Máscaras contra a COVID-19

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Máscaras usadas contra a COVID-19

Com o surgimento da pandemia da COVID-19 e a transmissão primária de SARS-CoV-2 via gotículas suspensas e aerossóis, a Organização Mundial da Saúde (OMS)1 e o Ministério da Saúde (MS) têm recomendado o uso de máscaras respiratórias em locais públicos. Isto porque, ao tossir ou espirrar, uma pessoa emite partículas (gotículas) de 5 a 10 μm, e, ao falar, partículas da ordem de 1 μm que podem conter uma alta carga viral. Assim, portadores do vírus, mesmo assintomáticos, podem contribuir para a rápida disseminação do patógeno. Suspensas no ar, as partículas diminuem de tamanho devido a evaporação, atingindo dimensões nanométricas e mantendo-se potencialmente ativas.2 O vírus SARS-CoV-2 mede de 70 a 90 nm.

São três as principais máscaras disponíveis para a proteção pessoal:

(1) As chamadas “N95” (norma técnica dos EUA), equivalentes a “FFP2” (norma usada na Europa e Brasil), são máscaras (chamadas respiradores) destinadas aos profissionais que estão em contato com pacientes e atuam em procedimentos potencialmente geradores de aerossóis. As N95 cirúrgicas são constituídas por quatro camadas: a externa, de tecido de polipropileno (PP, também chamado TNT) tratado com ácido cítrico, corresponde a uma barreira física hidrofóbica (avessa a água) que limita a penetração das partículas; a segunda, de fibra de celulose/poliéster, é hidrofílica (tem afinidade por água); a terceira, que corresponde a um filtro de PP de alta gramatura (50 g m-2); e a quarta, que é de tecido de PP tratado com íons zinco e cobre (1,6% m/m). As partículas aerossóis relevantes na transmissão viral são menores do que os poros formados pela trama de fibras dos tecidos que compõem a máscara, e a eficiência de retenção está associada às propriedades de cada camada. A segunda camada de celulose é responsável pela absorção das gotículas e a quarta camada pela imobilização eletrostática dos grupos carregados negativamente presentes no vírus. Elas possuem eficiência de filtração de 99,9% para partículas >300 nm e 85% para partículas <300 nm,3 e são capazes de inativar 99,9% do vírus Influenza, incluindo H1N1. Para o vírus SARS-CoV-2 ainda não há dados conclusivos de inativação.

(2) A máscara médica é normalmente constituída de duas camadas de PP, com 14 a 20 g m-2 de gramatura; ela possui poros maiores e eficiência de filtração de 99,6% para partículas >300nm e 76% para <300nm.3 Ela não possui vedação eficiente ao redor da boca e nariz como os respiradores.

(3) O MS recomenda à população em geral o uso de máscaras caseiras de pano (algodão, PP, etc.). No último dia 05 de junho de 2020, a OMS atualizou suas orientações.1 Recomenda-se a combinação de diferentes materiais e mínimo de três camadas para as máscaras caseiras, sendo a camada interna de tecido hidrofílico (algodão), camada intermediária de PP ou algodão de alta gramatura para filtração e camada externa hidrofóbica. Com mais camadas a vazão é menor e permite maior retenção de partículas. Konda e coautores verificaram que a eficiência de filtração de duas camadas de algodão se aproxima à da N95 para partículas >300nm e a combinação de camadas de algodão e seda natural tem eficiência superior à da N95 para partículas <300nm (94%), a qual foi atribuída à contribuição de uma filtração eletrostática3. Interessantemente, o filtro de celulose para café4 é um elemento filtrante que possui alta gramatura e é bastante hidrofílico, sendo ideal como camada interna ou intermediária. Tanto Konda e coautores3 quanto a OMS1 ressaltam a importância de que a máscara se ajuste corretamente em torno da boca e nariz, para não haver aberturas. Isso porque, como numa filtração, o “papel de filtro” (na camada interna da máscara) precisa estar acomodado no “funil” para não haver fugas. Assim, o filtro de café pode ser dobrado (como mostrado na imagem) para formar vincos e se acomodar melhor ao redor do nariz e da boca.

