Este es el primero de un artículo de dos partes.

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'Hacemos un llamamiento a la comunidad médica y a los organismos nacionales e internacionales pertinentes para que reconozcan el potencial de propagación por el aire de la enfermedad de coronavirus en 2019 (COVID-19). Existe un potencial significativo de exposición por inhalación al virus en gotitas respiratorias microscópicas (microgotas) a distancias cortas y medias (hasta varios metros, o a escala de habitación), y abogamos por el uso de medidas preventivas para mitigar esta vía de transmisión aéreo'.

-Carta de 239 científicos a la Organización Mundial de la Salud, 6 de julio de 2020

Entre los mayores fracasos, de hecho críminal, de la pandemia de COVID-19, ha sido el encubrimiento y la distorsión de la ciencia de la transmisión aérea, la forma en que el SARS-CoV-2 se propaga de persona a persona. Al iniciarse el cuarto año de la pandemia, la inmensa mayoría de la población mundial prácticamente no conoce esta ciencia ni las medidas que deben adoptarse para prevenir la transmisión vírica.

En este encubrimiento están implicados la Organización Mundial de la Salud (OMS), los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de Estados Unidos y otras agencias de salud pública y gobiernos de todo el mundo.

La posición de principios adoptada por científicos como los doctores José-Luis Jiménez, Lidia Morawska, Donald Milton, Linsey Marr y sus colegas al principio de la pandemia para poner en primer plano la cuestión de la transmisión por el aire no fue escuchado por los principales funcionarios de salud pública del mundo, así como por los gobiernos y las empresas.

En lugar de ello, todas estas instituciones y sus dirigentes han dado prioridad a los beneficios empresariales sobre la salud de la sociedad, rechazando las necesarias medidas de salud pública y renovaciones de las infraestructuras que podrían ralentizar drásticamente y, en última instancia, detener la transmisión viral a nivel mundial.

Aunque figuras como el Coordinador de la Respuesta COVID de la Casa Blanca, el Dr. Ashish Jha, han hablado recientemente de boquilla sobre el papel de la transmisión aérea, no se ha hecho ningún esfuerzo por utilizar los vastos recursos de que disponen para educar al público sobre esta ciencia. Concretamente, no se ha hecho nada para mejorar realmente la calidad del aire interior en la inmensa mayoría de los espacios públicos.

Reconocer claramente y educar a la sociedad sobre la ciencia de la transmisión aérea no sólo del COVID-19, sino de todos los patógenos respiratorios, exigiría que los gobiernos y las empresas limpiaran el aire de los espacios interiores para proteger al público.

La carga mundial de morbilidad por patógenos respiratorios

La necesidad de sanear el aire interior es, quizá, el problema de salud pública más importante de la era moderna. Es tan crucial como cuando el Dr. John Snow reconocia que la epidemia de cólera que estaba matando a decenas de miles de obreros ingleses a mediados del siglo XIX no era producto del 'miasma en la atmósfera', sino simplemente de beber agua contaminada. Pasarían otros 30 años antes de que el médico alemán, Dr. Robert Koch, aislara la bacteria Vibrio cholerae en 1883, demostrando la solidez del trabajo teórico y epidemiológico del Dr. Snow.

La abrumadora evidencia y el consiguiente impulso de la salud pública para hacer frente a la amenaza que suponía el cólera hicieron que, a finales del siglo XIX, las epidemias de cólera llegaran a su fin en las ciudades europeas y estadounidenses una vez mejorado el saneamiento del suministro de agua. Sin embargo, más de 140 años después del descubrimiento del Dr. Koch, las fuentes de agua contaminada siguen matando a 1,2 millones de personas cada año, especialmente en las regiones más pobres del mundo, donde causan el 6% de todas las muertes. Esto subraya las persistentes y profundas desigualdades que existen en el capitalismo.

En referencia a los virus respiratorios, la transmisión de partículas virales infecciosas a través de aerosoles no fue un descubrimiento nuevo durante la pandemia de COVID-19. Décadas de trabajo por científicos a nivel internacional habían confirmado repetidamente estos modos de transmisión para patógenos respiratorios, como la tuberculosis, el sarampión y el SARS-CoV-1. En particular, justo antes de la pandemia COVID-19, se publicaron numerosos estudios sobre la transmisión aérea de los virus de la gripe.

