¿Por qué el jabón funciona tan bien en el nuevo coronavirus y, de hecho, en la mayoría de los virus? Porque es una nanopartícula autoensamblada en la que el eslabón más débil es la bicapa lipídica (grasa).
Eso suena cientifico. Dejame explicar.
El jabón disuelve la membrana gorda, y el virus se desmorona como un castillo de naipes y “muere”, o más bien, se vuelve inactivo ya que los virus no están realmente vivos. Los virus pueden estar activos fuera del cuerpo durante horas, incluso días.
Los desinfectantes, o líquidos, toallitas, geles y cremas que contienen alcohol (y jabón) tienen un efecto similar pero no son tan buenos como los jabones normales. Además del alcohol y el jabón, los agentes antibacterianos en esos productos no afectan mucho la estructura del virus. En consecuencia, muchos productos antibacterianos son básicamente una versión costosa de jabón en su forma de actuar sobre los virus. El jabón es lo mejor, pero las toallitas con alcohol son buenas cuando el jabón no es práctico o práctico, por ejemplo, en las áreas de recepción de la oficina.
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El jabón supera las interacciones entre el virus y la superficie de la piel, y el virus se desprende y se desmorona como un castillo de naipes.
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Química supramolecular
Pero, ¿por qué, exactamente, el jabón es tan bueno? Para explicar eso, lo llevaré a través de un viaje de química supramolecular, nanociencia y virología. Trataré de explicar esto en términos genéricos, lo que significa omitir términos especiales de química. (Debo señalar que, aunque soy un experto en química supramolecular y el ensamblaje de nanopartículas, no soy virólogo).
Siempre me han fascinado los virus, ya que los veo como uno de los ejemplos más espectaculares de cómo convergen la química supramolecular y la nanociencia.
La mayoría de los virus constan de tres componentes básicos: ARN, proteínas y lípidos. El ARN es el material genético viral, es similar al ADN. Las proteínas tienen varias funciones, incluida la ruptura en la célula objetivo, ayudando con la replicación del virus y, básicamente, siendo un componente clave (como un ladrillo en una casa) en la estructura del virus.
Los lípidos luego forman una capa alrededor del virus, tanto para protección como para ayudar con su propagación e invasión celular. El ARN, las proteínas y los lípidos se autoensamblan para formar el virus. Críticamente, no hay fuertes enlaces “covalentes” que mantengan estas unidades juntas.
En cambio, el autoensamblaje viral se basa en interacciones débiles “no covalentes” entre las proteínas, el ARN y los lípidos. Juntos, estos actúan juntos como Velcro, por lo que es difícil romper la partícula viral autoensamblada. Aún así, podemos hacerlo, ¡con jabón!
La mayoría de los virus, incluido el coronavirus, tienen entre 50 y 200 nanómetros, por lo que realmente son nanopartículas. Las nanopartículas tienen interacciones complejas con las superficies en las que se encuentran; Es lo mismo con los virus. La piel, el acero, la madera, la tela, la pintura y la porcelana son superficies muy diferentes.
Cuando un virus invade una célula, el ARN “secuestra” la maquinaria celular como un virus informático y obliga a la célula a hacer nuevas copias de su propio ARN y las diversas proteínas que forman el virus.
Estas nuevas moléculas de ARN y proteínas se autoensamblan con lípidos (fácilmente presentes en la célula) para formar nuevas copias del virus. Es decir, el virus no se fotocopia en sí mismo; realiza copias de los bloques de construcción, que luego se autoensamblan en nuevos virus.
Todos esos nuevos virus eventualmente abruman la célula, y muere o explota, liberando virus que luego infectan más células. En los pulmones, los virus terminan en las vías respiratorias y las membranas mucosas.
Cuando tose, o especialmente cuando estornuda, pequeñas gotas de las vías respiratorias pueden volar hasta 30 pies. Se cree que los más grandes son los principales portadores de coronavirus, y pueden alcanzar al menos 7 pies. Entonces, ¡cubra sus toses y estornudos!
La piel es una superficie ideal para los virus.
Estas pequeñas gotas terminan en las superficies y se secan rápidamente. Pero los virus aún están activos. Lo que sucede a continuación tiene que ver con la química supramolecular y cómo las nanopartículas autoensambladas (como los virus) interactúan con su entorno.
Ahora es el momento de introducir un poderoso concepto de química supramolecular que dice efectivamente: las moléculas similares parecen interactuar más fuertemente entre sí que las diferentes. La madera, la tela y la piel interactúan bastante fuertemente con los virus.
Compare esto con acero, porcelana y al menos algunos plásticos, como el teflón. La estructura de la superficie también importa. Cuanto más plana sea la superficie, menos se “adherirá” el virus a la superficie. Las superficies más rugosas en realidad pueden separar el virus.
Entonces, ¿por qué las superficies son diferentes? El virus se mantiene unido mediante una combinación de enlaces de hidrógeno (como los del agua) e interacciones hidrofílicas o “similares a la grasa”. La superficie de las fibras o la madera, por ejemplo, puede formar muchos enlaces de hidrógeno con el virus.
