Investigadores de la Universitat Rovira i Virgili han desarrollado un innovador simulador tridimensional del tracto respiratorio superior que replica episodios de tos y estornudos para estudiar la dispersión de aerosoles respiratorios. Este estudio revela el papel crucial de la cavidad nasal en la trayectoria y alcance de los aerosoles, lo que tiene implicaciones significativas para prevenir la transmisión de enfermedades como COVID-19 y gripe. Los hallazgos sugieren que al estornudar por la nariz, los aerosoles se dispersan verticalmente, reduciendo el riesgo de contagio directo, pero aumentando su permanencia en el aire. El modelo también puede ayudar a mejorar equipos de protección y sistemas de ventilación en espacios compartidos.
Investigadores de la Universitat Rovira i Virgili (URV) han desarrollado un innovador simulador que replica episodios respiratorios intensos, como tos y estornudos, con el objetivo de estudiar la dispersión de aerosoles en espacios cerrados. Este avance es crucial para prevenir la transmisión de enfermedades respiratorias, ya que los aerosoles son uno de los principales mecanismos de contagio de virus como la gripe, la COVID-19 y la tuberculosis.
El estudio ha revelado cómo la cavidad nasal influye en el comportamiento de estos aerosoles, afectando tanto su alcance como su dispersión. Los datos obtenidos podrían ser fundamentales para mejorar equipos de protección personal, como las mascarillas, y diseñar sistemas de ventilación más efectivos que reduzcan el riesgo de contagio en entornos compartidos.
El equipo del grupo ECoMMFiT ha creado un modelo tridimensional del tracto respiratorio superior, impreso en 3D, que incluye la cavidad nasal. Este dispositivo utiliza flujos de aire controlados para reproducir con precisión los episodios respiratorios y permite ajustar parámetros como la velocidad y el volumen del aire exhalado. Para recolectar datos, se emplearon cámaras de alta velocidad y un haz láser, lo que permitió observar en tiempo real cómo se dispersan las partículas.
Los hallazgos indican que cuando los aerosoles son expulsados a través de la nariz, tienden a dispersarse más verticalmente. Esto podría disminuir el riesgo de transmisión directa entre personas cercanas; sin embargo, también facilita que las partículas permanezcan en el aire por más tiempo, aumentando así el riesgo de exposición prolongada en espacios cerrados mal ventilados.
Por otro lado, cuando los aerosoles son expulsados por la boca, siguen una trayectoria más horizontal y pueden alcanzar distancias mayores. Este patrón incrementa significativamente el riesgo de contagio en situaciones donde las personas están próximas entre sí.
Nicolás Catalán, investigador del Departamento de Ingeniería Mecánica de la URV, señala: “Estos resultados nos ayudan a entender cómo se dispersan las nubes de partículas en espacios interiores y cómo se transmiten enfermedades por vía aérea”. Esta información es vital para optimizar equipos de protección individual y mejorar sistemas de ventilación en lugares críticos como hospitales o escuelas.
Además del simulador físico, el equipo desarrolló un modelo analítico capaz de predecir cómo evolucionan las nubes de aerosoles según variables como la velocidad y volumen del aire exhalado. Esta herramienta ha sido validada experimentalmente y tiene aplicaciones potenciales en diversos contextos.
A pesar del progreso logrado, los investigadores advierten sobre la necesidad de ampliar sus estudios para incluir factores ambientales como temperatura y humedad, así como explorar más a fondo la dispersión a largo plazo de los aerosoles.
Referencia: Catalán, N., Cito, S., Varela, S., Fabregat, A., Vernet, A., & Pallarès, J. (2024). Effects of nasal cavity and exhalation dynamics on aerosol spread in simulated respiratory events. Physics of Fluids, 36(12). https://doi.org/10.1063/5.0241346
El simulador desarrollado por investigadores de la Universitat Rovira i Virgili muestra que la cavidad nasal tiene un impacto significativo en la dinámica de los aerosoles. Cuando se estornuda con la nariz, los aerosoles tienden a dispersarse más verticalmente, mientras que al estornudar por la boca, su trayectoria es más horizontal y cubren una mayor distancia.
Comprender cómo se dispersan las nubes de partículas es crucial para prevenir la transmisión de enfermedades respiratorias como la gripe y COVID-19, especialmente en entornos cerrados con poca ventilación.
Se creó un modelo tridimensional del tracto respiratorio superior que permite replicar episodios respiratorios intensos. Se utilizaron flujos de aire y cámaras de alta velocidad para estudiar la dispersión de partículas en tiempo real.
Los hallazgos pueden ayudar a mejorar el diseño de equipos de protección individual, como mascarillas, y sistemas de ventilación en lugares como hospitales y escuelas para reducir el riesgo de contagio.
Aunque el estudio ofrece datos consistentes al eliminar la variabilidad individual, los investigadores destacan la necesidad de incluir factores ambientales como temperatura y humedad en futuras investigaciones.