La importancia del uso de jabones en la higiene personal y en el combate contra los virus

El coronavirus del síndrome respiratorio agudo grave SARS-Cov-2 es un virus que apareció por primera vez en el país de China en 2019 y es causante de la enfermedad llamada COVID-19. Lamentablemente, se ha extendido a todos los continentes y desde Febrero ha sido declarada como pandemia global por la Organización Mundial de la Salud (OMS). La enfermedad es altamente contagiosa y se ha expandido con rapidez, afectando gravemente a poblaciones vulnerables, lo que ha traído como consecuencia el fallecimiento de aproximadamente 270 mil personas a nivel mundial al 8 de mayo de 2020, según cifras oficiales.  Si bien aún queda mucho camino para poder desacelerar el avance de la pandemia, hay todavía una medida que por más básica que parezca, puede disminuir considerablemente el número de contagios por este virus: lavarse las manos con jabón. 

Una breve historia del orígen del jabón

Los jabones están jugando un papel protagonista para combatir patógenos invisibles. Lo curioso es que aunque nadie sabe con precisión en qué momento el jabón fue descubierto, hay varias historias que nos dan pistas.

Una de ellas es una leyenda Romana, que establece que el jabón (en inglés soap) lleva su nombre en honor al Monte Sapo (en inglés Mount Sapo), que se presume fue una montaña antigua que existió en alguna parte de Roma, Italia y que era usada como sitio de sacrificio de animales. Debido a la frecuente práctica de sacrificios animales, la lluvia lavaba la grasa y las cenizas (que se obtenían como producto de dichos rituales), formando así una especie de espuma limpiadora que era arrastrada por el río local. Algunos habitantes que solían lavar en dicho río empezaron a notar que si lavaban su ropa en determinadas partes del río después de un aguacero, la ropa se encontraba mucho más limpia. Quizás sin saberlo, esos habitantes fueron los primeros en descubrir los efectos limpiadores de un jabón elaborado naturalmente.

Por otra parte, uno de los primeros registros de evidencia de la elaboración de jabón fue encontrado durante una tarea excavación de la antigua Babilonia (2800 A. C.), en el que un material con propiedades similares al jabón fue hallado dentro de cilindros de arcilla. Además, en los cilindros se encontraron registros que describen que dichos materiales fueron elaborados a través del calentamiento de una mezcla de grasas y cenizas (un proceso similar a como se fabrica el jabón hoy en día). 

El uso del jabón en la higiene personal no fue adoptado hasta en el siglo segundo D. C., cuando el médico Griego llamado Galean mencionó su uso para el lavado del cuerpo. Los primeros productores de jabón aparecieron en España e Italia en el siglo VII, cuyos principales ingredientes consistían en grasa de cabra y cenizas de árbol de haya. Aunque ya se empezaba a reconocer la importancia de dichas sustancias en la higiene, el uso frecuente de jabón en hogares incrementó cuando las duchas se volvió una moda entre la población en el siglo XVIII. La producción de los jabones comerciales que conocemos hoy en día surgió durante la Primera Guerra Mundial. La necesidad de agentes limpiadores para curar heridas aumentó considerablemente, por lo que se tuvieron que desarrollar nuevas formulaciones para la elaboración de dichas sustancias para satisfacer la demanda. Así es como nacieron los detergentes, que son elaborados con materiales sintéticos, a diferencia de los jabones, que son producidos a partir de grasas naturales. A continuación describiremos con un poco más de detalle la química detrás de dichas sustancias.

