En una ceremonia virtual presentaron diversos proyectos de investigación.

Patricia Mussali Galante y Alexandre Cardoso Taketa, ambos investigadores del Centro de Investigación en Biotecnología (CEIB) así como Laura Patricia Álvarez Berber, del Centro de Investigaciones Químicas (CIQ) y Efraín Tovar Sánchez, del Centro de Investigación en Biodiversidad y Conservación (CIByC) de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM) fueron aceptados como nuevos asociados de la Academia de Ciencias de Morelos (AcMor). 

En una ceremonia virtual se aceptó el ingreso de diez nuevos miembros 2018-2019 a la AcMor, en la que los científicos presentaron sus líneas de investigación y recibieron de forma virtual el documento que avala su incorporación a la organización científica, por su trayectoria y las aportaciones que han realizado con sus trabajos. 

Durante la presentación de sus líneas de investigación, Mussali Galante explicó a los integrantes de la academia que realiza investigaciones en Ecotoxicología y Salud Ambiental, desde el monitoreo ambiental de poblaciones humanas y animales expuestas a la contaminación ambiental, estudia el daño al ADN que producen los metales de las minas en el ambiente, lugares en los que revisan la exposición y bioacumulación  para detectar el riesgo a la salud humana, con el objetivo de realizar propuestas de mitigación en zonas mineras. 

Efraín Tovar realiza su trabajo desde la Ecotoxicidad en el CIByC, en especies conocidas como centinelas, como plantas e insectos, al no poder hacer estudios en humanos. 

“Estudiamos qué metales se encuentran en el ambiente, como se bioacumulan en las plantas, por ejemplo, de maíz, vemos cómo los metales se incorporan a la raíz, pasan a las hojas y los frutos; luego utilizamos modelos como chapulines de la milpa y vemos cómo acumulan metales para después incorporarlos a los tejidos, los exoesqueletos y las consecuencias que tienen en su descendencia y finalmente pasamos a otro nivel, los depredadores”, dijo. 

Además de los investigadores de la UAEM, fueron aceptados en la AcMor Cuauhtémoc Juan Humberto Lanz Mendoza, del Instituto Nacional de Salud Pública; Mario Rodríguez Monroy, del Centro de Desarrollo de Productos Bióticos del Instituto Politécnico Nacional; así como Alicia Martínez Rebollar, Joaquín Pérez Ortega, José Francisco Gómez Aguilar y Manuel Mejía Lavalle, investigadores adscritos al Centro Nacional de Investigación de Desarrollo Tecnológico.  

 

 

Publicado en Sociedad
Lunes, 27 Julio 2020 05:50

Fórmula 1 y la Ciencia de Materiales

Bruno Ramírez es estudiante de la Lic. en Física de Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México. Alejandro Ramírez es investigador del Centro de Investigación en Ciencias de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos y miembro de la Academia de Ciencias de Morelos

Esta publicación fue revisada por el comité editorial de la ACMor.

En años recientes, el deporte de la Fórmula Uno (F1) se ha hecho de más espectadores y alrededor del 10 por ciento de la población mundial disfruta de ver las carreras de la máxima categoría del automovilismo. Actualmente los automóviles que corren en esta categoría alcanzan velocidades por encima de los 360 km/h y aceleraciones de hasta ocho veces la gravedad de la Tierra (8g) durante frenadas y curvas. Sin duda, estas velocidades y aceleraciones no podrían ser alcanzadas si los automóviles no contaran con la más moderna y alta tecnología. La F1 es el deporte más tecnológicamente avanzado y, dentro de las múltiples áreas de la ciencia involucradas, la ciencia de materiales ha tenido un papel fundamental que ha permitido el desarrollo vertiginoso de los F1.

Hace ya nueve años se presentó aquí un artículo sobre la física de los autos de F1 [1] en donde se hacía alusión a la enorme potencia desarrollada únicamente por los motores de combustión interna de aquella época. La tecnología de la F1 ha avanzado notablemente desde entonces gracias a la introducción de restricciones (más estrictas cada año) en la reglamentación de la Federación Internacional de Automovilismo (FIA), de forma que los autos F1 actuales son capaces de producir una potencia equivalente (alrededor de 1000 caballos de fuerza [HP]) utilizando pequeños motores de combustión interna y tecnología híbrida. La tecnología híbrida ya existe en los autos de producción en masa en los que se recupera la energía eléctrica que se genera al frenar el auto. Sin embargo, la tecnología híbrida de los autos F1 es mucho más sofisticada ya que se cuenta con dos mecanismos de recuperación de energía simultáneamente. Los autos F1 utilizan unidades magnéticas muy eficientes de recuperación de energía cinética y calorífica: MGU-K (Motor Generator Unit-Kinetic) y MGU-H (Motor Generator Unit-Heat). Los dispositivos MGU-K funcionan recuperando la energía cinética del frenado, mientras que los MGU-H recuperan la energía calorífica de los gases de combustión antes de ser expulsados a la atmósfera. De esta forma ha sido posible obtener potencias de 970 a 1100 HP por los equipos más avanzados a partir de motores 1.4L, tan pequeños como los del popular March de Nissan. Aunque otras áreas de la ciencia han sido también muy importantes (como la dinámica de fluidos y las simulaciones numéricas del flujo de aire alrededor del auto a gran velocidad), aquí nuestro propósito es mostrar las aplicaciones de la ciencia de materiales. En efecto, los materiales compuestos, las aleaciones metálicas especiales y polímeros avanzados son ahora fundamentales en la construcción de un auto de F1. Explicaremos cómo es que estos materiales tienen características óptimas para satisfacer los altos requerimientos de un auto de F1.

 

La abundancia de materiales compuestos

Hoy en día un auto de F1 está hecho en gran parte por materiales compuestos reforzados con fibras. Sin embargo, en los primeros años de competencia los autos solían fabricarse con metales como el aluminio o acero. El uso de materiales compuestos en los automóviles fue motivado por dos razones: reducción de peso y la necesidad de construir autos más seguros. A finales de los años noventa, las restricciones impuestas por la FIA limitaban el peso de un auto de F1 a ser de 600 kg (con el piloto dentro), con el propósito de hacer los autos más manejables a altas velocidades. Las escuderías solían construir sus automóviles por debajo del límite para poder agregar peso. Esto puede sonar contraintuitivo, pero un auto extremadamente ligero no siempre es la mejor opción, pues se necesita cierto peso para generar la fricción deseada entre el asfalto y las llantas. De esta forma se distribuye más masa en la parte inferior del automóvil para bajar el centro de gravedad, permitiendo así mayor estabilidad y mejor manejo del auto. Agregado a la necesidad de un automóvil ligero, la seguridad del piloto requería la fabricación de una cabina que resistiera impactos a altas velocidades para reducir la cantidad de muertes.  En 1980 el equipo McLaren revolucionó el deporte cuando presentaron por primera vez una cabina hecha de polímero (resina epóxica) reforzado con fibras de carbono, materiales conocidos como CFRP. Los CFRP presentan grandes ventajas al observar el valor de sus propiedades mecánicas específicas, en particular su resistencia a la tensión.La resistencia a la tensión específica para el acero es 0.36 GPa mientras que para un CFRP se tiene el rango de 0.7 a 2.7 GPa. Asimismo, el módulo de elasticidad específico para el acero es de 26 GPa, mientras que los CFRP presentan valores desde 106 hasta 407 GPa.  Las sorprendentes diferencias en estas cantidades son la razón por la cual los metales fueron reemplazados por los CFRP y otros compuestos reforzados con fibras, pues satisfacen el requisito de ser extraordinariamente resistentes y muy ligeros.

 

Figura 1. Alerón trasero del Mercedes W08 (2017) hecho en su totalidad de CFRP.  Fuente: www.f1.com

    

Actualmente se hace uso de una extensa variedad de materiales compuestos reforzados con fibras en todo el automóvil [2]. Los laboratorios de investigación de las escuderías ajustan el material de la matriz al igual que el porcentaje, el tipo de material, la longitud y la orientación de las fibras para satisfacer características específicas. En los componentes aerodinámicos que se encuentran cercanos a los neumáticos, se utilizan fibras de aramida (Kevlar 49) para reducir el riesgo de pinchar las ruedas. En la caja de transmisión se usan polímeros termofijos de alta temperatura o compuestos carbono-carbono, mientras que en la suspensión se usan fibras de carbono de alto módulo elástico. Elementos particularmente importantes son los frenos, para los cuales se utilizan compuestos de tipo carbono-carbono muy resistentes a las altas temperaturas que se generan (alrededor de los 1200 C). Es muy probable que los F1 de este año (2020) tengan materiales compuestos revolucionarios, pues el progreso es muy rápido y la confidencialidad alta.

 

El uso de nuevos materiales en motores F1

El sistema híbrido basado en el pequeño motor de un auto de F1 reciente puede producir una potencia de hasta 1000 HP (750 kW) llegando a 15,000 revoluciones por minuto (rpm), mientras que un automóvil común difícilmente llegará a 7,000 rpm. El motor suele ser la parte más pesada del automóvil, así que se ha buscado hacerlo tan ligero como sea posible. En los motores F1 la presión en la cámara de combustión puede llegar a los 3 MPa (30 veces la presión atmosférica), y las temperaturas hasta los 1100 C. Tomando en cuenta lo anterior, además de ser ligero, los materiales utilizados en el motor deben ser rígidos y tener excelente conductividad térmica, pues un motor sobrecalentado tiene un alto riesgo de fallar.

Figura 2.  Motor de F1 fabricado por Honda en 2016 donde se aprecia la abundancia de  aluminio y acero. Fuente: www.grandprix247.com

 

A partir de los años 1990's los cabezales de un pistón se fabricaron con aleaciones de aluminio, entre ellas la aleación AA2219, compuesta en su mayoría de aluminio y un 6.4% en peso de cobre [3]. Esta aleación es muy ligera considerando la baja densidad del aluminio de  g/cm3 a comparación de los g/cm3 del acero. Esta aleación tiene otra importante ventaja para disipar rápidamente el enorme calor producido por los motores F1, ya que está compuesta por dos de los metales con mayor conductividad térmica (), siendo la del aluminio  y la del cobre . Las conductividades anteriores son muy altas a comparación de la del acero, que puede llegar a ser a lo más de . Agregado a lo anterior, las propiedades mecánicas de esta aleación son muy favorables pues su resistencia a la tensión (que se mide en unidades de presión) está entre TS=242-470 MPadependiendo del tratamiento al que se le someta, mientras que aleaciones comunes de aluminio-cobre alcanzan solamente TS=222 MPa. La investigación y desarrollo de la última década ha llevado a la utilización de nuevos materiales conocidos como “superaleaciones”, entre ellas, una aleación de tungsteno comercialmente denominada Densamet que es también utilizada en equipo aeroespacial; dicha aleación permite la preservación de propiedades mecánicas favorables a temperaturas altísimas, del orden de los 2500 C. No obstante, la FIA ha introducido regulaciones que prohíben el uso de estas aleaciones, al igual que las aleaciones de Al-Be y compuestos de matrices metálicas, entre otros. Lo anterior se hace con el propósito de mantener una competencia justa entre los equipos con alto presupuesto y aquellos que no pueden invertir en la investigación y desarrollo de tales materiales. Mencionamos de paso que las aleaciones de berilio (el metal más ligero que existe en el Universo por su bajísimo número atómico Z=4) también se prohibieron por su efecto nocivo en la salud. Las regulaciones actuales limitan en su mayoría al uso de aleaciones de acero, aluminio y laminados de metales como oro o platino de un grosor no mayor a 0.035 mm.

