Covid, ecco le poche ma essenziali regole per difendersi dal virus

In questi giorni in cui la pandemia sta avendo una recrudescenza e i dubbi e le perplessità aumentano sia per i genitori che per gli insegnanti o per chiunque si trova ad affrontare le problematiche da Covid19 quanto scritto da Luca Borro, ricercatore dell’Ospedale pediatrico Bambino Gesù di Roma, può essere utile e d’ausilio sul funzionamento delle mascherine e come queste “catturino” il virus, o su quante particelle emettiamo quando respiriamo, o se starnutiamo o tossiamo.

Nel suo articolo, apparso sul sito medium.com, il dott. Borro espone in in modo chiaro e semplice tutte le informazioni di base sul coronavirus che possono essere così comprese da tutte le fascia d’età dagli anziani ai più piccoli.

Anche noi riteniamo che se la scienza non viene divulgata in maniera semplice e comprensibile da “chiunque” non possiamo stupirci se “chiunque” non rispetta alla lettera le sacrosante regole imposte dalla scienza.

Di seguito quanto scritto dal dott.Borro.

La pandemia ha richiesto a ognuno di noi un profondo cambiamento individuale e sociale. L’idea di apportare un cambiamento alle nostre vite senza conoscere a fondo i motivi che impongono tale cambiamento è destabilizzante: per accettare che qualcuno ci imponga di cambiare la nostra vita dobbiamo conoscere nel dettaglio i motivi del cambiamento che ci viene richiesto.

L’obiettivo di questo articolo è far comprendere alcuni aspetti del nuovo Coronavirus Sars-Cov-2 con parole molto semplici ma con il rigore scientifico dovuto (ogni affermazione è confermata da un riferimento alla letteratura scientifica e quindi, sostanzialmente, non ho inventato niente).

Sappiamo ormai benissimo che la principale via di trasmissione dell’infezione dal nuovo coronavirus (Sars-Cov-2) è rappresentata dalle vie aeree [Ref]. In particolare la respirazione è il fenomeno che conduce nel nostro organismo particelle virali fuoriuscite da una sorgente di emissione (cosiddetto “spreader”). Sono state descritte anche altre vie di trasmissione dell’infezione come quella oro-fecale [Ref] e l’infezione da contatto con superfici contaminate [Ref] le quali sono tutt’oggi oggetto di approfondimenti scientifici per dimostrarne la reale incidenza sulla trasmissione del contagio.

CHE FORMA HA E QUANTO E’ GRANDE IL VIRUS?

Il Sars-Cov-2, responsabile della malattia Covid19, appartiene alla famiglia dei Coronavirus. Un coronavirus è un virus di forma approssimativamente “sferica”. Sulla sua superficie si trovano una serie di proteine alcune delle quali sono le responsabili del contatto tra virus e cellule umane. Si stima che su ogni particella di virus si trovino circa 90 proteine di “attacco” (diciamo così) che si uniscono con i recettori cellulari dell’uomo che si trovano (nostro malgrado) sulle cellule sane del nostro organismo. [Ref]. Il Sars-Cov-2 è grande circa 0.0001 millimetri [Ref].
Per capire le sue dimensioni immagina di strapparti un capello (uno solo), tagliarlo a metà e di guardare la sua sezione circolare cioè il suo diametro. Se volessimo riempire la sezione di questo capello con il Sars-Cov-2 servirebbero circa 400 particelle virali! Un altro esempio. Immagina di prendere una matita e guardarne la punta. Se volessimo riempire completamente la punta di una matita servirebbero circa 5000 (cinquemila!) particelle di Sars-Cov-2!

QUANTO PESA UNA PARTICELLA DI SARS-COV-2?

Una particella di Sars-Cov-2 ha una massa di circa 0.000000000000001 (15 zeri) grammo: non so dirvi, quindi, quante decine di volte è più leggera di un capello.