El lavado de manos sí puede hacer una gran diferencia

Uno de los primeros promotores del lavado de manos en hospitales fue el médico de origen Húngaro llamado Ignaz Semmelweis (1818-1865) quién ejercía el rol de director de la clínica de maternidad en el Hospital General de Viena en Austria durante la década de 1840. En aquella época, Ignaz (quién se caracterizaba por recolectar información estadística obtenida en los hospitales y buscar patrones en dichos datos) notó algo alarmante y preocupante en los datos estadísticos de las muertes reportadas en las salas de maternidad: aquellas mujeres que daban a luz en las salas que eran atendidas por doctores tenían cinco veces más probabilidades de enfermarse de gravedad que aquellas mujeres que eran atendidas por parteras. ¿A qué se debía esto? A través de un análisis estadístico riguroso, Ignaz encontró una explicación simple: al terminar las labores de disección de cuerpos de fallecidos, los doctores se dirigían directamente (y sin detenerse a lavarse las manos) a las salas de maternidad a atender a las mujeres embarazadas, lo que provocaba una transmisión de bacterias a las mujeres, produciéndoles infecciones severas y causando así su muerte. Aunque en esa época era bien sabido que los jabones podían remover agentes patógenos, el lavado de manos no era una práctica común entre médicos cuando se encontraban en labor. Después del descubrimiento de Ignaz, se introdujeron estrictas y rigurosas reglas de higiene en las salas de maternidad, y así las muertes de mujeres embarazadas disminuyeron drásticamente, lo que llevó a Ignaz a ser llamado el “salvador de las madres”.

Ignaz Semmelweis (1818-1865 )

El lavado de manos en tiempos de COVID-19

En una investigación más reciente llevada a cabo en 2018, un equipo de científicos e investigadores del University College London y London School of Hygiene and Tropical Medicine, en colaboración con el servicio público de radio y televisión del Reino Unido, la BBC, llevaron a cabo uno de los experimentos más ambiciosos e interesantes relacionados con enfermedades epidémicas. Aprovechando que estamos en una época que ha visto grandes desarrollos tecnológicos, uno de los experimentos se realizó a nivel nacional y consistía en reclutar a un grupo de voluntarios alrededor del país que pudieran descargar en su celular una aplicación desarrollada por dichos científicos y la BBC (llamada BBC Pandemic app). Usando dicha aplicación, y con previa autorización del voluntario, se registraba la ubicación del usuario y sus movimientos en un período de 24 horas. Al final del día, se le pedía a los voluntarios que ingresaran información general de las personas con las que habían tenido contacto en el periodo antes mencionado. Con la valiosa información obtenida, los investigadores desarrollaron un modelo matemático capaz de describir la propagación de un virus como la influenza y simularon diferentes escenarios que les permitieron estudiar la evolución de una pandemia en el Reino Unido. Uno de los escenarios consistía en asumir que todos los ciudadanos seguían las recomendaciones de llevar un lavado de manos frecuente, de preferencia de 5 a 10 veces al día. Los resultados obtenidos de su simulación son impresionantes: si todos tomaran las medidas mencionadas de higiene, el número de contagios podría reducirse hasta en un 32% aproximadamente (dicha simulación puede verse aquí. Si bien el lavado de manos no detendría por completo la pandemia dentro del Reino Unido, definitivamente desaceleraría su evolución y reduciría su impacto, lo que se traduciría en evitar la saturación de los sistemas de salud, disminuiría el número de muertos y nos proporcionaría tiempo valioso para el desarrollo de la vacuna. Los resultados obtenidos por este grupo de científicos fueron transmitidos a la población en un documental elaborado por la BBC, y si te encuentras viviendo en el Reino Unido, puedes verlo gratuitamente aquí

La química detrás del jabón

El jabón, en términos más técnicos, es una sal sódica o potásica derivada de ácidos grasos. Dichas sales se obtienen a través de un proceso denominado saponificación, que consiste en una reacción química entre un ácido graso y una sustancia alcalina. La saponificación puede resumirse con la siguiente ecuación química:

Ácido Graso + Álcali  → Jabón + Glicerol

Para entender un poco más éste proceso, analicemos rápidamente cada reactivo y producto de la reacción. Los ácidos grasos son una especie de lípidos formados por una cadena hidrocarbonada (molécula compuesta de átomos de carbono e hidrógeno) lineal muy larga que puede estar compuesta de diez o más átomos de carbono. Por otra parte, tenemos las sustancias alcalinas, que en pocas palabras, se refiere a aquellas sustancias que en solución acuosa aporta iones -OH (oxígeno enlazado a un hidrógeno) al medio en el que se encuentra y que puedan combinarse con ácidos para formar sales. Los ejemplos más comunes de sustancias alcalinas son el hidróxido de sodio NaOH (mejor conocido como sosa caústica).

