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DETERMINACIÓN DEL SARS-CoV-2 EN MATERIAL PARTICULADO MEDIANTE
MÉTODO ANALÍTICO POR ESPECTROFOTOMETRÍA ULTRAVIOLETA VISIBLE
(UV-VISIBLE): Una revisión
SENIS BEATRÍZ MONTIEL MURILLO
MSc. ROBERTH DE JESÚS PATERNINA URIBE
Director
Universidad de Córdoba
Universidad de Córdoba
Facultad de Ciencias Básicas
Departamento de Química
Montería - Córdoba
2021
DETERMINACIÓN DEL SARS-CoV-2 EN MATERIAL PARTICULADO MEDIANTE
MÉTODO ANALÍTICO POR ESPECTROFOTOMETRÍA ULTRAVIOLETA VISIBLE (UV-
VISIBLE): una revisión
Informe final trabajo de grado, modalidad monografía para optar al título de Químico,
presentada por:
SENIS BEATRÍZ MONTIEL MURILLO
MSc. ROBERTH DE JESÚS PATERNINA URIBE
Director
Universidad de Córdoba
Universidad de Córdoba
Facultad de Ciencias Básicas
Departamento de Química
Montería - Córdoba
2021
NOTA DE ACEPTACIÓN
El informe de trabajo de grado en modalidad de monografía titulado “DETERMINACIÓN
DEL SARS-CoV-2 EN MATERIAL PARTICULADO MEDIANTE LA TÉCNICA DE
ESPECTROFOTOMETRÍA ULTRAVIOLETA VISIBLE (UV-VISIBLE): una revisión”
realizado por la estudiante SENIS BEATRÍZ MONTIEL MURILLO, cumple con los requisitos
exigidos por la facultad de Ciencias Básicas para optar por el título de QUÍMICO y ha sido
aprobado.
-------------------------------------------
Director del trabajo de grado
M. Sc. ROBERTH DE JESÚS PATERNINA URIBE
------------------------------------------
Jurado
M. Sc. ANTONIO MERCADO VERGARA
---------------------------------------
Jurado
M. Sc. SAUDITH BURGOS
DEDICATORIA
Dedico este trabajo a mi
familia el pilar primordial de
mi vida, en especial a mis
padres y a mi bella hija Lucía.
AGRADECIMIENTOS
Agradezco principalmente a DIOS, por haberme dado fuerzas y el valor suficiente para
culminar esta etapa de mi vida.
A mis padres Arcadio Montiel y Rosa María, por haberme brindando el apoyo, la confianza
en todo momento y hacerme creer que los sueños se hacen realidad cuando el soñador está
despierto.
A mis hermanos por apoyarme económicamente durante todo este proceso de aprendizaje para
mí.
A los docentes del programa de química de la universidad de Córdoba en especial al docente
Roberth Paternina por toda la colaboración brindada durante la elaboración de este trabajo, de
igual manera a los señores jurados Antonio Mercado y Saudith Burgos por sus correcciones
tan acertadas
A los docentes Alberto Angulo, Joaquín Pinedo, Jailes Beltrán y Basilio Díaz por retarme día
a día a ser mejor académicamente
A mis compañeras de carrera Karina Causil, Kelis Feria, Natalia Quintero Julissa Villareal,
Sergio Trujillo, Vanessa Montes por ser mi apoyo en el transcurso de mi carrera universitaria,
por coincidir tanto en momentos de tristeza como en momentos de alegrías.
A mis compañeras Sol López y Clarena Ceballos por tolerarme en esta etapa final y estar
animando a cada momento
A mis dulces y amadas docentes Andrea Espitia, Mary Cecilia y a la espectacular secretaria
que se gasta el departamento de química Erika Andrade López por estar siempre con la mejor
actitud para responder mis dudas, ustedes tienen un pedacito de cielo ganado
¡Gracias a todos, por tanto!
TABLA DE CONTENIDO
1. RESUMEN----------------------------------------------------------------------------------10
2. ABSTRACT---------------------------------------------------------------------------------11
3. ABREVIATURAS--------------------------------------------------------------------------12
4. INTRODUCCIÓN--------------------------------------------------------------------------13
5. OBJETIVOS---------------------------------------------------------------------------------15
5.1.Objetivo general------------------------------------------------------------------------15
5.2. Objetivos específicos------------------------------------------------------------------15
6. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA------------------------------------------------16
7. JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA---------------------------------------------------17
8. CAPITULO I: GENERALIDADES DEL MATERIAL PARTICULADO---------18
8.1.Antecedentes de la calidad del aire y morbilidad en Colombia------------------18
8.2.Calidad del aire en las principales ciudades del país------------------------------18
8.3.Material Particulado -------------------------------------------------------------------19
8.3.1. Fuentes de Emisión del material Particulado -------------------------19
8.3.2. Partículas Naturales o Biogénicas --------------------------------------19
8.3.3. Partículas Antropogénicas-----------------------------------------------20
8.4.Tamaño y Número de Partículas-----------------------------------------------------20
8.5.Clasificación de material particulado -----------------------------------------------21
8.5.1. PM2,5 y PM0,1 ------------------------------------------------------------21
8.5.2. PM10 -----------------------------------------------------------------------21
8.6.Normativa vigente para el material particulado -----------------------------------22
8.7.Antecedentes entre calidad del aire y su influencia en la salud de las personas -------23 8.8.Investigaciones relacionadas con efectos de la contaminación del aire y salud
en Colombia ---------------------------------------------------------------------------------24
8.9.Investigaciones relacionadas con el material Particulado (2,5 y 10) y
su correlación con, las enfermedades respiratorias -------------------------------------24
8.9.1. Neumopatía obstructiva crónica (EPOC) ------------------------------24
8.9.2. Infecciones Respiratorias Agudas (IRA) -------------------------------24
8.9.3. Accidente cardiovascular ------------------------------------------------25
8.9.4. Neumonía ------------------------------------------------------------------25
8.9.5. Cardiopatía isquémica----------------------------------------------------25
9. CAPITULO II: SÍNDROME RESPIRATORIO AGUDO SEVERO (SARS-COV-
2) --------------------------------------------------------------------------------------------26
9.1.SARS-------------------------------------------------------------------------------------26
9.2.SARS-CoV-2----------------------------------------------------------------------------26
9.3.COVID-19-------------------------------------------------------------------------------26
9.3.1. Difusión--------------------------------------------------------------------27
9.3.2. Síntomas clínicos del SARS-CoV-2------------------------------------27
9.3.3. Patomecanismo del SARS-CoV-2--------------------------------------27
10. CAPÍTULO III: CORRELACIÓN DEL MATERIAL PARTICULADO Y
SÍNDROME RESPIRATORIO AGUDO SEVERO (SARS-COV-2) --------------28
11. CAPÍTULO IV: TÉCNICAS DE DETECCIÓN DE SARS-COV-2 EN
MUESTRAS DE MATERIAL PARTICULADO--------------------------------------33
11.1. RT- PCR (Reacción Cuantitativa en Cadena de la Polimerasa en
Tiempo Real) ---------------------------------------------------------------------------34
11.1.1. ¿Cómo funciona la RT-PCR en tiempo real con el coronavirus? ---35
11.2. Test serológico---------------------------------------------------------------- 40
11.3. CRISPR-------------------------------------------------------------------------41
11.4. Espectrofotometría -----------------------------------------------------------42
11.4.1. Principios ------------------------------------------------------------------42
11.4.2. Espectrofotometría de absorción UV-visible -------------------------43
11.4.3. Regiones de absorción UV-visible-------------------------------------43
11.4.4. Ley de Lambert-Beer---------------------------------------------------- 44
12. CAPÍTULO V: INFLUENCIA DEL MATERIAL PARTICULADO EN
PACIENTES POSITIVOS COVID-19--------------------------------------------------46
13. CONCLUSIONES--------------------------------------------------------------------------50
14. REFERENCIAS-----------------------------------------------------------------------------51
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Distribución del tamaño de las partículas según su diámetro--------------------------------------------21
Figura 2. Representación de las diversas regiones del aparato respiratorio humano y su mayor capacidad
de penetración en el organismo---------------------------------------------------------------------------------------------22
Figura 3. Estructura del virus SARS-CoV-2-------------------------------------------------------------------------------26
Figura 4. Área de estudio: parte de Greater Chennai-India-----------------------------------------------------------30 Figura 5. Lo que lo que se detecta del virus de acuerdo al tipo de pruebas ácido ribonucleico, anticuerpos y antígenos. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------33 Figura 6. Diagrama resumido de la detección---------------------------------------------------------------------------36 Figura 7. Esquema de funcionamiento de la PCR -------------------------------------------------------------------36 Figura 8. El proceso de generación de fluorescencia de rRT-PCR que utiliza un par de moléculas de fluorescencia y extintor unidas como sonda para tipos específicos de ADNc----------------------------------37 Figura 9. Test serológico serológicas para diagnóstico de COVID-19----------------------------------------------41 Figura 10. Espectro electromagnético y su clasificación de las diferentes radiaciones electromagnéticas
según su longitud de onda o frecuencia-----------------------------------------------------------------------------------43
Figura 11. Descripción esquemática de los procesos involucrados en el ciclo de vida dinámico del SARS-
CoV-2----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 48
LISTA DE TABLAS
Tabla N° 1. Niveles máximo permisibles de contaminantes criterio en el aire ---------------------------------- 19
Tabla N° 2. Normatividad de Calidad del aire en Colombia VS Recomendaciones de la Organización
Mundial de la Salud----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 23
Tabla 3. Clasificación de estudios que correlacionan el material particulado y covid-19 a nivel mundial de acuerdo a la fecha de publicación-------------------------------------------------------------------------------------------31 Tabla 4. Métodos y condiciones de muestreo de coronavirus en el aire mediante la Técnica de RT-PCR--38 Tabla 5. Comparación de los métodos de técnicas para la detección del coronavirus en el aire--------------45
10
1. RESUMEN
El brote de enfermedad por coronavirus fue comunicado por primera vez en Wuhan, China a
finales 2019 e inicios del 2020. El SARS-CoV-2 es un virus ARN monocatenario, causa
principal de una enfermedad respiratoria grave llamada COVID-19, causante de la pandemia
actual y que se propagó rápidamente en la población humana. Esta revisión reúne los estudios
más relevantes, realizados hasta el momento a nivel mundial, que centran su interés en saber si
la contaminación atmosférica en especial el material particulado (PM2,5 y PM10), es considerado
agente de transporte propicio para el virus, teniendo en cuenta que el PM es identificado como
la principal causa ambiental de enfermedad y muerte prematura en el mundo, puesto que tiene
una capacidad de toxicidad que puede aumentar al poder absorber otras sustancias como los
hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), los metales pesados del mismo modo que
patógenos siempre que estén por debajo del radio de su diámetro. Factor que afecta la
inmunidad del cuerpo, lo que hace que las personas sean más vulnerables a los contagios, por
lo tanto, es importante y crucial dilucidar el papel de las partículas de contaminación
atmosférica en la propagación del virus a través de una técnica que sea rápida, precisa, versátil,
fácil de usar y eficiente en costo como la espectroscopia UV –visible.
El método utilizado para llevar a cabo la presente monografía, fue mediante una búsqueda,
recolección y revisión bibliográfica de artículos y estudios científicos, trabajos de grados, libros,
publicaciones en revistas científicas. Encontrando que existe una asociación positiva entre la
exposición a material particulado y la presencia del virus. Además, numerosos estudios que
destacan los vínculos potenciales entre la exposición a la contaminación del aire y la gravedad
del COVID-19, pero son muy escasos los reportes investigativos sobre el método de diagnóstico
rápido, preciso y económicamente viable como la espectrofotometría UV-visible.
Finalmente, de acuerdo a las investigaciones realizadas hasta el momento enfatizan la
importancia de estudios científicos para dilucidar el papel de las partículas de contaminación
atmosférica en la propagación del virus y el desempeño de una técnica para la detección sensible
y precisa de los virus SARS-CoV-2 en el aire.
Palabras Claves: Material Particulado, SARS-CoV-2, COVID-19, Espectrofotometría.
11
2. ABSTRACT
The coronavirus disease outbreak was first reported in Wuhan, China in late 2019 and early
2020. SARS-CoV-2 is a single-stranded RNA virus, the main cause of a serious respiratory
disease called COVID-19, which is the cause of the current pandemic and which has spread
rapidly in the human population. This review brings together the most relevant studies, carried
out to date worldwide, which focus on knowing whether air pollution, especially particulate
matter (PM2.5 and PM10), is considered a propitious transport agent for the virus, having taking
into account that PM is identified as the main environmental cause of disease and premature
death in the world, since it has a toxicity capacity that can increase by being able to absorb other
substances such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), its heavy metals so that pathogens
as long as they are below the radius of its diameter. Factor that affects the body's immunity,
which makes people more vulnerable to contagions, therefore, it is important and crucial to
elucidate the role of air pollution particles in the spread of the virus through a technique that is
fast, accurate, versatile, easy to use and cost efficient like UV-visible spectroscopy.
The method used to carry out this monograph was through a search, collection and bibliographic
review of articles and scientific studies, graduate work, books, publications in scientific
journals. Finding that there is a positive association between exposure to particulate matter and
the presence of the virus. In addition, numerous studies highlight the potential links between
exposure to air pollution and the severity of COVID-19, but there are very few investigative
reports on the fast, accurate and economically viable diagnostic method such as UV-visible
spectroscopy.
Finally, according to the research carried out to date, they emphasize the importance of scientific
studies to elucidate the role of air pollution particles in the spread of the virus and the
performance of a technique for the sensitive and accurate detection of SARS-CoV viruses. -2
in the air.
Key Words: Particulate Material, SARS-CoV-2, COVID-19, Spectrophotometry.
