¿Qué mascarillas son más eficaces frente a bacterias?
Manuel Espinosa (EEZ-CSIC) & Lola Bernal (IES Francisco Ayala)

Aparte de preguntarnos sobre qué mascarillas son más eficaces, otra cuestión que nos hicimos al principio del proyecto fue averiguar qué microorganismos se van quedando en las mascarillas usadas y por tanto por qué no es recomendable usar la misma mascarilla mucho tiempo.

Para averiguarlo, cada participante trajo una mascarilla quirúrgica azul usada del día anterior. Recortamos 1cm cuadrado de la zona nariz y otro de la zona boca y colocamos el recorte de mascarilla sobre el medio de cultivo de una placa de Petri, tanto por la cara externa como por la interna, y después lo retiramos.

Los resultados fueron muy variados.

Además de tomar fotos con la lupa, hemos contado colonias de bacterias y de mohos por separado y también hemos identificado colonias distintas a simple vista, para hacer una valoración de la "biodiversidad"

Todas las fotos de las colonias observadas con las lupas de mesa fueron fotografiadas por el alumnado participante con su móvil, para lo que hay que tener mucha paciencia y buen pulso!

Como podemos apreciar en la tabla, hay muy pocas colonias de mohos en las placas, entre 0 y 3, pero si que nos encontramos bastantes colonias de bacterias.

GRÁFICAS Y CONCLUSIONES:

En esta gráfica hemos representado el número de colonias de bacterias que encontramos de media en el cm2 de nuestras mascarillas usadas, tanto de la zona de la nariz como de la boca.

B-boca; N-nariz; INT-cara interna; EXT-cara externa; Var-colonias diferentes a simple vista

Podemos observar que el número de colonias es bastante mayor en la zona de la boca, en la cara interna de la mascarilla, mientras que el resto de muestras de la cara externa de la boca y de las dos caras de la zona nariz tienen un número muy similar o igual de media.

La media de colonias distintas que podemos apreciar a simple vista por su morfología es de 4. No es muy alto si comparamos con las colonias de bacterias que se producen en una placa abierta al aire durante un tiempo como hicimos en nuestro primer experimento.

En nuestros experimentos anteriores hemos probado la eficacia de varias mascarillas, pero no hemos utilizado las de tela que si vamos a incorporar en este experimento.

Vamos a probar solo una condición, la cara externa con un solo "estornudo", es decir, pulverizamos 3 veces con nuestro spray de E.coli, a una distancia de unos 20cm y seguimos utilizando las placas de 9cm de diámetro en esta ocasión. Como solo tenemos una condición, vamos a repetir el experimento con 3 placas y 3 mascarillas de cada tipo.

RESULTADOS:

Mascarillas:

Q: quirúrgica

Q junta: quirúrgica blanca facilitada por la Junta de Andalucía

Med: media de las placas 1, 2 y 3

GRÁFICA Y CONCLUSIONES:

Hemos representado la media de colonias que han llegado a las 3 placas. Como podemos observar en los resultados y en la gráfica, la FFP2 tiene una eficacia mucho menor que el resto de mascarillas.

En la siguiente gráfica, hemos quitado el dato de la FFP2 para que podamos comparar mejor las otras mascarillas:

En esta segunda gráfica, podemos observar que las mascarillas más efectivas son las de tela, a continuación la quirúrgica azul y después la quirúrgica blanca.

Las mascarillas de tela que utilizamos tenían filtro en su interior.

Ahora que ya somos un poco más autónomos, vamos a repetir el experimento anterior ya que sabemos que, en ciencia, los resultados deben ser reproducibles.

Hemos utilizado la misma metodología con algunas diferencias:

- las placas del primer experimento eran de 5cm diámetro, estas son de 9cm diámetro

- sustituimos las mascarillas diseñadas por el CSIC (ya no nos quedan) por las mascarillas quirúrgicas de color blanco que facilita la junta de Andalucía. Como estas mascarillas es la primera vez que las probamos, repetimos en dos placas cada condición con diferentes mascarillas.

Mantenemos el resto de metodología igual que en el experimento anterior (seguir el enlace)

RESULTADOS:

GRÁFICAS Y CONCLUSIONES:

En general, la quirúrgica azul es más efectiva sin usar por ambas caras e incluso, con un segundo "estornudo" por la cara externa. A continuación vendría la quirúrgica facilitada por la Junta de Andalucía, que es más efectiva con un segundo estornudo hacia el exterior (cara interna) y en mojado; y por último, la FFP2 que no es mejor en ninguna condición estudiada en nuestro experimento.

