Crean equipos de protección a pesar de la escasez

En México existen los conocimientos necesarios para producir mascarillas, caretas, incluso respiradores artificiales, instrumentos imprescindibles para salvar vidas en la emergencia sanitaria por coronavirus… pero carecemos de insumos básicos. Científicos de la UNAM trabajan con creatividad en medio de la escasez: generan caretas en 3D, prueban telas que detengan los virus, experimentan con nuevas válvulas ante la demanda de ventiladores. Su demanda es clara: para que salvar vidas no dependa de los vaivenes del mercado, urge que México invierta en ciencia.

Para ser útil y proteger de la transmisión de Covid-19, un cubrebocas de uso médico debe ser capaz de repeler partículas de 0.3 micras —una micra es la milésima parte de un milímetro—: moléculas más pequeñas que el polvo. El exterior debe estar fabricado con un tejido capaz de repeler la humedad y, su interior, con tela que no irrite la piel. En otras circunstancias, fabricar cubrebocas sería una tarea sencilla y barata. Hoy no.

–Hay cosas muy básicas con las que no contamos –explica Cecilia Noguez, directora del Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México–. La actual crisis sanitaria evidencia nuestra poca producción local y nuestra completa dependencia de la industria extranjera: nuestra falta de autonomía como país.

La doctora usa un ejemplo para ilustrar su punto: los termómetros infrarrojos necesarios para medir la temperatura a distancia. Fabricarlos no es tan complicado pero se necesita un tipo específico de  microtransmisor electrónico, una pieza que nunca se fabricó en el país. ¿Para qué producir piezas electrónicas si pueden comprarse baratas en China? Sin este tipo de componentes resulta más difícil crear instrumental médico. Termómetros y oxímetros, principalmente.

Noguez no oculta su decepción: México podría haber sido productor de cubrebocas, termómetros, oxímetros, hisopos, mascarillas, ventiladores para respiración artificial, caretas de protección médica, todo lo que hoy resulta urgente. Pero hace décadas que los recursos en ciencia y tecnología son limitados. Ante la pandemia el país enfrenta la poca producción nacional y la escasez de insumos para importar luego de cuatro meses de emergencia mundial.

–Es triste, seguimos funcionando como si fuéramos maquila –dice Noguez.

Ante la escasez, ingenio

El 30 de marzo pasado, el rector de la UNAM, Enrique Graue, anunció que el Subsistema de Investigación Científica, junto con diversos institutos, centros, facultades y laboratorios de la universidad había conformado tres grupos de trabajo para buscar soluciones a ciertos aspectos de la pandemia.

Ha pasado un mes y medio. Desde entonces, la doctora Cecilia Noguez, junto a la doctora Catalina Stern, de la Facultad de Ciencias, han dirigido un equipo de más de 10 investigadores responsables de diseñar y desarrollar prototipos de instrumentación médica que puedan suplir la escasez. Ahora mismo ventiladores diseñados en la UNAM esperan validación de la Comisión Federal para la Protección contra Riesgos Sanitarios; se cuenta además con una metodología para probar la eficacia de un nuevo modelo de cubrebocas; se han diseñado válvulas para ventiladores y miles de caretas de protección se están fabricando cada día. Hisopos diseñados en la universidad son usados ya para realizar pruebas de detección.

El mérito de la ciencia mexicana ante la pandemia no es poco: pese a todo, ha sabido brindar soluciones rápidas, baratas, incluso sin los insumos más básicos. 

Ante la escasez de materiales ideales, el doctor Jesús Arenas de la Facultad de Física ha dedicado semanas a probar con franela, nylon, licra, todo tipo de textiles. Su objetivo es hallar la manera de retener partículas hasta 20 veces más pequeñas que el grueso de un cabello. 

–El material usado para las mascarillas N-95 ya está agotándose –explica–. Para lograr una protección útil hemos conseguido desarrollar una mascarilla hecha de tres telas distintas, algunas con capacidades higroscópicas. Tuvimos que buscar sustitutos a todos los materiales que ya se están agotando.

