Investigadores en el Colegio de Textiles de la NCSU se han asociado para desarrollar textiles resistentes a este virus.
Dr. Andre West, Editor Técnico; y Sarah Corica
En la College of NC State en Raleigh, N.C, hay cajas llenas con centenares de mosquitos hambrientos, listos para su primera comida de sangre. Un investigador entra en una de estas cajas, esperando lo peor.
Sin embargo, después de emergir después de 20 minutos de intensa actividad, increíblemente el investigador ha sufrido solo unas pocas picaduras. La pregunta es: ¿Cómo se protegió el investigador de los mosquitos hambrientos?
La respuesta es que el investigador usó prendas hechas de un tejido confortable y novedoso. Los ensayos de mosquitos hacen parte de la investigación de la NC State para desarrollar un tejido altamente ingenierizado y confortable que sea resistente a las picaduras de mosquito a un alto nivel, pero que también esté exento de pesticidas peligrosos.
El desafío
De acuerdo a la Organización Mundial de la Salud (WHO por sus siglas en inglés), las picaduras de mosquitos causan más muertes — 725.000 personas al año — que cualquier otro organismo en el planeta. La mayoría de estas muertes son causadas por malaria, que es una enfermedad causada por un parásito unicelular que se transmite a través de las picaduras de mosquitos.
La WHO calcula que entre 300 millones y 500 millones casos de malaria ocurren cada año, y que un niño muere de malaria cada 30 segundos.
Durante los últimos años, los virus de chikungunya y de Zika han emergido en un escala global para convertirse en amenazas para la humanidad, causando epidemias en los países tropicales, y con casos reportados incluso en Estados Unidos.
Las estadísticas actuales recopiladas por la Fundación Zika afirman que en América Latina se ha experimentado el mayor número de casos de Zika, Sin embargo, este virus se está expandiendo por todo el mundo. De acuerdo al Centro para el Control y Prevención de Enfermedades (basado en Atlanta, EE.UU.), unas 1.700 mujeres en embarazo a través de Estados Unidos han resultado con ensayos positivos para la infección del Zika.
En el estado de la Florida, ensayos de laboratorio mostraron que 82 mujeres en embarazo fueron expuestas al virus Zika. Aunque la mayoría de las infecciones han ocurrido fuera de Estados Unidos, algunas mujeres fueron picadas e infectadas por mosquitos de la población local antes de viajar a Estados Unidos. El virus Zika probablemente se expandirá a otras regiones del sureste de Estados Unidos durante la próxima temporada.
El virus Zika
El virus Zika es transmitido a través de la picadura del mosquito Aedes aegypti, aunque también se puede transmitir a través de contacto sexual; y si una mujer en embarazo es infectada, el virus es transmitido a su feto, causándole un severo defecto congenital, llamado microcefalia y que es asociado con desarrollo incompleto del cerebro.
Hay otros efectos de salud causados por el Zika que están siendo identificados por los científicos. Las actuales recomendaciones de WHO para prevenir la transmisión del Zika es la de aplicar N, N-Diethyl-meta-toluamide (DEET) u otros repelentes químicos varias veces durante el día, o usar ropa impregnada con un insecticida manufacturado.
La exposición a tales químicos es muy indeseable para grandes segmentos de la población, especialmente para niños y mujeres embarazadas. Por lo tanto, estos individuos pueden escoger el riesgo de infección del virus al limitar la exposición a los productos químicos.
Además, la creciente resistencia de los mosquitos a los insecticidas puede reducir significativamente la efectividad de los textiles impregnados con químicos, exponiendo al usuario a un riesgo innecesario. La ropa regular puede proveer algún nivel de protección, pero un mosquito que está buscando sangre para alimentarse puede penetrar fácilmente con su trompa de punta a través de la mayoría de productos al consumidor, incluyendo camisetas y jeans.
“Sería fácil fabricar un tejido a prueba de picaduras, laminando la superficie, pero entonces el tejido perdería sus propiedades de respirabilidad y confort en el uso”, dijo el Dr. Emiel DenHartog, director asociado del Centro de Protección y Confort de Textiles, en el Colegio de Textiles de la NC State.
Los textiles protegedores de vectores y que no son químicos, disponibles en la actualidad, ofrecen capas de protección casi continua o monolítica, que atrapan el calor y la humedad dentro de la prenda, y pueden ser voluminosos e inflexibles. Este tipo de ropa es inconfortable en climas calientes y húmedos, en donde viven los mosquitos que transmiten la enfermedad.