12
3. ABREVIATURAS
ACE2: Enzima convertidora de angiotensina 2
ADN: Ácido desoxirribonucleico
ARN: Ácido ribonucleico
COVID-19: Enfermedad del coronavirus 2019
CRISPR: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (Repeticiones
Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Espaciadas)
EPOC: Enfermedad pulmonar obstructiva crónica
IRA: Infecciones Respiratorias Agudas
MERS: Síndrome respiratorio de Oriente Medio
NAAT: Amplificación de ácido nucleico
NIID: Instituto Nacional de Enfermedades Infecciosas
NIOSH: Instituto Nacional de Higiene Ocupacional
NO2: Dióxido de nitrógeno
OMS: Organización Mundial de la Salud
PCR: Reacción en cadena de la polimerasa
PM: materia particulada en el aire
PM10: partículas en suspensión en el aire con dimensiones inferiores a 10 μm
PM2,5: partículas en suspensión en el aire con dimensiones inferiores a 2,5 μm
qRT-PCR: Reacción cuantitativa en cadena de la polimerasa con transcripción inversa en
tiempo real
RBD: Dominio de unión al receptor
RT-LAMP: Amplificación isotérmica mediada por bucle de transcripción inversa
RT-PCR: reacción en cadena de la polimerasa con transcripción inversa
SARS-CoV-2: Síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2
13
4. INTRODUCCIÓN
El material particulado (PM) es uno de los contaminantes atmosféricos más estudiados en el
mundo, debido a que la contaminación de aire por este es un importante problema de salud
pública su presencia en la atmósfera ocasiona variedad de impactos a la vegetación, materiales
y al hombre, entre ellos, la disminución visual en la atmósfera, causada por la absorción y
dispersión de la luz. Además, la presencia del material particulado está asociada con el
incremento del riesgo de muerte por causas cardiopulmonares en muestras de adultos (1).
Este se define como el conjunto de partículas sólidas y/o líquidas (a excepción del agua pura),
de sustancias orgánicas e inorgánicas presentes en suspensión en la atmósfera (2), cuyas
partículas pueden actuar como medio en el que ocurren determinadas reacciones químicas,
núcleos de condensación o elementos capaces de dispersar, absorber y emitir radiaciones, que
se originan a partir de una gran variedad de fuentes naturales o antropogénicas, entre sus
principales componentes se encuentran , sulfatos, nitratos, el amoníaco, el cloruro sódico, el
carbón, el polvo de minerales, cenizas metálicas y poseen un amplio rango de propiedades
morfológicas, físicas, químicas y termodinámicas (3).
Para propósitos de contaminación ambiental y efectos a la salud, el material particulado se
clasifica de acuerdo a su tamaño expresado en micrómetros. El material particulado de diámetro
aerodinámico menor o igual a 10 micrómetros se refiere como PM10, el material particulado de
diámetro aerodinámico menor o igual a 2,5 micrómetros se refiere como PM2,5 y PM0,1 se refiere
a material particulado de diámetro aerodinámico menor o igual a 0.1 micrómetros (4–6).
Otra forma común de referirse a esas partículas es la designación de material particulado grueso
(PM 2,5-10), material particulado fino (PM 0,1-2,5) y material particulado ultrafino (PM <0,1).
Esas clasificaciones son importantes desde el punto de vista de composición, desde el punto de
vista de comportamiento (transporte y eliminación) en la atmósfera y desde el punto de vista
toxicológico (7).
Según diversos estudios en todo el mundo se han reportado los efectos de la contaminación del
aire sobre la salud, especialmente la exposición a material particulado(8),las diferentes
partículas en suspensión provocan distintos tipos de afecciones. Las más peligrosas son las
PM2,5 y NO2 porque se acumulan en el organismo. Pero en función de la edad de las personas,
varía. La OMS ha detectado más de 101 enfermedades que pueden ser causadas directamente
por la contaminación de material particulado : asma, EPOC, alergias, enfermedades
neurológicas, patologías cardiovasculares, diferentes tipos de cáncer (pulmón, vejiga, riñón),
así como fallos reproductivos o problemas durante el embarazo, envejecimiento cerebral, ictus,
aumento del riesgo de demencia, entre otros (9).
14
Esto ha hecho que los países tomen una serie de medidas de gestión ambiental para controlar
estas emisiones y, por otra parte, tratar de predecir tempranamente los episodios de alta
contaminación del aire, estas medidas han incluido un cambio sistemático a combustibles menos
contaminantes, restricción diaria de la circulación a un determinado porcentaje de vehículos
motorizados, cierre diario de algunas industrias. Las causas que originan la contaminación son
diversas, pero las actividades antropogénicas son las que más contribuyen al problema. sin
embargo, el grado de contaminación también está influenciado por otros factores, como el clima
y la topografía (10).
Estudios recientes sugieren la calidad del aire está estrechamente relacionada con la transmisión
COVID-19, enfatizaron que las altas concentraciones de PM de la contaminación del aire
podrían favorecer la propagación del SARS-CoV-2 (11,12) . Por tanto, es urgente y crucial
dilucidar el papel de las partículas contaminantes del aire en la propagación del virus.
En esta monografía se pretende recopilar información de investigaciones que centran su estudio
en un tema que se ha vuelto de vital importancia desde finales del 2019 hasta la fecha y es la
correlación positiva entre el material particulado y la propagación del virus SARS-CoV-2
analizado a través de método de diagnóstico rápido, preciso y económicamente viable como
la espectroscopia UV-visible del cual existen escasos reportes investigativos, por lo que es
necesario una búsqueda exhaustiva sobre este.
15
5. OBJETIVOS
5.1.Objetivo General
Desarrollar un estudio monográfico que estime la asociación que existe entre la exposición a
partículas con un diámetro aerodinámico de 2,5 micrones (PM2,5) y 10 micrones (PM10) y la
presencia del SARS-CoV-2 a través del método analítico espectrofotometría Ultravioleta visible
(UV-Visible).
5.2.Objetivos Específicos
▪ Documentar información bibliográfica que evidencia de la correlación del material
particulado con el SARS CoV-2.
▪ Compilar estudios sobre los distintos métodos diagnóstico del SARS-COV-2.
▪ Recopilar estudios bibliográficos que Analicen el Material Particulado para detectar la
presencia del virus SARS-CoV-2 utilizando el método de Espectrofotometría UV-
visible.
▪ Razonar cómo influye la contaminación por material particulado en pacientes Covid-19
positivos
▪ Categorizar en orden cronológico los resultados copilados de los distintos artículos de
investigación
16
6. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Según cifras de la Organización Mundial de la Salud, una de cada ocho muertes ocurridas a
nivel mundial, es ocasionada por la contaminación del aire. A nivel nacional, el Departamento
Nacional de Planeación estimó que, durante el año 2015, los efectos de este fenómeno
estuvieron asociados a 10.527 muertes y 67,8 millones de síntomas y enfermedades. En
Colombia, las zonas que mayor afectación presentan que importantes niveles de contaminación
atmosférica son: el Área Metropolitana del Valle de Aburrá, las localidades de Puente Aranda,
Carvajal y Kennedy en Bogotá, el municipio de Ráquira en Boyacá y la zona industrial de
ACOPI en el municipio de Yumbo (Valle del Cauca).La contaminación del aire es una de las
causas más relevante de enfermedades a nivel mundial, siendo el material particulado (PM) uno
de los principales contaminantes del aire (13).
El material particulado (MP) es un conjunto de partículas sólidas y líquidas emitidas
directamente al aire, tales como el hollín de diesel, polvo de vías, el polvo de la agricultura y
las partículas resultantes de procesos productivos. Según la normatividad colombiana, el MP no
sedimenta en períodos cortos, sino que permanece suspendido en el aire debido a su tamaño y
densidad (Resolución 610 de 2010) (MAVDT, 2010). Estas partículas en suspensión (MP) son
una compleja mezcla de productos químicos y/o elementos biológicos, como metales, sales,
materiales carbonosos, orgánicos volátiles, compuestos volátiles (COV), hidrocarburos
aromáticos policíclicos (HAP) y endotoxinas que pueden interactuar entre sí formando otros
compuestos (14).
Los estudios epidemiológicos han demostrado la asociación entre la exposición a PM y el riesgo
de enfermedades, es decir, las del sistema respiratorio, como el cáncer de pulmón, el asma, la
enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) y el coronavirus (SARS-CoV-2). Sin
embargo, también se han reportado enfermedades cardiovasculares y neurológicas, incluyendo
hipertensión, aterosclerosis, infarto agudo de miocardio, accidente cerebrovascular, pérdida de
la función cognitiva, ansiedad y enfermedades de Parkinson y Alzheimer. La inflamación es un
sello común en la patogenia de muchas de estas enfermedades asociadas con la exposición a
una variedad de contaminantes del aire, incluido el PM (15). Además, el virus del SARS y otras
enfermedades respiratorias encuentran un territorio fértil o vehículo en las partículas
contaminantes del aire y, en una relación lineal, sobreviven más tiempo y se vuelven más
agresivos en un sistema inmunológico ya agravado por estas sustancias nocivas (16).
Por otra parte, la ruta principal de transmisión del SARS-CoV-2 entre los humanos son las
gotitas y el contacto directo. La transmisión aérea de este virus no se ha establecido de manera
concluyente, al igual que el papel de las partículas en suspensión en el aire (17).
En este contexto resulta de vital importancia centrar la revisión de estudios que indaguen si
¿existe una correlación positiva entre el material particulado y el SARS-CoV-2 a través de
método de diagnóstico rápido, preciso y económicamente viable como la espectrofotometría
UV-visible?
17
7. JUSTIFICACIÓN
Desde finales de 2019 hasta la fecha, el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2
(SARS-CoV-2) ha infectado a millones de personas en todo el mundo y ha provocado más de
47.925.055 millones de contagiados y 1.221.852 decesos. Los datos emergentes sugieren que
las personas mayores, así como las personas con problemas de salud subyacentes, tienen un
mayor riesgo de hospitalización y muerte.
Curiosamente, la lista de factores de riesgo de COVID-19 grave de los Centros para el Control
y la Prevención de Enfermedades. Se superpone en gran medida con la lista de enfermedades
que se sabe que empeoran por la exposición crónica a la contaminación del aire, incluidas la
diabetes, las enfermedades cardíacas y las enfermedades crónicas. enfermedades de las vías
respiratorias, como asma, cáncer de pulmón y enfermedad pulmonar obstructiva crónica
(18,19).
El país más afectado es Estados Unidos, con más de 9.465.646 millones de contagios y más de
233.596 fallecimientos, seguido de India, que supera ya los 8.313.876 millones de casos y
las 123.611 muertes, y de Brasil, que rebasa los 5.566.049 millones de casos y acumula más de
160.496 decesos. Rusia también ha superado los 1.680.579 millones de contagios, mientras
que Colombia, Perú, México y Argentina sobrepasan los 4.144.268 millones de casos, España
por su parte, acumula más de 1.284.408 casos y más de 38.118 muertes, y es el país de la Unión
Europea más afectado por la pandemia (20).
Esta creciente gravedad de la situación trae consigo la escasez de pruebas efectivas en el punto
de atención (POCT) para identificar de manera rápida y precisa a los pacientes infectados con
el SARS-CoV-2. Además, los pacientes asintomáticos y pre asintomáticos infectados con
SARS-CoV-2 son altamente contagiosos y, dada la falta de pruebas de detección adecuadas,
muchos pacientes infectados con SARS-CoV-2 han tenido contacto con personas no infectadas
antes de ser identificados para aislamiento domiciliario u hospitalización (21).
Debido al aumento exponencial de contagiados se muestra de interés esta problemática que
relativamente es reciente por la que se analiza de qué manera influye el material particulado
(PM), la propagación de este y si actúa como factor determinante en pacientes contagiados,
razón por la que se hace necesario hacer una compilación de investigaciones minuciosas que
arrojen resultados más congruentes que sirvan como base para investigaciones futuras, que
despierten el interés científico.
Por todo lo anterior resulta de vital importancia centrar la revisión de estudios que investiguen
la asociación existente entre la exposición a material particulado (PM) y la presencia del SARS-
CoV-2 mediante la técnica de espectrofotometría que garantice resultados confiables, de bajo
costo, en el menor tiempo posible y analizar cómo influye el material particulado en la
propagación del virus.
18
8. CAPITULO I: GENERALIDADES DEL MATERIAL PARTICULADO
8.1. Antecedentes de la calidad del aire y morbilidad en Colombia
En Colombia, el monitoreo y control de la contaminación atmosférica ha tomado día a día mayor
relevancia, debido a que, según cifras de la Organización Mundial de la Salud, una de cada ocho
muertes ocurridas a nivel mundial, es ocasionada por la contaminación del aire.
A nivel nacional, el Departamento Nacional de Planeación estimó que, durante el año 2015, los
efectos de este fenómeno estuvieron asociados a 10.527 muertes y 67,8 millones de síntomas y
enfermedades. Según los últimos informes del estado de la calidad del aire, elaborados por el
Instituto, el contaminante con mayor potencial de afectación en el territorio nacional es el
Material Particulado Menor a 2,5 micras (PM2,5), el cual está constituido por partículas muy
pequeñas, producidas principalmente por los vehículos pesados que utilizan diésel como
combustible, y que pueden transportar material muy peligroso para el cuerpo como metales
pesados, compuestos orgánicos y virus, afectando de este modo las vías respiratorias (22).
8.2. Calidad del aire en las principales ciudades del país
En Colombia hay 203 estaciones que monitorean los factores contaminantes, y estas determinan
cuándo las ciudades deben encender las alarmas al estar cerca de exceder los niveles máximos
permisibles que se regulan en la Resolución 2254 del 2017 (Ver tabla 1) (23) .