El doctor Arenas es jefe de departamento del Laboratorio Central de Microscopía. Especializado en diseñar materiales de uso odontológico y en nanopartículas, le preocupa lo que ve en las calles todos los días. La mayoría de mascarillas usadas por las personas son inútiles, dice.

–Ya hay una coordinación con el gobierno de la Ciudad de México. Con ellos se está impulsando la búsqueda de industrias capaces de fabricar y producir de forma masiva. Hay un acercamiento al Centro de Innovación Aplicada en Tecnologías Competitivas (CIATEC), por ejemplo. La idea sí es surtir al personal médico, pero nuestra intención es llegar a la población civil. Hasta ahora se tiene pensado producir 100 mil mascarillas diarias…  un número todavía por debajo de las necesidades pero ya estamos hablando de cantidades importantes. 

100 mil caretas para proteger a médicos

El doctor Arenas no es el único que enfoca su trabajo en contrarrestar las condiciones de escasez. Leopoldo Ruiz y Alberto Caballero han desarrollado en tiempo récord una careta de protección, ya en proceso de producción industrial. 

–Teníamos un trato con el Hospital Manuel Gea González y con el Centro de Investigación en Medicina Aplicada –explica Ruiz–, desde entonces estuvimos atentos a todo lo que se ha impulsado desde la manufactura aditiva para enfrentar la emergencia.

Manufactura aditiva: la evolución más sofisticada de la impresión 3D. El doctor Ruiz es coordinador académico y técnico del Laboratorio Nacional de Manufactura Aditiva y Digital (MADiT): un proyecto colaborativo entre la UNAM, el Instituto Tecnológico de Monterrey, el Instituto de Ciencias Aplicadas, la Universidad Autónoma de Yucatán y la Autónoma de Nuevo Léon. 

Ante la alta vulnerabilidad de los trabajadores de los hospitales, desde el personal de recepción hasta los médicos especialistas, el equipo del Laboratorio Nacional entendió hace meses que las caretas de protección combinan dos características afortunadas: brindan una protección alta a quien las use y sus costos de fabricación son bajos. Pero, para funcionar en un ambiente de alto riesgo como un hospital, necesitan contar con un diseño adecuado.

–Gracias a los reportes que leímos, notamos que el uso conjunto de cubrebocas y caretas de protección facial fue determinante para contener los contagios en China. 

El 23 de marzo decidieron que era una prioridad desarrollar una careta de protección lo más barata posible: el hospital Manuel Gea González necesitaba, con urgencia, tres mil unidades. Para entonces se registraban ya cientos de casos de personal médico infectado en todo el país. El prototipo fue ya validado por el hospital Gea González y la producción ha comenzado. Se trata de una hoja de material plástico transparente que, por medio dobleces estratégicos, es capaz de rodear el rostro entero de los médicos. Combinado con el gorro quirúrgico y un cubrebocas, debería brindar una protección casi total.

El doctor Caballero calcula que podrán frabricar alrededor de 100 mil caretas pero no saben si serán suficientes. Todos los archivos del diseño y la información para fabricarlos son de libre descarga. El propósito es que cada estado o cada hospital pueda tener los archivos y suministrarse de caretas mediante producción local.

–Hay una crisis de nuestra capacidad manufactura –opina Caballero– somos un país de maquila pero no de manufactura. Este tipo de contingencias nos revelan el enorme descuido que hay. Descubrimos que no hay materiales, que no hay maquinaria, que no hay instrumental, que ya no hacemos medicamentos y que tenemos que esperar a que llegue todo esto de China, de Estados Unidos… Es como estar secuestrados. Por ahora tenemos que resolver el problema y hacerlo pronto. 

En busca de un pulmón artificial

Un poco más de oxígeno puede reventar los pulmones de un paciente. Un poco menos de presión puede asfixiarlo. En ocasiones un ventilador para respiración mecánica es lo único que logra mantener con vida a un paciente en estado crítico. Son equipos caros, difíciles de fabricar: no es fácil lograr que una máquina emule el delicado proceso orgánico de inhalar oxígeno y exhalar dióxido de carbono.

