determinaciÓn del sars-cov-2 en material particulado

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


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



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

Senis

Resaltado

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).

https://www.minsalud.gov.co/sites/rid/Lists/BibliotecaDigital/RIDE/VS/PP/infeccion-respiratoria-aguda-ira-2016-.pdf

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

https://www.mdpi.com/1660-4601/17/8/2932/htm

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)

https://ezproxyucor.unicordoba.edu.co:2054/topics/computer-science/medical-imaging

https://ezproxyucor.unicordoba.edu.co:2054/topics/computer-science/medical-imaging

https://microbioun.blogspot.com/2020/04/test-diagnostico-coronavirus.html

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

https://theconversation.com/como-se-detecta-si-un-paciente-esta-infectado-por-coronavirus-134003

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

https://ezproxyucor.unicordoba.edu.co:2054/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/spectroscopy

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

https://www.sciencedirect.com/topics/physics-and-astronomy/atmospheric-particle

https://www.sciencedirect.com/topics/physics-and-astronomy/atmospheric-particle

https://www.sciencedirect.com/topics/chemical-engineering/organic-pollutant

https://www.sciencedirect.com/topics/chemical-engineering/organic-pollutant

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

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.04.05.20054502v2#ref-3

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

14. BIBLIOGRAFÍA

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determinaciÓn del sars-cov-2 en material particulado

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