Los dos últimos informes del Estado de la Calidad del Aire en Colombia publicados por el
IDEAM presentaron la realidad de muchas ciudades y regiones que han venido afrontando
problemas de contaminación atmosférica. Estaciones de monitoreo localizadas en Bogotá,
Medellín, Cali, Santa Marta, Ráquira, Nemocón, Sibaté, Yumbo y en la Zona Minera del Cesar
registraron concentraciones promedio anual que superaron los niveles máximos permisibles
establecidos en la normativa nacional. Adicionalmente, durante los años 2015 y 2016 el Área
Metropolitana del Valle de Aburrá y la Secretaría Distrital de Ambiente se vieron en la
obligación de realizar la declaratoria de episodios críticos de contaminación atmosférica, lo cual
impactó las actividades desarrolladas por los sectores industrial y de transporte (24).
Por otra parte, la concientización ciudadana sobre los orígenes y efectos de la contaminación
del aire ha demandado la implementación de acciones, políticas y estrategias locales para dar
solución a este problema a nivel nacional, el Departamento Nacional de Planeación realizó la
Evaluación de los resultados de la Política de Prevención y Control de la Calidad del Aire, cuyos
resultados mostraron logros parciales en temas estratégicos, tales como: reducción del contenido
de azufre en el diésel y en la gasolina, implementación de sistemas de transporte público masivo,
cumplimiento de estándares de emisión de fuentes fijas y gestión del riesgo por calidad del aire.
Sin embargo, en muchas regiones las medidas implementadas no han tenido el impacto
esperado, lo cual, asociado al crecimiento demográfico y del parque automotor, ha ocasionado
altas concentraciones de contaminantes atmosféricos (25).
19
Tabla 1. Niveles máximo permisibles de contaminantes criterio en el aire
Construcción a partir de los datos obtenidos en la Resolución 2254 del 01 de noviembre 2017
8.3. Material Particulado (PM)
En el presente marco teórico se describen las características del material particulado (MP),
define los principales conceptos necesarios para su descripción tales como sus características,
su composición, efectos en la salud, así como su mecanismo de acción toxicológica además se
describen los informes realizados por el IDEAM o estudios realizados a la fecha por las
diferentes entidades competentes generados en Colombia.
El material particulado atmosférico (PM, del inglés particulate matter) es un constituyente
habitual de la atmósfera terrestre y se define como un conjunto de partículas sólidas y/o líquidas
presentes en suspensión en la atmósfera. Generalmente, el término aerosol atmosférico se utiliza
como sinónimo de partículas atmosféricas, aunque los dos términos no son estrictamente
equivalentes, ya que el primero incluye las partículas (sólidas y/o líquidas) y el gas sobre el que
éstas se encuentran suspendidas, es decir, es una mezcla compleja de partículas líquidas y
sólidas de sustancias orgánicas e inorgánicas suspendidas en el aire, que varían en tamaño,
forma y composición (26,27).
8.3.1. Fuentes de Emisión del material Particulado
Las principales fuentes de emisión del material particulado (PM) corresponden al producto de
fenómenos naturales conocidos como fuentes biogénicas y a las que se originan por el desarrollo
de la actividad humana, denominadas fuentes antropogénicas.(28)
8.3.2. Partículas Naturales o Biogénicas
Compuestos principalmente por cenizas volcánicas, esporas, polen, sal marina, polvo terrestre,
polvo desértico. Una fuente de aporte significativo al material particulado natural resulta ser el
suelo (27), la composición química de estas partículas puede experimentar variaciones en
función de la geología de la zona. En general se componen de silicatos (cuarzo, SiO2), Kaolitas
Contaminante Nivel máximo Permisible
( µg/m3)
Tiempo de Exposición
PM10 50 Anual
100 24 horas
PM2,5 25 Anual
50 24 horas
SO2 50 24 horas
100 1 hora
NO2 60 Anual
200 1 hora
O3 100 8 horas
CO 5.000 8 horas
35.000 1 hora
20
(Al2 Si2O5(OH)4), halitas (K(Al, Mg)3SiAl10(OH)), feldespatos (KAlSi3O8), (Na,Ca)(AlSi)4O8 ,
Carbonatos (Calcita , CaCO3), dolomitas(CaMg(CO3)2) y cantidades menores de sulfato de
calcio o yeso ( CaSO4(2H2O)) y óxidos de hierro (Fe2O3). Estas partículas se incorporan a la
atmósfera como resultado de la acción del viento (29).
8.3.3. Partículas Antropogénicas
Las partículas antropogénicas, por lo general, se encuentran asociadas a zonas urbanas e
industriales. El material particulado primario proviene principalmente de la erosión y abrasión
del transporte vehicular, es decir, que está bien establecido que los vehículos son la principal
fuente de contaminación del aire en las áreas urbanas, así mismo de las actividades domésticas,
de servicios, agrícolas e industriales, construcción, minería, manufactura de cerámica, ladrillos
y fundiciones, por mencionar algunas (27).
Por otra parte, contribuyen también otros procesos que involucran combustión de materiales y
combustibles, los que emiten a la atmósfera vapores calientes que luego pueden condensar
produciendo material particulado fino. Estas emisiones pueden, sin embargo, reducirse
significativamente mediante el uso de tecnologías limpias, que disminuyen y controlan las
emisiones de partículas.
El PM secundario de origen antropogénico está constituido principalmente por sulfato, nitrato
y compuestos orgánicos, provenientes de las reacciones químicas promovidas en la atmosfera
oxidante de los precursores de estas especies (29). derivados de la actividad humana, tales como
humo de chimeneas, tránsito vehicular, partículas minerales surgidas de procesos industriales,
las partículas producidas fotoquímicamente a partir de contaminantes gaseosos también entran
en Marino Damián-Tesis Doctoral. Marzo de 2009, este apartado la concentración puede oscilar
desde unos pocos µg/m3 de un aire limpio a varias centenas de mg/m3 en una atmósfera
contaminada (Manahan, 2007) (30).
8.4. Tamaño y Número de Partículas
El tamaño de las partículas encontradas en la atmosfera varía en un amplio rango, desde los
nanómetros(nm) a los micrómetros (µm) de diámetro y están asociados al mecanismo de
formación. Se reconoce los estados (modos) de Nucleación (<0,002 µm), Aitken(0,002-0,1 µm
), Acumulación ( 0,1-1,0 µm ) y Partículas Gruesas (> 1 µm ) (Fig. 1 ). Las partículas finas son
las <1 µm en ciencias de la atmosfera y para el ámbito de la epidemiología son las <2,5 µm, de
diámetro respectivamente. Otro aspecto relevante, es el número de partículas, es decir dentro de
los rangos de cada moda, el número de partículas varía sustancialmente, encontrándose el mayor número en la moda nucleación, sin embargo, estas partículas coagulan rápidamente o
incrementan de tamaño por condensación dependiendo del gas precursor, la temperatura y la
humedad relativa. Por otra parte, la moda gruesa presenta un reducido número de partículas y
una elevada masa (29).
21
Figura 1. Distribución del tamaño de las partículas según su diámetro.
Fuente: (31). Basado en Kittelson, 1997 y Viana et al.,2014(99,103)
8.5. Clasificación de material particulado
El material particulado aerodinámico se clasifica según su diámetro en : menor o igual a 10
micrómetros se refiere como PM10, el material particulado de diámetro aerodinámico menor o
igual a 2,5 micrómetros se refiere como PM2,5 y PM0,1 se refiere a material particulado de
diámetro aerodinámico menor o igual a 0.1 micrómetros (32).
8.5.1. PM2.5 (fracción respirable): Material Particulado menor o igual a 2,5 micras (PM2,5 y
PM0,1), Se conocen como partículas finas de menor de 2,5 micras de diámetros. Suponen un
mayor peligro para la salud que el PM10, debido a que al inhalarlas pueden alcanzar zonas
periféricas de los bronquiolos (Fig.2) (23).
8.5.2. PM10 (fracción inhalable): Material Particulado menor a 10 micras (PM10) Son
llamadas también partículas gruesas y tienen un tamaño comprendidos entre 2,5 y 10
micrómetros. Aproximadamente el ancho de un séptimo de cabello (25).
22
Figura 2. Representación de las diversas regiones del aparato respiratorio humano y su mayor capacidad de penetración en el organismo.
Fuente: Según USEPA, 2002).
8.6. Normativa vigente para el material particulado
Los niveles máximos permisibles para los contaminantes criterio a nivel nacional fueron
adaptados por la Resolución 2254 de 2017. Estas normas atienden las recomendaciones
realizadas por la Organización Mundial de la Salud (OMS), la cual, a partir de la evidencia
epidemiológica existente, estableció un valor guía y diferentes niveles objetivo a partir de los
cuales se incrementa o se disminuye la morbilidad y mortalidad asociada a enfermedades
respiratorias y cardiovasculares que se ven exacerbadas por concentraciones altas de
contaminantes atmosféricos.
De este modo, la normativa nacional establecida para la exposición prolongada a material
particulado menor a 10 y 2,5 micras es correspondiente con el objetivo intermedio -2 de la
organización mundial de la salud, mientras que, para la exposición de corta duración, la
normatividad colombiana corresponde con el objetivo intermedio -3, cabe resaltar que la
adopción de los niveles guía o de los niveles objetivo, depende de la capacidad social,
económica, política e institucional de cada país, los cuales dependiendo de su nivel de desarrollo
deberán implementar medidas para avanzar en relación con la gestión de la calidad del aire. Por
su parte, para Ozono se encuentra adoptado el nivel guía de la OMS a nivel nacional, tal como
se observa en la tabla 2 a continuación (25).
23
Tabla 2. Normatividad de Calidad del aire en Colombia VS Recomendaciones de la
Organización Mundial de la Salud Contaminantes Res. 610
de 2010
Res. 2254
de 2017
Res. 2254 a
2030
(a partir de
2030)
OMS objetivo
intermedio -2
OMS
objetivo
intermedio-3
Valor guía
OMS
Valores Anuales Exposición Prolongada
PM10 50 50 30 50 30 20
PM2.5 25 25 15 25 15 10
NO2 100 60 40 - - 40
Valores Diarios Exposición de corta duración – 24 horas
PM10 100 75 75 100
75
50
PM2.5 50 37 37 50 37,5 25
SO2 250 50 20 - - -
Valores octohorarios – Exposición de corta duración – 8 horas
O3 80 100 - - - 100
CO 10000 5000 - - - - Construcción a partir de los datos obtenidos en el Informe_ECalidadl_Aire_2017.
8.7. Antecedentes entre calidad del aire y su influencia en la salud de las personas
Los efectos de la contaminación van mucho más allá que el cambio climático. La salud de las
personas y la economía se ven muy perjudicadas, y los beneficios de un cambio superan con
creces los costes de implementarlos.
Las diferentes partículas en suspensión provocan distintos tipos de afecciones. Las más
peligrosas son las PM2,5 y NO2 porque se acumulan en el organismo. Pero en función de la edad
de las personas varía.
La OMS ha detectado más de 101 enfermedades que pueden ser causadas directamente por la
contaminación: asma, EPOC, alergias, enfermedades neurológicas, patologías cardiovasculares,
diferentes tipos de cáncer (pulmón, vejiga, riñón), así como fallos reproductivos o problemas
durante el embarazo, envejecimiento cerebral, ictus, aumento del riesgo de demencia, estas
afecciones tienen mayor impacto en los niños, los ancianos y las mujeres.
Según la Organización Mundial de la Salud, 3,8 millones de personas mueren anualmente de
forma prematura por enfermedades relacionadas con la contaminación del aire doméstico
debido a la exposición a los contaminantes del aire y el estrés por calor de los fuegos de cocina
tradicionales es la principal causa de mortalidad y morbilidad en los países de ingresos bajos y
medianos a nivel mundial y tiene un efecto adverso en el medio ambiente (29).
Otro centró el estudio en la asociación de estos contaminantes y su posible efecto en la salud
humana, principalmente enfermedades respiratorias y circulatorias. Además, determinaron una
relación entre el riesgo de inhalación de PAH y las condiciones meteorológicas, además
validaron la hipótesis de que en invierno los HAP de alto peso molecular asociados a partículas
submicrónicas (PM 1) puede aumentar el riesgo de exposición, especialmente a enfermedades
respiratorias, bronquitis y neumonía (33).
24
Finalmente evaluaron mecanismos biológicos subyacentes al daño cutáneo causado por
partículas finas (PM 2,5), analizamos los efectos de este en queratinocitos humanos cultivados y
la piel de animales de experimentación. Se aplicó PM 2,5 a queratinocitos HaCaT humanos a 50
µg / ml durante 24 horas ya piel de ratón a 100 µg / ml durante 7 días. Los resultados indicaron
que PM 2,5 indujo estrés oxidativo al generar especies reactivas de oxígeno tanto in vitro como
in vivo, lo que provocó daño en el ADN, peroxidación de lípidos y carbonilación de proteínas
(34).
8.8. Investigaciones relacionadas con efectos de la contaminación del aire y salud en
Colombia
Según el Censo Nacional de Población y Vivienda 2018, elaborado por el Departamento
Administrativo Nacional de Estadística (DANE) . “El 77,1% de los colombianos se ubican en
las cabeceras municipales. Esta concentración demográfica, acelera el crecimiento del parque
automotor, la industrialización de actividades agrícolas y artesanales, la ubicación de
actividades mineras con fines de explotación y construcción, entre otras, que, si no se realizan
de manera racional y proporcionada, incrementan la liberación de sustancias potencialmente
contaminantes a la atmósfera, lo que conlleva graves efectos sobre la salud y el ambiente” (35).
Los últimos informes del estado de la calidad del aire, hechos por el Instituto de Hidrología,
Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), el contaminante con mayor potencial de
afectación en el territorio nacional es el material particulado menor a 2,5 micras (PM2,5), el cual
está constituido por partículas muy pequeñas, producidas principalmente por los vehículos
pesados que utilizan diésel como combustible. El PM2,5 puede transportar materiales peligrosos
para el cuerpo como metales pesados, compuestos orgánicos y virus, afectando de este modo
las vías respiratorias (36).