Además de los más de 20 millones de muertes atribuidas al COVID-19 hasta la ahora, las infecciones respiratorias agudas se encuentran entre las tres principales causas de muerte y discapacidad en todo el mundo, y son responsables de casi 4 millones de muertes al año. La mayoría están causadas por virus como el VSR, la gripe, los rinovirus y los adenovirus. Estas cifras ni siquiera empiezan a reflejar el impacto deletéreo de las epidemias en los sistemas sanitarios, como está ocurriendo actualmente en los abarrotados servicios de urgencias, UCI y hospitales estadounidenses en su conjunto.

Las enfermedades pulmonares causadas por patógenos infecciosos y la contaminación atmosférica se ven agravadas por estos mismos fallos del sistema en un círculo vicioso.

Casi 200 millones de personas (el 4% de la población mundial) padecen enfermedad pulmonaria obstructiva crónica, que mata a unos 3,2 millones de personas al año. El asma afecta a 350 millones de personas y es la enfermedad crónica más común entre los niños. La neumonía (una enfermedad respiratoria bacteriana) mata a 2,4 millones cada año y es la principal causa de muerte entre los menores de cinco años y los mayores de 65 años. Además, 10 millones de personas desarrollan tuberculosis y 1,4 millones mueren cada año, sólo superada por el COVID-19 como principal causa de enfermedad infecciosa en 2021.

Al principio de la pandemia del COVID-19, se reconoció que los episodios de superdifusión se producían en interiores, en espacios poco ventilados, un rasgo distintivo de un patógeno transmitido por el aire. Dadas las pruebas de que se disponía antes y al principio de la pandemia, había una necesidad urgente de proteger a la población mediante innovaciones que pudieran mantener los espacios interiores a salvo de la transmisión aérea.

Se calcula que el 90% de la vida de una persona transcurre en espacios cerrados. Esto significa que la tecnología para garantizar que los hospitales, las escuelas, las fábricas y todos los espacios públicos estén libres de patógenos es necesario para asegurar la salud y la longevidad de la población.

Garantizar que los espacios ocupados estén libres de patógenos es crucial en los esfuerzos por eliminar el COVID-19 y cualquier futuro patógeno pandémico, así como los que han sido etiquetados como los virus del resfriado común y la gripe que enferman a tantas personas cada año. Todos los científicos bien informados han dicho que no hay duda de si se producirá otra pandemia, sino de cuándo. Renovar la infraestructura del aire interior será crucial para una estrategia de eliminación y para proteger las vidas de la población, presente y futura.

Las vacunas y la terapéutica ayudan a reducir los riesgos de desarrollar una enfermedad grave y potencialmente mortal en caso de que alguien se infecte. Aunque son complementos importantes de un enfoque global, no son medidas preventivas.

Los respiradores como los N95 también son cruciales, pero deben servir como capas secundarias de protección. El uso de sistemas pasivos que no dependan de la 'iniciativa personal' tiene un gran valor y garantizar la eliminación continua de patógenos en espacios cerrados sería lo ideal. En todo el mundo, los sistemas de filtración de aire y ventilación deben modernizarse y equiparse con filtros de partículas de aire de alta eficacia (HEPA).

Una de las tecnologías 'pasivas' más potentes y disponibles, que se ha ignorado casi por completo a lo largo de la pandemia, es la de la irradiación ultravioleta lejana (UV), que puede desinfectar e inactivar patógenos en superficies, así como en el agua y el aire. Este informe repasará los más de 100 años de historia de la investigación científica y la experiencia en el mundo real con el uso de la irradiación UV.

La historia de la luz ultravioleta y el control de las infecciones

La luz ultravioleta (UV) ['más allá del violeta', la frecuencia más alta de la luz visible] es una forma de radiación electromagnética (EM), justo por debajo del espectro de luz visible, que abarca longitudes de onda de 10 nanómetros (nm) a 400 nm. El espectro de radiación UV se divide en tres regiones principales, denominadas UVA (315-400 nm), UVB (280-315 nm) y UVC (100-280 nm). La radiación solar, la luz del sol, abarca tres componentes del espectro electromagnético: infrarrojos, luz visible y UV. Cuando la luz solar entra en la atmósfera, toda la UVC y la mayor parte de la UVB son absorbidas por el ozono, el agua, el dióxido de carbono y el vapor de agua.

Los rayos UVA representan aproximadamente el 95 por ciento de la radiación UV que llega a la superficie de la Tierra. Es la causa del efecto inicial de bronceado y de las quemaduras asociadas a la exposición al sol, así como del envejecimiento de la piel y la aparición de arrugas, y los estudios indican que puede ser un factor en el desarrollo del cáncer de piel. Aunque la UVB también tiene un efecto fisiológico, sólo penetra en las capas superficiales de la piel y es responsable del bronceado retardado y de las quemaduras cutáneas por un exceso de exposición al sol. Al igual que los UVA, también aceleran el envejecimiento de nuestra piel y pueden provocar cambios en las células cutáneas basales regenerativas que conducen al cáncer.