COME INFETTA L’UOMO

All’interno del virus si trova un lungo filamento formato da molecole di diverso tipo che costituiscono il suo codice genetico. Nel caso del Sars-Cov-2 questo filamento viene chiamato RNA virale. Tale RNA virale viene letteralmente iniettato” dal virus all’interno delle nostre cellule. Dopo che l’RNA del virus è entrato nelle nostre cellule ne prende “il comando” e le sfrutta per riprodursi in grandissima quantità. Una volta riprodotto il virus viene espulso dalla cellula per infettare altre cellule del nostro corpo.

IN QUANTO TEMPO INFETTA LE NOSTRE CELLULE

Per entrare in una cellula il virus Sars-Cov-1 (parente stretto del Sars-Cov-2) impiega circa 10 minuti [Ref]. Per replicarsi e portarsi fuori dalla cellula pronto ad infettare altre cellule impiega dalle 12 alle 36 ore [Ref]. Ogni volta che una cellula viene infettata è in grado di rilasciare, a sua volta, circa 1000 virioni* originatisi dal virus originale che è entrato nella cellula (questo è stato studiato per il virus MHV che è un coronavirus murino che infetta, cioè, i topi) [Ref] *il virione è un virus che si trova fuori dalla cellula, in uno stato indipendente dalla vita intra-cellulare.

QUANTO VIRUS POTREBBE ESSERCI NEI NOSTRI TESSUTI

Nel tratto nasofaringeo sono state rilevate fino a 1.000.000.000 (un miliardo) di copie di RNA virale per tampone analizzato. Questo è uno dei motivi per cui probabilmente si rende necessario fare il tampone tramite il naso e non basta semplicemente “sputacchiare” in un contenitore (provocazione molto di moda sul web in questo periodo) per ottenere risultati attendibili. Nella gola sono state rilevate fino a 100.000.000 di copie di RNA virale per tampone analizzato. Nelle feci sono state rilevate fino a 100.000.000 di copie di RNA virale per grammo di feci analizzate. Nell’espettorato (prelevato dalle basse vie aeree) sono state rilevate fino a 100.000.000.000 (cento miliardi) di copie per mL di espettorato.

COSA FA QUESTO VIRUS NELL’ARIA

Cosa fa questo virus nell’aria? Riferendomi a fonti scientifiche molto serie e qualche mio piccolo lavoro sul tema cercherò di rendere semplice e comprensibile la dinamica di interazione del virus con l’ambiente che ci circonda e di come esso si trasmette nelle nostre vie aeree. Nel corso di una giornata noi pronunciamo circa 15.000 parole e produciamo circa 17.000 atti respiratori. Queste attività che apparentemente ci sembrano insignificanti assumono un significato davvero rilevante nel contesto di una pandemia. Fenomeni come il parlare, respirare, starnutire, tossire sono i principali responsabili della trasmissione dell’infezione che causa la malattia Covid19. Quando parliamo, respiriamo, starnutiamo o tossiamo emettiamo le cosiddette (e ormai tristemente note) droplets. Si tratta di piccole gocce di fluido biologico (saliva) che fuoriescono dalle vie aeree superiori verso l’esterno. Esistono due grandi categorie di droplets che si dividono in base alle loro dimensioni:

1. Droplets grandi: la cui dimensione va da 0.01 mm fino a oltre 0.1 mm. Le droplets molto grandi (con dimensioni maggiori di 0.1 mm) tendono a cadere verso il suolo o sugli oggetti intorno allo spreader attratte dalla forza di gravità entro una distanza di circa 2 metri dalla sorgente [Ref]. Anche uno studio in cui ho collaborato come autore recentemente accettato per la pubblicazione su rivista impattata dimostra questo fenomeno.

2. Droplets estremamente piccole: generalmente possiamo definirle come le droplets che hanno una dimensione inferiore a 0.01 mm e sono soggette a evaporazione tanto da ridurre tantissimo la loro dimensione e diventare cosiddette “droplets nuclei”.
Per brevità, questo tipo di particelle le consideriamo aerosol. Sulla definizione di aerosol non c’è mai stata uniformità di pensiero: c’è chi considera aerosol le particelle disperse nell’aria con dimensioni inferiori a 0.002mm, 0.005mm, 0.01mm, 0.02mm o addirittura 0.1mm [Ref]. Le particelle che compongono l’aerosol possono rimanere in stato di galleggiamento nell’aria anche per diversi minuti e possono anche essere trasportate dalle correnti aeree nello spaz