Por consiguiente, el mercado primario para tales prendas protectivas es para la cacería, la pezca y otros deportes al aire libre, y para usos militares. El camuflaje puede ser popular en los bosques, pero no es apropiado para el uso diario y rutinario, y especialmente no para mujeres en embarazo.
Hay una necesidad urgente para el desarrollo de novedosas prendas libres de químicos y que provean una protección segura contra los mosquitos al mismo tiempo que provean un confort constante. Las ropas sin químicos resistentes a las picaduras de insectos ofrecen una solución segura, sostenible y accesible para la protección contra picaduras de mosquitos.
Desarrollo de una solución
Como parte de una colaboración de cinco años entre el Colegio de Textiles de la NC State, el Colegio de Recursos Naturales, y el Colegio de Agricultura y Ciencias de la Vida, los investigadores están investigando de manera agresiva soluciones basadas en textiles para proteger a las personas que viven y trabajan en localizaciones en donde hay mosquitos y enfermedades relacionadas con los mosquitos.
Un equipo multi-disciplinario, que consiste de entomólogos, ingenieros textiles, diseñadores textiles, analistas de confort, y especialistas de la protección, están en una posición única para enfrentarse a este desafío. Este equipo ha estado colaborando en el desarrollo de una nueva generación de protección no química contra vectores, y ha cultivado relaciones con militares y con socios de la industria que están desarrollando rápidamente sus tecnologías para mover estas prendas críticamente importantes al mercado.
El Dr. Marian McCord, decano asociado de investigación en el Colegio de Recursos Naturales, está dirigiendo los esfuerzos para desarrollar estas prendas y tejidos innovativos: “Nos hemos juntado como un grupo único para estudiar cómo los mosquitos se interactúan con las estructuras textiles y con los seres humanos”.
“Utilizamos nuestro conocimiento combinado para diseñar, modelar y hacer prototipos de tejidos libres de químicos que provean confort y protección excepcional contra las picaduras de mosquitos”, añadió McCord. Como parte de la colaboración, el Dr. Michael Roe y el Dr. Charles Apperson crían y mantienen colonias de mosquitos y conducen cuatro hileras de ensayos textiles que cubren la gama desde muestras de tejidos pequeños hasta prendas completas ensayadas en cajas en las que se puede entrar y en condiciones de campo en el mundo real. Junto con sus estudiantes y técnicos post-graduados, ellos han desarrollado un nuevo sistema de ensayo en el laboratorio que facilita el análisis rápido de los textiles y prendas prototipos
Los tejidos primero tuvieron que ser moldeados para prevenir que la proboscis del mosquito penetren a través de la piel del tejido. Los prototipos de tejido son construidos y luego ensayados por su resistencia a la picadura. El ensayo fue diseñado para determinar la habilidad del mosquito para penetrar el tejido después de entrar en contacto con el mismo. El color del tejido y el olor del cuerpo del usuario guían al mosquito a la víctima potencial.
Los tejidos son diseñados, desarrollados y ensayados a través de la colaboración con manufactureros internacionales de tejidos y los laboratorios de entomología de la NCSU. La meta es la de encontrar un delicado balance entre ofrecer un tejido respirable y confortable y que provea al mismo tiempo una defensa contra los mosquitos. Se usa software CAD y medidas de la boca del mosquito, que es del tamaño de una aguja y conocida como proboscis.
Los tejidos primero tuvieron que ser moldeados para prevenir que la proboscis del mosquito de penetrar a través de la piel del tejido. Los prototipos de tejido son construidos y luego ensayados por su resistencia a la picadura. El ensayo fue diseñado para determinar la habilidad del mosquito para penetrar el tejido después de entrar en contacto con el mismo. El color del tejido y el olor del cuerpo del usuario guían al mosquito a la víctima potencial.
Los mosquitos son típicamente atraídos por los colores oscuros, y un tejido abierto y respirable permite que el olor pueda permear el tejido. Sin embargo, después del contacto con el tejido, los mosquitos se ven frustrados si no pueden penetrar el tejido. Contactos y ensayos repetidos indican que los mosquitos están tratando de encontrar un área del tejido que sea vulnerable a la penetración.
Los investigadores usaron análisis de videos para estudiar la interacción del mosquito con la superficie del tejido. Un examen de los mosquitos por evidencia de alimentación de sangre, acoplado con el número de contactos, permitió al equipo de investigación el evaluar de manera comparativa cada prototipo del tejido. Los tejidos que tenían un alto nivel de resistencia a las picaduras fueron luego evaluados por su confort, incluyendo permeabilidad al aire y al calor, y absorción de la humedad.