Las partes del espectro UVC son el tipo más dañino de radiación UV, pero como se filtra completamente en la atmósfera, estos rayos de luz nunca llegan a la superficie. Las lámparas de mercurio generan UV germicida convencional (250 a 280 nm) y se colocan en techos junto con ventilación, ya que las pruebas biofísicas y experimentales sugieren que la exposición directa a ellas puede ser peligrosa.

La UVC de longitudes de onda de 200-230 nm puede generarse mediante las llamadas 'lámparas excitadoras' que utilizan moléculas simples compuestas por sólo dos átomos ('dímeros' en química). La formación de 'dímeros excitados' produce un fotón de luz UV a una longitud de onda determinada. Por ejemplo, una lámpara excitada de criptón y cloro emite un fotón de 222 nm de longitud de onda, mientras que una lámpara de criptón y bromo generará un fotón de 207 nm de longitud de onda.

Curiosamente, la luz en este estrecho rango de 200 a 230 nm tiene el potencial de ofrecer una enorme capacidad para desinfectar superficies y espacios de virus y bacterias, siendo al mismo tiempo segura para las personas expuestas a ella. En las dos últimas décadas se han ido acumulando pruebas de la seguridad de este rango de UVC. En concreto, los trabajos realizados por científicos rusos y holandeses a principios de 2000 con UVC de longitud de onda corta (206 nm) y descontaminación de heridas impulsaron el trabajo de Manuela Buonanno, David Welch, David Brenner y sus colegas del Centro de Investigación Radiológica del Centro Médico de la Universidad de Columbia en Nueva York para empezar a examinar el potencial de esta tecnología, lo que les llevó a acuñar el término 'UVC lejana' para esta gama de longitudes de onda.

Sin embargo, la tecnología ultravioleta existe desde hace más de 100 años. El químico y físico alemán Johann Wilhelm Ritter realizó la primera observación de la radiación ultravioleta en 1801. Tras conocer el descubrimiento por William Herschel de la radiación infrarroja ('rayos de calor') en 1800, Ritter buscó su opuesto, la radiación 'enfriadora', en el extremo opuesto del espectro visible. Durante sus experimentos, observó que el papel fotográfico impregnado de cloruro de plata se transformaba de blanco a negro más rápidamente en el extremo violeta de la luz solar. Llamó a estos 'rayos químicos' radiación ultravioleta.

Su trabajo condujo al desarrollo de la primera pila electroquímica, la pila seca, y al desarrollo de una batería de almacenamiento. Ritter murió en la pobreza y con una salud debilitada, muy probablemente por la exposición a los productos químicos que utilizaba en sus experimentos, en 1810, a la edad de 36 años.

A finales de la década de 1870, Arthur Downes y Thomas P. Blunt publicaron un informe en la revista científica Nature sobre los efectos antibacterianos de las longitudes de onda más cortas de la luz solar. Colocaron tubos de ensayo llenos de solución a la luz del sol y comprobaron que impedía el desarrollo de bacterias patógenas. Poco después, demostraron que las porciones UV de la luz tenían propiedades germicidas.

Veinticinco años más tarde, en 1902, el oftalmólogo alemán Ernst Hertel, basándose en el trabajo realizado por sus predecesores, determinó que la luz UVC, en lugar de la UVA o la UVB, era la más eficaz para matar microorganismos. Niels Ryberg Finsen, médico y científico feroés-islandés, recibió el Premio Nobel de Medicina en 1903 por sus trabajos sobre el tratamiento del lupus vulgar, una lesión cutánea de la tuberculosis, con radiación lumínica concentrada.

Ya en 1908, la ciudad de Marsella (Francia) utilizaba UVC para desinfectar el suministro de agua mediante lámparas de mercurio que, como era conocido, emitían luz ultravioleta. En 1928, se introdujo la irradiación ultravioleta de la leche junto con la desinfección de frutas y verduras.

Fredrick L .Gates, que trabajaba en los laboratorios del Instituto Rockefeller de Investigación Médica de Nueva York, investigó el uso de lámparas de mercurio contra las bacterias Staphylococcus aureus y Bacillus coli, variando las longitudes de onda utilizadas. Demostró que la 'energía incidente necesaria para matar... las bacterias expuestas' era más eficaz con la longitud de onda de 265 nm. También descubrió que esta longitud de onda correspondía al espectro de absorción de los ácidos nucleicos, las moléculas genéticas de la vida, lo que apuntaba a la idea de que estos eran los objetivos que hacían que los UV a estas longitudes de onda fueran desinfectantes eficaces. En aquella época aún no se había descubierto el ADN y se desconocía su papel en el proceso de la vida.