Fig A-F. Sequência de corte e dobraduras para melhor acomodação do papel de filtro ao redor da boca e nariz para não dificultar a respiração.

A OMS1 ressalta também a inadequação de tecidos de fácil transpiração (por possuírem poros grandes) e tecidos elásticos (que expandem os poros ao esticar e sofrem fadiga) para compor a máscara caseira. Além disso, se molhada a máscara deve ser substituída porque o vírus pode ter mobilidade no tecido e alcançar o nariz ou a boca. Vale ressaltar que, mesmo implementando melhorias, o uso da máscara deve ser sempre associado às outras medidas de contenção da transmissão do vírus.1

Por Prof. Dr. Herbert Winnischofer

http://lattes.cnpq.br/6607268864945311

Saiba mais:

  1. Advice on the use of masks in the context of COVID-19, https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/advice-for-public/when-and-how-to-use-masks. Acessado em 07/06/2020.
  2. Howard, J. et al. Face Masks Against COVID-19: An Evidence Review, preprints.org. 2020. DOI: 10.20944/preprints202004.0203.v1.
  3. Konda, A. et al. Aerosol Filtration Efficiency of Common Fabrics Used in Respiratory Cloth Masks, ACS Nano, 2020, https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c03252.
  4. Qual tipo de máscara é melhor? – Uma análise técnica e didática!, https://www.youtube.com/watch?v=HcsSjwIFJRc&t=372s. Acessado em 07/06/2020.

Science Stories

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SCIENCE STORIES – VERSÃO BETA!

O Jogo Science Stories foi desenvolvido por Vinícius Moraes Chagas, aluno do primeiro período do curso de Química, em parceria com Victor Tirone e sob a orientação de Roberto Dalmo Varallo Lima de Oliveira – professor do Departamento de Química da UFPR. Esse projeto foi realizado parceria com o projeto de Extensão “Ciência e Arte no FIBRA”.

A versão disponível é uma versão BETA, ou seja, o jogo está finalizado, mas foi disponibilizado para o público para que os desenvolvedores possam ter um feedback das regras, cartas e do aplicativo. Ele ficará disponível até o dia 25/06/2020  e será modificado de acordo com as sugestões que os(as) jogadores(as) farão através do link:  https://forms.gle/xfwYcLYJ5J5QNaGd8

Para Baixar: https://drive.google.com/file/d/1qnO0ejQWSLYluWBgcNuFYZhywG7Efahv/view?usp=drivesdk
O link acima levará você para um arquivo no google drive. É só baixar! O jogo está disponível para Android. Vamos trabalhar para que na versão final a gente consiga que o jogo esteja disponível na PlayStore e futuramente disponível também para IOS.Se não (conseguir baixar, confira esse vídeo: https://youtu.be/g4v-q8A3gJQ)

Regras:  Science Stories possui um objetivo: Você e seus(suas) companheiros(as) de jogo devem conseguir deduzir a história que está atrás de cada carta. Importante: uma pessoa deverá mediar o jogo. Ela irá ler a parte da frente para o grupo e apenas ela poderá ler a parte atrás da carta. O grupo deverá elaborar perguntas para o(a) mediador(a) que possam ser respondidas apenas com “Sim”, “Não” ou “irrelevante“. Vocês podem jogar de maneira cooperativa onde todos(as) juntos(as) vão buscar descobrir a história, mas também podem fazer uma competição para ver quem chega no final da história primeiro. Deixem a imaginação fluir!! Cada história é baseada em algum(a) cientista ou acontecimento importante para a ciência… Não deixe de procurar depois sobre essa pessoa ou acontecimento.
Aproveite!