El estudio de Carga de Enfermedad Ambiental en Colombia, realizado por el Observatorio
Nacional de Salud (ONS) del Instituto Nacional de Salud (INS), nos indica que: “La
contaminación atmosférica es el principal factor de riesgo ambiental, por encima de la mala
calidad del agua y la exposición a metales tóxicos o peligrosos, con el potencial de ocasionar
15.681 muertes anuales asociadas a diferentes enfermedades respiratorias, cardiacas y cerebro
vasculares” (35).
Observatorio de la Calidad del Aire, elaborado por DKV y ECODES, los ingresos hospitalarios
por enfermedades respiratorias aumentan un 42% en picos de alta contaminación. Si se
redujeran los índices de contaminación, se podrían evitar al año más de 9.000 muertes (37).
8.9. Investigaciones relacionadas con el material Particulado (2,5 y 10) y su
correlación con las enfermedades respiratorias
8.9.1. Neumopatía obstructiva crónica (EPOC)
Más de una tercera parte de las defunciones debidas a neumopatía obstructiva crónica (EPOC)
entre adultos de países de ingresos bajos y medianos se deben a la exposición al aire
25
contaminado de interiores. Las mujeres expuestas a altos niveles de humo en interiores tienen
2 veces más probabilidades de padecer EPOC que las que utilizan combustibles más limpios.
Entre los hombres (que ya corren un alto riesgo de EPOC debido a las altas tasas de consumo
de tabaco), la exposición al humo de interiores casi duplica (multiplica por 1,9) ese riesgo (38).
8.9.2. Infecciones Respiratorias Agudas (IRA)
La infección respiratoria aguda (IRA) es una enfermedad que se produce en el aparato
respiratorio y es causada por diferentes microrganismos como virus y bacterias. Las IRA
comienzan de forma repentina y duran menos de 2 semanas. Además, es la infección más
frecuente en el mundo y representa un importante tema de salud pública en nuestro país. La
mayoría de estas infecciones como el resfriado común son leves, pero dependiendo del estado
general de la persona pueden complicarse y llegar a amenazar la vida, como en el caso de las
neumonías (39).
8.9.3. Accidente cardiovascular
Casi una cuarta parte de todas las defunciones debidas a accidente cerebrovascular
(aproximadamente 1,4 millones de defunciones, la mitad de las cuales corresponden a mujeres)
se pueden atribuir a la exposición crónica a la contaminación del aire de interiores provocada al
cocinar con combustibles sólidos (38).
A niveles más altos de exposición diaria, cada aumento de 10 μg / m3 en PM 2,5. se asoció con
un 0,35% de exceso de riesgo de muerte cardiovascular (40), El análisis de 445,860 adultos
inscritos en el Estudio II de Prevención del Cáncer de la Sociedad Estadounidense del Cáncer
mostró que las exposiciones prolongadas a PM 2,5 de la combustión de combustibles fósiles,
especialmente la quema de carbón y el tráfico de diesel, se asociaron con aumentos en la
mortalidad por cardiopatía isquémica (CI). El riesgo de mortalidad por IHD asociado con
PM 2.5 derivado de la combustión de carbón fue cinco veces mayor que el riesgo asociado con
la masa total de PM 2,5 (41).
8.9.4. Neumonía
La exposición a la contaminación del aire de interiores casi duplica el riesgo de neumonía en la
niñez. Más de la mitad de las defunciones de niños menores de cinco años causadas por
infección aguda de las vías respiratorias inferiores se deben a la inhalación de partículas del aire
de interiores contaminado con combustibles sólidos (38).
8.9.5. Cardiopatía isquémica
Aproximadamente un 15% de todas las defunciones por cardiopatía isquémica, que representan
más de un millón de defunciones cada año, se pueden atribuir a la exposición al aire de interiores
contaminado (38).
26
9. CAPITULO II: SÍNDROME RESPIRATORIO AGUDO SEVERO (SARS-COV-2)
9.1. SARS
El SARS es una enfermedad respiratoria viral de origen zoonótico causada por el SARS-CoV.
Entre noviembre de 2002 y julio de 2003, un brote de SARS en el sur de China provocó 8.273
casos y 775 muertes en varios países.(42), es también conocido en español como SRAS) “Se
define como una enfermedad aguda, febril, infecto-contagiosa, que se acompaña (en los casos
graves) de falla pulmonar severa. Se caracteriza por fiebre elevada, tos seca, disnea y
frecuentemente infiltrados pulmonares e hipoxemia.” El SARS es causado por un virus de la
familia coronavirus, llamado por la OMS “virus del SARS”, el cual no se había encontrado
previamente en humanos o animales (43).
9.2. SARS-CoV-2
El nuevo coronavirus de 2019 (2019-nCoV) que causó un brote de neumonía en Wuhan,
provincia de Hubei de China, se aisló en enero de 2020. (44)(45) .Se puede decir que es una
versión acortada del nombre del nuevo coronavirus “Coronavirus 2 del Síndrome Respiratorio
Agudo Grave” asignado por El Comité Internacional de Taxonomía de Virus, encargado de
asignar nombres a los nuevos virus (Fig.3) (46).
Figura 3. Estructura del virus SARS-CoV-2
Fuente: (47). Tomada del libro “Foundations of Infectious Disease: A Public Health” Pág. 414.
9.3. COVID-19
Enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), causada por el síndrome respiratorio agudo
severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) (48), es una nueva enfermedad infecciosa que surgió por
primera vez en la provincia de Hubei, China, en diciembre de 2019, la OMS informó que las
muestras ambientales tomadas del mercado han dado positivo para el nuevo coronavirus, pero
no se ha identificado ninguna asociación animal específica (44,49).
27
9.3.1. Difusión
Sabemos que la enfermedad es causada por el virus SARS-CoV-2, que se propaga entre las
personas de diferentes formas. El virus se puede propagar desde la boca o la nariz de una persona
infectada en pequeñas partículas líquidas cuando tose, estornuda, habla, canta o respira. Estas
partículas varían desde gotitas respiratorias más grandes hasta aerosoles más pequeños.
▪ La evidencia actual sugiere que el virus se propaga principalmente entre personas que
están en contacto cercano entre sí, generalmente dentro de 1 metro (corto alcance). Una
persona puede infectarse cuando se inhalan aerosoles o gotitas que contienen el virus o
entran en contacto directo con los ojos, la nariz o la boca.
▪ El virus también se puede propagar en entornos interiores mal ventilados y / o
concurridos, donde las personas tienden a pasar períodos de tiempo más prolongados.
Esto se debe a que los aerosoles permanecen suspendidos en el aire o viajan más de 1
metro (largo alcance).
▪ Las personas también pueden infectarse al tocar superficies que han sido contaminadas
por el virus cuando se tocan los ojos, la nariz o la boca sin lavarse las manos.
▪ Se están realizando más investigaciones para comprender mejor la propagación del virus
y qué entornos son más riesgosos y por qué. También se están realizando investigaciones
para estudiar las variantes de virus que están surgiendo y por qué algunos son más
transmisibles (enlace a los representantes de la OMS) (62).
9.3.2. Síntomas clínicos del SARS-CoV-2
El período de incubación es de 4 a 7 días (media de 5 días) (50). En el curso de la enfermedad,
la mayoría de los pacientes desarrollan disnea y neumonía (51). Se han observado diversas
progresiones de la enfermedad, desde casos leves hasta insuficiencia respiratoria que requirió
ventilación mecánica en la unidad de cuidados intensivos (52). Las complicaciones más
frecuentes son el SDRA, el daño agudo de miocardio y las infecciones bacterianas
secundarias. Las pruebas de laboratorio revelan las siguientes desviaciones: leucopenia con
linfopenia, trombocitopenia, valores altos de proteínas C reactivas (PCR) y valores bajos de
procalcitonina. Las tomografías computarizadas del tórax muestran cambios inflamatorios en el
tejido pulmonar (53). El curso de la infección depende de la edad del paciente y de las
enfermedades coexistentes.
9.3.3. Patomecanismo del SARS-CoV-2
Se ha demostrado que el SARS-CoV-2 utiliza una serina proteasa ACE2 y TMPRSS2, que
promueve la entrada en la célula huésped. La actividad de TMPRSS2 es esencial para la
propagación del virus y la patogénesis en el huésped infectado. Dado que la entrada a la célula
huésped depende del receptor, es decir, la serina proteasa ACE2 y TMPRSS2, puede ser
bloqueada por un inhibidor clínicamente probado de esta serina proteasa celular
TMPRSS2. Además, los estudios muestran que la respuesta de anticuerpos contra el SARS-
CoV podría proteger al menos parcialmente de la infección por el SARS-CoV-2. Estos
resultados muestran posibilidades para la terapia del SARS-CoV-2 (54).
28
10. CAPÍTULO III: CORRELACIÓN DEL MATERIAL PARTICULADO Y
SÍNDROME RESPIRATORIO AGUDO SEVERO (SARS-COV-2)
A finales del siglo XIX, Carl Flugge planteó la hipótesis de que los microorganismos se
difundían de una persona a otra a través de las gotitas emitidas por la nariz y la boca a una
distancia máxima de 2m estudios publicados recientemente apoyan dicha hipótesis de la
transmisión del virus a esa distancia de una persona infectada aunque la Organización Mundial
de la Salud y los gobiernos han estipulado mantener una distancia interpersonal de 1,5 o 2 m
entre sí. En los 1934 y 1955, William Firth Wells teorizó que los núcleos de las gotitas son lo
suficientemente pequeños como para permanecer suspendidos en el aire durante mucho tiempo
y seguir siendo infecciosos. Estudios publicados recientemente apoyan la hipótesis de la
transmisión del virus a una distancia de 2m de una persona infectada. Hasta la fecha, un
conocimiento profundo de los mecanismos subyacentes al proceso de transmisión es una
prioridad tanto para predecir el desarrollo de la pandemia como para prevenir posibles brotes
de brotes causados por SARS-COV-2, un virus que aún necesita una mejor comprensión de su
mecanismo patógeno.
Los estudios actuales sobre los procesos de transmisión de COVID-19 difieren en los modelos
que simulan el destino del virus en el aire, algunas de las investigaciones están respaldadas por
datos experimentales, mientras que otras aún deben explorarse más a fondo. No obstante, en un
artículo publicado el mes de abril del año 2020, se ha demostrado la mayor estabilidad en
aerosol y en la superficie del SARS-CoV-2 en comparación con el SARS-CoV-1, y el virus
permanece viable e infeccioso en aerosol durante horas (55). Aun cuando estos hallazgos
provienen de experimentos de laboratorio, son suficientes para respaldar la transmisión aérea
del SARS-COV-2 debido a su persistencia en gotitas de aerosol en una forma viable e
infecciosa. Con base en el conocimiento disponible, un estudio simultaneo donde destacaron
que pequeñas partículas con contenido viral pueden viajar en ambientes interiores, cubriendo
distancias de hasta 10 metros partiendo de las fuentes de emisión, activando así la transmisión
de aerosoles (56). Agregando a lo anterior en febrero del año 2020 autores señalaron en su
momento que la transmisión aérea del SARS-COV-2 también puede ocurrir además de los
contactos a corta distancia, donde los enfoques de dinámica de fluidos tanto experimentales
como computacionales apoyan estos supuestos (57), otro estudio realizado en mes de febrero
2020 aportó pruebas adicionales sobre la interacción entre partículas y virus, lo que demuestra
que los altos niveles de concentración de PM afectaron significativamente la propagación del
sarampión en Lanzhou (China)(58).
Respeto a esto, estudio que se realizó en hospital de Irán, en marzo de 202, se extrajo ARN viral
de muestras tomadas de los impingers y se aplicó PCR de transcripción inversa (RT-PCR), para
confirmar la positividad de las muestras recolectadas en base a la secuencia del genoma del
virus. Afortunadamente, en este estudio todas las muestras de aire que se recolectaron entre 2 y
5 m de las camas de los pacientes con COVID-19 confirmado fueron negativas. Aunque,
indicaron que fueron negativas, sugieren que se realicen más experimentos in vivo utilizando
aerosoles para toser, estornudar y respirar del paciente para mostrar la posibilidad de generación
de aerosoles portadores de tamaño en el aire y la fracción de viabilidad del virus incrustado en
29
esos aerosoles portadores (59). No obstante, estudios científicos han encontrado una
correlación positiva entre la propagación del virus y la contaminación del aire por material
particulado y enfatizan el vínculo entre el PM y el SARS-CoV-2 (60), uno de los mayores
desafíos de esta época , por lo que la contaminación por partículas en suspensión (PM) podría
crear un entorno adecuado para el transporte del virus a mayores distancias de las consideradas.
Además, la información publicada en el mes de abril del mismo año, abordó las posibles largas
distancias cubiertas por el SARS-COV-2 a través de la tos y el estornudo, mostrando cómo el
conocimiento actual sobre el tamaño y la distribución del número de emisiones de aerosoles
humanos lleva a considerar el límite tradicional de 5 mm utilizado para discriminar las gotas
pequeñas de las grandes como obsoletas. El mismo estudio también ha destacado que pequeñas
gotas, emitidas directamente durante un estornudo, pueden alcanzar distancias de 7-8 m (61).
