Como Funcionan los desinfectantes

La esperanza de vida a nivel mundial ha aumentado, según datos de las Naciones Unidas, desde los 29 años en 1850, hasta los 73 años en 2019. El descubrimiento más decisivo que explica este incremento es, sin duda, la capacidad de luchar contra las infecciones.

El esfuerzo ha permitido, por un lado, identificar el origen de muchísimas enfermedades, como la acción de bacterias, virus, hongos u otras formas de vida microscópica. Y, por otro, desarrollar prácticas higiénicas y medicamentospara luchar contra las infecciones causadas por esos patógenos.

Esta reflexión adquiere todo el sentido ante la pandemia por el virus SARS–CoV–2, causante de la Coronavirus Disease 19, abreviada por COVID–19. Una vez se supere la primera oleada de la pandemia, tenemos que modificar nuestros hábitos higiénicos, o al menos reforzarlos, para prevenir lo más posible nuevas infecciones.

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Los medios de comunicación están informando profusamente sobre ello. Nos cuentan cómo debemos actuar y qué medidas tomar, para desinfectar nuestro cuerpo y nuestro entorno. Normalmente, estas explicaciones son recetas prácticas; aquello que debemos hacer de forma sencilla, para asegurar la higiene adecuada.

Sin embargo, además de los artículos prácticos, basados en las recomendaciones de las autoridades sanitarias, aparecen también en los medios otros artículos periodísticos, junto con anuncios publicitarios, sobre prácticas, productos y aparatos desinfectantes que, aunque podrían tener su base, generan más problemas que soluciones.

Hay que tener en cuenta que la intención de los que adoptan medidas extraordinarias es la mejor posible; quieren garantizar la máxima desinfección. En cambio, la intención publicitaria de ciertas compañías que quieren aprovechar la circunstancia, no lo es tanto. Incluso aquellas que publicitan correctamente sus productos sufren la sospecha creada por los desleales.

¿Por qué es posible que se adopten medidas que no son correctas? La respuesta es clara: por falta de información. Una carencia, acrecentada por el miedo al contagio, y la falsa creencia de que sobreprotegiéndonos se actúa mejor que haciendo lo que se recomienda oficialmente.

Es conveniente, entonces, explicar cómo actúan los desinfectantes, en la línea del resto de artículos publicados en esta sección de SciLogs. La razón orbita alrededor de una idea que me parece sólida: la información no sobra nunca. La clave es conseguir explicar algo complejo en los términos más sencillos, pero a la vez rigurosos. Espero ser capaz de ello.

Biocidas contra patógenos

Empecemos repasando los términos más relevantes.

Los microorganismos contra los que luchar, los patógenos o gérmenes, son diversos: bacterias, hongos, virus, esporas, y una quinta clase, los priones, que son proteínas cuyo plegamiento es erróneo, y que son capaces de desplegar otras proteínas y dejarlas inservibles. Los virus y priones no se consideran seres vivos, pero causan enfermedades, algunas muy graves.

Biocida es todo aquel producto o procedimiento que destruye todas las formas de vida, no sólo los microorganismos. Se distinguen tres clases:

• Por un lado, están los esterilizantes, procesos extremos que destruyen todas las formas de vida. Un ejemplo sería la radiación de alta energía, UV–C o radiación gamma, o substancias químicas como el óxido de etileno, que se usa, por ejemplo, para esterilizar los quirófanos, vaporizándolos durante unas horas.
• En segundo término tenemos los desinfectantes, substancias que reducen los microorganismos presentes en superficies inertes. Aprovechamos entonces que la única forma de vida presente, sobre estas superficies, es la de los patógenos. Los más conocidos son la lejía o el alcohol.
• Y, en tercer lugar, los antisépticos, que reducen la presencia de microorganismos en la superficie de un tejido vivo. Su aplicación se basa en una menor agresividad, puesto que los patógenos son los primeros en sufrir el tratamiento, pero también se ven afectadas las células sanas.

Las tres categorías expuestas son no selectivas, pues atacan todas las formas de seres vivos. En muchos casos, el agente biocida es el mismo, ya sea como esterilizante, desinfectante, o antiséptico; simplemente se cambia la forma de aplicación y la dosis.