Al hacer reaccionar el ácido graso y el álcali a temperaturas de 80-100 ºC, obtenemos el producto deseado: una sal de cadena larga, o conocida mejor como jabón. El otro subproducto de la reacción química es conocido como glicerol o glicerina, un alcohol que es de gran importancia en la industria farmacéutica.

Existen compuestos denominados hidrofílicos (del griego hydros, ‘agua’, y philia, ‘amistad’) y que se refiere a las moléculas que desean estar en contacto con agua (molécula polar o cualquier compuesto que sea soluble en agua). Por otra parte, tenemos el fenómeno completamente opuesto: hidrofobia (del griego hydros, ‘agua’, y phobos, ‘horror’), y como la misma palabra dice, las moléculas hidrofóbicas quieren evitar a toda costa estar en contacto con el agua; ejemplo de estos compuestos son el aceite y cualquiera que no sea soluble en agua. Lo más interesante de esto es que las moléculas que componen al jabón poseen ambas propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas, por lo que se les denomina como moléculas anfifílicas o anfipáticas. ¿A qué se debe esto?

Enfoquémonos en ver la estructura molecular del jabón (vea figura 2a). Podemos imaginar que la molécula puede verse como un espermatozoide, que puede dividirse en dos elementos: la cola y la cabeza. La cola consiste en la cadena hidrocarbonada lineal que es de naturaleza hidrofóbica; por otro lado, tenemos la cabeza polar, que corresponde al extremo de la molécula que tiene propiedades hidrofílicas (es decir, que se lleva bien con el agua).

Cuando las moléculas de jabón se encuentran dispersas en agua, flotarán e interactuarán con otras moléculas. Pero cuando la concentración de jabón aumenta, las moléculas se autoensamblarán formando así agregados moleculares llamadas micelas o estructuras micelares (ver figura 2c). Dichas estructuras son estables debido a que las cadenas hidrocarbonadas hidrofóbicas se juntan entre sí y se orientan hacia el centro de la micela, minimizando así el contacto con el agua, mientras que las cabezas polares se extienden hacia el agua que rodea al agregado micelar.

Figura (a): molécula de surfactante. Figuras (b)-(e): diferentes estructuras micelares; figura (b) monómeros de surfactante en solución acuosa a bajas concentraciones; (c) micelas esféricas; (d) micelas tipo gusano; (e) bicapas. La formación de las estructuras (d) y (e) dependen de otros factores, por ejemplo, concentración y temperatura.

Destruyendo al enemigo invisible

Ahora que hemos entendido cómo los jabones pueden formar estructuras micelares cuando se encuentran en solución acuosa, es tiempo de explicar su poder destructivo y efectivo para combatir agentes patógenos. Primero, imaginemos que tus manos se encuentran sucias con tierra, polvo, grasas, entre otras cosas. Entonces, procedes a lavarte las manos con jabón, lo que dará paso a la formación de micelas, que serán capaces de encapsular todo tipo de sustancia no soluble en agua (sustancia no polar), que quedarán atrapadas dentro del centro hidrofóbico de la micela, lo que facilitará el enjuague de dichas sustancias. Este tipo de encapsulamiento de sustancias no polares que permite mezclar dos sustancias inmiscibles o poco miscibles entre sí es conocido como emulsificación, el cual es de gran importancia en la industria alimenticia (por ejemplo, en la elaboración de leche). Finalmente, como es sabido, las cabezas polares tienen afinidad por las moléculas de agua, logrando que las estructuras micelares sean solubles en agua, lo que permite remover de nuestras manos dichas micelas que contienen la suciedad y toda sustancia insoluble al enjuagarnos.