Por el contrario, el acero, la porcelana o el teflón no forman mucho enlace de hidrógeno con el virus. Por lo tanto, el virus no está fuertemente unido a esas superficies y es bastante estable.
¿Durante cuánto tiempo permanece activo el virus? Depende. Se cree que el nuevo coronavirus se mantiene activo en superficies favorables durante horas, posiblemente un día. ¿Qué hace que el virus sea menos estable? Humedad (“se disuelve”), luz solar (luz UV) y calor (movimientos moleculares).
La piel es una superficie ideal para un virus. Es orgánico, por supuesto, y las proteínas y los ácidos grasos en las células muertas de la superficie interactúan con el virus a través de enlaces de hidrógeno y las interacciones hidrofílicas “similares a la grasa”.
Entonces, cuando tocas una superficie de acero con una partícula de virus, se adhiere a tu piel y, por lo tanto, se transfiere a tus manos. Pero no estás (todavía) infectado. Sin embargo, si te tocas la cara, el virus puede transferirse.
Y ahora el virus está peligrosamente cerca de las vías respiratorias y las membranas mucosas dentro y alrededor de la boca y los ojos. Para que el virus pueda entrar y ¡voila! Estás infectado. Es decir, a menos que su sistema inmunitario mate el virus.
Si el virus está en tus manos, puedes transmitirlo dándole la mano a otra persona. Besos, bueno, eso es bastante obvio. No hace falta decir que si alguien estornuda en tu cara, estás atrapado.
Entonces, ¿con qué frecuencia te tocas la cara? Resulta que la mayoría de las personas tocan la cara una vez cada dos o cinco minutos. Por lo tanto, corre un alto riesgo una vez que el virus se pone en sus manos, a menos que elimine el virus activo.
Así que intentemos lavarlo con agua corriente. Puede que solo funcione. Pero el agua “solo” compite con las fuertes interacciones “similares al pegamento” entre la piel y el virus a través de enlaces de hidrógeno. El virus es pegajoso y puede no ceder. El agua no es suficiente.
El jabón disuelve la estructura de un virus
El agua jabonosa es totalmente diferente. El jabón contiene sustancias similares a las grasas conocidas como anfifílicos, algunas estructuralmente similares a los lípidos en la membrana del virus. Las moléculas de jabón “compiten” con los lípidos en la membrana del virus. Así es más o menos cómo el jabón también elimina la suciedad normal de la piel (vea el gráfico en la parte superior de este artículo).
Las moléculas de jabón también compiten con muchos otros enlaces no covalentes que ayudan a las proteínas, el ARN y los lípidos a unirse. El jabón efectivamente “disuelve” el pegamento que mantiene unido al virus. Agregue a eso toda el agua.
El jabón también supera las interacciones entre el virus y la superficie de la piel. Pronto el virus se desprende y se desmorona como un castillo de naipes debido a la acción combinada del agua y el jabón. ¡Boom, el virus se ha ido!
La piel es áspera y arrugada, por lo que necesita una buena cantidad de frotamiento y remojo para garantizar que el jabón llegue a todos los rincones de la superficie de la piel que podrían estar ocultando virus activos.
Los productos a base de alcohol incluyen todos los “desinfectantes” y productos “antibacterianos” que contienen una gran cantidad de solución de alcohol, típicamente etanol al 60% -80%, a veces con un poco de isopropanol, agua y un poco de jabón.
El etanol y otros tipos de alcohol no solo forman fácilmente enlaces de hidrógeno con el material del virus sino que, como solvente, son más lipofílicos que el agua. Por lo tanto, el alcohol disuelve la membrana lipídica e interrumpe otras interacciones supramoleculares en el virus.
Sin embargo, necesita una concentración bastante alta (quizás 60% más) del alcohol para obtener una rápida disolución del virus. El vodka o el whisky (generalmente etanol al 40%) no disolverán el virus tan rápido. En general, el alcohol no es tan bueno como el jabón en esta tarea.
Casi todos los productos antibacterianos contienen alcohol y algo de jabón, y eso ayuda a matar los virus. Pero algunos también incluyen agentes destructores bacterianos “activos”, como el triclosán. Esos, sin embargo, básicamente no hacen nada al virus.
El alcohol funciona, hasta cierto punto
En resumen, los virus son casi como nanopartículas de grasa. Pueden permanecer activos durante muchas horas en superficies y luego ser recogidos por el tacto. Luego llegan a nuestra cara y nos infectan porque la mayoría de nosotros toca nuestra cara con frecuencia.
El agua no es efectiva sola para lavar el virus de nuestras manos. Los productos a base de alcohol funcionan mejor. Pero nada es mejor que el jabón: el virus se desprende de la piel y se desmorona fácilmente en agua jabonosa.
Así es como las moléculas actúan entre sí, o la química supramolecular. La columna izquierda es interacción no covalente, y la derecha es dependencia energética de la distancia.
Palli Thordarson
La química supramolecular y la nanociencia nos dicen no solo mucho sobre cómo el virus se autoensambla en una amenaza activa y funcional, sino también cómo podemos vencer a los virus con algo tan simple como el jabón.
Palli Thordarson es profesor en la Facultad de Química de la Universidad de Nueva Gales del Sur, Sydney. Sígalo en Gorjeo y Facebook.