Varios autores realizaron un primer análisis de datos sobre la posible difusión aérea del virus
COVID-19 debido al material particulado (PM), especialmente en Lombardía en las áreas de
Brescia y Bérgamo, registrados a principios de marzo de 2020, ocurrieron después de un período
de contaminación por PM10 , que superó la concentración de 50μg /m 3 durante varios días, lo
que permitió a los autores concluir que el mecanismo de difusión de COVID-19 también ocurre
a través del aire, utilizando PM10 como transportista (62) . El mismo mes en ciudades como
Ciudades de Wuhan, Xiaogan y Huanggang, China, Analizaron la transmisión aérea del SARS-
COV-2 debido a su persistencia en gotitas de aerosol en una forma viable e infecciosa. Lo que
permitió que los investigadores concluyeran que la incidencia diaria de COVID-19 se asoció
positivamente con PM2.5 y humedad en todas las ciudades (63). Juntamente en ciudades como
Wuhan y XiaoGan se realizó una revisión destaca que las exposiciones tanto a corto como a
largo plazo a la contaminación del aire pueden ser factores agravantes importantes para la
transmisión del SARS-CoV-2 y la gravedad y letalidad del COVID-19 a través de múltiples
mecanismos lo que llevó a los autores a inferir que los virus pueden persistir en el aire a través
de interacciones complejas con partículas y gases dependiendo de: 1) composición química; 2)
cargas eléctricas de partículas; y 3) condiciones meteorológicas tales como humedad relativa,
radiación ultravioleta (UV) y temperatura ( (45,64) (65)).
Como resultado, se ha destacado que la distancia de 1 a 2 m entre las personas no es suficiente
para protegerse de los riesgos de contagio en ausencia de mascarillas faciales (66). En tres
artículos publicados en el mes de junio, el primero examinó la evidencia empírica existente
sobre el papel de los contaminantes del material particulado en la transmisión acelerada del
SARS-CoV-2 en Italia y Wuhan, donde demostró que las PM2.5 y otras partículas pequeñas
transportan partículas de virus viables en el aire y son incriminados en la propagación del
coronavirus, del sarampión y el SARS (67), el segundo investigó la correlación entre el grado
de difusión acelerada y la letalidad de COVID-19 y la contaminación del aire superficial en el
área metropolitana de Milán, región de Lombardía, Italia, demuestra la fuerte influencia de los
niveles promediados diarios de concentraciones de partículas en el suelo, asociados
positivamente con la temperatura promedio del aire en la superficie e inversamente relacionados
con la humedad relativa del aire en el brote de casos de COVID-19 (68) y el tercero encontró
asociaciones positivas entre la contaminación por partículas y el COVID-19 CFR en ciudades
tanto dentro como fuera de la provincia de Hubei (69).
30
Varios estudios han investigado la interacción entre las partículas y los virus. El estudio
realizado en China en el mes de julio, el primero examinó la concentración de SARS-CoV-2 en
muestras de aerosol y en superficies ambientales en un hospital designado para el tratamiento
de pacientes graves con COVID-19 (Union Hospital, Tongji Medical College, Huazhong
University of Science and Technology), se recolectaron muestras de aerosol mediante un
muestreador de aire microbiano, y se tomaron muestras de las superficies ambientales de los 90
hisopos de superficie y 135 muestras de aerosol. Solo dos hisopos, extraídos del interior de la
máscara de un paciente, dieron positivo para ARN del SARS-CoV-2. Todas las demás muestras
de hisopos y aerosoles fueron negativas para el virus (70) y el segundo Exploraron la relación
entre los contaminantes del aire ambiente y la infección causada por el nuevo coronavirus. Los
casos confirmados diarios, la concentración de contaminación del aire y las variables
meteorológicas los resultados indicaron que existe una relación significativa entre la
contaminación del aire y la infección por COVID-19 (71).
Además, se realizaron análisis en el mes Octubre 2020 donde establecieron una relación
concebible entre Covid 19 y PM10-2,5, obtenido de once estaciones de monitoreo de calidad del
aire en la ciudad de Chennai, India, tanto para situaciones como durante Pre Covid y su
influencia sobre los casos positivos de Covid dando como resultado una relación concebible
entre Covid 19 y PM10-2,5. Puesto que se encontró que los niveles de contaminación de PM2,5
durante el precovid eran extremadamente altos, oscilando entre 38 µg/m3 (Valasaravakkam) y
299 µg/m3 (Nungambakkam), que es siete veces mayor que los estándares de contaminación
del aire (NAAQS), es decir, 40 µg/m3 . El mapaindica que las áreas que van desde (38 a 90
µg/m3 ) con nivel mínimo de contaminación (<5 casos) se han reportado con menos casos
positivos (Fig. 4) . En comparación, las áreas que cubren por encima del rango de (91 a 195
µg/m3) tiene una influencia significativa en el número de casos positivos, aproximadamente el
91 por ciento de la distribución (72) . Se demostró una correlación positiva entre el número de
casos confirmados de COVID-19 y CO, PM2,5, humedad relativa y O3 , con y sin ajuste de MSI
en estudio realizado en 120 ciudades chinas en el mes de enero 2021 ( (73), (74), (75), (45,64)).
Figura 4 . Área de estudio: parte de Greater Chennai-India.
Fuente : (72) .Tomada de estudio realizado en India en el mes de octubre 2020 en Greater Chennai-India.
31
Tabla 3. Clasificación de estudios que correlacionan el material particulado y covid-19 a nivel mundial de acuerdo a la fecha de publicación.
Ref Publicado lugar Descripción Resultados
(59)
06/abril/ 2020
Hospital Irán,
Investigación en el aire de las
habitaciones de los pacientes con
COVID-19 confirmado en el
hospital más grande de Irán, en
marzo de 2020.
Negativos
(76)
14/ abril/2020
Provincia de
Hubei, China
Examinó los efectos de la
contaminación por partículas en
suspensión (PM) en el COVID-19
en toda China.
La concentración de PM 2.5 y
PM 10 y se asoció
positivamente con casos
confirmados de COVID-19.
(55)
23/Abril/ 2020
Hospitales de
Wuhan
Analizó transmisión aérea del
SARS-COV-2 debido a su
persistencia en gotitas de aerosol
en una forma viable e infecciosa.
Los estudios de campo
realizados mostraron la
presencia de ARN del SARS-
COV-2 en muestras de aire
recolectadas
(62) 7/mayo/ 2020 Lombardía
(Italia),
especialmente
en Lombardía
realizó un primer análisis de datos
sobre la posible difusión aérea del
virus COVID-19 debido al
material particulado (PM) del
aire:
Los resultados muestran que no
es posible concluir que el
mecanismo de difusión de
COVID-19 también ocurre a
través del aire, utilizando PM
10 como transportista.
(63) 11/mayo/
2020
Ciudades de
Wuhan,
Xiaogan y
Huanggang,
China.
Evaluó la correlación entré el
material particulado, variables
meterológicas y el COVID-19,
La incidencia diaria de
COVID-19 se asoció
positivamente con PM2.5 y
humedad en todas las ciudades.
(65)
20/mayo/
2020
Wuhan y
XiaoGan
La revisión destaca que las
exposiciones tanto a corto como a
largo plazo a la contaminación del
aire pueden ser factores
agravantes importantes para la
transmisión del SARS-CoV-2 y la
gravedad y letalidad del COVID-
19 .
Los estudios experimentales
han demostrado que la
exposición a la contaminación
del aire conduce a una
disminución de la respuesta
inmunitaria, lo que facilita la
penetración y replicación viral.
(67)
2/Junio/2020
Italia y Wuhan
Examinó la evidencia empírica
existente sobre el papel de los
contaminantes del material
particulado en la transmisión
acelerada del SARS-CoV-2 en
Italia y Wuhan.
Se demostró que las PM2.5 y
otras partículas pequeñas
transportan partículas de virus
viables en el aire y son
incriminados en la propagación
del coronavirus, del sarampión
y el SARS.
(68)
2/junio/2020
Área
metropolitana
de Milán,
región de
Lombardía,
Italia.
investigaron correlación entre el
grado de difusión acelerada y la
letalidad de COVID-19 y la
contaminación del aire superficial
en el área metropolitana de Milán,
región de Lombardía, Italia.
El análisis demuestra la fuerte
influencia de los niveles
promediados diarios de
concentraciones de partículas
en el aire al brote de casos de
COVID-19 .
(69)
20/junio/2020
49 ciudades
chinas,
incluido el
Investigaron las asociaciones
entre las concentraciones de
material particulado (PM) y la
Encontraron asociaciones
positivas entre la
32
epicentro de
Wuhan.
tasa de letalidad ( CFR) de
COVID-19.
contaminación por partículas y
el COVID-19 CFR
(70)
14/Julio/2020
Wuhan, China
Examinó la concentración de
SARS-CoV-2 en muestras de
aerosol y en superficies
ambientales en un hospital
designado para el tratamiento de
pacientes graves con COVID-19
Se recolectaron 90 hisopos de
superficie y 135 muestras de
aerosol. Solo dos hisopos,
extraídos del interior de la
máscara de un paciente, dieron
positivo para ARN del SARS-
CoV-2.
(71)
(71)
20/Julio/2020
China
Exploraron la relación entre los
contaminantes del aire ambiente y
la infección causada por el nuevo
coronavirus.
Los resultados indicaron que
existe una relación significativa
entre la contaminación del aire
y la infección por COVID-19
(72)
9/Octubre/
2020
Chennai, India
Establecieron una relación
concebible entre Covid 19 y
PM10-2,5, obtenido de once
estaciones de monitoreo de
calidad del aire en la ciudad de
Chennai, India, tanto para
situaciones Pre como durante
Covid y su influencia sobre los
casos positivos de Covid.
Se encontró que los niveles de
contaminación de PM2.5
durante la precovidia eran
extremadamente altos,
oscilando entre 38 µg / m 3
(Valasaravakkam) y 299 µg / m
3 (Nungambakkam), que es
siete veces mayor que los
estándares de contaminación
del aire (NAAQS), es decir, 40
µg / m 3 .
(73)
27/Enero/2021
En 120
ciudades
chinas.
Exploraron la asociación entre los
contaminantes del aire ambiente
(PM2,5, NO2 , SO2 , CO y O3),
factores meteorológicos y su
interacción en el recuento de
casos confirmados de COVID-19.
Se encontraron asociaciones
positivas entre el número de
casos confirmados de COVID-
19 y CO, PM2,5, humedad
relativa y O3, con y sin ajuste de
MSI.
Elaborada de estudios científicos revisados
33
11. CAPÍTULO IV: TÉCNICAS DE DETECCIÓN DE SARS-COV-2 EN
MUESTRAS DE MATERIAL PARTICULADO
Desde que se detectó por primera vez en China, la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-
19) se extendió rápidamente por todo el mundo, desencadenando una pandemia mundial(77–
79) y en ese momento no había una cura viable a la vista. Como resultado, las respuestas
nacionales se centraron en la minimización efectiva de la propagación. Se implementaron
medidas de control fronterizo, restricciones de viaje en varios países para limitar la importación
y exportación del virus e implementaron el cerco epidemiológico COVID-19.
La pandemia de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) es un importante problema
de salud pública debido a que el sistema de atención médica se vió abrumado. Por lo tanto, el
diagnóstico rápido y preciso de COVID-19 que garantice la máxima cobertura, la accesibilidad
a las pruebas a tasas económicamente viables es fundamental para el control de enfermedades
(80,81), es decir, que la detección de COVID-19 se convirtió en una tarea clave para los médicos
y científicos. Los resultados erróneos de las primeras pruebas de laboratorio y sus retrasos
llevaron a los investigadores a centrarse en diferentes opciones, debido a que, las pruebas
patológicas realizadas en los laboratorios estaban tardando, se vió la necesidad de tener un
diagnóstico rápido y preciso, justo para una lucha eficaz contra gigante asiático, en efecto,
existen varios métodos para el diagnóstico definitivo de COVID-19 (Fig.5), incluida
principalmente en las características clínicas, antecedentes epidemiológicos (82), la reacción
en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa (RT-PCR), la prueba de amplificación
nucleica isotérmica, la prueba de anticuerpos, las pruebas serológicas , las radiografías y TC
de tórax (83,84).
Según la OMS en caso sospechoso de SARS-CoV-2/COVID-19 las pruebas en orden de
importancia son: Amplificación de ácido nucleico (NAAT) como RT-PCR, los estudios
serológicos pueden ayudar a la investigación de un brote en curso.
Figura 5. Lo que lo que se detecta del virus de acuerdo al tipo de pruebas ácido ribonucleico,
anticuerpos y antígenos.
Fuente: (85)Tomado de https://microbioun.blogspot.com/2020/04/test-diagnostico-coronavirus.html ( 10 de abril 2021)
34
11.1. RT- PCR (Reacción Cuantitativa en Cadena de la Polimerasa en Tiempo Real)
Actualmente, las técnicas de diagnóstico basadas en la amplificación del ARN viral,
específicamente la qRT-PCR (reacción cuantitativa en cadena de la polimerasa en tiempo real),
es el método de diagnóstico estándar para COVID-19 (86,87).Aunque durante el primer pico
pandémico, se comprobó que la capacidad diagnóstica mediante Reverse
Transcription Polymerase Chain Reaction (RT-PCR) de SARS-CoV-2 en los centros
hospitalarios eran insuficientes para dar respuesta a la enorme demanda asistencial generada.
En parte, porque se pasó de la realización de la PCR-RT como herramienta de diagnóstico
clínico a emplearla como una herramienta de diagnóstico epidemiológico (88), los genes diana
más usados son el gen E (screening de primera línea), el gen RdRp (estudio de confirmación) y
el gen N (estudio adicional de confirmación) (89).
La prueba de reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real con transcriptasa inversa (RT-
PCR), consiste en una reacción que previamente ha tenido una fase de transcripción reversa. Es
un método nuclear que detecta la presencia de material genético específico de los patógenos,
como los virus, es decir, que detectan ácidos nucleicos virales (90).