Autor Roberto Dalmo Varallo Lima de Oliveira

http://lattes.cnpq.br/4443676750886349

robertodalmo@ufpr.br

Peróxido de hidrogênio (Água oxigenada).

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O peróxido de hidrogênio (H2O2) é uma das substâncias que têm sido testadas como agente de desinfecção no combate ao novo corona vírus (SARS-CoV-2), causador da doença conhecida como Covid-19. O H2O2 foi descoberto em 1818 e está disponível comercialmente desde o século XIX. É amplamente utilizado para diversos fins e o seu uso é considerado ecológico, já que se decompõe em água e oxigênio molecular (O2).

A decomposição do H2O2 é exotérmica, ou seja, libera calor para o meio. Em soluções diluídas esse calor é facilmente absorvido pela água, porém, em soluções mais concentradas, a temperatura do meio aumenta e a decomposição do H2O2 é acelerada. A velocidade de decomposição também aumenta na presença de metais, por exposição a luz ultravioleta e até mesmo por ação de impurezas que podem acidentalmente contaminar o H2O2 durante a estocagem e o manuseio. É comum o uso de estabilizantes para diminuir perdas por decomposição. Mesmo assim, recomenda-se que as soluções de H2O2 sejam armazenadas à temperatura ambiente (ou refrigeradas) e ao abrigo da luz. O correto armazenamento garante que as perdas por decomposição sejam inferiores a 2% ao ano.

O H2O2 é ativo contra muitos micro-organismos, incluindo bactérias, leveduras, fungos, vírus e esporos. A variação de energia livre de Gibbs (DG°) associada à quebra da ligação covalente entre os dois átomos de oxigênio no H2O2 é relativamente baixa; cerca de 213 kJ mol-1. Os radicais hidroxila produzidos nessa reação podem danificar ácidos nucleicos, proteínas e lipídios de vários tipos de micro-organismos. A eficiência do H2O2 como agente de desinfecção é diminuída na presença da enzima catalase, que favorece a decomposição do H2O2. Porém, essa limitação é superada pelo uso de soluções mais concentradas.

O uso de soluções de H2O2 é mais comum para a desinfecção de superfícies inanimadas, porque o tempo de exposição necessário é relativamente longo. Entretanto, é importante enfatizar que a contaminação por SARS-CoV-2 pode ocorrer a partir de superfícies contaminadas. Em apenas 1 mL de saliva há aproximadamente 108 cópias de vírus, que podem permanecer ativos em superfícies por 2 horas a 9 dias, dependendo do tipo de material contaminado. Estudos demonstraram que uma solução de H2O2 com concentração de 0,5% é eficaz na eliminação da SARS-CoV-2. Porém, o tempo de exposição necessário é de um minuto. O álcool em gel, com concentração de etanol de 62% – 71%, é igualmente eficaz na eliminação da SARS-CoV-2 e, embora o tempo de exposição necessário também seja de um minuto, o seu uso certamente é mais prático para a rápida desinfecção das mãos, por exemplo.

A concentração de H2O2 na água oxigenada comumente vendida nas farmácias é de 3% ou 10 volumes. Essa expressão da concentração em volumes tem relação com a quantidade de gás oxigênio que é produzido com a decomposição completa do produto. Sendo assim, se a concentração da água oxigenada é de 10 volumes, por exemplo, significa que 1,0 mL de água oxigenada ao se decompor irá produzir 10,0 mL de oxigênio molecular, medido nas condições normais de temperatura de pressão, 25°C e 1 atm.

Por Prof. Dr. Claudiney Soares Cordeiro

http://lattes.cnpq.br/6924278564981100

A química da água sanitária

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A química da água sanitária

Em tempos de pandemia a falta de conhecimento se torna mortal. Ainda há um número grande de pessoas que acha que a ignorância é uma virtude. Não é! Esta foi uma lição aprendida pela humanidade desde a peste negra durante o século XIV. No século XXI, apesar dos vários avanços das ciências Naturais (Biologia, Física, Química) e Matemática, alguns insistem em colocar em dúvida o conhecimento. Isto não é um bom presságio.