 

Muchos polímeros para un fin de semana

Los neumáticos juegan un papel crucial en la F1. El estado de éstos determina en gran medida el desempeño de un auto. En múltiples ocasiones, los neumáticos no tienen la adherencia requerida, lo que impide alcanzar las velocidades deseadas e incluso puede causar la pérdida de control del automóvil. Mucho del desarrollo aerodinámico de un auto de F1 se centra en aumentar el agarre al piso, pues mientras más eficiente sea la transmisión de energía al asfalto, mejor será el desempeño.  Al analizar los mecanismos que dan lugar al agarre de un neumático en la pista aparecen los conceptos de adhesión e histéresis [4]. El primero de éstos se refiere a la aparición momentánea de débiles enlaces químicos, llamados fuerzas de van der Waals, entre la goma del neumático y el asfalto. Estos débiles enlaces se presentan en mayor medida al aumentar la carga vertical (usualmente mediante la carga aerodinámica), ya que el neumático se amoldará a las irregularidades del asfalto. Se le conoce como histéresis a la respuesta visco-elástica del caucho que le permite absorber mayor cantidad de energía al contraerse que al expandirse. Debido a lo anterior, al encontrarse con una irregularidad, habrá mayor carga en el caucho de un lado de la irregularidad que del otro (véase Figura 3). Lo anterior resulta en una fuerza de fricción neta que permite al coche acelerar en la dirección de movimiento. La histéresis se presenta debido a la estructura molecular entrelazada del caucho y su manifestación implica un incremento en la temperatura del neumático. El lector habrá notado que los pilotos suelen conducir en zig-zag al inicio de una carrera para provocar histéresis en sus neumáticos y elevar su temperatura hasta un valor óptimo, que depende del tipo del material del neumático.

 

Figura 3. Representación esquemática de los mecanismos de agarre de un neumático.

Tomado de [6]

 

El caucho utilizado en los neumáticos de un auto de F1 está fabricado con polímeros avanzados, llamados elastómeros sintéticos y existe una gran variedad de ellos: polibutadieno, butadieno, estireno-butadieno e isopreno-isobutileno, por mencionar solamente algunos. Dada la gran cantidad de elastómeros y la confidencialidad de las fórmulas utilizadas, es difícil determinar la mezcla de elastómeros con la que se hace un neumático. Para evitar una ventaja excesiva de algún equipo con más recursos económicos que los demás, la FIA impuso hace años que todas las escuderías deberán correr usando los mismos neumáticos producidos por una sola firma; en años recientes Pirelli ha sido el proveedor oficial de llantas para los campeonatos F1. Podemos mencionar aquí los procesos que dan ciertas características de adhesión e histéresis a un neumático. Mediante el proceso de vulcanización se incrementa el entrelazamiento de las moléculas en el elastómero incrementando su dureza y resistencia al desgaste. Sin embargo, al aumentar su dureza disminuirá la adhesión al reducirse las deformaciones del neumático ante las irregularidades, reduciendo así la histéresis deseada. Un neumático con un grado alto de vulcanización tendrá menor agarre según los mecanismos considerados, pero también tendrá un grado de degradación menor. Uno vulcanizado en menor medida tendrá mejor agarre, pero la aparición de histéresis provocará degradación más rápida debido a las altas temperaturas de operación.

En una carrera se deben usan varios tipos de llanta. Cada piloto con su escudería, según su posición y objetivo estratégico, debe decidir si se usará un compuesto “duro, medio o suave”, según las condiciones de agarre que desee en diferentes etapas de la carrera. Esta decisión dependerá crucialmente de las condiciones climáticas, tanto de la temperatura del asfalto como de la humedad, pues hay llantas especiales (con dibujos y surcos complejos) para una pista mojada. Haciendo cuentas, hay múltiples elastómeros en un solo tipo de neumático y una variedad de hasta siete distintos tipos de neumáticos según su composición. Lo anterior resulta en una gran cantidad de polímeros que juegan un papel protagónico cada fin de semana de carreras.

 

Aplicaciones de la tecnología en la vida diaria

La Fórmula 1 ha sido beneficiada notablemente por el desarrollo de nuevos materiales. De no ser por éstos, el deporte sin duda sería menos espectacular. Materiales compuestos, metales, y polímeros actúan de forma conjunta para permitir el funcionamiento de los autos F1 con un desempeño impresionante. Además de la ciencia de materiales, la mecánica, la termodinámica, la química, la telemetría/computación, la dinámica de fluidos y otras áreas científicas se aplican al límite y se ponen a prueba en estos extraordinarios automóviles. Esta disciplina no sólo es un campo de pruebas para los últimos avances tecnológicos, sino que muchos de los avances logrados en la F1 han permeado la industria automotriz, como se comenta adelante [5].

 

Hoy en día existe una gran variedad de neumáticos para usar dependiendo del vehículo y las condiciones en las que se conduce. La existencia de dicha variedad de neumáticos en cuestión compuestos se debe en gran parte a la labor de John Boyd Dunlop, quien desarrollaba neumáticos para correr en la F1. Inicialmente los neumáticos construidos por Dunlop estaban hechos con caucho natural. Estos eran pesados y duros, características poco favorables para ganar una carrera gracias al gran peso y poco agarre. A lo largo de los años, las exigencias de los automóviles de F1 llevaron a Dunlop a utilizar polímeros sintéticos más blandos y ligeros como el butadieno y el polibutadieno. Dunlop, en conjunto con las empresas estadounidenses Goodyear y Firestone hicieron popular el uso del caucho sintético en neumáticos en la industria automotriz. Gracias a lo anterior, se han desarrollado métodos especializados para alterar las proporciones de caucho natural y caucho sintético para modificar la dureza, adherencia y el peso de un neumático convencional. Hoy tenemos neumáticos blandos para carreras, neumáticos para nieve, neumáticos más duros para transporte pesado y neumáticos para clima seco o húmedo hechos con mezclas de polímeros que proporcionan agarre medio a cambio de una gran durabilidad, de hasta 70,000.

Los sistemas de recuperación de energía cinética (KERS) utilizados para proporcionar potencia adicional al motor F1 en largadas y rebases han sido utilizados en masa en los automóviles híbridos de Toyota, Peugeot y muchos más. La llegada de esta tecnología a la industria automotriz se debe en gran parte a las alianzas formadas entre los equipos de F1 y empresas de manufactura automotriz y tecnología. Tal fue el caso del equipo Williams GP, quienes cedieron su tecnología KERS a GKN Hybrid Systems en 2014 para luego ser usada en autobuses de transporte público en Londres. Esto llevó a una reducción de emisiones del 20 por ciento por parte de los autobuses en los que se usó la tecnología. Estas relaciones entre empresas automotrices y equipos de automovilismo son aún más directas en la Fórmula E, categoría en la que corren automóviles eléctricos. Empresas como Nissan, Audi, Mercedes y Porsche tienen sus propios equipos, y utilizan dicha categoría como campo de pruebas para el desarrollo de baterías de litio con mayor densidad de energía utilizando componentes más duraderos y sustentables. Variantes de estas baterías ya están siendo usadas en sus automóviles eléctricos.

Además de los ejemplos anteriores, la F1 ha traído grandes beneficios como los motores turbo y las suspensiones activas. En general la F1 ha aportado enormes mejoras en la seguridad de los automóviles y una gran reducción de sus emisiones. El desarrollo científico y tecnológico llevado a cabo en la Fórmula 1 ha beneficiado a cientos de millones de personas, sean o no aficionados de la máxima categoría del automovilismo.

 

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

 

Bibliografía

[1] Ramírez-Solís A. (2011). Autos de Fórmula 1: física al límite.  La Unión de Morelos, lunes de 13 de junio de 2011, Pag. 34-35.

https://www.acmor.org.mx/?q=content/autos-de-f%C3%B3rmula-1-f%C3%ADsica-al-l%C3%ADmite

 [2] Savage G. (2010). Formula 1 composites engineering. Engineering Failure Analysis 17, 92-115.

[3] Pietrobello G.P., Cocchi M., Bolletta A. (1994). Piston and Piston Ring Design and Development for the Formula 1 Engine (No. 942518). SAE Technical Paper.

[4] Richardson H. (2017). Modelling the Evolution of Tyre Performance in a Motorsport Application-Analysis of Effects on Vehicle Performance in a Real-Time Simulation Environment. M.Sc. thesis, Chalmers University of Technology.

[5] Callister W.D., Rethwisch D.G. (2015). “Materials Science and Engineering”. 7a ed.

     New York. John Wiley Sons Inc.

[6] Farroni, F., Russo, M., Russo, R., & Timpone, F. (2014). A physical-analytical model for a real-time local grip estimation of tyre rubber in sliding contact with road asperities. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 228(8), 955-969.

 

Publicado en Ciencia

Araceli estudió Ingeniería Industrial en la Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería (FCQeI), maestría y doctorado en Ingeniería y Ciencias Aplicadas en el Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas (CIICAp) de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM). Actualmente se encuentra haciendo su posdoctorado en el Grupo de Física Atómica, Molecular y Óptica Experimentales (FAMO) del Instituto de Ciencias Físicas de la Universidad Nacional Autónoma de México (ICF-UNAM), campus Morelos. Horacio Martínez es Investigador Titular “C”, es jefe del grupo de Espectroscopia del ICF-UNAM, pertenece al Sistema Nacional de Investigadores, nivel III y es miembro activo de la Academia de Ciencias de Morelos.

 

Esta publicación fue revisada por el comité editorial de la ACMor.