Por ejemplo, el agua oxigenada se utiliza para esterilizar habitáculos cerrados, incluyendo las cabinas de los aviones comerciales. Se administra como vapor, en una concentración de 1 miligramo por litro, y esteriliza en unos 30 minutos. También se puede usar, en forma líquida y concentraciones entre el 30 y el 90%, como desinfectante, sobre materiales que no se vean afectados por su capacidad corrosiva. Finalmente, en concentraciones mucho más diluidas, del 3% o menos, se utiliza como antiséptico bucal o dérmico, para prevenir infecciones en pequeñas heridas. ¿Quién no recuerda, sufrir más por el agua oxigenada, que por la raspadura en la rodilla? ¿o las discusiones sobre las preferencias entre el alcohol y el agua oxigenada?.  Por cierto, algo que quizás os habréis preguntado alguna vez:  ¿qué son las burbujas que aparecen cuando se aplica agua oxigenada a una herida?  Se trata del producto de la descomposición del agua oxigenada, el gas oxígeno molecular, O2, el mismo oxígeno que respiramos. 

Por otro lado, existen substancias selectivas, que pueden ser diferentes en función del patógeno, y se administran como medicamentos. Nos referimos a los antibióticos, antivirales, antifúngicos..., que destruyen los microorganismos en el interior de nuestro cuerpo. La duración y dosis del tratamiento se deben ajustar tras largos estudios clínicos, para maximizar su acción germicida, y minimizar los efectos secundarios.

El orden con el que se han presentado las categorías es también el orden de su agresividad, de más a menos. Insisto en que sólo la última corresponde a los medicamentos, substancias que podemos ingerir para luchar contra las infecciones... siempre bajo prescripción médica.

La lejía, que hoy en día es un preparado complejo, es el desinfectante más versátil, y quizás la substancia más responsable de las condiciones higiénicas que caracterizan la sociedad moderna.

Esterilizantes

No es el objetivo de este artículo, pero necesitamos hablar de los esterilizantes. La razón es que solo así podemos poner en adecuado contexto a los desinfectantes.

La forma más familiar de esterilización es mediante el uso de vapor de agua, entre 120 y 135 ºC, mediante una cámara sellada conocida como autoclave. La esterilización completa se obtiene en 60 minutos de operación.

Otra posibilidad es mediante aire caliente, que también se denomina vapor seco, donde la temperatura varía entre 160 y 190 ºC, y los tiempos de aplicación, entre unos 12 minutos a 190ºC, y dos horas a 160ºC —a menor temperatura, más tiempo. Otros tratamientos térmicos son posibles, pero no los incluimos aquí para no alargar demasiado el artículo.

Una posibilidad diferente son los ultrasonidos, de frecuencias entre 20 kilohertzios y 10 megahertzios. Su acción se basa en el fenómeno de la cavitación, donde se produce una implosión casi microscópica, en cuyo interior se alcanzan temperaturas de hasta 5000 grados, durante un lapso de tiempo muy corto. Este golpe térmico y bárico desactiva microorganismos y contaminantes.

Cuando la muestra a esterilizar no resiste las elevadas temperaturas, deben utilizarse métodos y substancias a temperatura ambiente. Una de las más efectivas es el uso de radiación, ya sea la energética Ultravioleta C, o incluso la radiación gamma, la radiación de mayor energía de las que el ser humano es capaz de generar.

Este tratamiento requiere desalojar completamente la habitación a esterilizar. Por ejemplo, los laboratorios biológicos se esterilizan mediante lámparas UV–C (gracias Conchi Lillo por tu maravilloso resumen del tema), pero sólo se puede usar bajo supervisión profesional.

Otra batería de tratamientos se basa en el uso de substancias químicas. Ya hemos mencionado el óxido de etileno o el agua oxigenada. Añadiremos además el dióxido de nitrógeno, diversos óxidos de cloro, el ozono, el formaldehído y el ácido peracético. Son todas substancias muy reactivas, por lo que la concentración y la duración del tratamiento es clave, tal como ya hemos analizado en el caso del agua oxigenada.

Finalmente, se dan situaciones en las que aquello que queremos esterilizar es delicado, pues no resiste ningún tipo de tensión física ni química. El ejemplo más importante se da en la fabricación de medicamentos, substancias cuya conservación es delicada, y su esterilización vital, nunca mejor dicho —¿os imagináis que los medicamentos estuvieran contaminados con los microorganismos contra los que actúan?—.

En estos casos se puede utilizar la denominada filtración estéril. Ésta puede ser microfiltración, basada en membranas cuyo poro es de 0.22 micrómetros, o la nanofiltración, con membranas cuyo poro se sitúa entre 20 y 50 nanómetros. La microfiltración retiene la mayoría de bacterias, mientras que los virus requieren nanofiltración.

La correcta higiene de las manos, con jabón y solución hidroalcohólica, permite eliminar el 99.99 % de los microbios en general, y los virus con envoltorio graso, en particular.

Desinfectantes y sus mecanismos de acción

Entremos ahora en el caso que nos ocupa. Cuando queramos desinfectar, ¿Qué usamos y cómo lo hacemos? Y, para tener criterio, ¿Por qué son efectivos los desinfectantes, y en cambio no son dañinos?