Devido a epidemia COVID-19, se faz necessário um cuidado intensivo com a higiene pessoal, uma vez que este vírus pode permanecer no ar em suspensão, na forma de micro gotas de saliva ou qualquer outra secreção. Usar álcool em gel, hipoclorito de sódio (água sanitária), lavar as mãos com sabão por longo tempo, são algumas das medidas que certamente nos protegem.

Neste artigo iremos explorar, do ponto de vista químico, apenas o hipoclorito de sódio como agente de higienização. Mas antes algumas definições são necessárias:

  • Limpeza – Um objeto limpo é aquele que não apresenta sinais de sujeira quando examinado a olho nu.
  • Desinfecção – Qualquer processo que elimina a maior parte ou todos os agentes patogênicos exceto esporos de bactérias na superfície de objetos inanimados (estes esporos precisam de outros meios para ser eliminados).
  • Esterilização – É um processo que destrói /elimina todas as formas de vida microbiana. Este processo é feito em instalações especiais usando métodos físicos e químicos. Vapor superaquecido, calor seco, óxido de etileno (C2H4O), plasma gasoso com peróxido de hidrogênio são os principais agentes de esterilização usados em hospitais.

Segundo as definições acima, o hipoclorito de sódio (NaOCl) é um agente de desinfecção.

Por volta de 1785 o químico francês Claude Louis Berthollet fabricou em seu laboratório a primeira solução de branqueamento ao passar cloro gasoso em uma solução contendo carbonato de sódio (Na2CO3). Seu laboratório em Paris ficava no “quay Javel” (quarteirão Javel), perto do rio Sena e por muito tempo esta solução foi conhecida como “Eau de Javel” ou Água de Javel. No Brasil é conhecida como Água Sanitária.

Atualmente a hipoclorito de sódio é fabricado de duas maneiras, principalmente:

  • A partir da eletrólise de uma solução de cloreto de sódio onde é produzido cloro gasoso e hidróxido de sódio (NaOH).
  • Passando um fluxo de cloro gasoso em uma solução concentrada de NaOH.

A solução de hipoclorito de sódio é levemente amarelo-esverdeada e com cheiro característico. Um litro desta solução com uma concentração de 5,5% (m/m), ou seja, 55 gramas de  NaOCl em 1000 gramas de água possui uma densidade de 1,1 g/L.  Soluções mais concentradas na ordem de 15-18% são perigosas para serem manipuladas e tem seu uso restrito. No Brasil são vendidas comercialmente soluções com concentrações entre 1,8 até 6%. Marcas diferentes usam concentrações diferentes!

A solução de hipoclorito de sódio está em um equilíbrio químico (mais uma das ideias de Bertholet) onde o NaOCl lentamente se decompõe formando cloro gasoso. Cerca de 0,75 g de cloro gasoso é perdido diariamente destas soluções e esta velocidade depende da temperatura ambiente. As equações abaixo descrevem estes processos (Quadro 1):

Quadro 1. Equações que representam algumas das reações que ocorrem em uma solução de hipoclorito de sódio.

Neste quadro estão representadas as espécies principais que existem em meio aquoso. A equação 1 representa a reação entre o gás cloro Cl2 com o hidróxido de sódio (soda cáustica) dissolvido em água. O equilíbrio tende a se deslocar para a direita, ou seja, para a formação do ácido hipocloroso (HOCl), como produto.  Como o ácido hipocloroso é um ácido fraco o equilíbrio representado pela equação 2 se estabelece rapidamente, formando íons de Na+ e ClO– solvatados por moléculas de água (Quadro 2).