El 11 de marzo del presente año la Organización Mundial de la Salud (OMS) declaró activa en México la pandemia provocada por el virus SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2, en inglés o Síndrome Respiratorio Agudo Severo, en español). Este virus produce la enfermedad de COVID-19, la cual ha cobrado a la fecha la vida de 537,815 personas y se han reportado más de 11,800,000 casos positivos en todo el mundo. Por ello diversas instituciones han emitido medidas básicas que ayudan a mitigar el contagio y que son altamente recomendables, como son: lavar con agua y jabón de manera frecuente las manos por al menos 30 segundos; usar gel anti-bacterial o soluciones de alcohol-gel al 70%; guardar distancia de al menos un metro y medio entre las demás personas; cubrirse con el codo al toser o estornudar; usar cubre bocas; evitarse tocar ojos, nariz y boca, mantenerse informado y sobre todo, permanecer aislado en casa. Desde el inicio de la “cuarentena” declarada en México, casi todas las actividades se han suspendido y sólo quedaron activas las indispensables. Aun cuando este aislamiento ha ayudado a mitigar el crecimiento de contagios diarios, es claramente entendible que, con esta medida, se ha afectado fuertemente la economía de muchas familias.

 

El semáforo epidemiológico

Para buscar el balance entre el aislamiento y la reactivación de la economía, el gobierno federal ha estado monitoreando el riesgo de propagación del virus, ponderando variables como la frecuencia acumulado de nuevos casos de gente infectada, la ocupación hospitalaria y las tendencias de estas variables. Con esto, se ha creado un semáforo con colores: rojo, naranja, amarillo y verde. El significado de cada uno de estos colores el siguiente:

 

  • ROJO: Se permitirán únicamente las actividades económicas esenciales, asimismo se permitirá también que las personas puedan salir a caminar alrededor de sus domicilios durante el día.
  • NARANJA: Además de las actividades económicas esenciales, se permitirá que las empresas de las actividades económicas no esenciales trabajen con el 30% del personal para su funcionamiento, siempre tomando en cuenta las medidas de cuidado máximo para las personas con mayor riesgo de presentar un cuadro grave de COVID-19, se abrirán los espacios públicos abiertos con un aforo (cantidad de personas) reducido.
  • AMARILLO: Todas las actividades laborales están permitidas, cuidando a las personas con mayor riesgo de presentar un cuadro grave de COVID-19. El espacio público abierto se abre de forma regular, y los espacios públicos cerrados se pueden abrir con aforo reducido. Como en otros colores del semáforo, estas actividades deben realizarse con medidas básicas de prevención y máximo cuidado a las personas con mayor riesgo de presentar un cuadro grave de COVID-19.
  • VERDE: Se permiten todas las actividades, incluidas las escolares.

 

Actualmente nuestro estado Morelos se encuentra en fase color Naranja y con el objetivo de seguir combatiendo el virus, evitar contagios, muertes e impulsar la economía del estado, es importante que TODOS actuemos con responsabilidad y sigamos las recomendaciones estipuladas. Además de las medidas de higiene ya mencionadas, hemos visto más frecuentemente el uso de cubrebocas que ahora es casi obligatorio, entrega y uso de gel anti-bacterial en los comercios y, en varios de ellos, toma de temperatura con pistola/termómetro infrarrojo. Esta última medida ha causado mucha controversia entre la población, al distribuirse información falsa como que la exposición a este aparato puede matar las neuronas o causar cáncer. Por esta razón, en este artículo daremos más información sobre el funcionamiento de la medición de temperatura por luz infrarroja y aclarar el mito de que su uso pueda lastimar, matar las neuronas o borrar la memoria.

 

Un poco sobre la historia del infrarrojo

En la segunda mitad del siglo XIX el científico inglés James Clerk Maxwell (1831-1879) estableció las ecuaciones que demostraban que la luz estaba compuesta por un mosaico de radiación electromagnética. La radiación electromagnética  incluye a longitudes de onda que van desde las ondas con mayor longitud como las ondas de radio, hasta las que tienen menor longitud como los rayos Gamma. La longitud de onda es la distancia de un máximo al próximo y se representa por la letra lambda (λ) (Figura 1). La región del visible ocupa una pequeña porción del espectro y se encuentra desde los 380 nanómetros (10-9 metros) hasta los 780 nanómetros, es ésta longitud a la que el ojo humano responde. Al buscar nuevo material óptico, William Herschel descubrió accidentalmente la radiación infrarroja en el año 1800. El espectro infrarrojo se puede subdividir en infrarrojo lejano (1 milímetro a 10 µm (10-6 metros) de longitud de onda), infrarrojo medio (de 10 a 2.5 µm de longitud de onda), e infrarrojo lejano (de 2 500 a 750 nm de longitud de onda). La radiación infrarroja es emitida por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor a 0 grados Kelvin, es decir, -273.15 grados Celsius. Los seres vivos, en especial los mamíferos, emiten una gran proporción de radiación en la parte del espectro infrarrojo, debido a su calor corporal, es por esta razón que algunas veces a la radiación infrarroja se le llama radiación corporal. Como pueden imaginar, la radiación corporal no puede matar a nadie, ni borra la memoria, esta radiación es totalmente inofensiva.

 

Figura 1: Espectro electromagnético e imágenes que se pueden obtener con dispositivos que utilizan esas longitudes de onda. Imágenes tomadas de: https://www.flir.com.mx/discover/what-is-infrared/ y https://www.astrofisicayfisica.com/2012/06/que-es-el-espectro-electromagnetico.html

 

Las aplicaciones del infrarrojo

La luz u onda infrarroja es comúnmente utilizada en diversos aparatos; este tipo de luz no se puede observar por el ojo humano, pero se puede detectar en forma de calor. Por ejemplo, la señal de control remoto, cámaras de circuito cerrado, lentes de visión nocturna, imágenes satelitales, etc., las cuales se utilizan cotidianamente desde hace varios años y no han producido alguna afectación a la humanidad. Sin embargo, los beneficios que se han obtenido de esta tecnología han sido útiles, ya que ha facilitado diferentes actividades diarias. En la Figura 2, por ejemplo, se puede observar una imagen de la NASA, en la cual se ilustra como la intensidad de la energía emitida depende tanto de la temperatura de la superficie como de la eficiencia con la que puede emitir radiación. En la NASA el laboratorio de Jet Propulsion Laboratory ha trabajado en la Base de datos de emisividad global de ASTER (ASTER GED). Este produce en promedio cinco longitudes de onda diferentes en el infrarrojo térmico cada 100 metros de superficie.

 

Figura 2: Ejemplo de imágenes obtenidas con tecnología de infrarrojo. Imagen obtenida de: https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA18833

 

La fiebre y los termómetros

Los síntomas más habituales causados por el COVID-19 son: fiebre, tos seca y cansancio. Por lo tanto, medir la temperatura de las personas se ha convertido en una disposición de protección básica en todos los lugares de mayor concentración poblacional, por ejemplo: restaurantes, hospitales empresas, tiendas comerciales, supermercados, entre otros.  La temperatura corporal normal se encuentra en el intervalo de 36.1-37.2 grados. Se dice que uno tiene fiebre cuando la temperatura corporal es mayor o igual a 38 grados. La fiebre es causada por la batalla que lleva a cabo el cuerpo en un intento de eliminar al virus o cualquier otro patógeno. Esto no significa que si alguien tiene fiebre está enfermo de COVID-19, pero en estos días de pandemia, conocer la temperatura de una persona resulta un filtro importante para disminuir la probabilidad de los contagios. La lógica es la siguiente: 1) Si se tiene fiebre podría ser un síntoma de COVID-19 ó 2) tener fiebre y no poseer el virus, aun así, esto indica que nuestro cuerpo posee defensas bajas y también se puede estar más vulnerable a contraerlo.

 

Aclarando esto, el siguiente paso es: ¿Cómo tomar la temperatura?

Bien, para medir la temperatura se conoce los termómetros de mercurio o de alcohol, que se ponen debajo del brazo y se espera de 2 a 5 minutos para obtener una lectura final. Esto suena algo complicado cuando justo lo que se quiere evitar, es que la gente se aglomere en algún lugar como la entrada de un supermercado. Además, no estamos considerando que en caso de que no se desinfecte bien el termómetro, este se usará nuevamente para medir la temperatura al siguiente cliente, lo cual representaría una probabilidad de contagio mayor dado que alguno puede ser asintomático y no presentar fiebre. Por ello existen otras formas más eficientes y seguras de tomar este tipo de lecturas para ser utilizadas simplemente como un filtro/medida contra el combate del coronavirus.

 

Los termómetros infrarrojos

Los termómetros infrarrojos o termómetros láser son dispositivos que miden la radiación infrarroja, gracias a un lente que absorbe esta radiación que emite el cuerpo y que es característica de todos los seres vivos. Este tipo de radiación lo absorbe un detector (termopila) y la convierte en calor. Cuanto mayor sea la energía infrarroja detectada, más se calentará la termopila. Esta posteriormente es transformada en una señal eléctrica que se muestra como una señal digital que indicará la temperatura en unidades de grados Celsius (º). Este tipo de termómetro proporciona una medición rápida y sin contacto (lo cual es sumamente recomendable, hay que recordar la sana distancia). El láser rojo que se observa en algunos termómetros sólo se usa como guía, no emite ninguna energía y no daña. Este tipo de dispositivo posee una especificación del intervalo de distancia para lograr una lectura confiable, se puede además calibrar la emisividad para ser utilizado en cualquier superficie o en el cuerpo humano (esto se hace para una mayor precisión).

El medidor de temperatura infrarroja es un ejemplo de los avances tecnológicos en beneficio de la sociedad y son de gran utilidad, ya que en situaciones como la que estamos viviendo se pueden utilizar sin riesgo de contrae el virus COVID-19 que es altamente contagioso. Este dispositivo tecnológico puede determinar uno de los síntomas importantes de esta enfermedad sin estar en contacto con la persona a quien se le está realizando la medida de su temperatura.  Es importante aclarar que las personas emiten radiación en infrarrojo debido a su calor corporal, que no nos afecta en lo más mínimo y es una característica importante de nuestro cuerpo.

Como verán la radiación corporal no ha matado las neuronas de nadie, ni puede producir cáncer, ni tampoco puede borrar la memoria, esta radiación es totalmente inofensiva.

Figura 3: Representación de un termómetro infrarrojo con detección de 37.5 grados de temperatura. Imagen tomada de: https://www.flaticon.es/icono-gratis/termometro_2790590

 

Agradecimientos: A la Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA) por la beca postdoctoral otorgada a Araceli Hernández Granados.  