Los surfactantes combaten los virus como el SARS-Cov-2 o la influenza de la misma manera. El coronavirus que ha causado la actual pandemia es capaz de infectar a un huésped humano, y una vez que lo logra, podrá entrar a cada una de las células humanas. Esto tiene como objetivo usar las células como maquinaria de producción de copias del virus, y dichos virus, una vez liberados se extenderán a través del cuerpo humano y repetirán el mismo proceso en otras células. Los investigadores han descubierto que la molécula que permite al virus SARS-CoV-2 entrar a la célula es una proteína en forma de pico (spike protein en inglés), llamada por los científicos como Proteína-S. En términos más técnicos, la proteína-S interactúa con una estructura receptora llamada ACE2, la cual es una proteína que se encuentra en las superficies de las células respiratorias. 

El jabón, el mejor perro guardián frente al COVID-19

El nuevo coronavirus puede verse como una esfera rodeada de una membrana hecha de moléculas de lípido o grasas (ver figura 3a). Al interior del virus se encuentra el material genético que le permite producir copias de si mismo (para más información, ver aquí). En cambio, el exterior está repleto de las proteínas en forma de pico (Proteína-S). Para mejor comprensión, Liang Tao, un investigador de Westlake University en China, pide que veamos al cuerpo humano como una casa, imaginemos que el nuevo coronavirus SARS-CoV-2 es un ladrón y la perilla de la puerta de la casa en este caso sería la proteína ACE2. Para poder abrir dicha puerta, el ladrón usaría una especie de llave, que sería la Proteína-S, permitiendo así al virus entrar a la casa y empezar a producir copias de sí mismo.

Mecanismo de ataque de las moléculas de surfactante hacia los virus. Figura (a): estructura del virus; figura (b): la parte hidrofóbica de las moléculas de jabón rompen la envoltura del coronvirus; figura (c) las micelas atrapan los restos del virus.

Ahora te empezarás a imaginar el papel del jabón en esta historia, que me gustaría verlo como una especie de perro guardián o protector que evitará que el ladrón entre a tu casa. Cuando te lavas las manos con agua y jabón, estarás rodeando a los virus que están sobre tu piel con moléculas de surfactante. Como ya hemos descrito anteriormente, las colas hidrofóbicas evitarán a toda costa estar en contacto con agua, por lo que dichas colas empezarán a adherirse a la cubierta del coronavirus (que es un lípido o una grasa), lo que provocará una ruptura de la membrana del virus, liberando así el material genético que se encontraba al interior (ver figura 3b). Una vez que se ha desactivado el virus, las micelas encapsularán los fragmentos del SARS-CoV-2 (membrana, proteína, material genético) (ver figura 3c), para finalizar así la remoción completa del virus una vez que te hayas enjugado tus manos con agua. Así de simple es como nuestro perro guardián puede ayudar a disminuir significativamente el avance de una pandemia y evitar la saturación de los sistemas de salud.

Si estás interesando en saber más detalles técnicos acerca de los jabones y algunas aplicaciones industriales de las soluciones de surfactante (que suelen ser llamados fluidos inteligentes), te invito a leer el siguiente texto que escribí recientemente y puede encontrarse aquí. 

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Category: CienciaCOVID19Salud

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Texto por: Hugo Castillo Sánchez

Estudió la licenciatura y la maestría en Ingeniería Química en la Facultad de Química de la UNAM. Se graduó recientemente del grado de Doctorado en Matemáticas Aplicadas, el cual fue otorgado por el University College London (UCL) en el Reino Unido. Hugo está interesado en estudiar la mecánica de fluidos complejos (por ejemplo, las soluciones micelares), la reología (la ciencia de la deformación) y los fenómenos de transporte (transferencia de cantidades físicas como momentum, energía y masa). Contacto: hacs90@hotmail.com.