Una década más tarde, en 1944, Alexander Hollaender y John W. Oliphant, que trabajaban en el Laboratorio de Investigación de Higiene Industrial y en la División de Enfermedades Infecciosas del Instituto Nacional de Salud, continuaron el trabajo de Gates. Especularon: 'Es muy posible que la alta sensibilidad de muchos agentes a unos 260 nm se base en la importante función que desempeña el ácido nucleico de desoxirribosa [ADN] en las actividades biológicas.' La comprensión del mecanismo biológico de la acción de la UVC fue una idea fundamental para utilizarla por sus propiedades germicidas.

Sin embargo, fueron las aportaciones del científico estadounidense e ingeniero sanitario de Harvard, el profesor William Firth Wells (veterano de la Primera Guerra Mundial), y de su esposa, la Dra. Mildred Wells, las que resultaron esenciales para comprender la naturaleza aérea de los patógenos respiratorios y la utilidad de la luz ultravioleta en la desinfección de espacios cerrados.

La investigación pionera de William y Mildred Wells

'Los experimentos descritos en este trabajo se llevaron a cabo en el otoño de 1937, como una prueba de la hipótesis de que las atmósferas confinadas de nuestras viviendas constituyen el vehículo para la propagación epidémica del contagio. Aunque la incidencia endémica (el tipo de contagio de persona a persona) puede deberse a cualquiera de los diversos modos de propagación, como el contacto físico, los impactos directos de las gotas Flügge [gotas respiratorias de gran tamaño] o el aire, el fenómeno del contagio epidémico (la red dinámica de infección de persona a grupo) es indicativo de la propagación a través del medio de una fuente común: el aire. Si el contagio respiratorio epidémico puede controlarse mediante la desinfección radiante del aire, entonces el aire debe ser ese vehículo de propagación'.

-Profesor William F. Wells, ingeniero sanitario de Harvard, estudio de 1942, 'The Environmental Control of Epidemic Contagion' (El control ambiental del contagio epidémico)

El trabajo de Wells partió del bacteriólogo alemán Carl Flügge, quien demostró que los microorganismos expulsados de las vías respiratorias en forma de gotitas eran esenciales para la transmisión de enfermedades.

En 1910, sólo dos décadas después de que se reconociera y aceptara la teoría germinal de la enfermedad, el epidemiólogo estadounidense Charles Chapin escribió su libro fundamental, Los orígenes y modos de la infección. El éxito de Chapin en la prevención de infecciones llegó a conceptualizar la 'infección por contacto' como la principal fuente de transmisión de enfermedades. Como escribieron recientemente el profesor José Luis Jiménez y sus colegas, 'Él [Chapin] llegaría a confundir la proximidad con el mecanismo real de transmisión, engendrando una confusión que enturbiaría la comprensión durante décadas'.

En 1934, en oposición a la concepción errónea de la transmisión por gotitas/contacto de patógenos respiratorios expuesto por Chapin, Wells señaló:

Sería incorrecto concluir [...] que el aire que recibe gotitas infectadas no puede transportar dichas infecciones a largas distancias. Hacerlo sería ignorar una característica muy importante de las gotitas líquidas, a saber, su tendencia a evaporarse. La evaporación hace que cambie el volumen de las gotitas de agua, y este cambio es más rápido a medida que disminuye el tamaño de la gotita.

Wells planteó la hipótesis de que estos 'núcleos de gotitas' muy pequeñas, a los que llamó 'aerosoles', se secaban antes de llegar al suelo y podían permanecer en el aire durante un tiempo prolongado, provocando que otros los respiraran. Su teoría de los 'núcleos de gotitas', como escribió Nicholas Reed en su artículo de 2010 sobre la historia de la irradiación germicida ultravioleta (UVGI) para la desinfección del aire, 'había surgido a raíz de las investigaciones sobre las infecciones respiratorias asociadas a los pulverizadores de agua supresores de polvo utilizados en las fábricas textiles de Nueva Inglaterra'. La pandemia del COVID-19 y la controversia en torno a la naturaleza aérea de la transmisión del SARS-CoV-2 han reivindicado en gran parte el trabajo póstumo de Wells.