 

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

 

Lecturas recomendadas

“Semáforo - Coronavirus.” https://coronavirus.gob.mx/semaforo/

“¿Qué es el Infrarrojo?” http://legacy.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/learn_ir/

“Space Images | NASA Spacecraft Maps Earth’s Global Emissivity.” https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA18833

 

 

Publicado en Ciencia

La comunidad científica reconoce al alcalde de Cuernavaca, Antonio Villalobos, por el trabajo realizado en beneficio de la ciudadanía.
El Ayuntamiento fortalecerá las campañas de educación, concientización y cumplimiento de las medidas de prevención a nivel personal y colectivo.
El Comité Municipal de Contingencia COVID-19 (CMCC19) impulsado por el alcalde de Cuernavaca Antonio Villalobos Adán, marcó un hito en la administración al hacer sinergia con la Academia de Ciencias de Morelos (ACMor) para la atención oportuna de la pandemia en la capital del Estado.
Así se manifestó en la última sesión de trabajo del comité con miembros de la ACMor al recordar que a partir del 19 de marzo con la instalación del CMCC-19, se realizó un trabajo orientado a la población para la oportuna identificación de personas contagiadas con la finalidad de desacelerar la propagación del Covid-19.
A través del trabajo multidisciplinario del comité se analizó el comportamiento y alcance viral dando como resultado la emisión de directivas para concientizar a la población y minimizar el impacto de la pandemia, en muchas ocasiones con anticipación a las acciones federales y estatales, siempre con el compromiso de salvaguardar la salud y la vida de las personas.  
Asimismo, se trabajó en el desarrollo del semáforo epidemiológico para
Cuernavaca y en el plan de reactivación económica gradual y ordenada. Sin embargo, a partir de esta última sesión los trabajos del CMCC-19 quedan a cargo exclusivo del gobierno Municipal.
El edil capitalino reconoció la labor de los científicos en el comité, asimismo, mencionó que la continuidad de esta asesoría a partir de esta fecha será a título personal y no en forma colegiada.
La colaboración del brazo científico del CMCC-19 inició con un reporte técnico donde se alertó de la alta vulnerabilidad de Cuernavaca con base en dos datos: densidad poblacional y movilidad. Asimismo, se ha mantenido comunicación con representantes de sectores económicos, educativos, de hospitales privados, asociaciones de escuelas, universidades privadas, colegios de profesionistas y medios de comunicación a fin de hacerles partícipes de la situación epidemiológica para generar acciones de fortalecimiento económico ante la pandemia.
Por otro lado, con el liderazgo de la ACMor se creó el colectivo #CuarenCuerna conformado por investigadores y estudiantes de posgrado para desde la sociedad civil y en coordinación con el comité promover acciones de impacto en la ciudadanía como la campaña #NoArriesguesaMamá en el marco del día de las madres. Asimismo, han brindado su apoyo como asesores científicos de delegados y ayudantes municipales.
Los miembros de la comunidad científica reconocieron al alcalde y a su equipo de colaboradores por el trabajo realizado en beneficio de la ciudadanía
Para finalizar, la secretaria técnica indicó que el organismo continúa sus trabajos en forma normal, debido a que la ciudad se mantiene en semáforo rojo y el compromiso del Ayuntamiento de Cuernavaca es fortalecer las campañas de educación, concientización y cumplimiento de las medidas de prevención a nivel personal y colectivo.

Publicado en Sociedad

La situación actual a nivel mundial y nacional es alarmante. La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha informado en su conferencia de prensa del 18 de junio que, “El mundo entró una fase nueva y peligrosa. Mucha gente está evidentemente cansada de quedarse en casa. Los países están deseosos de reabrir su sociedad y su economía”, estas fueron las palabras del director general de la OMS, Tedros Adhanom Ghebreyesus. También en dicho evento se mencionó que la pandemia se está acelerando, como lo indica el registro de nuevos casos de contagios en los últimos días. Son prácticamente 751 mil casos nuevos los que se acumularon durante la semana pasada y al día 20 de junio, se contaban con 8 millones 770 mil 629 de casos en todo el mundo, donde 464 mil 465 muertes fueron registradas (Figura 1). Definitivamente, Estados Unidos de América se ha convertido en el epicentro de la pandemia y los países latinoamericanos no estamos lejos de tomar dicho lugar. Actualmente, después de Estados Unidos (más de 2 millones 250 mil casos), Brasil es el país con más casos en el mundo (más de 1 millón) y el primero de América Latina, seguido de Perú, Chile y desgraciadamente México (más de 187 mil casos). Lo más preocupante para nuestro país es que la tendencia se muestra con un alza constante de casos nuevos y una gran fluctuación de los mismos (Figura 2). Con las medidas de distanciamiento y aislamiento social, de las cuales ya se ha hablado anteriormente en éste y otros medios de comunicación, es posible disminuir los contagios. Pero para realmente controlar la pandemia, es necesaria la disponibilidad de una vacuna y tratamientos médicos que ayuden con los síntomas y complicaciones de la enfermedad COVID-19, con lo que se disminuiría la tasa de hospitalización. Por lo tanto, en esta entrega escribo acerca de las estrategias que se están siguiendo tanto para la creación y desarrollo de fármacos, como el desarrollo de una vacuna contra el SARS-CoV-2.

 

 

Figura 1. Mapa y panorama mundial de casos de COVID-19 en el mundo (20/06/2020). Tomada de www.gisaid.org

 

Figura 2. Casos nuevos acumulados por día en México. En rojo se encuentran los días donde se contabilizaron más casos nuevos que el día anterior y en color verde los días que se contabilizaron menos casos confirmados que el día anterior. Tomada de https://covid19enmexico.com/

 

La búsqueda de tratamientos

Los virus son patógenos muy difíciles de tratar. Básicamente son fragmentos de material genético cubiertos de grasa y proteínas, cuya única función es reproducirse. Como lo dijeron Jean and Peter Medawar en 1977, los virus son “simplemente un pedazo de malas noticias, envueltas en proteína”. Los virus tienen que secuestrar la maquinaria celular para poder reproducirse y es por esto que es tan difícil encontrar un tratamiento, ya que cualquier medicamento que pueda detener la reproducción del virus también afectará las funciones normales de la célula. Hay que recordar que, hasta la fecha, no hay ningún fármaco recomendado por la OMS para tratar COVID-19 y que todos aún se encuentran en fase experimental. Los medicamentos que se han probado han sido siguiendo una estrategia llamada reposicionamiento de medicamentos, donde un fármaco que fue diseñado y probado para otra enfermedad, se puede usar para tratar otros padecimientos. Por lo tanto, aunque ya se tiene un antecedente de la seguridad y toxicidad del fármaco, es necesario realizar pruebas clínicas donde se evalúe su efectividad y otros detalles como la dosis a la que debe ser administrado para el nuevo padecimiento. Un ejemplo claro de reposicionamiento de fármaco es el Minoxidil, que fue desarrollado en los años 50’s para tratar úlceras gástricas. Otros estudios revelaron que podía usarse para tratar hipertensión. En 1979, el Minoxidil fue aprobado para dicho fin por la Food and Drug Administration (FDA) en Estados Unidos. Sin embargo, el mismo fármaco también provoca el crecimiento de cabello cuando se aplica sobre el cuero cabelludo. Finalmente, la FDA también ha aprobado su uso para dicho fin.

Actualmente, dada la urgencia generada por las infecciones del SARS-CoV-2, la agencia ya mencionada ha autorizado varios fármacos reposicionados para el tratamiento de COVID-19. A continuación, presento una lista de ellos y un breve resumen acerca de su utilización y efectos:

  • Hidrocloroquina y cloroquina. Estos medicamentos que fueron desarrollados para tratar la malaria, se usan actualmente para el tratamiento de enfermedades autoinmunes como el lupus. Sin embargo, la FDA autorizó el uso de estos medicamentos en situaciones de emergencia durante la pandemia de la COVID-19. Sin embargo, se revocó esta autorización cuando se demostró que es poco probable que estos medicamentos sean efectivos y que pueden causar serios problemas cardíacos.
  • Ivermectina. Este medicamento antiparasitario se comenzó a usar debido a que un estudio de laboratorio se observó un efecto sobre la infección de SARS-CoV-2 en experimentos a nivel de células cultivadas. Sin embargo, otros científicos descartan su uso como tratamiento contra el virus, debido a que las dosis que se requeriría para tener un efecto ya sobre humanos, es 10 veces mayor a lo que la FDA permite y posiblemente tenga un efecto demasiado tóxico.
  • Amlodipina. Este medicamento para tratar hipertensión se ha probado para el tratamiento de la infección viral y se ha visto que puede ayudar a reducir que el virus siga infectando otras células dentro del organismo. Debido a que su efecto tiene que ver con la proteína que utiliza el virus para infectar a las células, quizás ayude a controlar la enfermedad de COVID-19 en combinación con la cloroquina. Sin embargo, debido a que los efectos secundarios pondrían en riesgo la salud y la vida de las personas, es posible que no se siga explorando su uso.
  • Remdesivir. Este es el único medicamento (Figura 3) que ha mostrado cierta efectividad para tratar la infección por SARS-CoV-2 cuando los síntomas que se presentan son severos. Es un medicamento antiviral que fue desarrollado para tratar el virus de la Hepatitis C y que también se probó para el tratamiento de Ébola y el virus de Marburg, pero no tuvo éxito en ninguno de estos casos. También se probó en casos de las enfermedades causadas por otros coronavirus como el que producen el SARS y MERS en modelos animales. Parece tener una efectividad de 60% al tratar enfermos de COVID-19 en donde los pacientes se recuperan más rápido y pasan menos tiempo en el hospital (11 días en vez de 15).

Los fármacos anteriores son posiblemente los más sonados recientemente, aunque hay otros que incluyen a los antivirales favipiravir, lopinavir y ritonavir. Hay que recordar que todos estos fármacos no pueden ser autorrecetados y deben llevar un seguimiento médico.

 

 

Figura 3. Estructura química del Remdesivir. Tomada de https://es.wikipedia.org/wiki/Remdesivir

 

Otros tratamientos incluyen la inmunoterapia, donde se ha usado el plasma de personas convalecientes. Las personas que se han recuperado de la COVID-19 donan plasma de la sangre, que se usa para tratar a las personas que están gravemente enfermas con este virus. Sin embargo, hasta la fecha este enfoque tiene muchos inconvenientes, ya que no es posible obtener plasma suficiente para tratar a un gran número de enfermos. Además, es difícil probar qué tan efectivos son los anticuerpos que una persona produce para neutralizar al virus y muchas veces la cantidad de estos anticuerpos, es baja en los pacientes. Otro tipo de tratamiento que no actúa sobre el virus o su reproducción, sino sobre los síntomas y complicaciones, es la terapia antiinflamatoria. Los investigadores estudian varios medicamentos antiinflamatorios para tratar o prevenir lesiones pulmonares causadas por la inflamación asociada con la infección. Dentro de estos se ha descubierto que la betametasona y otros corticosteroides podría ser utilizados para tratar pacientes intubados para su recuperación. De nuevo, aunque se tienen antecedentes de su uso en el MERS, no se dispone de estudios fiables que hayan evaluado la eficacia y seguridad de la betametasona y otros corticoesteroides en pacientes con COVID-19. A pesar de la evidencia actual, algunas sociedades científicas han definido situaciones en las que se puede utilizar el tratamiento con corticoesteroides para tratar la respuesta inflamatoria descontrolada provocada por el virus, no existe unanimidad en una propuesta.