Hipoclorito

La forma más conocida de desinfección, al alcance de todos, es la lejía, el nombre común para el hipoclorito sódico, su compuesto activo. No es desconocida, esta substancia, puesto que en España cada habitante consume más de 12 litros al año. En Europa central, en cambio, se usa bastante menos. Por supuesto, ni se suministra ni debe utilizarse en concentraciones elevadas.

Una cantidad tan pequeña como cinco partes por millón, 5 ppm, mata el 99 % de los microbios en pocos minutos, y 500 ppm, que es sólo el 0,05 %, mata más del 99,99 %, e incluso los más difíciles, las esporas, también en minutos. Teniendo en cuenta que, comercialmente, se distribuye al 5 %, basta una cucharada en 10 litros de agua, para tener una disolución totalmente efectiva.

Las lejías con aditivos y fragancias funcionan igualmente bien, de hecho mejor. Uno de los aditivos, los poliacrilatos, cambian su tensión superficial, de manera que la solución desinfectante se adhiere mejor a las superficies. Por otro lado, añadir fragancias agradables a la lejía ha sido más difícil de lo que se pudiera pensar, puesto que la lejía es conocida por desactivar la mayoría de substancias con olor.

¿Cómo actúa, la lejía? En concreto, oxidando proteínas clave de los microorganismos, dejándolas inservibles de una forma muy parecida a como lo hace un choque térmico. Puesto que, como todos los desinfectantes, su acción no es específica, debemos limitar su uso a la desinfección externa. Cierto que el agua del grifo ha sido tratada con lejía. Pero sirve para evitar la acumulación de patógenos en ella, y no para atacar los del interior de nuestro cuerpo.

Existen no pocos detractores de la lejía, tanto por su olor, como por su capacidad para atacar todas las formas de vida. Además, reacciona con diversas substancias residuales, añadiendo cloro a la composición de éstas. Esta transformación genera, en algunos casos, compuestos potencialmente cancerígenos.

Hasta aquí, todo es cierto. Sin embargo, las concentraciones reales de estos compuestos clorados nunca se acercan, ni de lejos, a las que resultan carcinogénicas. Por tanto, estando tan lejos del peligro, las ventajas superan, por muchísimo, los inconvenientes. Recordemos que la desinfección salva centenares de millones de vidas... cada año.

Alcoholes, sales cuaternarias y clorofenoles

Numerosas lociones, jabones, champús, pomadas, pastas, colutorios, y otros preparados de uso doméstico, incorporan en su formulación agentes bactericidas, virucidas, o germicidas en general.

La desinfección de nuestras manos, que tanto hemos de vigilar en estos tiempos, se lleva a cabo con jabón, por un lado, y mediante un preparado hidroalcohólico. Ambos lavados desactivan el virus de la COVID–19, aunque en mayor proporción el segundo.

Mientras que con jabón eliminamos, a lo sumo, el 99 % de los gérmenes, la solución alcohólica permite llegar al 99,99 %. Por otro lado, los germicidas en la pasta de dientes, o en los colutorios bucales, llegan a eliminar incluso el 99,999 % de los microbios. Esta acción está llevando a plantear, muy recientemente, que estos preparados puedan utilizarse como prevención del contagio vírico, pero es sólo una idea bajo estudio.

¿Qué substancias, en concreto, tienen estas propiedades, y cómo actúan?

Tres tipos de substancias, con tres mecanismos de acción diferentes.

En primer lugar están los alcoholes, de diversos tipos. El etanol, el alcohol de las bebidas alcohólicas, el alcohol isopropílico, así como un buen número de alcoholes diferentes, la mayoría de origen natural, son germicidas si los microorganismos están envueltos de material graso, es decir, ácidos grasos, lípidos, o lipoproteínas. Los alcoholes los disuelven, y los microorganismos no pueden sobrevivir a esa alteración. Se razona entonces que lavarse las manos con solución alcohólica desactiva el virus SARS–CoV–2, puesto que pertenece a los virus que poseen ese envoltorio graso.

Tenemos, en segundo lugar, unos compuestos poco conocidos, las denominadas sales cuaternarias, cuyo compuesto más representativo es el cloruro de benzalconio, conocido más por su nombre registrado, Zephiran.

Su modo de acción parecerá curioso. Actúan pinchando la membrana de las células, y provocando fugas a través del pinchazo. Se antoja algo muy primitivo, casi de risa, pero a nivel molecular este fenómeno no es tan sencillo. El pinchazo al que me refiero se produce por afinidad química, que a su vez se basa en la similitud entre las moléculas de la membrana celular, y la de la sal cuaternaria. La célula se confunde, y permite que una parte de la sal cuaternaria se inserte completamente, creando un poro por el que se fugan el medio acuoso y componentes vitales de la célula.