Le droplets fuoriuscite dallo spreader contengono particelle virali vitali. Con il passare del tempo tali droplets, soggette alle condizioni ambientali di temperatura, umidità e pressione atmosferica, evaporano diminuendo la loro dimensione drasticamente e consentendo la fuoriuscita del solo virus generando così aerosol. La protezione più efficace contro l’aerosol è rappresentata dalle mascherine facciali FFP2 o FFP3 e non dalle mascherine chirurgiche. Credits: Luca Borro

PARLARE, TOSSIRE, STARNUTIRE: COSA SUCCEDE DI FRONTE A UN SOGGETTO POSITIVO AL CORONAVIRUS?

Vediamo brevemente cosa accade durante le nostre normali attività quando siamo a contatto con una persona positiva ad un’infezione virale ed eseguiamo normali azioni quotidiane come respirare, parlare, tossire e starnutire.

(Prima una premessa importante: con la MERS (Sindrome Respiratoria Medio Orientale da Coronavirus), affinchè potesse avvenire il contagio era necessario inalare circa 10.000 particelle virali. Nel caso del Covid19 si stima invece che la quantità di particelle virali da inalare per attivare il contagio è molto più bassa, tra le centinaia e le migliaia: forse 900 o forse 1500 particelle virali [Ref]: questo indica la grande contagiosità di questo patogeno. Per semplicità consideriamo che il numero di particelle virali che è necessario inalare per contrarre l’infezione da Sars-Cov-2 sia pari a 1.000.

COSA SUCCEDE MENTRE RESPIRIAMO

Durante i nostri 17.000 atti respiratori emettiamo principalmente aerosol a causa della scarsa forza esercitata dalla dinamica respiratoria nell’espellere droplets dalle alte vie aeree verso l’esterno. Le droplets emesse durante la respirazione sono pertanto in bassa quantità e viaggiano per circa 1 metro prima di cadere a terra alla velocità di 1 m/s.

COSA SUCCEDE IN UNA CHIACCHIERATA CON UN AMICO

Durante una chiacchierata con un nostro amico noi produciamo migliaia di droplets. Basti considerare che in 0.01 secondi di chiacchierata produciamo oltre 360 droplets [Ref] immaginate quante droplets produciamo in 5 minuti di spensierata chiacchierata al bar di fronte ad un caffè con un amico. Addirittura sembra che lo speech produca molte più droplets di un colpo di tosse [Ref][Ref]. In generale le droplets prodotte dall’attività di conversazione sono anche molto più piccole di quelle prodotte con la tosse [Ref]. Un minuto di chiacchierata con un nostro amico o parente inconsapevolmente positivo al Sars-Cov-2 realisticamente quindi può farci arrivare sulla faccia circa 1000 droplets che contengono virus [Ref] se non adottiamo un’adeguata distanza di sicurezza e le protezione individuali necessarie: esattamente la quantità di virus necessaria ad infettarci insomma. Giusto per non farci mancare nulla aggiungiamo anche che queste 1000 droplets che contengono virus possono rimanere nell’aria a galleggiare tranquillamente per circa 8 minuti [Ref].

COSA SUCCEDE CON UN COLPO DI TOSSE

Un colpo di tosse produce migliaia di droplets che viaggiano ad una velocità che va da 6 a 22 m/s ma che, fortunatamente per noi, tendono a cadere a terra entro 2 metri considerata la loro massa e l’attrazione verso il basso dovuta alla forza di gravità[Ref]. Il 97% delle droplets prodotte dalla tosse però hanno un diametro inferiore a 0.001mm [Ref] che rappresentano quindi aerosol che si genera nell’ambiente all’interno del quale si può anche diffondere. In un colpo di tosse possono venire espulse fino a 20.000 particelle virali [Ref]. Se 1000 particelle sono sufficienti a infettare una persona va da se che un colpo di tosse prodotto senza protezioni può causare un bel pò di problemi.

