es decir, en el mes de marzo, en Chile no sólo había que encontrar las mascarillas, sino que además había que costearlas. Esta es una realidad que se mantiene al día de hoy y abre la interrogante de ¿cómo optimizar el uso de las mascarillas? De manera que se garantice la protección para nuestras familias, trabajadores, etc.

Esta columna resume un estudio del año 2015, en donde como alternativa a un eventual escenario de este tipo, sugiere el uso de radiación UV-C para esterilizar mascarillas comerciales y así prolongar su vida útil minimizando el compromiso en términos de performance y durabilidad, en materiales comúnmente usados en la fabricación de mascarillas estándar, esto abre la puerta a la utilización de estos materiales como filtros para mascarillas artesanales, ampliamente utilizadas.Ya en el año 2009, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA), proyectaba que una eventual pandemia de influenza podría durar 24 semanas, sugería también que sólo en los EEUU se necesitarían alrededor de 360 millones de mascarillas desechables, demanda que excedía considerablemente la capacidad de producción y stocks disponibles para su uso, dado este escenario, resultaba crítico un sistema que permita prolongar la vida útil de estos insumos.Para conseguir esto, se han testeado diferentes técnicas de desinfección para respiradores N95, incluyendo autoclavado, microondas, vapor, óxido de etileno y peróxido de hidrógeno vaporizado, entre otros. Cada una de estas técnicas posee ventajas y desventajas, un punto importante a considerar, es que las mascarillas N95 no se pueden desinfectar con alcoholes como el isopropanol, porque los alcoholes eliminan la carga electrostática de los medios de filtración y degradan sustancialmente su capacidad de filtración.

En julio del año 2015, es decir, exactamente hace 5 años atrás, el Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional de West Virginia, publicaba el estudio que da nombre y sobre el cual se basa esta publicación, en donde se sometió a mascarillas N95 a pruebas de radiación UVC, con el fin de establecer parámetros de performance e integridad física para estos elementos de protección personal, considerando que, en efecto, la radiación UVC degrada algunos polímeros.

Para poder analizar esto, se expuso ambas caras de 4 modelos de mascarillas N95 a dosis de radiación UVC que variaron entre 120 – 950 J/cm2, luego se analizó la performance en términos de permeabilidad de partículas, resistencia al flujo, colapso de las capas internas y finalmente la resistencia de rotura de los elásticos.

Los resultados sugieren que la radiación UVC puede usarse para desinfectar eficazmente los respiradores desechables para su reutilización, pero el número máximo de ciclos de desinfección estará limitado por el modelo de la mascarilla, y la dosis de radiación UVC requerida para inactivar el patógeno.


El Método

Las 4 muestras de mascarillas N95 comerciales (A,B,C yD) fueron estandarizadas en forma de discos circulares, con el fin de que la estructura física sea la misma para cada una de las pruebas a las que fueron sometidas.

En primer lugar se realizó una medición de flujo control, previo a la exposición de estos discos a la radiación, verificando que el estándar de filtración de partículas corresponde a lo indicado por el fabricante, luego se expuso ambas caras de los discos a radiación UVC a una longitud de onda de 254 nm y niveles de energía escalonados (0, 120, 240, 470, 710 y 950 J/cm2), tal que la exposición fuera fija para todas las muestras (con el uso de un radiómetro se detectó una diferencia  máxima de ±4%), La temperatura media durante la exposición de los discos fue de 27°C (SD 1.7) y la humedad relativa media fue del 25% (SD 6.5), el análisis se compone de: impacto en niveles de filtración, resistencia a la rotura en cada capa y resistencia a la rotura de los elásticos o fijadores.

El sistema de control de la exposición, fue realizado por un software a medida (LabVIEW 2013, National Instruments, Austin, TX), y los análisis de los datos obtenidos, a través de SAS software (SAS Institute, Cary, NC).

Resultados

Los efectos de las dosis de radiación UVC sobre los discos de muestra, y la capacidad de penetración de las partículas, se muestran en la figura Nº1. Para los discos de control, el traspaso de partículas se mantuvo igual o disminuyó ligeramente durante la segunda prueba (120 J/cm2), sólo en uno de los casos hubo una diferencia estadísticamente significativa. En 16 de los 20 discos expuestos, el traspaso de partículas aumentó después de la exposición, los valores medios de penetración de partículas para todos los discos fue de un 5% o menos, tanto antes como después de la exposición.

Penetración de partículas versus exposición UVC para los materiales de las mascarillas: (A) 3M 1860; (B) 3M 9210; (C) GE 1730; (D) KC 46727. Cada par de barras muestra la penetración media de cuatro discos de prueba de 37 mm, antes y después de la exposición a UVC. Las barras de error muestran la desviación estándar.
Dado que la exposición a la radiación UVC degrada algunos polímeros presentes en los materiales de construcción de las mascarillas, se comprobó que a una dosis de 120 J/cm2 sólo 2 de las 13 capas analizadas sufrieron la pérdida significativa de resistencia, esto aumentó a 10 de 13 capas en la dosis máxima de 950 J/cm2.
Resistencia a la rotura versus dosis de UVC para las capas de las mascarillas: (A) 3M 1860; (B) 3M 9210; (C) GE 1730; (D) KC 46727. Cada punto de datos muestra la resistencia al estallido promedio para cuatro discos de prueba de 37 mm expuestos a la dosis de UVC. Las barras de error muestran la desviación estándar.
La resistencia a la rotura de las correas o elásticos de las mascarillas también disminuyó después de la exposición a UVC, pero el efecto fue menos pronunciado que para las capas, en el caso anterior. A una dosis de 590 J/cm2, la resistencia media a la rotura de la correa disminuyó 10–21% en comparación con los controles emparejados, mientras que la disminución fue 14–28% para 1180 J/cm2 y 20–51% para 2360 J/cm2. En la mayoría de los casos, la disminución en la resistencia a la rotura fue estadísticamente significativa
Resistencia a la rotura versus dosis de UVC para los elásticos de las mascarillas. Cada punto de datos muestra la resistencia a la rotura media de las correas del respirador expuestas a la dosis de UVGI. Se probaron ocho correas a 4 dosis diferentes, con un control combinado probado para cada correa expuesta (32 controles en total). Las barras de error muestran la desviación estándar.

En conclusión

Este estudio demostró que el uso de radiación UVC sobre 4 modelos de mascarillas N95 comerciales, tuvo un pequeño efecto en el rendimiento de filtración y esencialmente ningún efecto en la resistencia al flujo a dosis de hasta 950 J/cm2, mientras que la integridad estructural de las mascarillas mostró una disminución notable a dosis más bajas. La resistencia de los elásticos de las mascarillas se vio menos afectada por la radiación UVC que la resistencia del material del cuerpo. Nuestros resultados sugieren que la UVC podría usarse para desinfectar los respiradores, aunque el número máximo de ciclos de desinfección estará limitado por el modelo de respirador y la dosis de UVC requerida para inactivar el patógeno.

Bibliografía

(2015). Effects of Ultraviolet Germicidal Irradiation (UVGI) on N95 Respirator Filtration Performance and Structural Integrity https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2010.04881.x

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.