Los resultados de la FFP2 en este experimento no concuerda con los obtenidos anteriormente pero hemos de tener en cuenta que las mascarillas FFP2 son más difíciles de abrir y, aunque cubrían toda la superficie de la placa, cubren menos superficie que las quirúrgicas.

Comparando resultados de bacterias que pueden alcanzar la placa de fuera hacia dentro de la mascarilla, la más efectiva fue la quirúrgica azul, y la que menos, la FFP2.

Los resultados se repiten con la cara interna en cuanto al orden de efectividad de las mascarillas.

Comparando las dos caras de las mascarillas, los resultados son diferentes entre la quirúrgica azul, donde obtiene mejor resultado la cara externa, que las otras dos mascarillas donde el resultado es mejor en la cara interna, es decir, entran más bacterias que salen.

Si comparamos cómo varía la eficacia de la mascarilla recién puesta (un estornudo) a después de que te hayan estornudado una vez (dos estornudos), en todos los casos disminuye muchísimo la eficacia, desde un 40% menos en la FFP2 hasta el 96% menos en la quirúrgica azul.

Si somos nosotros los que estornudamos con la mascarilla puesta, la segunda vez también se pierde bastante eficacia, desde un 33% menos en la quirúrgica blanca de la Junta hasta un 73% menos en la quirúrgica azul.

También quisimos comprobar qué ocurre si se moja la mascarilla por cualquier circunstancia y los resultados fueron que se pierde eficacia, especialmente en la quirúrgica azul, que se pierde un 95% de eficacia, mientras que en la quirúrgica blanca solo se pierde un 28%.

Para el siguiente experimento solo vamos a probar la cara externa y vamos a incluir mascarillas de tela.

Esta tarde empezamos nuestros experimentos con nuestro investigador Manuel Espinosa, que nos ha traido Escherichia coli, una bacteria que vamos a utilizar como modelo para probar la eficacia de las mascarillas simulando estornudos de una persona contagiada. Para ello, Manolo nos ha traído a "Evaristo" que es donde vamos a colocar nuestras placas y mascarillas. Evaristo tiene nariz y orejas para colocar la mascarilla y en lugar de la boca colocamos nuestras placas.

Para simular los estornudos, disponemos de un spray con medio de cultivo líquido y aproximadamente 2x10^8 UFC/ml y otro spray solo con agua.

Para asegurar la transmisión, en todos los casos se pulveriza 3 veces a una distancia de unos 20cm, en las siguientes condiciones:

- "EXT" mascarilla cara externa: se coloca la mascarilla nueva sobre Evaristo de forma normal y pulverizamos. Queremos averiguar cuánto pasa hacia dentro si nos estornudan.

- "EXTx2" mascarilla cara externa doble estornudo: con la mascarilla anterior, cambiamos de placa, para simular que la persona estornuda sobre una mascarilla ya usada.

- "INT" mascarilla cara interna: se coloca la mascarilla nueva sobre Evaristo, pero del revés, con la cara interna hacia fuera. Queremos averiguar cuánto pasa hacia fuera si somos nosotros los que estornudamos con la mascarilla.

- "INTx2" mascarilla cara interna doble estornudo: con la mascarilla anterior, cambiamos de placa, para simular que la persona estornuda con una mascarilla usada.

- "EXT m" mascarilla cara externa mojada: se coloca la mascarilla sobre Evaristo de forma normal, se pulveriza con agua 12 veces y después con la bacteria. Simulamos que la mascarilla está húmeda por la respiración, el sudor, la lluvia, etc. Queremos averiguar si en estas condiciones pierde eficacia.

Hemos utilizado 4 tipos de mascarillas:

* diseñadas por el CSIC,

* quirúrgicas azules

* FFP2 blancas

* FFP2 negras

Cada condición la hemos probado en una sola placa.

RESULTADOS:

En la placa sin mascarilla no se pueden contar las colonias porque se ha formado un césped, con crecimiento continuo en toda la superficie, por lo que no podemos calcular porcentajes de reducción. Si podemos comparar entre las diferentes mascarillas y condiciones.

Representando gráficamente los resultados del número de colonias de E.coli que consiguen llegar hasta la placa:

"EXT" mascarilla cara externa: se coloca la mascarilla nueva sobre Evaristo de forma normal y pulverizamos. Queremos averiguar cuánto pasa hacia dentro si nos estornudan.

Podemos observar que la mascarilla más efectiva es la diseñada por el CSIC, y la menos efectiva la quirúrgica azul

Comparando la cara externa (de fuera hacia dentro) con la cara interna (de dentro hacia fuera) observamos que tanto en las mascarillas del CSIC como en la quirúrgica, son más efectivas protegiendo hacia dentro que hacia fuera.