Esta información, junto con los datos de resistencia a la picadura, permitió que el Dr. Kun Luan, un investigador de post-doctorado asignado al proyecto, pudiera desarrollar un modelo que predijera la resistencia a la picadura y el confort de varios diseños de tejidos. La meta fue la de desarrollar una multitud de tejidos, incluyendo ropa interior y prendas exteriores, que sean apropiadas para una gran variedad de condiciones.
Desarrollo de sistema de diseño
Estas investigaciones han llevado al desarrollo de un sistema de diseño que se puede usar para producir una variedad de tejidos que proveen protección contra las picaduras de insectos para un mercado de consumidor más amplio. El sistema de diseño puede utilizar una variedad de estructuras de tejidos, incluyendo tejidos planos, tejidos de punto, y materiales de no tejidos, y puede incorporar otros materiales o substancias que no sean textiles. La evaluación del confort de los tejidos fue realizada en base a su función final.
“Estos tejidos están diseñados para prevenir que los mosquitos puedan penetrar la proboscis hasta alcanzar la piel, pero son lo suficientemente porosos para permitir la permeabilidad del aire y el control de la humedad”, dijo DenHarto. Las prendas son luego fabricadas usando estos tejidos y son construidas de tal manera que permitan un movimiento sin obstáculos y una amplia gama de movimientos.
“Ahora que sabemos que el virus Zika transmite defectos severos de nacimiento y está asociado con otros efectos adversos para la salud, hay una necesidad aún mayor para proteger a las personas”, dijo McCord.
Comercialización de la tecnología
Para llevar este gran desarrollo desde el laboratorio hasta el mercado, el equipo ha trabajado estrechamente con la Oficina de Comercialización de la Tecnología y Nuevos Desarrollos (OTCNV) en la NC State, para identificar oportunidades y llenar aplicaciones de patentes. La OTCNV está continuando el diálogo con los socios de la industria para maximizar el potencial comercial de esta tecnología y para proveer nuevas opciones para la protección contra el virus Zika para millones de personas en áreas de alto riesgo.
En la actualidad, la NC State tiene un socio comercial con licencia limitada, la firma Har-Son Inc., de Midwest City, Okla. Su marca RynoSkin™ tiene una reputación nacional por proveer ropa resistente a las picaduras para uso en cacería, pezca, militar, y ropa para la policía. Los productos anteriores de la compañía no podían proteger contra las picaduras de mosquitos, pero con la ayuda de los ensayos de mosquitos y confort realizados en la NC State, la firma ha producido una prenda interior que es un 98% resistente.
Por consiguiente, los investigadores han formado una compañía llamada Vector Textiles Inc., en Raleigh, N.C., y la cual se dedicará a la investigación, diseño y desarrollo de productos, y ensayos en el mundo real de una multitud de tejidos que actúan como barreras para la protección de personas, animales e incluso plantas, de la infestación de insectos, sayos en las cajas con mosquitos. Este producto se está vendiendo ahora a las tiendas nacionales bajo el nombre de RynoSkin Total.
La primera línea de ropa de maternidad será promovida en América Latina y en el sur de Estados Unidos. Los consumidores que se tienen como meta serán mujeres entre las edades de 15 y 49 años, lo que representa aproximadamente un mercado potencial de 170 millones de consumidores.
“En este momento, con el virus Zika siendo la mayor preocupación del público, nos sentimos obligados a desarrollar una marca para la maternidad”, dijo el Dr. Andre West. “Además, lanzaremos nuestro producto dentro de poco al mercado bajo la marca Pro-Tex Maternity. Estamos usando la fuente de fundación por multitudes (crowd funding) llamada Indigogo, no solo para recaudar fondos para la compra de materiales y para proveer dinero para la manufactura, sino también como una fuente para informar y notificar al público en general de que hay métodos alternativos.
“Las primeras prendas se ofrecerán con dos niveles de protección, el primero siendo una capa interior que se puede usar como una prenda interior o capa base y que incluirá piezas para las piernas — algunas bajo el abdomen y otras por encima del mismo — y lo cual es perfecto para el confort de una mujer embarazada; y también se ofrecerán camisones ajustados de diferentes longitudes. Estos se pueden usar por debajo de la ropa regular para proveer un alto nivel de protección al mismo tiempo, al permitir que el consumidor use ropa regular.
Nota del Editor: Sarah Corica es la directora de marketing y comunicaciones de la Facultad de Recursos Naturales del Estado de Carolina Norte. Para más información sobre esta investigación, contacte al Dr. Andre West en 919-515-6650; ajwest@ncsu.edu
Mayo-Junio de 2017