 

La carrera por una vacuna

Si bien, el desarrollo de una vacuna es posiblemente la mejor solución para el problema que estamos viviendo, es también el camino más largo para llegar a la tan anhelada solución. Como ya se ha mencionado en otras publicaciones dentro de esta columna, las vacunas son una manera efectiva de prevenir una enfermedad cuando no existen tratamientos o los tratamientos no son tan efectivos. Sin embargo, cuando no conoces al agente patógeno de una enfermedad, no es posible tener un tratamiento o vacuna. Por eso es importante la investigación científica. En el caso del SARS-CoV-2 no sabíamos nada antes de diciembre 2019, aunque ya se sabía algo de enfermedades como el SARS y el MERS que son causados por otras cepas de coronavirus. Lo preocupante es que la mortalidad de un nuevo patógeno, puede ser muy alta o afectar a la población humana por un largo período de tiempo. Eso pasó con la pandemia de influenza de 1918 que mató entre 40 y 100 millones de personas en aproximadamente 2 años. Desde entonces se vigila ese virus muy de cerca y hemos logrado desarrollar vacunas y tratamientos para la influenza. Una vacuna es una sustancia destinada a entrenar nuestro sistema inmune y deben cumplir con dos cosas: ser inocua (que no causa daño a la salud) y efectiva (que sea capaz de neutralizar al patógeno y proteja durante un largo tiempo). Pero, ¿cuáles son los avances para vacunas de SARS_CoV2 y cuántos desarrollos hay?

Recientemente, el periódico New York Times publicó una nota muy interesante donde llevan un registro actualizable del número de proyectos de desarrollo de vacunas en el mundo y en qué fase se encuentran. Son 4 fases por las que tiene que pasar una vacuna y cada fase depende de qué la anterior haya sido exitosa.

  • Preclínica: Se usan animales para estudiar el efecto sobre la inmunidad.
  • Fase 1: Se prueba en grupos de decenas de personas para ver la seguridad, dosis y a respuesta del sistema inmune (efectividad).
  • Fase 2: Se prueba en grupos de cientos de personas donde se analizan variables como edad y si hace el mismo efecto en niños, jóvenes y gente mayor. Se ve de nuevo la seguridad y la efectividad de la vacuna.
  • Fase 3: Es la fase más complicada porque se requieren grupos de miles de personas, que son sometidos a retos de infección y se compara contra un placebo (algo que no tiene ningún efecto). Finalmente se pasa a la fase de aprobación en cada país para su uso.

Actualmente tenemos más de 140 proyectos de diferentes tipos de vacunas y en diferentes estados de avance. Aunque la gran mayoría aún se encuentra en la fase preclínica (no se han probado en humanos), existen dos proyectos (de las compañías Moderna y AstraZeneca, respectivamente) que actualmente podrían tener una vacuna lista para finales de este año o principios del 2021. No obstante, no hay que olvidar que, aún aprobada la vacuna, existen retos para su producción y distribución, por lo que puede pasar bastante tiempo para que la vacuna esté disponible y se pueda iniciar una campaña de vacunación mundial con la finalidad de erradicar el virus. En México, existen 4 proyectos que se encuentran en fase preclínica y en uno de estos proyectos participa la Dr. Laura Palomares del Instituto de Biotecnología de la UNAM (Morelos), quienes esperan tener una vacuna que se pueda producir en México, con lo que se solucionarían problemas de distribución y parte del costo serian ganancias que se quedarán dentro del país.

 

El confinamiento mundial y la nueva normalidad

Finalmente llegamos al tema que ha generado mayor controversia en el mundo con respecto al control de la pandemia de COVID-19. El confinamiento es posiblemente la mejor solución que tenemos a la mano, pero también la que tiene mayores costos para la población a nivel económico y psicológico. Al inicio de la pandemia, el confinamiento y distanciamiento social podían tener un efecto mucho más significativo si se llevaba a cabo de manera global. Sin embargo, ante la situación, la mayoría de las personas reaccionaron con una actitud de negación del problema, con lo que se continuó con una gran movilidad y dispersión del virus. Esto, aunque esperado por la magnitud del problema donde la fragilidad de nuestra salud y vida quedan muy evidentes, conlleva el esparcimiento descontrolado del virus.

Es verdad que las condiciones de ciertos países obligan a un gran sector de la población a seguir trabajando, con lo que el contagio se propaga de manera más rápida. Pero, ¿cuáles son las variables y cómo contribuyen al esparcimiento de la enfermedad? En un estudio realizado por la Universidad de Harvard, se realizó una simulación por computadora de la dinámica del virus a lo largo del tiempo, considerando factores ambientales donde durante el año se facilitan la transmisión de ciertas enfermedades virales, además de que se conjuntan con otras causadas por diferentes agentes patógenos. Aunado a otras variables, como el hecho de que no hay tratamientos, no hay vacunas y aquellos que ya se han enfermado no conserven la inmunidad como se ha visto en otros estudios en lugares como en Suecia, el estudio plantea que el peor escenario sería imponer medidas de distanciamiento y aislamiento social de manera prolongada o intermitente para evitar el colapso de las capacidades hospitalarias y de salud en el mundo. Estas medidas podrían prolongarse hasta el 2022 y definitivamente, todos los esfuerzos de vigilancia epidemiológica deben mantenerse hasta el 2025 para ver si el virus se ha eliminado o quedara circulando en el mundo, dejando la amenaza de rebrotes constantes.

Por lo tanto, es importante recordar que una pandemia es una situación en la cual nuestra vida se verá alterada de tal manera que no podremos regresar al tipo de vida que teníamos antes de la misma. Es un proceso de duelo en el cual perdemos toda referencia de cómo vivir, dado que ahora tenemos que ajustar todo para disminuir el riesgo de contagiarnos de una enfermedad potencialmente mortal. Las pandemias no se pueden controlar a voluntad y no se rigen por un calendario o las leyes de la oferta y la demanda que controlan la economía. Es necesario seguir todas las indicaciones de seguridad e higiene y hacer una evaluación de riesgo muy seria antes de tomar la decisión de romper el confinamiento al que debemos someternos todos para evitar contagios. Muchos no tienen la opción del confinamiento, pero para todos aquellos que sí, mostremos nuestra solidaridad superando el deseo de salir de manera innecesaria y así evitar que México se convierta en el epicentro de la pandemia en América Latina.

 

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

 

Referencias

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2286-9#Sec36

https://www.preprints.org/manuscript/202004.0097/v1

https://www.mayoclinic.org/es-es/diseases-conditions/coronavirus/expert-answers/coronavirus-drugs/faq-20485627

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.04.21.20073262v1

https://science.sciencemag.org/content/368/6493/860

Ligas de interés

https://www.proceso.com.mx/635023/coronavirus-oms-el-mundo-entro-en-fase-peligrosa-por-el-desconfinamiento

https://www.who.int/es/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019?gclid=CjwKCAjw57b3BRBlEiwA1ImytrGW-_wei0VUzEgWkCRpRauSvXKRdM9JMIPwfWp40G6A_6qBBHSjDRoCYN8QAvD_BwE

http://www.acmor.org/articulo/covid-19-avances-y-perspectivas

https://es.cochrane.org/es/%C2%BFest%C3%A1-justificado-el-uso-de-corticoesteroides-en-el-manejo-de-pacientes-con-covid-19

https://www.nytimes.com/interactive/2020/science/coronavirus-vaccine-tracker.html?smid=tw-share

https://www.milenio.com/ciencia-y-salud/vacuna-coronavirus-unam-desarrolla-cura-covid-19-mexico

 

 

Publicado en Ciencia

En el mes de diciembre del 2019 se tuvieron las primeras noticias del brote de una enfermedad respiratoria en pacientes que fueron hospitalizados en la ciudad de
Wuhan, en la provincia de Hubei en China y que empezó a levantar las preocupaciones y sospechas de los médicos de ese lugar. Los síntomas eran muy similares a otra enfermedad, que se habían observado hace casi 20 años en el mismo país, pero en una provincia distinta (Guangdong). Esta enfermedad se convirtió en un problema de salud llamado Síndrome Respiratorio Agudo Grave (SARS por sus siglas en ingles) causado por un virus de ARN llamado coronavirus. El virus y por lo tanto la enfermedad, se esparció por el mundo durante los años 2002 y 2003 en casi 30 países, causando cerca de 8,500 contagios y casi 800 muertos. Por lo tanto, se sospechaba del mismo virus, pero al realizar los análisis se dieron cuenta que el mundo se enfrentaba a un nuevo patógeno y que, de manera preocupante, podía causar la muerte de la persona infectada de manera rápida, debido a las complicaciones de la enfermedad que resultan en una neumonía atípica y un proceso inflamatorio devastador. Desde entonces, han pasado mas de 6 meses en los que esta enfermedad ha causado un cambio radical en el mundo y en la vida de todos nosotros.

En esta entrega que se hará en dos partes, haré un resumen de lo acontecido en este tiempo en relación al virus SARS-CoV-2 y la enfermedad COVID-19, que cada vez se vuelve una situación más allá de un problema de salud pública. Mucha de la información ha sido publicada en esta columna, por lo que se les recomienda revisitar dichos artículos (ver la sección de Ligas de interés), aunque aquí se tratara de hacer una síntesis de varios de ellos.

 

El virus de Wuhan y su viaje por el mundo

El 31 de diciembre del 2019, se dio la noticia oficial por el gobierno de China, que había decenas de pacientes infectados con un virus que no había sido identificado previamente. Muchas de las personas enfermas habían estado en un mercado de mariscos en la ciudad de Wuhan. Todos los pacientes, mostraban síntomas muy similares a una neumonía y además de esto, tenían en común el haber estado en dicho mercado o en contacto cercano con alguna de las personas enfermas. Lo más preocupante fue que estas neumonías se complicaban a tal grado, que la gente moría rápidamente y esto podría ocasionar graves problemas al no saber nada más del agente y proceso de infección. Aunque se asoció el brote a este mercado en la ciudad de Wuhan, no había indicios de cual podía haber sido el vector u origen del hasta entonces desconocido virus. Hasta ahora, este origen y animal de donde se realizó la transmisión de la enfermedad, permanece incierto. Gracias a la genómica, los médicos pudieron saber que se trataba de un coronavirus al que en ese entonces llamaron 2019-nCov y que era muy parecido a algunos caracterizados en murciélagos. Es importante decir que, aunque a nivel de su información genética son muy similares, no es el mismo que está en los murciélagos y que de estos animales no se puede infectar directamente un ser humano. Sin embargo, en algún momento debió haber un virus, en algún otro animal, que fue el ancestro entre el que se ha encontrado en murciélagos y el que hoy en día la pandemia mas reciente a la que se ha enfrentado la humanidad. Al proceso de cuando un patógeno de animal pasa a infectar a los humanos, se le llama zoonosis.