–Requieres componentes electrónicos específicos, semiconductores y transistores –dice la doctora Noguez–, cosas que podemos hacer fácilmente en un laboratorio, pero no de manera masiva. Como en el caso de los termómetros, no existen empresas en México que nos ayuden a crear ventiladores: requerimos componentes finos que permitan controlar con exactitud el flujo de oxígeno.

Uno de los elementos cruciales para que un equipo de ventilación mecánica funcione con precisión son las válvulas que regulan la cantidad de oxígeno que cada paciente necesite. Mathieu Hautefeuillie, de la Facultad de Ciencias, es responsable del equipo que ha trabajado en el diseño de un prototipo en la UNAM. 

–Nos hemos coordinado de forma remota para evitar el riesgo de contagio –dice Aarón Cruz Ramírez, experto técnico del Laboratorio Nacional en diseño de dispositivos microestructurados–. Cuatro de las siete personas que conformamos son estudiantes, también de la Facultad de Ciencias, y todavía tienen clases. Trabajamos a marchas forzadas.

Inspirados en algunas patentes que fueron liberadas en otros países, trabajan en el  diseño de una válvula que puede adaptarse a las distintas necesidades de cada paciente con Covid-19. En lugar de trabajar muchas válvulas están intentando lograr un diseño que pueda adaptarse a distintas cantidades de oxígeno.

–Sabemos que el gobierno federal ya ha comprado miles de ventiladores y de válvulas –explica Hautefeullie– lo que intentamos nosotros es adelantarnos a un escenario de desabasto. Ojalá no llegue pero sabemos que es muy probable. Tenemos a estudiantes trabajando en esto, con mucha adrenalina porque sabemos que la válvula tiene que ser exacta. El material no tiene que permitir ninguna fuga de oxígeno ni permitirse la imprecisión. Ojalá no sean necesarias y los contagios no sean tan masivos y estas válvulas nunca se ocupen. Pero si se llega a un momento de crisis es probable que los médicos no tengan ni tiempo de probarlas, necesitamos entonces ser exactos.

La primera semana de abril, el doctor Gustavo Medina Tanco del Instituto de Ciencias Nucleares acudió al departamento de ingeniería biomédica del Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias para probar, en los pulmones artificiales de la institución, uno de los prototipos de ventiladores diseñados por la UNAM y comprobar que el volumen de oxígeno lanzado fuera el adecuado, la presión, el ritmo. Hasta el momento los resultados parecen satisfactorios.

–Existe otros dos proyecto de ventiladores –explica la doctora Noguez– uno coordinado por un departamento de ingenieros biomédicos, otro por la Facultad de Ingeniería. Es un proyecto más sofisticado, un equipo que se usa para cuando el pulmón del paciente presenta ya daños. Pero encontrar los componentes ha sido complejo, estamos solicitando al gobierno que sea el facilitador entre el sector privado y el desarrollo tecnológico que puede generarse en las universidades. 

Con un poco más de antelación y con un poco más de recursos, la ciencia mexicana pudo haber propuesto soluciones a la escasez de instrumental y equipos médicos. Hoy lo hace a contrarreloj y con la incomodidad de saber que los recursos se invierten en compras urgentes a otros países.

–Yo esperaría que nos quedara claro para el futuro que la falta de inversión en tecnología es un asunto vital –advierte la doctora–. Pero esto no lo veo en el discurso político. En lugar de decir “vamos a producir nuestros insumos” el mensaje es “vamos a comprar ventiladores, vamos a traer insumos de afuera”. Y duele, la verdad. Cuando la ciencia se pone por fin sobre la mesa, nadie habla del tema presupuestal. Un ejemplo: de nada sirve que abran convocatorias si los recursos llegan tarde. Esto que parece mínimo es un problema serio. Lo que uno pensaba adquirir con cierta cantidad de dinero, hoy cuesta 25 por ciento más, debido al tipo de cambio.