Inicialmente el método utilizaba marcadores de isótopos radiactivos para detectar materiales
genéticos específicos, pero, tras la realización de mejoras, el marcado isotópico se ha sustituido
por marcadores especiales, que suelen ser colorantes fluorescentes (ver figura 7). A diferencia
de la RT-PCR convencional, que solo arroja los resultados al final, esta técnica permite a los
científicos observar los resultados de manera casi inmediata mientras el proceso sigue en curso,
es decir, se obtiene 3 cADN a partir de una cadena de RNA mediante la RT. En consecuencia,
la técnica de RT-PCR realiza la detección y amplificación de una secuencia a partir de una hebra
de RNA. protocolo (48).
Las PCR tienen tres características básicas que es la alta especificidad donde puede diferenciar
entre dos microorganismos muy cercanos evolutivamente otra característica importante es la
alta sensibilidad en el cual se detectar cantidades de 20 copias/ml o incluso menos de material
genético viral y por último es precoz, es decir, que se detecta el virus en las primeras fases
respiratorias (91,92).
El principio de la PCR en tiempo real radica en la detección y cuantificación de una señal
fluorescente emitida por un fluoróforo, en la cual la intensidad de señal sea proporcional a la
cantidad del producto de amplificación generado en el curso de los diferentes ciclos de
amplificación. Gracias a sistemas de detección de productos de amplificación la rtPCR permite
detectar la cantidad de productos de PCR en el curso de cada ciclo de amplificación. La PCR
en tiempo real (rtPCR) permite cuantificar la carga viral que presente un paciente en un
momento determinado. Existen varias tecnologías basadas en la trasferencia de energía entre un
fluoróforo donante y una molécula aceptor (FRET por Fluorescence Resonance Energy
Transfer)(93). Este sistema tiene una serie de características que lo hacen muy útil en la práctica
clínica: Es de alta sensibilidad y reproductibilidad. La curva de amplificación tiene una cinética
lineal de 101 a 108, permite hacer una cuantificación puntual y una cinética de amplificación,
es aplicable a sistemas de gran escala que necesiten un estudio de un número importante de
análisis, tiene varias versiones automatizadas que se adaptan al empleo en pruebas de rutina, es
35
un método simple y rápido que no requiere etapas de análisis pos-PCR, se realiza en tubos
cerrados por lo que minimiza el riesgo de contaminación (94).
Entre las desventajas de la rtPCR se pueden señalar: Incapacidad para medir la talla de los
productos de amplificación o de producir una PCR anidada, Limitación en la producción de
PCR múltiples por las características químicas de los fluorocromos, limitación en la producción
de PCR Múltiples por las características químicas de los fluorocromos, mayores costos de
equipos y reactivos que la PCR convencional (94).
11.1.1. ¿Cómo funciona la RT-PCR en tiempo real con el coronavirus?
Una reacción de PCR clásica requiere de una serie de componentes: un ADN molde, set de
oligonucleótidos o “primers” , una ADN polimerasa termoestable, los cuatro dNTPs (dATP,
dCTP, dGTP y dTTP, un buffer reacción y ion metal.
Se toma una muestra de una de las partes del cuerpo donde se acumula el coronavirus, por
ejemplo, la nariz o la garganta; se le aplican diversas soluciones químicas para eliminar ciertas
sustancias, como las proteínas y las grasas, y se extrae solo el ARN de la muestra. Este extracto
de ARN consiste en una mezcla del material genético de la persona y, de estar presente, del
ARN del coronavirus (95).
Se procede a la transcripción inversa del ARN para convertirlo en ADN mediante una enzima
específica (Fig. 6). A continuación, los científicos añaden pequeños fragmentos adicionales de
ADN que complementan determinadas partes del ADN vírico transcrito. Esos fragmentos se
adhieren a partes específicas del ADN vírico de estar el virus presente en la muestra. Algunos
de los fragmentos genéticos añadidos sirven para crear la cadena de ADN durante la
amplificación y otros, para producir ADN y añadir marcadores a las cadenas, que se utilizan
posteriormente para detectar el virus (96).
A continuación, se introduce esa combinación en un aparato de RT-PCR, donde se someten a
ciclos de calor-frío para provocar determinadas reacciones químicas que dan lugar a nuevas
copias idénticas de partes específicas del ADN vírico. Esos ciclos se repiten una y otra vez para
seguir copiando las partes específicas del ADN vírico (ver figura 5 ) . En cada uno de ellos se
duplican las cantidades: de dos copias, se pasan a cuatro; de cuatro, a ocho, y así sucesivamente.
Un sistema habitual de RT-PCR en tiempo real suele constar de 35 ciclos (ver Fig7), es decir,
que al final del proceso se habrán creado unos 35 000 millones de copias nuevas de las partes
del ADN vírico de cada una de las cadenas del virus presente en la muestra.(97)
A medida que se producen nuevas copias de las partes del ADN vírico, los marcadores se
acoplan a las cadenas de ADN y emiten una fluorescencia (ver Fig. 8) , que la computadora del
aparato medirá y presentará en tiempo real en la pantalla. La computadora hace un seguimiento
de la magnitud de la fluorescencia de la muestra tras cada ciclo. Cuando esta supera un
determinado nivel, se confirma la presencia del virus. Los científicos supervisan también el
número de ciclos que se tarda en alcanzar ese nivel para determinar así la gravedad de la
infección: mientas menor sea el número de ciclos, más grave será la infección vírica (90).
36
Figura 6. Diagrama resumido de la detección.
Fuente: (98). Tomado de académica Biorender https://theconversation.com/como-se-detecta-si-un-paciente-
esta-infectado-por-coronavirus-134003
Figura 7. Esquema de funcionamiento de la PCR.
Fuente:(98). Tomado de académica Biorender https://theconversation.com/como-se-detecta-si-un-paciente-esta-infectado-
por-coronavirus-134003
37
Figura 8. El proceso de generación de fluorescencia de rRT-PCR que utiliza un par de moléculas de fluorescencia y extintor unidas como sonda para tipos específicos de
ADNc.
Fuente: académica Biorender
Los resultados de RT-PCR falsos negativos pueden tener consecuencias de no poner en
cuarentena al paciente infectado, aumentar el riesgo de transmisión y posiblemente causar
mortalidad.
Es preciso realizar una interpretación cuidadosa de los resultados positivos débiles en las
pruebas de AAN, ya que algunos de los ensayos han demostrado producir señales falsas a
valores de Ct(umbral de ciclos). Cuando los resultados de la prueba no sean válidos o sean
dudosos, habrá que tomar nuevas muestras del paciente y analizarlas de nuevo. Si no se pueden
obtener más muestras del paciente, se extraerá otra vez el ARN de las muestras iniciales uy se
encargará a personal muy experimentado que lo someta de nuevo a la prueba. Los resultados
pueden confirmarse mediante una prueba de AAN alternativa o mediante secuenciación de virus
si la carga viral es lo bastantemente alta. Se insta a los laboratorios a solicitar la confirmación
de un laboratorio de referencia en caso de que aparezca cualquier resultado inesperado.
Uno o más resultados negativos no descartan necesariamente la infección por SARS-CoV-2.
Varios factores pueden dar lugar a un resultado negativo en una persona infectada, entre ellos
los siguientes: La calidad deficiente de la muestra, si contiene muy poco material del paciente;la
muestra fue recogida en una fase tardía de la enfermedad, o fue obtenida de un compartimento
corporal que no contenía el virus en ese momento; razones técnicas implícitas en la prueba, por
ejemplo, inhibición de la PCR o mutación del virus.
A continuación, se muestra de forma sintetizada estudios realizados y sus resultados mediante
la técnica PCR realizados a nivel mundial (ver tabla 2).
38
Tabla 4. Métodos y condiciones de muestreo de coronavirus en el aire mediante la Técnica de RT-
PCR
Estudio Muestreador Virus
Objetivo
(Diana)
Tiempo de
muestreo
Velocidad del
flujo de muestreo
(volumen de
muestreo)
Condiciones de
transporte y
almacenamiento
Resultados
de PCR
(59)
Impinger
conectado a
una bomba de
muestreo
personal con
flujo promedio
SARS-
CoV-2
1 hora 1 l / min (60 l) 20 mL de DMEM,
100 μg / mL de
estreptomicina,
100 U / mL de
penicilina y
alcohol isoamílico
al 1%
Negativo
(99)
Muestreador
de airscan
MD-8
SARS-
CoV-2 15 minutos
6 m 3 / h (1500
litros) - Negativo
(100)
Filtros HEPA
instalados en
la tubería que
conecta el
muestreador y
la bomba de
vacío
Coronavi
rus del
SARS
4 h 4 l / min (960 l)
El cultivo de
células Vero
producido a partir
del riñón de mono
verde africano se
utilizó para el
cultivo de SRC
VB "Vector". Los
cultivos celulares
inoculados se
mantuvieron con
RPMI 1640
suplementado con
suero bovino fetal
al 1% para análisis
de TEM, y una
mezcla que
contenía un 2%
volumétrico de
suero bovino
inactivado, 100 U
ml -1 de penicilina
y 100 μg ml -1 de
estreptomicina, el
líquido manteni
miento para
recolectando virus
Positivo
(101)
Muestreador
ciclónico de
pared húmeda
SASS 2300
SARS-
CoV-2 30 minutos
300 L / min (9000
L) - Positivo
Muestreador
de bioaerosol
Cyclone
SARS-
CoV-2 4 h 3,5 l / min (840 l)
A 4 ° C en el
hospital antes de
transferirlo al
Positivo
39
(102) laboratorio y
luego almacenado
a -80 ° C a menos
que se analice
directamente
(103)
Filtro de
membrana de
PTFE con un
tamaño de
poro de 0,3 μm
en un casete de
plástico
desechable de
3 piezas de
cara cerrada
conectado a
una bomba de
muestras
personal
Coronavi
rus del
SARS
(SARS-
Cov)
10,5-13 h 2 l / min (1260-
1560 l)
Envío de muestras
con bolsas de
hielo y
refrigeración en el
laboratorio.
Positivo
(103)
Sistema de
muestreador
de hendidura
de alta
resolución
diseñado por
Defense
Research and
Development
Canada
(DRDC)
(impinger
como
muestreador)
Coronavi
rus del
SARS
(SARS-
Cov)
18 min 30 l / min (540 l)
Envío de muestras
con bolsas de
hielo y
refrigeración en el
laboratorio.
Negativo
(104)
Filtros de
gelatina
esterilizados
con un tamaño
de poro de 3
μm colocados
en un casete de
filtro de
estireno
SARS-
CoV-2
1 hora5 l /
min (300 l)
Los filtros se
precargaron
dentro de los
muestreadores en
una habitación
esterilizada de
clase 100 y se
sellaron con cintas
de teflón
Filtros de gelatina
esterilizados con
un tamaño de poro
de 3 μm colocados
en un casete de
filtro de
estirenoSARS-
CoV-21 hora5 l /
min (300 l)Los
filtros se
precargaron
dentro de los
muestreadores en
una habitación
esterilizada de
clase 100 y se
sellaron con cintas
de teflón
Positivo
Elaborada de estudios científicos encontrados en Science Direct, PubMed y revisados
40
11.2. Test serológico
El diagnóstico confirmatorio de las infecciones por SARS-CoV-2 ha sido cuestionado debido a
la tasa de resultados positivos insatisfactorios de los ensayos moleculares. Lo que enfatizaron
la importancia de las pruebas serológicas para ayudar al diagnóstico oportuno de las infecciones
por SARS-CoV-2, especialmente para la detección de contactos cercanos por COVID-19 (105).
El desarrollo de nuevas pruebas serológicas (106), fácilmente disponibles y más fáciles de
realizar en comparación con los requisitos de los ensayos moleculares en los laboratorios (107),
podría ser útil como herramienta de diagnóstico complementaria y para aumentar la sensibilidad
de las pruebas, especialmente en pacientes con complicaciones tardías, es decir, neumonía
grave, además, las pruebas serológicas se pueden utilizar para individuos sintomáticos para los
que no se realizó la prueba de RT-PCR en el momento de la enfermedad aguda o para los que
el resultado del frotis nasofaríngeo resultó negativo, y también para estudios epidemiológicos
(detección de contactos cercanos)(108), como lo recomienda la OMS OMS (109).
Las pruebas serológicas son una de las herramientas de diagnóstico disponibles en COVID-
19. La creciente literatura destaca su papel en el manejo clínico de la
enfermedad. Desafortunadamente, debido a la disponibilidad limitada de pruebas comerciales
y la falta de ensayos confiables que establezcan la sensibilidad y especificidad del método de
diagnóstico, la aplicación clínica de la prueba debe determinarse con precisión (110).
Las pruebas serológicas inmunocromatográficas denominadas pruebas rápidas para la
identificación de anticuerpos tipo IgG/IgM contra el coronavirus SARS-CoV-2 ( ver Fig.9), son
útiles para dar un resultado preliminar frente a la sospecha de exposición al virus, así como en
estudios de vigilancia epidemiológica. Brindan resultado en un menor tiempo entre 10 a 20
minutos y para su ejecución no es necesario el uso de equipos robustos, como tampoco de
profesionales especializados en biología. Esta prueba realiza toma de muestra de suero o plasma
siguiendo los lineamientos del Instituto Nacional de Salud. Se deben usar todos los elementos
de protección personal adecuados para virus respiratorios. Cumpliendo con las condiciones de
conservación estipuladas como refrigeración entre 2°C a 8°C hasta por 7 días antes de la prueba,
las muestras de suero o plasma pueden almacenarse a –20°C (111).
Las pruebas de serología serán una herramienta eficaz para la detección de COVID-19 y serán
una poderosa prueba de diagnóstico complementaria para el diagnóstico de COVID-19 (105),
aunque la OMS solo recomienda las pruebas serológicas como prueba de “segunda línea”
cuando no se dispone de ensayos moleculares, se debe enfatizar más la utilidad de la serología
en la pandemia de COVID-19. Desde principios de marzo, las pruebas serológicas se incluyeron
en las pautas nacionales actualizadas como evidencia directa del diagnóstico de COVID-
19 (112).