Desgraciadamente, a pesar de que se empezó a generar conocimiento acerca del virus y la enfermedad, el gobierno chino no actuó con la velocidad necesaria para contenerlo. Muchas personas infectadas salieron de la ciudad, con lo que se esparció por toda China y luego de dispersó rápidamente por el mundo. Para el 20 de enero, ya había mas de 200 casos en China y tan solo 2 días después, se empezaron a registrar casos en Tailandia, Sur Corea, Taiwán, Japón y Estados Unidos. A partir del 24 de enero se registraron los primeros casos en Francia y Australia. Unos días después, llego a Canadá y otros países de Asia. A pesar de que para finales de enero la enfermedad ya se había esparcido por todo el mundo, no fue hasta el 11 de marzo que la Organización Mundial de la Salud (OMS) declaró como pandemia la enfermedad de COVID-19 (Coronavirus Disease 2019) causada por el virus que renombraron como SARS-CoV-2 (por sus siglas en inglés). Hoy en día, el virus se ha registrado en 188 países, y existen cerca de 8 millones de casos y casi 500,000 muertes asociadas a la enfermedad. Hay que recordar que es muy difícil tener un registro real de los verdaderos casos, pero muy posiblemente el número de infectados sea al menos 10 veces mayor a lo registrado actualmente, con lo cual tendríamos cerca de 100 millones de infectados en todo el mundo.

 

El genoma del SARS-CoV-2

Cuando un paciente presenta ciertos síntomas, pero no responde a los fármacos y su enfermedad se complica, es necesario encontrar cuál es el patógeno para determinar el tratamiento adecuado. Se realizan varias pruebas contra todos los posibles patógenos asociados a la sintomatología, pero si todas dan negativas entonces se procede a realizar una búsqueda utilizando las tecnologías disponibles. Gracias a la secuenciación masiva y a la genómica fue posible reconstruir la información genética del virus y así detectar el agente causante de la neumonía atípica que presentaban los pacientes en la ciudad de Wuhan. En resumen, este virus pertenece a la familia de los beta-coronavirus, cuya información genética esta contenida en una cadena sencilla de ARN con poco menos de 30,000 nucleótidos, donde existen 13 regiones con información genética (Open Reading Frames [ORFs]) dentro de las cuales se encuentra la información de las proteínas que requiere el virus para su estructura y replicación. Es interesante como una partícula tan pequeña (de entre 50 y 200 nm) puede contener tanta información. La manera en que lo hace es que, a partir de su gran cadena de ARN, puede hacer versiones más cortas para cada uno de los componentes. Supongamos que su información genética es una gran “palabra” con 30 mil letras que la célula infectada puede “leer” de principio a fin, de izquierda a derecha (cadena de ARN positiva). Pero dentro de esa gran palabra hay contenidas 13 palabras más, las cuales se pueden leer en diferentes puntos de la palabra más grande. Cada palabra contiene instrucciones para formar proteínas, las cuales necesita el virus para “secuestrar” la maquinaria de la célula que invade y otras proteínas que requiere para formar la estructura de nuevas partículas virales. De esas 13 palabras se pueden formar 16 proteínas llamadas no estructurales (NSP), 4 proteínas estructurales y al menos 6 o 7 proteínas accesorias. El número de proteínas no se conoce aún con exactitud, pero al menos deben ser entre 26 y 27. En la Figura 1 se muestra un esquema general del genoma del virus y cabe mencionar que mucha de este conocimiento se ha generado en los últimos 6 meses.

 

 

Figura 1. Esquema de la organización del genoma de SARS-CoV-2. Tomada de: https://viralzone.expasy.org/9076

 

Sabemos que este virus no muta mucho, pero puede recombinar. Esto es, que puede intercambiar partes enteras de su genoma, con otros pedazos de material genético que encuentre a su paso. De esta manera puede combinar su información como si fueran piezas intercambiables, con lo cual puede ganar información nueva de manera súbita. Esto último es lo que lo hace tan peligroso y es por lo que se debe vigilar constantemente, tomando muestras de diferentes lugares para revisar si su información genética ha cambiado. De hecho, esta capacidad de recombinar es la que posiblemente le dio la capacidad de “brincar” de otro animal hacia los humanos y también la capacidad de infectar diferentes tipos de células, como veremos a continuación.

 

El tipo de células que puede invadir el virus y los síntomas del COVID-19

Una vez que se conoce el genoma de un organismo, básicamente se tiene acceso al “instructivo de uso” del mismo, con lo que es posible entender sus mecanismos. Esto es importante porque nos ayudar a entender, en este caso al patógeno y a la enfermedad que causa. El SARS-CoV-2 entra a las células por medio de un receptor llamado ACE2 (siglas de su nombre en inglés, Angiotensin Converting Enzyme 2) que se encuentra en ciertas células del humano. El la Figura 2 se puede ver cómo es el proceso de infección y cómo utiliza a la célula para poder replicarse y crear más partículas virales. En resumen, el virus se une a la célula, interaccionando con una de sus proteínas llamada Espícula (por parecer una espiga) o proteína S y el receptor antes mencionado. Una vez que entra, la célula empieza a replicar e interpretar la información genética y a producir cada uno de los componentes necesarios para formar nuevas partículas a tal volumen que provoca que la célula muera eventualmente.

 

Figura 2. Ruta de invasión y reproducción del virus SARS-CoV-2. El virus invade la célula vía el receptor ACE2, comienza a replicarse y a generar las moléculas (mRNA) que contienen la información para sus proteínas, las cuales son sintetizadas en el organelo llamada Retículo Endoplásmico Rugoso (Rough ER). En el aparato de Golgi se ensambla el virus y utiliza la formación de vesículas para ser exportado fuera de la célula. Tomada de: https://biotechmagazineandnews.com/nuevo-mapa-genetico-del-sars-cov-2/?amp

 

Viendo a detalle, en la unión de la proteína S con el receptor ACE2, también intervienen otras proteínas de la célula que tienen capacidad de cortar la cadena de la proteína S, para que se “active” y con esto pueda entrar a la célula. Estas proteínas de corte se llaman Catepsina y TMPRSS2 (siglas de su nombre en inglés, Transmembrane Serine Protease 2) que realizan cortes en sitios muy específicos, con lo que el virus puede introducirse a la célula (Figura 3). Por lo tanto, es necesario que exista esta combinación de proteínas en la membrana de la célula y esto define cuáles células son susceptibles de ser invadidas por el virus. Sin embargo, la proteína S tiene una particularidad que la hace única en comparación con los otros coronavirus que existen. Tiene 4 aminoácidos (Figura 4) que son el sitio de reconocimiento para otra proteína de corte llamada furina y que está presente en todas las células humanas. Esto provoca que el virus, una vez que sale de la célula que ha infectado, salga “pre-activado” con lo cual le es más fácil invadir otras células. Posiblemente esta sea la razón de su alta capacidad de transmisión y virulencia.

 

Figura 3. Unión de la proteína S del SARS-CoV-2 en la superficie celular. Tomada de https://elpais.com/elpais/2020/05/09/ciencia/1589059080_203445.html

 

Figura 4. Comparación entre diferentes coronavirus y el SARS-CoV-2 donde se nota la inserción del sitio para el corte de la furina, que lo hace único. Tomada de https://elpais.com/elpais/2020/05/09/ciencia/1589059080_203445.html

 

Como ya se mencionó, la presencia del receptor ACE2 y las diferentes proteínas de corte son necesarias para que el virus pueda invadir la célula. En un estudio reciente, los científicos utilizaron una base de datos que contiene toda la información de las proteínas que expresan los diferentes tipos celulares de los tejidos en el cuerpo humano, para buscar cuales eran las células que tienen activas las proteínas necesarias para la invasión del virus. De esta manera se dieron cuenta que no solo los neumocitos tipo 1 y 2, que son células que forman parte del tracto respiratorio y los pulmones, podrían ser invadidos por el SARS-CoV-2. Como ya se ha mencionado, se sabe que el virus causa un síndrome respiratorio agudo grave ya que daña los pulmones causando una neumonía atípica. Sin embargo, esto no explicaba los otros síntomas tan variados que presentan las personas que padecen COVID-19. En la Figura 5 se muestran los diferentes órganos que pueden ser infectados por el virus. Esto explica por qué la gente puede presentar otros síntomas además de los típicos de una infección viral como fiebre, dolor de cuerpo, dolor de cabeza y los síntomas característicos de tos seca y dificultad para respirar. Entre los otros síntomas que se presentan, están la perdida del olfato, ya que el virus puede infectar células del sistema nervioso y puede afectar los nervios olfativos; diarrea, ya que se infectan los enterocitos que son las células del intestino; sistema circulatorio, ya que invade las células del endotelio de los vasos sanguíneos, con lo que se puede explicar la formación de trombos; el epitelio de los riñones con lo cual puede explicar el daño e insuficiencia renal; y hay muchos otros órganos como el corazón, hígado, vejiga, páncreas, cerebro, próstata, testículos e incluso podría invadir la placenta y transmitirse de madre a hijos durante el embarazo.

 

Figura 5. Células y tejidos que puede infectar el SARS-CoV-2. Tomada de: https://www.the-scientist.com/news-opinions/receptors-for-sars-cov-2-present-in-wide-variety-of-human-cells-67496

Como se puede observar, existen una gran cantidad de síntomas que podrían o no presentarse en un paciente, además de la característica peculiar del COVID-19, que es un alto porcentaje de personas asintomáticas. La complejidad de esta enfermedad, ha demostrado que algo que se creía que era solo una gripe que podía ir de síntomas moderados a una neumonía, resulte en una enfermedad multisistémica compleja que no debe tomarse a la ligera. Al cabo de 6 meses, es mucha la información que tenemos del virus, pero también mucha la incertidumbre, la cantidad de información que no logramos integrar del todo y que aún necesitamos analizar e interpretar para poder encontrar respuestas. Eventualmente, esto nos llevará a encontrar soluciones concretas, como la creación de tratamientos contra la enfermedad y vacunas que nos ayuden a tratar y prevenir la enfermedad. Posiblemente con el tiempo logremos erradicar al virus de la población humana, que sin duda, ha causado la pandemia que pasará a la historia como una de las más graves.

 

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

 

Referencias

https://viralzone.expasy.org/9076

https://biotechmagazineandnews.com/nuevo-mapa-genetico-del-sars-cov-2/?amp

https://elpais.com/elpais/2020/05/09/ciencia/1589059080_203445.html

https://www.the-scientist.com/news-opinions/receptors-for-sars-cov-2-present-in-wide-variety-of-human-cells-67496

 

Ligas de interés

http://www.acmor.org/articulo/un-nuevo-coronavirus-que-es-eso-nos-tenemos-que-preocupar

http://www.acmor.org/articulo/como-la-ciencia-abierta-puede-ayudar-al-mundo-en-una-epidemia

http://www.acmor.org/articulo/covid-19-13-preguntas-y-respuestas-sobre-el-nuevo-coronavirus-y-la-enfermedad

http://www.acmor.org/articulo/la-respuesta-emergente-de-la-comunidad-cientifica-ante-la-pandemia-de-covid-19

http://www.acmor.org/articulo/la-situacion-actual-del-covid-19-en-mexico-y-en-el-mundo

 

Publicado en Ciencia

La presidenta de la Academia de Ciencias de Morelos recuerda que la capital de Morelos aún está en semáforo rojo.

