Las mascarillas, igual que una muralla, impiden el paso de virus y bacterias. Los autores de esta fotografía, distinguida en el certamen Fotciencia en la modalidad especial 'La ciencia frente a la covid' –Alberto Martín Pérez, Raquel Álvaro Bruna y Eduardo Gil Santos–, quisieron ver de cerca por qué les resulta tan difícil atravesar el filtro de una mascarilla FFP2, porque, aunque las mascarillas "no tienen ninguna relación directa con nuestro trabajo (nuestras investigaciones se centran en desarrollar nuevos dispositivos y técnicas para poder medir propiedades físicas y detectar objetos en la escala micro y nanoscópica, con especial interés por partículas biológicas, como pueden ser células, bacterias o virus), como buenos científicos, tenemos mucha curiosidad", reconoce Martín.

La mascarilla FFP2 tenía especial interés para ellos, investigadores del Instituto de Micro y Nanotecnología del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), porque utilizaron la mascarilla de Proveil/Bioinicia, fabricada con unas nanofibras cuyo proceso de síntesis fue desarrollado por investigadores de otro centro del CSIC. "Como nuestra especialidad es la nanotecnología, teníamos mucho interés por ver cómo eran esas nanofibras".

 Y se animaron a mirarlas en el microscopio electrónico de barrido (SEM, por sus siglas en inglés) de última generación del Instituto de Micro y Nanotecnología del CSIC donde trabajan. La imagen muestra, "en azul oscuro, las fibras de grosor nanométrico (la parte que solo se puede apreciar con el SEM) y en azul claro, el entramado de mayor tamaño (el que se vería en el microscopio óptico y que resulta que sirve como soporte para las fibras de tamaño nanométrico) –explica Martín–. Las partes en negro son los huecos del entramado por los que puede pasar el aire". Resulta sencillo entender así que "funcionan igual que un colador de cocina, lo único difícil es que esto ocurre en una escala que escapa al alcance de nuestros ojos", simplifica el autor principal de esta imagen. Al exhalar, expulsamos una mezcla de gases que contienen aerosoles microscópicos en suspensión. Si la persona está infectada con algún virus respiratorio (como el SARS-CoV-2 o el virus de la gripe), esos aerosoles contendrán el virus y podrán infectar a otras personas si los respiran. 

"Al usar este ‘colador’ que son las mascarillas, conseguimos que esas gotas con capacidad de infectar a más personas queden atrapadas, mientras que el aire puede pasar libremente para que inspiremos y espiremos sin problema", indica.

Pero ese efecto 'colador' tiene otras ayudas. Javier Ballester, de la Universidad de Zaragoza, explica que "las mascarillas y los filtros HEPA tienen espacios entre fibras que son mucho más grandes que los aerosoles que retienen. Las partículas, sobre todo las más pequeñas (por debajo de la micra y de la décima de micra), pasan sobradamente por esos huecos, pero quedan retenidas sobre las fibras porque actúan otros efectos muy distintos (impacto inercial, fuerzas electrostáticas, difusión browniana) que hacen que los aerosoles vayan hacia las fibras y queden retenidos".

Mientras el microscopio óptico permite explorar el mundo microscópico, el microscopio electrónico de barrido (SEM) es una ventana para explorar la nanoescala. Martín explica que "el microscopio óptico forma imágenes arrojando luz sobre la muestra y recogiendo la luz que refleja esta. Permite ver objetos de tamaños de hasta aproximadamente 1 micrómetro (es decir, mil veces más pequeño que un milímetro)". Por el contrario, "el SEM, forma imágenes arrojando electrones sobre la muestra y recogiendo los electrones que esta emite". Tiene la ventaja de que "nos permite ver los objetos hasta un tamaño (aproximadamente) de 1 nanómetro (es decir, un millón de veces más pequeño que un milímetro)". Sin embargo, el SEM "solo nos permite ver imágenes en blanco y negro (la imagen presentada está coloreada por ordenador)".

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Antes de mirar el filtro de estas mascarillas en el SEM, Alberto Martín cuenta que les echó "un vistazo rápido en un microscopio óptico, para hacerme una idea de qué nos esperaba y encontré algo de lo más curioso: parecía que las mascarillas FFP2 tenían un entramado con agujeros de un tamaño mucho mayor que las mascarillas quirúrgicas (los huecos que hay en el entramado de las mascarillas quirúrgicas es menor o igual que 1 micrómetro, mientras que los huecos que observábamos en el filtro de la mascarilla FFP2 eran de varias decenas de micrómetros). Si era cierto lo que veíamos en el microscopio óptico, significaría que la capacidad de filtrado de las mascarillas FFP2 es mucho menor que la de las quirúrgicas. Y no solo eso, sino que tendrían una capacidad de filtración similar a la de las mascarillas de tela (que es prácticamente nula)". Sin embargo, cuando vieron la muestra en el SEM, comprobaron que no era lo que parecía: lo que en el microscopio óptico se mostraba como un espacio vacío, en el SEM aparecía como un espacio lleno de fibras de grosor de unos cientos de nanómetros. 

Alberto Martín Pérez, que se encargó de la edición de la imagen y de la preparación del texto explicativo, es doctor en Física e investigador postdoctoral en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid del CSIC (aunque en el momento en el que hicieron la imagen, era investigador posdoctoral en el Instituto de Micro y Nanotecnología). En ese centro del CSIC, Eduardo Gil Santos, doctor en Física, es investigador Ramón y Cajal; y Raquel Álvaro Bruna, ingeniera técnica industrial, es técnica de laboratorio y del microscopio electrónico de barrido. Ella es la encargada de manejar y mantener el microscopio electrónico de barrido (SEM).

Barrera frente a invasores microscópicos, apuntan con humor que "el gran problema que afronta ahora la ciencia es conseguir que las gomas de las mascarillas no molesten en las orejas".

Además de mascarillas FFP2 de muy cerca, jardines químicos, hojas de olivo, mixomicetos, campos magnéticos, girasoles, estrellas y circuitos integrados protagonizaron las imágenes seleccionadas en la 18 edición del certamen Fotciencia. Esta iniciativa de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (Fecyt) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) que cuenta con la colaboración de la Fundación Jesús Serra, dedica modalidades específicas a la microfotografía, la agricultura sostenible, la alimentación y la educación. Imágenes impactantes para despertar la curiosidad y acabar descubriendo un nuevo ángulo de la ciencia.

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