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El rol del ingeniero químico en la lucha contra la pandemia del COVID-19
Autor:
Prof. Juan Carlos Rodríguez Reyes
Departamento de Ingeniería Química
A lo largo de la historia ha habido grandes pandemias que, así como la COVID-19 ocasionada por el SARS-CoV-2, han generado muchas pérdidas económicas y de vidas humanas [1]. Como todo virus, el SARS-CoV-2 invade células “huéspedes” para replicar su material genético lo que genera más virus, quienes harán que la célula explote y lancen una gran cantidad de virus quienes, a su vez, infectarán otras células y repetirán el ciclo. Es así como una sola unidad de virus se propaga con facilidad.
En la Fig. 1 se muestra imágenes casi icónicas sobre la manera de actuar de los virus. En la izquierda se puede observar que algunos virus se encuentran inyectando su material genético a la bacteria, mientras que en la derecha, se aprecian esferas, que son virus listos para salir a infectar otras células. Si bien no se indican las escalas, las magnificaciones son usualmente del orden de 100,000; el tamaño de un virus es del orden de los cientos de nanómetros
Por su composición (ARN o ADN protegidos por una cápside o mezcla de biomoléculas y, adicionalmente, puntos de anclaje), pueden utilizarse tres estrategias generales para combatirlos.
1. Impedir la replicación del ARN o ADN para frenar la proliferación del virus en un organismo
2. Destruir la cápside para desestabilizar el ARN o ADN antes de ser inyectado en una célula
3. Bloquear puntos de anclaje para impedir la inyección del material genético a la célula
Actualmente, muchas iniciativas buscan desarrollar compuestos químicos antivirales capaces de frenar el coronavirus o emplear antivirales desarrollados para otros virus, como la influenza [2], que podrían ser efectivos contra el SARS-CoV-2.
A primera vista, pareciera que la responsabilidad de combatir la pandemia depende exclusivamente de profesionales de medicina, infectología, química y bioquímica, así como de iniciativas en la construcción de dispositivos médicos y diseño de estrategias para la “nueva convivencia” [3]. Sin embargo, las vacunas que se desarrollan para el SARS-COV-2, tendrán que ser producidas masivamente siguiendo condiciones estudiadas y desarrolladas por profesionales de ingeniería química: producción en la escala y pureza deseadas, con un mínimo costo e impacto ambiental. Como sucedió en la masificación de la penicilina liderada, entre otras personas, por Margaret Hutchinson [4]; este rol usualmente ignorado, va a permitir que el descubrimiento que se dé en un laboratorio llegue a los diversos estratos sociales de cada país. Por ello, los cursos de esta carrera, como el curso de química orgánica aplicada en UTEC (segundo año), permiten entender mecanismos de producción de moléculas orgánicas (como un antiviral) para considerar la termodinámica y cinética involucradas en los procesos dentro de un reactor para favorecer la obtención del producto deseado y minimizar inevitables reacciones no deseadas. Esto es posible controlando parámetros como concentración de insumos, temperatura, presión y presencia de catalizadores/inhibidores. Adicionalmente, es necesaria una estrategia eficiente para la separación del producto deseado de subproductos y reactantes.
Mientras se desarrolla la vacuna, existen otros procesos químicos que deben ser re-diseñados para adaptarse a la coyuntura actual, algunos de los cuales son:
1. Extracción y purificación a escala de principios activos de plantas capaces de fortalecer el sistema inmunológico
2. Producción continua de medicamentos paliativos (broncodilatadores, antibióticos, etc.) en cantidades capaces de cubrir la demanda interna y posiblemente regional
3. Tratamiento de residuos, desde la aplicación eficiente de desinfectantes y agentes neutralizadores hasta la incineración
4. Elaboración de productos de limpieza y desinfección en mayor cantidad sin perder calidad
5. Distintos procesos químicos industriales actuales para permitir una producción sostenida con un mínimo número de operarios y de manera remota
Como se puede ver, los ingenieros químicos pueden no estar en primera línea de batalla en contra de la pandemia, pero, desde laboratorios y plantas de producción, son finalmente los que evitan que la célula explote.
Nota personal: Las referencias sobre “la célula que explota” se basan en una canción del mismo nombre que últimamente está dando vueltas en mi cabeza [5]. Estos tiempos difíciles de incertidumbre, donde la frustración acumulada hace que veamos a nuestros seres queridos, universidad, y a nuestro País, a veces como lo más querido y otras, como lo más insufrible, encaja muy bien con la letra de la canción. Estamos todos en las mismas, y todos juntos saldremos adelante. El presente texto fue revisado y comentado por Dánae Chipoco.
Lecturas y recursos adicionales
[1] Grandes pandemias de la historia, https://historia.nationalgeographic.com.es/a/grandes-pandemias-historia_15178, recuperado el 25-05-2020.
[2] Antivirales influenza al rescate, https://cen.acs.org/articles/96/i11/influenza-antivirals-to-the-rescue.html, recuperado el 15-04-2020.
[3] Como ejemplo, los aportes de UTEC en el desarrollo de estrategias contra la pandemia se ven en el siguiente link: https://www.utec.edu.pe/noticias
[4] Margaret Hutchinson Rosseau, https://mujeresconciencia.com/2019/10/27/margaret-hutchinson-rousseau-ingeniera-quimica/
[5] La célula que explota, Caifanes https://www.youtube.com/watch?v=29PIDSCWmQE
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