Por qué controlar el flujo de aire puede ser una solución ante la propagación del virus de la tuberculosis, según el MIT

La tuberculosis (TB) se transmite por el aire y causa más de 1 millón de muertes al año, pero un trabajo del Massachusetts Institute of Technology (MIT) y la University of Texas Southwestern Medical Center muestra que el riesgo en interiores no depende solo de cuánta ventilación tiene un espacio, sino del patrón local del flujo de aire —el recorrido específico que toma dentro de un espacio—, un factor que puede favorecer o reducir la propagación y que resulta decisivo para diseñar o adaptar ambientes cerrados y estudios de transmisión, informó MIT News, el portal de noticias del instituto.

La investigación unió experimentos de transmisión en animales con rastreo preciso de partículas en suspensión y simulaciones computacionales del movimiento del aire para explicar por qué algunos entornos de laboratorio promueven el contagio de enfermedades respiratorias como la TB y otros lo atenúan.

Uno de los hallazgos centrales fue que detalles de diseño como fugas, puntos de entrada y salida, y fuerzas generadas por una persona infectada pueden pesar más que la tasa total de ventilación al momento de predecir la transmisión infecciosa.

Lydia Bourouiba, profesora de MIT y responsable académica del laboratorio Fluid Dynamics of Disease Transmission, afirmó que “los patrones locales del flujo de aire resultan fundamentales”, y añadió que el estudio aporta una de las pruebas más claras sobre la necesidad de considerar la falta de homogeneidad del flujo de aire al diseñar patrones detallados de ventilación, tanto en edificios como en ensayos sobre transmisión aérea.

Reconstrucción moderna de un modelo clásico de transmisión

La TB se dispersa cuando una persona infectada tose, estornuda o exhala. Esas acciones expulsan microgotas y bioaerosoles —partículas microscópicas que pueden contener patógenos— que avanzan en una nube y cuya capacidad de infectar depende, entre otros factores, de la temperatura, la humedad y la ventilación.

El trabajo retoma una línea experimental con más de un siglo de historia. En 1882, el médico y microbiólogo alemán Robert Koch estableció un modelo animal para estudiar el desarrollo y la progresión de la tuberculosis, y décadas después otros investigadores demostraron la transmisión aérea entre personas y animales.

Replicar esos ensayos en instalaciones modernas de alta bioseguridad resultó difícil. El nuevo estudio determina que esa dificultad proviene en buena medida de los estrictos requisitos de contención y ventilación, que alteran de forma drástica el movimiento del aire dentro de los experimentos.

Para medir el efecto de esos patrones locales, los investigadores rediseñaron y modelaron los estudios tempranos en laboratorios contemporáneos. Analizaron el sellado de las instalaciones, las rutas de entrada, salida y extracción del aire, y cuantificaron la liberación y dispersión de partículas inertes y de partículas cargadas con bacterias.

Después liberaron partículas trazadoras —usadas para seguir el recorrido del aire— y bacterias en un compartimento, y modelaron su recuperación a partir de muestras de aire tomadas al otro lado bajo distintas tasas de flujo, configuraciones de diseño y esquemas de fugas. El equipo de MIT realizó los cálculos y los contrastó con experimentos de liberación de partículas.

Una fuga pequeña permite el paso de aire contaminado

Los resultados mostraron que incluso detalles que parecen menores pueden modificar por completo el experimento. Yash Kulkarni, investigador posdoctoral del Institute for Medical Engineering and Science que dirigió la parte de física de fluidos y aerosoles, explicó: “Incluso una fuga pequeña podía desviar el flujo de aire al atraer aire fresco directamente hacia el escape, en lugar de arrastrar el aire contaminado a través de las cámaras de contención”.

Ese mecanismo ayuda a explicar por qué ciertos montajes no reproducían la transmisión esperada. También abre una vía práctica para reducirla: controlar con precisión el recorrido del aire, no solo su volumen.

Kubra Naqvi, autora principal del trabajo e investigadora posdoctoral en UT Southwestern, señaló que definir de forma sistemática cómo el flujo y el diseño influyen en la exposición biológica permitió restaurar la transmisión en el modelo y crear un sistema útil para estudiar qué factores bacterianos, del huésped y del entorno determinan la propagación de la tuberculosis.

Michael Shiloh, profesor de UT Southwestern, indicó que trabajó durante casi 10 años en restablecer ese modelo histórico de transmisión animal de TB y que la tarea fue mucho más difícil de lo previsto. Para el investigador, el resultado también ilustra que los avances científicos de fondo suelen exigir tiempo y persistencia.

Bourouiba sostuvo que todavía existe resistencia a incorporar el flujo de aire a las herramientas rutinarias de prevención de enfermedades infecciosas, pese a las epidemias y pandemias recientes.

También afirmó que muchas infraestructuras podrían readaptarse a un costo relativamente bajo, pero que la escasez y la dificultad de obtener pruebas directas frenan una adopción más amplia de la física de flujos —el estudio del movimiento del aire y los líquidos aplicado al diseño de espacios— como recurso para la salud en interiores.

La investigadora agregó que las diferencias de ventilación entre laboratorios, causadas por fugas no controladas o por detalles del sellado, pueden eclipsar las señales biológicas que los científicos intentan medir.

A su juicio, el trabajo no solo tiene impacto para los estudios sobre TB: también muestra que el control detallado de los patrones de aire puede aumentar o mitigar la transmisión aérea y, por eso, puede aprovecharse como medida de prevención en espacios cerrados con alta concentración de personas.