Además, el tiempo de respuesta para las pruebas serológicas del SARS-CoV-2 fue generalmente de solo 15 min a 1 h, y el ensayo podría ser sin equipo (p. Ej., Mediante ensayo
inmunocromatográfico) o de alto rendimiento (p. Ej., Basado en una plataforma de
quimioluminiscencia) (113).
41
Figura 9. Test serológico serológicas para diagnóstico de COVID-19
Fuente:(114) . Tomado de https://www.sistemasanaliticos.com/que-metodologias-existen-para-detectar-al-covid-19/
11.3. CRISPR
También llamadas prueba índice estas son pruebas rápidas para la detección de anticuerpos tipo
IgG/IgM contra el coronavirus SARS-CoV-2. Las pruebas rápidas COVID-19 IgG/IgM son un
ensayo inmunocromatográfico para la detección cualitativa rápida de anticuerpos IgG/IgM
específicos para SARS-CoV-2 en sangre total venosa, sangre total por punción capilar, suero y
plasma. Ofrece un resultado preliminar evidenciado una banda característica para un resultado
positivo, los resultados negativos no excluyen infección por SARS-CoV-2 y no pueden
utilizarse como la base única para la decisión de tratamiento.
La detección de anticuerpos no se puede considerar como una prueba diagnóstica para ninguna enfermedad infecciosa. Las pruebas rápidas serán procesadas por personal capacitado,
siguiendo el procedimiento dado por fabricante según inserto. Registrando Lote del producto y
fecha de validación. La lectura de resultados se realizará por dos observadores, realizando
evaluación de concordancia inter-observador, determinando el grado de concordancia mediante
coeficiente kappa (k) (111).
Las formas en que se transmite MERS-CoV en entornos sanitarios no están bien definidas, sin
embargo, en esta investigación exploraron la posible contribución del aire y las superficies
hospitalarias contaminadas a la transmisión de MERS mediante la recolección de aire y la
limpieza de superficies ambientales en 2 hospitales que trataban a pacientes con MERS-CoV.
Las muestras se analizaron mediante cultivo viral con reacción en cadena de la polimerasa de
transcripción inversa (RT-PCR) y ensayo de inmunofluorescencia (IFA) utilizando anticuerpo
MERS-CoV Spike y microscopía electrónica (EM), donde la presencia de MERS-CoV se
42
confirmó mediante RT-PCR de cultivos virales de 4 de 7 muestras de aire de 2 habitaciones de
pacientes, 1 baño de pacientes y 1 pasillo común. Además, se detectó MERS-CoV en 15 de 68
hisopos de superficie mediante cultivos virales. La IFA en los cultivos de aire y muestras de
hisopos reveló la presencia de MERS-CoV. Las imágenes electromagnéticas también revelaron
partículas intactas de MERS-CoV en cultivos virales del aire y muestras de hisopos (115).
11.4. Espectrofotometría
La espectrofotometría atómica se usa para la determinación cualitativa y cuantitativa de unos
70 elementos. La sensibilidad típica de los métodos atómicos va de partes por millón a partes
por billón ( 1:109 ). Otras buenas características de estos métodos son rapidez, comodidad ,
notable selectividad y coste moderado de los instrumentos (116) . El objetivo de un
espectroscopio es la dispersión de la luz en sus diferentes longitudes de onda para que pueda
ser analizada.Existen dos principios ópticos fundamentales que permiten dispersar la luz, la
refracción diferencial y la interferencia (117).
11.4.1. Principios
La Espectroscopía se puede dividir también en dos grandes ramas: la espectrofotometría
atómica y la espectrofotometría molecular. En la espectrofotometría atómica se trabaja en las
zonas más energéticas, hasta la región visible, y las técnicas suelen ser de emisión para el estudio
de la estructura atómica y de absorción para fines analíticos.
En la espectrofotometría molecular se trabaja, generalmente, en absorción ya que es difícil
excitar la molécula para, posteriormente, medir la emisión sin que dicha molécula se rompa,
salvo en ciertas condiciones como veremos más tarde.
Los tipos de espectroscopía molecular con los que se suele trabajar, tanto con fines de cálculo
estructural como con fines analíticos, son la espectroscopía ( o espectrofotometría) visible o
ultravioleta, la espectroscopía de microondas, la espectroscopía infrarroja, la espectroscopía de
microondas, la espectroscopía de resonancia magnética electrónica y la espectroscopía de
resonancia magnética nuclear. Con fines analíticos también se han desarrollado la
espectroscopía de fluorescencia y la espectroscopía de fosforescencia que se estudia en la región
visible ultravioleta del espectro.
Como espectroscopía de emisión, dentro de la espectroscopía molecular aparece un tipo muy
importante de espectros moleculares, que es la espectroscopía Raman. En este caso la excitación
de las moléculas se realiza mediante un haz de radiación monocromática y observando el
espectro de emisión en dirección perpendicular a la trayectoria del haz. Con esta técnica se
obtienen espectros debidos a transiciones entre los niveles de vibración y los de rotación
obteniéndose, generalmente, una información complementaria a la obtenida por los espectros
de absorción correspondientes (117).
La Espectroscopía Raman mejorada en superficie(SERS) como técnica de detección ha
avanzado continuamente a lo largo de los años en términos de sensibilidad y capacidad para
43
detectar concentraciones ultrabajas de analitos que van desde una sola molécula hasta
patógenos, y se presenta como una alternativa de gran potencial a los métodos de detección
conocidos. Se presenta la tecnología SERS como candidata a un método de diagnóstico
alternativo y complementario para la envoltura viral del virus SARS-CoV-2, comparando sus
pros y contras con los métodos estándar y qué en otro aspecto podría ofrecer lo que otros
métodos no son capaces de ofrecer. A pesar de sus capacidades prometedoras, desafíos como
fuentes de virus SARS-CoV-2 y sus variaciones, espectros SERS confiables, producción en
masa de sustratos activos SERS (118).
11.4.2. Espectrofotometría de absorción UV-visible
El papel y la importancia de la espectroscopia UV-vis para el análisis han ganado un gran interés
durante más de dos décadas. Ha habido un cúmulo de artículos basados en esta técnica con
amplias aplicaciones que van desde el análisis de moléculas simples en un experimento de
investigación hasta la detección de ácidos nucleicos. La espectroscopia de absorción se ha
utilizado bien para la detección de diversos productos químicos en el medio ambiente y la
industria. Además, la instrumentación ha ayudado en el análisis detallado de la estructura de los
contaminantes, tanto orgánicos como inorgánicos. A nivel industrial, la estimación tanto de
pureza como de contaminante se ha llevado a cabo con éxito (119).
La Espectroscopía de absorción UV-visible es una de las técnicas instrumentales más útiles y
utilizadas en química analítica. Se basa en estudiar la interacción de la radiación
electromagnética con la materia y mide la cantidad de la luz absorbida en función de la ʎ
utilizada lo cual nos permite identificar sustancias químicas (análisis cualitativo) y determinar
su concentración (análisis cuantitativo) (120).
11.4.3. Regiones de absorción UV-visible
En espectroscopía el término luz no sólo se aplica a la forma visible de radiación
electromagnética, sino también a las formas UV e IR, que son invisibles. En espectrofotometría
de absorbancia se utilizan las regiones del ultravioleta (UV cercano, de 195-400 nm), se define
como el rango de longitudes de onda de 195 a 400 nm. Es una región de energía muy alta.
Provoca daño al ojo humano, así como quemadura común, la absorción de radiación UV-Visible
se basa en las transiones electrónicas entre niveles energéticos de los átomos de la muestra:
donde los e- más externos pueden saltar a otro orbital vacío de mayor nivel energéticos si se les
comunica la E adecuada y el visible (400-780 nm), en esta región del espectro la ʎ lleva asociada
diferentes colores ( ver Fig. 10) (121).
11.4.4. Ley de Lambert-Beer
Esta ley expresa la relación entre absorbancia de luz monocromática (de longitud de onda fija)
y concentración de un cromóforo en solución, es decir, permite hallar la concentración de una
especie química a partir de la medida de la intensidad de la luz absorbida (94,123).
Aʎ=Ɛʎbc, donde Ɛ es la absortividad (constante)
44
Figura 10. Espectro electromagnético y su clasificación de las diferentes radiaciones electromagnéticas
según su longitud de onda o frecuencia
Fuente: (122). Modificada de Paula JD. Química – Física - Página 244. Ed. Médica Panamericana; 2007.
La enfermedad por coronavirus 2019 destaca la importancia de un diagnóstico rápido y sensible
de la infección viral que permita el rastreo eficiente de los casos y la implementación de medidas
de salud pública para la contención de la enfermedad. Las acciones inmediatas tanto de la
academia como de la industria han llevado al desarrollo de muchos sistemas de diagnóstico de
COVID-19 que han obtenido aprobaciones regulatorias de vía rápida y han estado al servicio
de nuestra atención médica desde la primera etapa de la pandemia (118). En tecnologías de
diagnóstico, muchos de estos sistemas validados clínicamente se han beneficiado
significativamente de los avances recientes en micro y nanotecnologías en términos de diseño
de plataformas, métodos analíticos e integración y miniaturización de sistemas.
La detección actual por PCR es fiable y sensible, pero relativamente lenta, cara y necesita de
equipos y personal especializado para su realización. En relación con los test serológicos rápidos
son costosos y pueden presentar una baja fiabilidad en el diagnóstico. Además, en ambos casos
se depende del suministro de unos kits y reactivos por parte de los productores y fabricantes, lo
que supone acudir a un mercado que se encuentra saturado por la actual pandemia, explican los
investigadores.(124)
Los ácidos nucleicos son un componente estructural clave de un virus. Las soluciones de
espectrofotometría pueden proporcionar respuestas a la medición cuantitativa y la información
estructural de estos compuestos, proporcionando una mejor comprensión del virus puesto para
estos análisis se recomiendan una la técnica analítica de espectrometría ultravioleta visible (Uv-
visible) (125) que primeramente sirve para satisfacer diversas necesidades una de ellas es que
se produce la cuantificación rápida y precisa de ácidos nucleicos, es decir, la medición de ADN
, ARN y proteínas(126), para realizarla requiere un micro volumen de muestra (Que varía de 1-
2 uL) que no se destruye , por otra parte sus funciones son automáticas y fácil de operar además
son perfectas para determinaciones cualitativas y cuantitativas de muestras líquidas, sólidas y
gaseosas cuando se necesita un mayor rendimiento de cada muestra (127).
45
Para la detección del coronavirus, el equipo científico está investigando la técnica de ultravioleta
visible (UV-Visible), ampliamente extendida en otras aplicaciones científicas e industriales, que
ofrece como principales ventajas la rapidez de resultados (menos de un minuto) y la facilidad
de uso. Además, como destacan los investigadores, “esta técnica no requiere tratamientos
previos ni uso de reactivos, no destruye las muestras, no resulta tóxico ni peligroso y un solo
equipo puede realizar cientos de análisis diarios, abaratando notablemente los costes de su
aplicación”(128).
Para la detección del virus SARS-CoV-2, en particular la tabla 3 muestra la comparación de la
efectividad estimada de detección, así como su correspondiente período de tiempo, utilizando
espectrometría UV- visible como método de diagnóstico espectrometría UV- visible es capaz
de detectar el virus en cualquier fase de la infección, pero el analíto detectable cambia con la
línea de tiempo: vivo (Fig.2, gráfico (4)) y muerto (Fig.2 plot (5)) los virus se detectan
predominantemente en las etapas temprana y tardía de la infección, respectivamente. Con este
cambio en la integridad del virus a lo largo del tiempo, se espera que los espectros
espectrometría UV- visible obtenidos se atribuyan a los cambios en la composición química de
la envoltura viral. Como hay una disminución lenta en la cantidad de virus vivo después de que
aparecen los síntomas y un aumento en la cantidad de virus muerto debido a la seroconversión,
durante las últimas etapas de la infección, tanto a los virus vivos como los muertos podrían
detectarse a través de espectrometría UV- visible al mismo tiempo en hora. Con un diagnóstico
de espectrometría UV- visible altamente sensible y selectivo, esta podría ser una herramienta
poderosa en estudios cuantitativos que, debido a la seroconversión, durante las últimas etapas
de la infección, respectivamente
Tabla 5. Comparación de los métodos de técnicas para la detección del coronavirus en el aire.
Fuente construido en base a los estudios revisados (Krouse y Aboott,2020)
Uv- Visible Pruebas basadas en ácidos
nucleicos
Pruebas serológicas
Analito/s Proteína de membrana y
envoltura viral
ARN viral Anticuerpo/antígeno
Tiempo de
adquisición
5 min 15 min-8h 15-30 min
Plazo de
vigencia
Sin límite Etapa de infección temprana
(6 días antes a 14 días después
del inicio de los síntomas)
Etapa de infección tardía (7
días después del inicio de
los síntomas )
Selectividad Depende de la condición:
algunos sustratos tienen
componentes con alta afinidad
por el objetivo, lo que resulta
en una alta selectividad
Muy específico; se dirige al
ARN viral especifico de un
virus en particular
Bajo; puede producir falsos
positivos con otros virus de
la misma categoría
Costo
estimado por
prueba
10-50 USD
100-300 USD
25-100 USD
46
12. CAPÍTULO V: INFLUENCIA DEL MATERIAL PARTICULADO EN
PACIENTES POSITIVOS COVID-19
El material particulado se encuentran entre los contaminantes del aire que aumenta la
susceptibilidad a las enfermedades y causan efectos respiratorios adversos en los humanos, esto
representa un desafío abierto para los científicos, que se enfrentan a la alta variabilidad
interindividual del SARS-CoV-2, según estudios realizados este puede aumentar la letalidad y
mortalidad notablemente(129) aunque la evidencia del impacto de la contaminación del aire en
la infectividad de COVID-19 no está disponible ya que las infecciones están cambiando
dinámicamente en todo el mundo, hay estudios realizados de forma experimental en diversos
países y localidades por lo que resulta importante comprender los factores ambientales que
afectan su gravedad en diferentes áreas geográficas en especial el PM( 2,5 y 10 µm), por eso en
este capítulo se destaca la influencia del material particulado en pacientes con Covid-19 como
papel potencial, aunque, la principal ruta de transmisión del SARS-CoV-2 está en disputa,
siendo la ruta aérea una vía de transmisión probable para transportar el virus dentro de los
ambientes interiores y exteriores (130).