La intersección del trabajo de Wells sobre el modo de transmisión de las infecciones respiratorias y los avances realizados en el uso de la radiación UV para la desinfección fue un hito fundamental en la salud pública y la comprensión de los modos de transmisión de enfermedades a nivel consciente. Pero no consiguió reunir la masa crítica necesaria para influir en los poderes fácticos y hacer que la ciencia avanzara y fuera aceptada en una escala social. La historia, sin embargo, siempre vuelve a estos momentos cuando las contradicciones y falacias que subsisten vuelven a asomar la cabeza.

De hecho, Wells sospechaba que la tuberculosis y el sarampión se transmitían por el aire, lo que más tarde se demostró que era cierto. En 1935, aerosolizó la bacteria B. coli y expuso los organismos a UVC a 254 nm, demostrando que podían ser eliminados eficazmente en poco tiempo. En cierto modo, el experimento demostró tanto la capacidad de transmitir el carácter aerotransportado de los patógenos como la utilidad de la radiación UV para inactivarlos.

En 1936, el Dr. Deryl Hart utilizó la UVGI para desinfectar los quirófanos del Hospital Universitario de Duke, lo que dio lugar a un descenso masivo de las tasas de infección postoperatoria del 11,6% al 0,24%. Cabe destacar que en la década de 1930, Westinghouse Electric se apresuró a utilizar el talento de sus ingenieros de investigación y desarrollo para crear las primeras lámparas UV patentadas y disponibles comercialmente para su uso en entornos sanitarios.

Fue una hazaña notable para su época, ya que los antibióticos se estaban desarrollando y las infecciones hospitalarias eran a menudo de pronóstico grave. Incluso en la era moderna de los antibióticos, cerca de 2 millones de estadounidenses desarrollan este tipo de infecciones y cerca de 100.000 mueren cada año. Además de ser una de las cinco principales causas de muerte en Estados Unidos, también generan unos costes anuales innecesarios de 28.000 a 45.000 millones de dólares. En las economías emergentes, las tasas de infección son entre tres y veinte veces superiores a las de los países occidentales.

Quizá el trabajo más importante realizado por Wells, su esposa y su colaborador T. S. Wilder fue un experimento llevado a cabo en la Germantown Friends School (cuatro años) y en las escuelas públicas de Swarthmore (un año), ambas en Pensilvania, entre 1937 y 1941.

Se instalaron luces ultravioletas en los techos de cada uno de los cuatro cursos del departamento de primaria, así como en la biblioteca de la sala de música, la sala de la naturaleza, los vestíbulos, el comedor, los aseos y el gimnasio. No había más sistemas de ventilación que las ventanas. El flujo de aire hacia la parte superior de las salas se producía a través de corrientes de convección naturales. Los cursos superiores actuaban como controles y no tenían luces UV en sus aulas, pero sí compartían espacios comunes. Los investigadores dispusieron de datos sobre las tasas de sarampión, paperas y varicela en los años anteriores al experimento y durante el estudio, y los eligieron como índices para su revisión.

Sorprendentemente, las clases primarias con luces UV mostraron tanto un embotamiento como una reducción de las infecciones de sarampión en comparación con las clases superiores. En aquella época, el sarampión era el virus respiratorio más infeccioso conocido. Asimismo, la incidencia de paperas y varicela se redujo considerablemente en las aulas de primaria.

Wells y sus colegas también señalaron que, en las zonas rurales, las escuelas actuaban como vectores de esas infecciones, ya que los niños susceptibles se infectaban mientras estaban en clase y luego llevaban la enfermedad a casa. En los centros urbanos, la mayor posibilidad de exposiciones múltiples implicaba un patrón más aleatorio de infecciones. Destacaron que los controles epidémicos sólo en las escuelas de los entornos urbanos serían difíciles, pero aún así es importante tenerlos en cuenta.

Wells et al. añadieron: 'La incidencia en enfermedades a las que las exposiciones son múltiples dentro y fuera de la escuela se convierte en una medida de susceptibilidad más que de exposición, y la prevención sólo se manifestará cuando se elimine la última fuente de infección'. Señalaron los beneficios de prevenir las infecciones infantiles, especialmente en los distritos más pobres, donde la mortalidad es elevada.

Y lo que es más importante, concluyeron los autores:

Los resultados obtenidos en los experimentos aquí descritos apoyan esta hipótesis [la propagación de contagios epidémicos a través de atmósferas confinadas] y apuntan a la aplicación inmediata de los métodos descritos para prevenir la aparición de enfermedades contagiosas [mediante la desinfección radiante del aire] ....

Continuará

(Publicado originalmente en inglés el 11 de enero de 2023)