Quadro 2. Representação ilustrando a solvatação de íons sódio e hipoclorito em água

A equação 3 representa o equilíbrio de formação do cloro gasoso dissolvido em água. Por último (equação 4), o equilíbrio que explica a perda de cloro gasoso com a respectiva diminuição da capacidade de desinfecção da água sanitária. Por isto atenção: quando você larga uma garrafa de água sanitária aberta, além de perder a atividade, você respira o cloro gasoso (Cl2) que foi liberado!

Mas, e o que isto tudo tem a haver com o corona vírus? Este vírus pode ser descrito de uma maneira muito simples como uma fita de ácido ribonucleico (RNA em inglês) envolto por uma membrana de gordura (camada lipídica). Não é um ser vivo, pois não possui a capacidade de se multiplicar ou de se “alimentar”. No entanto, ao encontrar uma célula adequada ele injeta seu RNA e captura a máquina reprodutiva celular. Esta célula, agora seguindo as instruções contidas no RNA do vírus, começa a fabricar mais vírus. Cada célula sadia produz cerca de 500 vírus antes de morrer. Bem, como tudo isto se dá dentro do nosso organismo uma das poucas coisas que podemos fazer é evitar o contágio! Distanciamento social é uma medida, a outra é a higiene. Mas como funciona o hipoclorito de sódio como agente de desinfecção?

No quadro acima, vimos os principais equilíbrios que explicam a formação e a degradação (perda de atividade) de uma solução de hipoclorito de sódio.  Por outro lado, mostra a formação do ácido hipocloroso e de cloro, ambos fortes agentes de oxidação. O cloro reage com compostos nitrogenados formando cloro aminas. O RNA contém uma série de aminoácidos, que são compostos contendo nitrogênio em sua estrutura. O ácido hipocloroso e o hipoclorito de sódio são capazes de oxidar álcoois ou aldeídos a ácidos carboxílicos, tornando-os mais solúveis em água. Devido ao pH destas soluções (em torno de 11) uma parte da membrana externa (gordura) pode ser destruída inativando o vírus ou simplesmente destruindo a membrana celular das bactérias tornando assim o processo de desinfecção eficiente.

Conclusão.

Até 1875 a humanidade não conhecia o hipoclorito de sódio. Hoje, 145 anos depois, conhecemos muito sobre as propriedades e usos deste composto químico. Um produto certamente simples, cujo uso pode salvar vidas. É isto que faz a Ciência!

Prof Dr. Alfredo Marques

http://lattes.cnpq.br/6066972937617393

http://www.quimica.ufpr.br/paginas/departamento/docentes/#A

 

A Química e Einstein

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” O cachimbo dá ao sábio o tempo para pensar e ao idiota alguma coisa para pôr na boca.” C.S. Lewis.

Einstein foi sem dúvida um dos maiores cientistas dos últimos 200 anos. Ganhou o prêmio Nobel em 1905 por ter explicado o efeito fotoelétrico, onde a incidência de luz sobre uma placa de selênio modifica sua resistividade. Este efeito já havia sido observado antes, mas foi Einstein que proveu a explicação. Esta história é contada e recontada, mas ninguém explica de onde veio o selênio utilizado. Selênio não dá em árvores ou está espalhado como o silício na forma de dióxido. Na verdade a mineração de selênio é muito trabalhosa e foram os químicos suecos J.J. Berzelius e J.G.Ghan (1817), que possuíam uma fábrica de ácido sulfúrico perto de Gripsholm na Suécia,  os primeiros a isolarem o elemento selênio a partir de 200 kg de pirita (FeS2) contaminada com minerais contendo selênio, retirados de uma mina de cobre, a Falun Mine. Em 1873, ou seja apenas 56 anos após sua descoberta, Willoughby Smith observou que a resistividade de uma pastilha de selênio dependia da quantidade de luz incidente e a partir deste ponto a história segue seu rumo! Ahhh…se não houvesse um químico antes …..

Prof. Dr. Alfredo R .Marques de Oliveira

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