Según el estudio cuyo objetivo fue resaltar el potencial que tiene el material particulado en la
expansión, morbilidad y mortalidad de COVID-19 afirmó que el PM induce inflamación en las
células pulmonares y la exposición a la PM podría aumentar la susceptibilidad y la gravedad de
los síntomas del paciente con COVID-19. Se ha demostrado que el nuevo coronavirus
desencadena una tormenta inflamatoria que se mantendría en el caso de una pre exposición a
agentes contaminante. Además, se analizó la correlación positiva entre la propagación del virus,
PM y la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), receptor implicado en la entrada del
virus en las células pulmonares y en la inflamación (131).
Otro estudio similar indagó la correlación entre el alto nivel de letalidad del Síndrome
Respiratorio Agudo Severo (SARS-CoV-2) y la contaminación atmosférica en el norte de
Italia. De hecho, Lombardía y Emilia Romagna son regiones italianas con el nivel más alto de
letalidad por virus en el mundo y una de las zonas más contaminadas de Europa. Sobre la base
de esta correlación, el estudio analizó el posible vínculo entre la contaminación y el desarrollo
del síndrome de dificultad respiratoria aguda y finalmente, la muerte. Proporcionando evidencia
de que las personas que viven en un área con altos niveles de contaminantes son más propensas
a desarrollar afecciones respiratorias crónicas y son adecuadas para cualquier agente
infeccioso. Además, una exposición prolongada a la contaminación del aire conduce a un
estímulo inflamatorio crónico, incluso en sujetos jóvenes y sanos.(132)
Los autores confirman el supuesto vínculo entre la contaminación del aire y la tasa y el resultado
de la infección por SARS-CoV-2 y respaldan la hipótesis de que la sobreexpresión de ACE-2
inducida por la contaminación en las vías respiratorias humanas puede favorecer la infectividad
del SARS-CoV-2 (133). Además Se ha informado que las infecciones virales respiratorias
adquiridas en el hospital son una causa importante de morbilidad y mortalidad entre los
pacientes hospitalizados (134).Por lo que las concentraciones ambientales de PM2,5 se asociaron
significativamente con el riesgo de ILI en Beijing durante la temporada de gripe y el efecto de
PM2,5 difirió entre los grupos de edad, en Beijing, China (135).
47
En marzo del 2021 autores hicieron una revisión de los conceptos involucrados en la
descripción de las características quimiodinámicas de las nanopartículas y aplicado al marco
para obtener conocimientos fisicoquímicos sobre las interacciones entre los viriones del SARS-
CoV-2 y las partículas en suspensión en el aire (PM) ( ver Fig. 11).Este análisis es muy
pertinente dado que la Organización Mundial de la Salud reconoce que el SARS-CoV-2 puede
transmitirse por gotitas respiratorias, y el Centro para el Control y la Prevención de
Enfermedades de EE. UU. Reconoce que puede producirse la transmisión aérea del SARS-CoV-
2. A pesar de la falta de datos cuantitativos, el marco conceptual predice cualitativamente que
las entidades virión-PM son en gran medida capaces de mantener el equilibrio en la escala de
tiempo de su difusión hacia la superficie de la célula huésped. En tales condiciones, tanto los
viriones libres como los que absorben PM pueden contribuir a la dosis transmitida. Por lo tanto
este resultado apunta a la posibilidad de que las PM sirvan como lanzadera para la entrega de
viriones a los objetivos de la célula huésped (136).
El papel potencial del PM2.5 en la transmisión de enfermedades virales es de particular interés
porque puede penetrar profundamente en los pulmones y depositarse en los alvéolos (137–139).
Además, en los seres humanos, el tiempo de eliminación de las partículas de la zona alveolar es
muy largo, con vidas medias que varían de días a años dependiendo de la naturaleza de las
partículas (140). Se ha propuesto que la magnitud de la dosis del virión y el grado de penetración
en los pulmones es un factor determinante de la gravedad del SARS-CoV-2 (141). De hecho, la
enfermedad entra en la fase letal cuando las células alveolares de tipo II se infectan ( ver Fig.
11)(142). Por lo tanto, el número, la distribución del tamaño y la carga de viriones de las
partículas atmosféricas es de gran relevancia para el desarrollo de la enfermedad COVID-19. Se
ha ilustrado la importancia de este último factor para el VSR: se ha demostrado que la
infectividad del VSR asociado a partículas depende de la carga de virión por partícula, más que
de la dosis total de virión(143). Los fosfolípidos y las proteínas tensioactivas presentes en el
líquido alveolar se absorben a PM2.5 (144,145), desplazando así una variedad de contaminantes
orgánicos e inorgánicos asociados a partículas que se desorben en el líquido pulmonar (146).
Por consiguiente, la sorción competitiva de los fosfolípidos y las proteínas tensioactivas a PM2.5
junto con la afinidad de los viriones por el receptor ACE2 pulmonar proporcionan una fuerza
impulsora para la liberación de viriones de las PM inhaladas al líquido alveolar.
La información anterior sugiere que la sorción del virión del SARS-CoV-2 en PM en el aire
puede desempeñar un papel en aumentar la escala de tiempo durante la cual el virión permanece
potencialmente infeccioso fuera de la célula huésped, modificando la propagación espacial del
virión según el conjunto de procesos que influyen en la dispersión de PM, y la cantidad de virión
infeccioso inhalado y su disponibilidad hacia el receptor ACE2 en el entorno pulmonar(147–
149). En este contexto, discutimos aquí los factores fisicoquímicos que gobiernan las
interacciones entre viriones, iones y PM en gotitas respiratorias y cómo tales interacciones
pueden influir en la dispersión ambiental, transmisión y entrega del virión al ACE2 RBD de un
nuevo huésped ( Fig.11) (150).
Actualmente, existe una escasez de comprensión conceptual de las interacciones entre el nuevo
virus SARS-CoV-2 y PM10-2,5, ya que pocos estudios se han centrado en la prevalencia de
infecciones virales respiratorias como una infección adquirida o transmitida a través de material
48
particulado. Al respecto, hay un estudios previos sobre la prevalencia de infecciones
respiratorias agudas entre pacientes hospitalizados mostró que los virus están asociados con un
porcentaje significativo de infecciones respiratorias agudas (151).
Figura 11. Descripción esquemática de los procesos involucrados en el ciclo de vida dinámico del SARS-CoV-2
Fuente:(152). Tomada de https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33713994/
La exposición a la contaminación del aire y la mortalidad por COVID-19 es un estudio
transversal a nivel departamental, nacional y mundialmente. Los científicos afirman que las
condiciones preexistentes que aumentan el riesgo de muerte en las personas con COVID-19 son
las mismas enfermedades que se ven afectadas por la exposición prolongada a la contaminación
del aire. Estudio realizado en el mes de abril del año 2020, analizó si la exposición promedio a
largo plazo a partículas finas (PM2.5) está asociada con un mayor riesgo de muerte por COVID-
19 en los diferentes condados de Estados Unidos. Encontraron que un aumento de solo 1 μ g / m 3 en PM 2.5 se asocia con un aumento del 8% en la tasa de muerte por COVID-19 (intervalo
de confianza [IC] del 95%: 2%, 15%). Los resultados fueron estadísticamente significativos y
robustos a los análisis secundarios y de sensibilidad. Un pequeño aumento en la exposición a
largo plazo a PM2.5 conduce a un gran aumento en la tasa de muerte por COVID-19 (153).
Sumado a lo anterior, en mayo de 2020 la detección de contaminación del aire y la superficie
por SARS-CoV-2 en las habitaciones de los hospitales de pacientes infectados buscó para
detectar ARN del SARS-CoV-2 y comprender la distribución del tamaño de las partículas en el
49
aire y los patrones de contaminación ambiental del virus, esencial para las políticas de
prevención de infecciones. El 56,7% de las habitaciones tiene al menos una superficie
ambiental contaminada. Se muestra una alta contaminación de la superficie de contacto en diez
(66,7%) de 15 pacientes en la primera semana de enfermedad y tres (20%) después de la primera
semana de enfermedad ( p = 0,01, χ 2prueba). El muestreo de aire se realiza en tres de los 27
AIIR en la sala general y detecta partículas positivas para PCR de SARS-CoV-2 de tamaños>
4 µm y 1-4 µm en dos salas (154) lo que podría aumentar la propagación y el aumento de la
morbilidad y mortalidad de COVID-19. En junio del 2020 revisión, destaca el papel potencial
de las PM en la propagación de COVID-19, centrándonos en las ciudades italianas cuyas
concentraciones diarias de PM resultaron ser más altas que el promedio anual permitido durante
los meses anteriores a la epidemia, sabiendo que el material particulado induce inflamación en
las células pulmonares y la exposición a este podría aumentar la susceptibilidad y la gravedad
de los síntomas del paciente con COVID-19. Por otro lado, se ha demostrado que el nuevo
coronavirus desencadena una tormenta inflamatoria que se mantendría en el caso de una pre
exposición a agentes contaminantes. Además, analizaron la correlación positiva entre la
propagación del virus, PM y la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), receptor
implicado en la entrada del virus en las células pulmonares y en la inflamación (155).
Por último estudio determinó la asociación entre la exposición crónica a partículas finas (PM2.5),
aspectos sociodemográficos y condiciones de salud con la mortalidad por COVID-19 en
Colombia a nivel de municipio, definiendo la exposición a largo plazo de PM 2.5 como el
promedio 2014-2018 de las concentraciones estimadas en los municipios obtenidos del
Reanálisis del Servicio de Monitoreo Atmosférico de Copernicus (CAMSRA ) modelo aunque
no hubo evidencia de una asociación entre la exposición a largo plazo a PM 2.5 y la tasa de
mortalidad por COVID-19 a nivel municipal en Colombia. El uso de estimaciones basadas en
modelos de exposición a PM 2.5 a largo plazo incluye un nivel indeterminado de incertidumbre
en los resultados y, por lo tanto, deben interpretarse como evidencia preliminar (156), por el
momento, la contaminación del aire ha sido identificada como la principal causa ambiental de
enfermedad y muerte prematura en el mundo. Afecta la inmunidad del cuerpo, lo que hace que
las personas sean más vulnerables a los patógenos. (157)
50
13. CONCLUSIONES
La documentación científica encontrada durante el desarrollo de esta revisión monográfica
proporciona información sobre el papel del material particulado (MP) en la propagación e
influencia del mismo, en el aumento de la morbilidad y mortalidad de COVID-19 , además la
importancia de plantear un diagnóstico rápido y preciso de SARS-CoV-2, que garantice la
máxima cobertura la accesibilidad a las pruebas a tasas económicamente viables como lo es la
espectrofotometría ultravioleta ( UV-visible), temas relevantes para los gobiernos a nivel
departamental, nacional y mundial.
En esa misma línea la exposición a la contaminación del aire causa inflamación y daño celular,
la evidencia sugiere que puede suprimir la respuesta inmune temprana a la infección, el rol del
material particulado PM10-2.5 en la transmisión de enfermedades virales es de particular interés
porque puede penetrar profundamente en los pulmones y depositarse en los alvéolos y aumentar
la gravedad de los pacientes contagiados, agregando a lo anterior, la exposición a PM10 -2.5 se
asocia con un mayor riesgo de resultados graves en pacientes con ciertas enfermedades
respiratorias infecciosas, como influenza, neumonía y SARS de igual forma la exposición a
largo plazo a PM2.5 está relacionada con muchas de las comorbilidades que se han asociado con
un mal pronóstico y muerte en pacientes con COVID-19, incluidas las enfermedades
cardiovasculares y pulmonares.
Por otra parte, debido a que la vacunación generalizada contra el SARS-CoV-2 llevará un
tiempo considerable y el posible repunte de picos pandémicos, mantener la transmisión de la
enfermedad bajo control es una alta prioridad y existe la necesidad de mejorar drásticamente la
eficiencia de las pruebas de diagnóstico actuales, las cuales presentan una serie de falencias en
el caso de la detección actual por PCR es fiable y sensible, pero relativamente lenta, cara y
necesita de equipos y personal especializado para su realización. En relación con los tests
serológicos rápidos son costosos y pueden presentar una baja fiabilidad (resultados erróneos)
en el diagnóstico. Además, en ambos casos se depende del suministro de unos kits y reactivos
por parte de los productores y fabricantes, lo que supone acudir a un mercado que se encuentra
saturado por la actual pandemia por lo que se sugiere una técnica de diagnóstico rápido,
económico, fiable, preciso, no destructivo y versátil de esta enfermedad como la
espectrofotometría ultravioleta (UV-visible).
Para finalizar, la correlación positiva entre la propagación del virus y la contaminación del aire
por material particulado, es evidente; esto justifica la investigación más a fondo sobre este tema
que es uno de los mayores desafíos de nuestros días, por lo tanto, es interesante realizar estudios
sistemáticos e investigaciones in-vitro para tener un pleno conocimiento sobre su mecanismo
de transmisión y así poder controlar otras variantes del virus o futuras pandemias y así evitar
mayores contagios.
51
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