El tercer componente de esta familia lo forman los clorofenoles. Los compuestos más habituales se identifican como PCMX y Triclosán, términos comerciales que esconden una complicada nomenclatura. Se encuentran no solo en los preparados domésticos ya mencionados, sino en tratamientos que confieren propiedades bactericidas y fungicidas a ropas, fundas, telas en general y otros complementos del hogar.

Su acción, sobretodo bactericida y fungicida, como ya hemos dicho, se debe a que desactivan la síntesis de ácidos grasos en un buen número de células. En concreto, desactivan una proteína concreta, que solo utilizan los patógenos y no las células de nuestro organismo. Es, por tanto, una substancia bastante selectiva, mucho más que los anteriores desinfectantes, aunque no llega a la selectividad de los medicamentos.

El enjuague bucal más conocido es el que lleva el nombre Listerine, en honor a Joseph Lister, el pionero en el tratamiento antiséptico.  La substancia que utilizó Lister era el fenol, un precursor de los clorofenoles.  En cambio, los enjuagues bucales actuales son una mezcla compleja de alcoholes.

¿Y el ozono? ¿Y las lámparas ultravioleta? ¿Y el agua oxigenada?

Hasta aquí las formas más habituales de desinfección. No están todas, claro, y las que están podrían cambiar con el tiempo, puesto que la investigación está continuamente refinando, cambiando y mejorando las diferentes prescripciones.

Aquellos que sigan los medios de comunicación, sabrán que se polemiza con el uso de dos agentes más, como desinfectantes. Me refiero al ozono, por un lado, y a las lámparas de radiación ultravioleta, por otro. Y añadiré el agua oxigenada, que no está tan presente en los medios, pero sí que tiene sus partidarios.

Estas substancias o dispositivos, como ya hemos mencionado, se pueden utilizar como métodos de esterilización. Pero o son peligrosos como desinfectantes, y se desaconseja su uso, o no son efectivos.

Analicemos en primer lugar el ozono. Efectivamente, es un potente biocida. Reacciona con la gran mayoría de substancias orgánicas, y por tanto somete a tensión oxidativa las moléculas vitales de todos los microorganismos. Pero su agresividad, y su falta de selectividad, genera problemas importantes de salud.

En particular, el ozono es un potente irritante, y lo es además a las concentraciones a las que se genera habitualmente en los aparatos esterilizantes. Además, al ser un gas, su recorrido no es controlable, y llena un habitáculo muy rápidamente.

Además, el uso de ozono no evita la infección que aportan los mismos usuarios, por lo que siempre se tiene que usar junto con otros sistemas en paralelo.  Por ejemplo, la desinfección de piscinas con ozono necesita clorar igualmente el agua, para evitar los patógenos aportados por los usuarios.

Por tanto, por mucho que la cultura popular diga lo contrario, el ozono sólo es bueno en la capa estratosférica, a 23 kilómetros de altura.

Con las lámparas ultravioleta tenemos dos situaciones. Las lámparas UV–A o UV–B, que no son germicidas y cuyo uso nos puede provocar graves problemas oculares si se usan durante un tiempo prolongado. Por otro lado, las lámparas UV–C sí que son germicidas, ya lo hemos mencionado. Pero son demasiado peligrosas, puesto que en pocos minutos pueden desencadenar graves afectaciones, por alteración del ADN celular. Por tanto, no se pueden utilizar como sistema de desinfección, sin evacuar el recinto y supervisados por profesionales. ¡Solo profesionales!

Finalmente, el agua oxigenada. Si uno "surfea" por la red, encontrará proponentes de un tratamiento basado en consumir, o aplicar, soluciones muy diluidas de agua oxigenada. Hasta aquí bien, pues poco daño puede hacer. Lo curioso es que, afirman los defensores, "sirve" para curar la totalidad de las enfermedades que uno pueda pensar. La mayoría de las virtudes que sus partidarios reclaman no tienen sentido.

Sin embargo, hay un caso que me generó una duda razonable.  Me refiero a que se proclama que son un tratamiento efectivo contra el acné. A fin de cuentas, el acné lo provoca la proliferación de una bacteria.

Podría ser. Pero no. No funciona. Cuando se ha comprobado, con un buen número de individuos, si el agua oxigenada elimina el acné, los resultados no difieren de aquellos que no hacen nada. Me refiero a que la efectividad del tratamiento es la misma que la ausencia de tratamiento, al tratarse de una afección que el mismo cuerpo es capaz de superar, con el tiempo.  Y no sólo sucede con el acné.  Por este motivo, para que un tratamiento se apruebe, tiene que demostrar que es más efectivo que la capacidad natural del cuerpo humano para curarse por sí mismo.