En cuanto a los resultados obtenidos con el segundo estornudo y con las mascarillas mojadas, son dispares en diferentes mascarillas, y en algunos casos pensamos que puede deberse a errores humanos ya que es nuestro primer experimento con esta metodología y estamos un poco nerviosos. Así que preferimos esperar a los resultados del siguiente experimento.

Hoy vamos a comprobar la efectividad de las mascarillas frente a microorganismos del aire. Para ello vamos a abrir placas de Petri durante 40 minutos y probaremos las siguientes condiciones:

1- Sin mascarilla (control)

2- Con mascarilla quirúrgica

3- Con mascarilla FFP2

Cada condición se repite en tres placas, de esta forma después haremos la media de los resultados.

RESULTADOS:

Para los resultados, contamos microorganismos en general, sin diferenciar colonias de bacterias, mohos o levaduras.

*En el caso de la placa 3 con la mascarilla FFP2 el número tan elevado se puede explicar por una contaminación bien de la placa o de la mascarilla o de la manipulación y no se ha tenido en cuenta para el cálculo.

Si lo representamos gráficamente:

Media de microorganismos del aire que caen en las placas de Petri en 40 minutos.

Como podemos observar, las mascarillas reducen notablemente el número de microorganismos que se depositan en las placas, siendo mayor la reducción en el caso de las FFP2.

Porcentaje de reducción de microorganismos del aire que caen en las placas de Petri con mascarilla respecto a las placas sin mascarilla.

Las quirúrgicas reducen un 82% mientras que las FFP2 un 93%. Así que, según este experimento, ambas mascarillas tienen una efectividad superior al 80% de reducción, siendo las FFP2 un 11% más efectivas.

Tras el trabajo previo de ver cómo se manipulan y cultivan microorganismos, hoy empezamos con la primera sesión presencial. Las preguntas que nos planteamos en este proyecto son (para empezar): ¿Sirven las mascarillas para prevenir infecciones bacterianas?¿Son todos los tipos de mascarillas igual de eficaces?

Para responderlas diseñaremos una serie de experimentos usando bacterias inócuas, placas de Petri y... mascarillas 😷.

En este enlace encontraréis una revisión que nos resultará útil como antecedentes. Asi también empezamos a manejar bibliografía científica:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452199X20301481

M. Espinosa

Si los microorganismos son invisibles a simple vista, ¿Cómo los podemos observar? Para eso tenemos los microscopios, pero hay otra forma de verlos a simple vista y es cuando forman colonias.

Una colonia se produce a partir de un solo microorganismo, que puede ser una bacteria, una levadura o la espora de un moho que por reproducciones sucesivas dan lugar a millones de células que se quedan juntas formando una agrupación que si podemos observar a a simple vista.

Para aprender a diferenciar y contar colonias hemos cultivado microorganismos del aire en diferentes espacios del instituto: aulas, la sala de profes, el laboratorio, la cafetería, los baños, la biblioteca, el patio,...

Para nuestro experimento hemos dejado las placas abiertas durante 30 minutos, las cerramos y las dejamos en nuestra incubadora durante 48h, y ¡a contar colonias!

También hemos aprendido que en ciencia se deben repetir los experimentos al menos por triplicado y después se hacen medias de los valores obtenidos.

CAOS O CIENCIAS AGRARIAS ONLINE para SECUNDARIA es un proyecto que arranca el curso 2020-21 desde la Estación Experimental del Zaidín, en Granada. Es un centro dependiente del CSIC y se trata de acercar la ciencia al alumnado de secundaria utilizando herramientas online.

Este curso es el segundo año del proyecto en nuestro centro, el IES Francisco Ayala. Este año participamos en un proyecto titulado: ¿SON EFICACES LAS MASCARILLAS FRENTE A BACTERIAS?

Somos 9 estudiantes de 1º de bachillerato dirigidos por el investigador Manuel Espinosa Urgel y coordinados por la profesora Lola Bernal González.

Vamos a intentar averiguar si son eficaces las mascarillas frente a bacterias y esporas de mohos. Por ello y antes de empezar con el proyecto, vamos a aprender un poco sobre técnicas microbiológicas con nuestra profesora Lola Bernal.

Primero hemos dado un poco de teoría sobre microorganismos y después hemos preparado medios de cultivo LB sólido, en placas de Petri. Para esterilizar nuestros medios hemos utilizado una olla exprés, que es el "autoclave" de la cocina.