La investigadora e integrante del Comité Municipal de Contingencia por el covid-19 (CMCC-19), Brenda Valderrama Blanco advirtió que en Cuernavaca debe mantenerse el confinamiento y las medidas sanitarias de sana distancia y uso del cubrebocas, pues advirtió que la capital morelense sigue en semáforo rojo y, de no contenerse la movilidad social, en 15 días en lugar de avanzar se puede retroceder.

Entrevistada vía telefónica sobre el incremento del contacto social y de la movilidad en Cuernavaca, la también presidenta de la Academia de Ciencias de Morelos señaló que “el mensaje es muy claro, no ha cambiado el semáforo, sigue siendo rojo y lo que necesitamos es que la gente sea paciente, porque conforme vaya evolucionando el contagio en la ciudad se irán tomando decisiones, pero si salimos a las calles de manera desordenada en 15 días en lugar de avanzar vamos a retroceder y eso sería muy dañino para nosotros”.

Este brote tendrá una historia natural: así como llegó a su máximo comenzará a bajar, insistió, al tiempo que pidió a la población paciencia “no vamos a volver a donde estábamos antes y podremos retornar a nuestras actividades de otra manera, reforzando las medidas sanitarias. La vida no va a ser igual, el virus se va a quedar entre nosotros y es muy importante mantener la calma”, señaló.

Adelantó incluso que el gobierno federal en su momento tendrá que reconocer que las decisiones las tienen que tomar las autoridades municipales, porque es aquí donde se conoce como va avanzando, cada municipio tiene su propia historia.

“Es muy importante que los municipios lleven sus datos para evaluar el desarrollo a nivel de colonia, esos datos son muy importantes; ahorita tenemos registradas 14 colonias con alto índice de contagios, sin embargo se prevé que en estos lugares se vaya desacelerando el aumento, confiamos en que esta semana tengamos mejores resultados”, dijo la investigadora.

 

 

 

 

 

Publicado en Sociedad
Lunes, 11 Mayo 2020 04:44

COVID-19: Avances y perspectivas

La Dra. Georgina Hernández Montes es Química Farmacobióloga egresada de la Facultad de Química de la UNAM. Actualmente es parte de la Red de Apoyo a la Investigación (RAI) de la UNAM y se ha especializado en el área de bioinformática.

Esta publicación fue revisada por el comité editorial de la Academia de Ciencias de Morelos.

En diciembre de 2019 se describieron los primeros casos de una nueva enfermedad causada por un virus que hoy conocemos como SARS-CoV-2. Inicialmente se consideró una enfermedad respiratoria similar a la influenza. Sin embargo, al acumularse más evidencia, los médicos y científicos se están dado cuenta de que es una enfermedad mucho más compleja. Actualmente ya se encuentran muy bien descritos síntomas inflamatorios, la presencia de coágulos y una peligrosa disminución de oxígeno en sangre. Estos síntomas pasan desapercibidos por los pacientes, y lo que aparentemente es una recuperación exitosa, puede resultar en complicaciones que llegan a comprometer la calidad de vida de los afectados. Este hecho, sumado a que la enfermedad es altamente contagiosa y con una tasa de mortalidad elevada, ha impedido llevar a cabo más estudios debido a la saturación de los sistemas de salud. Para el poco tiempo que llevamos de contender con esta nueva enfermedad, se han logrado grandes avances que nos permiten comprender mejor el mecanismo de infección y explicar algunos de sus síntomas.

 

¿Qué sabemos hasta ahora?

Cuando el virus SARS-CoV-2 ingresa al cuerpo humano, infecta a las células con la ayuda de dos proteínas que encuentran en la superficie, ACE2 y TMPRSS2. Por un lado, la proteína ACE2 (por su nombre en inglés, Angiotensin-converting enzyme 2) participa en la regulación de la presión sanguínea, al unir un péptido vasoconstrictor llamado angiotensina II y convertirlo en angiotensina que es un vasodilatador. Por otro lado, la proteína TMPRSS2 (por su nombre en inglés, Transmembrane protease, serine 2) tiene la función de cortar a otras proteínas como parte de diferentes funciones fisiológicas en el organismo. Una de las primeras observaciones que hicieron los investigadores es que las células del pulmón y del intestino de algunas personas contienen una gran cantidad de las proteínas ACE2 y TMPRSS2. Sin embargo, debido a la gran diversidad de síntomas, se dieron a la tarea de ver en qué otras partes del cuerpo se encontraban este tipo de células. Gracias a la base de datos generada por el Human Cell Atlas (https://www.humancellatlas.org/), varios grupos de investigación se dieron cuenta que estas proteínas también se encuentran en las células epiteliales del corazón, la vejiga, el páncreas, riñón, la nariz, en el ojo y el cerebro. Incluso hubo un reporte que describe cómo se habían encontrado partículas de virus en el endotelio vascular, una capa delgada de células que recubren los vasos sanguíneos de varios órganos del cuerpo (Figura 1). Estas observaciones han llevado a los investigadores a afirmar que el virus no causa una neumonía común, sino que es en realidad causa una enfermedad nueva que apenas está siendo comprendida. En la medida en la que podamos comprender la forma en la que el virus causa la enfermedad, más fácil será que se tengamos un tratamiento o una vacuna que sean seguros y efectivos.

 

Figura 1. Esquema donde se observa la existencia de las proteínas ACE2 y TMPRSS2 en diferentes células de tejidos en el cuerpo humano. Se observa que al menos se encuentra una de estas dos proteínas en varios tipos celulares. Tomada de: https://www.the-scientist.com/news-opinion/receptors-for-sars-cov-2-present-in-wide-variety-of-human-cells-67496

 

¿Qué tan cerca estamos de una vacuna?

Actualmente hay más de 90 proyectos de vacunas contra el SARS-CoV-2 que están siendo desarrollados por diferentes grupos de investigación tanto en empresas como en universidades de todo el mundo (Figura 2). Al menos seis grupos ya han comenzado a inyectar formulaciones en voluntarios en ensayos de seguridad; otros han comenzado a probar en animales. Si bien todas buscan exponer al cuerpo a un antígeno que no causará enfermedad, para provocar una respuesta inmune que puede bloquear o matar el virus, no todas las vacunas están hechas con la misma tecnología, ni utilizan el mismo componente biológico como antígeno.

Figura 2. Representación del número y tipo de vacunas en proceso de desarrollo a nivel mundial. Figura modificada de https://www.nature.com/articles/d41586-020-01221-y

 

Esencialmente se están desarrollando 4 tipos de vacunas con enfoques diferentes:

  • Virus atenuados: Estos virus son el resultado de infectar animales varias veces hasta que se obtiene una variante del virus con mutaciones que hacen que ya no pueda causar la enfermedad. O bien, se pueden tratar con algún compuesto químico para “debilitarlos” y volverlos no infecciosos
  • Vectores virales: Son fragmentos de la información genética del virus a estudiar, y que son insertados en otro virus artificial que no causa ninguna enfermedad.
  1. Fragmentos de ácidos nucleicos: Pueden ser ADN y ARN que contienen información genética del virus pero que se introducen desnudos dentro de la célula hospedera.
  • Proteínas o antígenos: Se introduce dentro de la célula una parte o subunidad de alguna proteína que se localice en la cápside del virus para que esta sea reconocida por el sistema inmune o bien se expresa la proteína en una partícula vitral sin material genético (Figura 3).

 

Figura 3. Representación de los tipos de vacunas que se están desarrollando. a) vacunas basadas en virus, b) vacunas basadas en vectores virales, c) vacunas basadas en ácidos nucleicos y d) vacunas basadas en proteínas.

Figura tomada de https://www.nature.com/articles/d41586-020-01221-y

 

El camino para obtener una vacuna

Ahora bien, no solo nos enfrentamos al reto de encontrar la vacuna eficaz, sino que hay que pasar ciertos controles que se denominan fases y que nos permitan asegurar que la vacuna sea segura, pues no queremos que cause más daño de lo que causa la enfermedad. Antes de iniciar cualquier estudio en humanos, se debe demostrar que la vacuna o fármaco que se está probando es seguro en animales. A esta etapa se le conoce como ensayo preclínico. Aquí se prueban factores como la mejor vía de administración y efectos de la vacuna. Una vez que se supera esta etapa se inician los estudios en humanos.

Si todo sale bien en la etapa anterior, se realiza la fase ,1 que es la prueba de seguridad. En este paso, la vacuna candidata se prueba en un pequeño grupo de entre 20 y 100 voluntarios sanos, las diferentes dosis para crear la respuesta inmune más fuerte usando la dosis más baja sin efectos secundarios graves.

Una vez que todo funcionó bien y se haya decidido por una dosis y una formulación, pasará a la fase 2, que indicará qué tan bien funciona la vacuna en las personas que están destinadas a obtenerla y se evalúan los efectos secundarios. Esta vez, cientos de personas reciben la vacuna. Esta cohorte o grupo de personas, debe incluir individuos de diferentes edades y estados de salud.

Luego, en la fase 3, se les administra la vacuna a miles de personas. Esta suele ser la fase más larga porque se le administra la vacuna a un grupo de personas que probablemente ya corren el riesgo de infección por el virus y se compara cómo evolucionan las personas que fueron vacunadas respecto a las que no y se recolectan datos estadísticos acerca de la efectividad y qué tan segura es la vacuna.

Después de que la vacuna pasa las tres fases de prueba, se inician los trámites ante la OMS y las agencias gubernamentales para su aprobación e iniciar el proceso de fabricación y distribución. Normalmente este proceso lleva alrededor de 5-15 años, pero en el caso del COVID-19 y dada la severidad y el impacto económico que está teniendo alrededor del mundo, se están diseñando estrategias de fabricación y distribución, que permitan producir alrededor de 7 billones de dosis.

 

¿Y qué hay de los tratamientos?

La otra estrategia para contender con la enfermedad, es encontrar un buen tratamiento que permita que las personas que contraigan el virus cursen la enfermedad con síntomas mínimos y se asegure su supervivencia.  En estrategia se cuenta con dos modalidades, el tratamiento con agentes biológicos y el tratamiento con fármacos o compuestos químicos.

Con respecto a los agentes biológicos, uno de los tratamientos que está siendo probado es el uso de plasma de pacientes convalecientes (para) administrar plasma de un paciente recuperado a un paciente enfermo. Este tratamiento tiene la limitación de que los pacientes recuperados solo pueden donar una cantidad limitada de sangre. Es por ello que se está trabajando en la estrategia de anticuerpos monoclonales, que consiste en seleccionar los mejores anticuerpos y clonarlos para producir miles de copias que pueden ser administradas a los pacientes enfermos.