COSA SUCCEDE CON UNO STARNUTO

Uno starnuto produce, in media, circa 40.000 droplets il cui diametro varia da 0.005mm fino a 0.012m che viaggiano nell’aria ad una velocità di circa 100 m/s. Ponendo una velocità di 50m/s sappiamo che droplets abbastanza grandi (>0.06mm) possono viaggiare fino a 6 metri di distanza dallo spreader [Ref]. Incredibile se ci pensiamo.

QUANTE PARTICELLE VIRALI EMETTIAMO AL MINUTO?

Non sappiamo ancora quante particelle virali per minuto riesce ad emettere una persona positiva al Sars-Cov-2 ma sappiamo quante ne può emettere una persona che ha una normale influenza. Una persona influenzata può emettere 33 particelle virali infettanti per minuto [Ref]. Se abbiamo detto che 1000 particelle virali basterebbero per infettare un individuo allora in circa 30 minuti di contatto stretto con un soggetto positivo al virus influenzale si può essere contagiati. Questo valore è stato ridotto (cautelativamente e giustamente aggiungerei) a 15 minuti [Ref] per l’infezione da Sars-Cov-2.

COME INTERAGISCE IL VIRUS CON UNA MASCHERINA FACCIALE

C’è un meccanismo fisico molto preciso e concreto con cui il virus letteralmente si “schianta” sulle nostre mascherine facciali. L’interazione tra il virus e la mascherina non è qualcosa di astratto e conoscere come avviene questa interazione aiuta a comprendere meglio perchè è importante indossare la mascherina. Sono sempre più convinto che non è sufficiente dire che “indossare la mascherina è fondamentale”. E’ necessario spiegare anche per quale motivo è così importante: cosa riesce a fare una mascherina contro il virus? Lo blocca? Come lo blocca? A tal proposito è uscito un PrePrint di uno studio di cui sono autore che mostra la struttura tridimensionale di un filtro facciale P3 per chi volesse fare un piccolo “viaggio virtuale” in 3D nel filtro. Ci sono tantissimi tipi di mascherine e filtri facciali ma, in generale, tutte sono composte da migliaia di fibre intrecciate che utilizzano 4 semplici meccanismi per catturare le particelle virali [Ref]. Per ogni meccanismo ho creato una semplice animazione disegnata da me a mano libera per spiegare cosa accade alla nostra particella contenente virus quando incontra una fibra di una mascherina.

INTERCETTAZIONE
Molto semplice: una particella contenente virus trasportata dal flusso di aria del respiro arriva direttamente su una delle migliaia di fibre della mascherina e qui viene immediatamente catturata dalla fibra stessa.

DIFFUSIONE
Questo meccanismo si verifica con particelle virali molto piccole (< 0.001mm) le quali vengono a contatto con molecole piccolissime di gas che si muovono nella mascherina e da questi vengono trasportate casualmente sulle fibre dove vengono, infine, catturate.

IMPATTO INTERZIALE
Assolutamente niente di complicato: questo meccanismo si verifica con particelle virali abbastanza grandi le quali a causa della forza d’inerzia del loro movimento invece di seguire la traiettoria naturale si “schiantano” sulla fibra seguendo una traiettoria più o meno lineare.

ATTRAZIONE ELETTROSTATICA
Tra la particella virale e la fibra si crea un’attrazione elettrostatica che attrae la particella alla fibra catturandola.

L’idea di questo articolo era quella di fornire ai lettori una conoscenza molto basilare ma molto concreta e “tangibile” del nuovo coronavirus Sars-Cov-2.

L’obiettivo che mi ero proposto non era quello di scrivere un articolo che avesse una qualche pretesa scientifica ma semplicemente quello di far capire concretamente quale è il microorganismo con cui abbiamo a che fare e come funzionano (in pratica) alcune delle risorse che abbiamo a disposizione (es. mascherine e distanziamento sociale) per conviverci senza farci troppo male.

Sono convinto che se la scienza non viene divulgata in maniera semplice e comprensibile da “chiunque” non possiamo stupirci se “chiunque” non rispetta alla lettera le sacrosante regole imposte dalla scienza.

credit video-foto:Luca Borro