Para los tratamientos basados en fármacos se han planteado 2 estrategias: la primera es hacer uso de la inteligencia artificial (IA) y la segunda tiene que ver con el reposicionamiento de fármacos que ya se han utilizado en otras enfermedades.

En la primera estrategia hay investigadores que desarrollan algoritmos para hacer simulaciones de pruebas entre las proteínas de la superficie del virus y pequeñas moléculas que pudieran bloquear su unión con los receptores de las células humanas. Si bien estos algoritmos sumados a las computadoras de alto rendimiento son muy potentes, la cantidad de moléculas a ensayar es también abrumadora. La cantidad de moléculas a probar es del orden de un billón y la información biológica útil para alimentar a estos algoritmos se genera lentamente, lo que retrasa el descubrimiento de nuevos fármacos.

Otro enfoque que también utiliza IA combina esta estrategia con la medicina de redes. Esta disciplina busca comprender las interacciones genéticas y proteicas en el cuerpo y genera una red donde conecta esta información con los medicamentos ya existentes y su relación con las enfermedades conocidas. Los investigadores buscan la relación e interacción entre los genes y las proteínas involucrados en el COVID-19. Usando la técnica de redes, buscan las asociaciones para encontrar medicamentos existentes que podrían reutilizarse. A la fecha, se cuenta con una lista de 81 medicamentos aprobados que ahora están probando en el laboratorio para ver si interrumpen o no la infección por el SARs-CoV-2 y cómo podrían hacerlo. Algunos de los medicamentos, como el ritonavir, lopinavir y cloroquina, ya se están probando en ensayos clínicos con COVID-19.

A pesar de todos estos esfuerzos, hasta ahora el único fármaco aprobado por la FDA es el remdesivir (Figura 4), aunque su efecto es más bien modesto. Los estudios clínicos demuestran que el antiviral redujo la duración de los síntomas de 15 a 11 días y se propone que puede ayudar a la recuperación. Posiblemente este fármaco ayudaría a evitar que las personas tengan que ser tratadas en cuidados intensivos. Sin embargo, los ensayos no dieron ninguna indicación clara de si puede prevenir las muertes por coronavirus. Este fármaco es un antiviral que originalmente se propuso como tratamiento contra el ébola, una enfermedad que produce hemorragias y que afectó principalmente a países en África. Su mecanismo de acción es interferir con la capacidad de replicarse del virus

Figura 4. Estructura química del remdesivir.

Figura tomada de https://es.wikipedia.org/wiki/Remdesivir

 

¿Cuándo podremos volver a la normalidad?

Esta es una de las preguntas que más hace la ciudadanía a las autoridades y la respuesta no es sencilla. En realidad, depende de cuando tengamos la vacuna o un tratamiento, pero aun con estas herramientas tendríamos que esperar que al menos el 70% de la población tenga inmunidad para poder regresar a la normalidad. Mientras tanto tendremos que seguir utilizando estrategias como la sana distancia, el lavado de manos y quizá valga la pena utilizar algunas estrategias de monitoreo de casos sospechosos y confirmados a través de los teléfonos inteligentes para prevenir una nueva oleada de brotes. Finalmente es importante mencionar que a pesar de los recortes que ha sufrido la ciencia en México desde hace años, contamos con una plantilla de científicos de muy alto nivel que están participando en todas y cada una de las estrategias antes mencionadas, a la par de los grupos a nivel mundial. Es por ello que invitamos a la sociedad no solo a seguir apoyando a la ciencia, sino a beneficiarse de ella siguiendo las recomendaciones de los expertos y aprovechando la difusión del conocimiento que se hace constantemente.

 

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

 

Ligas de interés

https://www.the-scientist.com/news-opinion/ai-is-screening-billions-of-molecules-for-coronavirus-treatments-67520

https://www.the-scientist.com/news-opinion/receptors-for-sars-cov-2-present-in-wide-variety-of-human-cells-67496

https://www.nature.com/articles/d41586-020-01221-y

 

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Martes, 07 Abril 2020 01:11

Lanzan campaña #CuarenCuerna

Con el respaldo de la Acmor, estudiantes buscan sensibilizar a la población sobre el coronavirus SARS-CoV-2 y las medidas para evitar su transmisión.

Estudiantes de posgrado de disciplinas científicas y sociales que laboran y radican en la entidad lanzaron -con el respaldo de la Academia de Ciencias de Morelos (Acmor)- una campaña de sensibilización e información a la población sobre el coronavirus SARS-CoV-2 y las medidas para evitar su transmisión. 

La Acmor informó a través de un comunicado que, derivado de una convocatoria que emitió para difundir información con sustento científico, se conformó el colectivo de jóvenes que estudian algún posgrado en diversos centros e institutos de investigación ubicados en Morelos.

El fin “es concientizar a la población sobre medidas urgentes que deben implementarse para desacelerar la propagación de contagio de COVID-19”. 

 “Los integrantes sesionan permanentemente mediante videoconferencias para trazar estrategias que atienden la demanda de información de primera mano para diferentes sectores de la sociedad ante la contingencia por COVID 19 y transmite sus mensajes a través de redes sociales, en grupos establecidos para mujeres emprendedoras y como asesores de autoridades como delegados y ayudantes municipales, por citar algunos ejemplos”, señala el referid comunicado.

Con la etiqueta “#CuarenCuerna” dicho grupo lanzó una campaña de comunicación. “Los estudiantes han desarrollado vídeos animados orientados a infantes y adolescentes y testimoniales con profesionales dedicados a la salud, para promover la revalorización del trabajo que se realiza en el sistema de salud, “ecards” (tarjetas digitales) informativas, artículos de divulgación para medios de comunicación e incluso memes y stickers para socializar de manera lúdica la importancia de quedarse en casa y evitar contagios, así como la cultura de cuidarse y cuidar a los demás durante la cuarentena.

De acuerdo con las acciones de #CuarenCuerna, se busca la identificación real de los factores de riesgo del contagio y del impacto que éste tiene en la comunidad, así como la desmitificación de noticias falsas, de productos y de dietas "milagro" que incluso pueden poner el riesgo la salud”.

“Para finalizar, la ACMor hace un llamado a seguir sus cuentas oficiales en redes sociales para seguir las publicaciones del colectivo #CuarenCuerna y no dejarse llevar por información de dudosa procedencia”, añade el documento.

 

 

 

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El objetivo es elaborar y desarrollar programas de capacitación docente en ciencia, tecnología e innovación.

Los expertos en salud apoyarán al Comité Municipal de Contingencia COVID-19 para tomar las mejores decisiones que salvaguarden la vida de las personas, sin afectación a la economía.

El presidente municipal de Cuernavaca, Antonio Villalobos Adán afirmó que la implementación de estrategias en contra del COVID-19, son decisiones y acciones respaldadas por expertos en salud que no deben ser minimizadas o menospreciadas.

Al firmar el convenio de colaboración para elaborar y desarrollar programas de capacitación docente en ciencia, tecnología e innovación entre el Ayuntamiento de Cuernavaca y la Academia de Ciencias de Morelos, explicó que el propósito también es disminuir la propagación del virus entre la comunidad, salvaguardar la salud y la vida con la menor afectación a la economía.

En el museo de la Ciudad,  pidió tomar las acciones necesarias para salvaguardarnos. “No hay un antecedente que nos determine qué hacer o qué no hacer. Tener a los verdaderos expertos en tratamientos de virus, no lo debemos descartar. Veo que las medidas las han menospreciado o minimizado pero lo que estamos a punto de vivir, les pido ser prudentes, no actuar en pánico, pero si actuar”.

Por su parte Brenda Valderrama Blanco, presidenta de la Academia de Ciencias de Morelos dijo que ante esta prueba inédita en salud, la mejor estrategia es la prevención y la aplicación de tácticas basadas en la evidencia.

Explicó que de no tomarse medidas en la capital de Morelos, habría 280 mil infectados, de ellos 30 mil requerirían atención hospitalaria y al menos  cinco mil necesitarían terapia intensiva. “Se implementarán estrategias basadas en la evidencia, vamos a trabajar durante la crisis para que las autoridades tomen mejores decisiones y tener en cuenta que la prevención es la solución para la pandemia. Cuidemos de los adultos mayores y personas con deficiencias inmunológicas”. 

En tanto Rafael Baldovinos Galindo,  secretario de Bienestar Social y Valores, recordó que ya opera el Comité Municipal de Contingencia COVID-19 y comentó que ante la contingencia de salud que representa esta enfermedad, es importante contar con el apoyo de la Academia de Ciencias de Morelos que reúne a científicos e investigadores en diversas disciplinas y que en el caso concreto del  coronavirus van a respaldar y abonar en la implementación de medidas preventivas que permitan a nuestra población mantener la cantidad de contagios en su mínima expresión.

“Somos una administración responsable con la información que difundimos y en nuestra esfera de acción debemos sustentar con fuentes serias nuestras medidas de prevención, es por todo esto que agradecemos la presencia de la Academia de Ciencias de Morelos, y estaremos trabajando juntos para darle a Cuernavaca la mejor estrategia de contención frente a este virus que ha revelado la solidaridad entre mexicanos”.

Trabajarán con la administración de Villalobos Adán, la Dra, en Investigación Biomédica Básica por la UNAM, Brenda Valderrama; el Dr. Carlos Federico Arias Ortiz del Instituto de Biotecnología de la UNAM Campus Morelos; la Dra. Susana López Charretón en el Instituto Tecnológico de California (CalTech), en Estados Unidos. Actualmente, e investigadora del Instituto de Biotecnología de la UNAM;  el Dr. Fidel Alejandro Sánchez Flores licenciado en Investigación Biomédica Básica de la UNAM.

También el Dr.  Eduardo César Lazcano Ponce por la Universidad Autónoma de Puebla (UAP) con especialidad en medicina familiar por el Instituto Politécnico Nacional (IPN);  y la Dra. Ana Isabel Burguete licenciada en Medicina por la Universidad Autónoma de Guadalajara. Especialista en Inmunología clínica por el CMN 20 de noviembre, ISSSTE.

El objetivo del convenio es que se apliquen los conocimientos generados en los estudiantes  y formen generaciones que utilicen el método científico en la toma de decisiones.

De lo que se trata es definir y proponer los mecanismos necesarios para la colaboración en la difusión de las actividades que cada una de las partes realiza en materia de ciencia, tecnología, e innovación.

También, aportar los recursos humanos, materiales e infraestructura con que cuentan y que sean necesarios para llevar a cabo las actividades que les correspondan.

De igual forma, observar áreas de oportunidad de interés mutuo para la realización de proyectos y acciones.

 

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