¿Cuánto tiempo persisten las partículas cargadas de virus en un ascensor después de que una persona infectada con COVID-19 se va? ¿Y hay alguna forma de detectar esas partículas? Un grupo de ingenieros eléctricos e informáticos de KAUST se propuso responder a estas preguntas utilizando ecuaciones matemáticas de dinámica de fluidos.

"Descubrimos que las partículas cargadas de virus aún pueden detectarse varios minutos después de un breve viaje en ascensor por una persona infectada, "dice el ingeniero eléctrico de KAUST Osama Amin.

Las ecuaciones del equipo y las simulaciones de respiración sugieren que la capacidad de un biosensor para detectar un virus mejora cuando se coloca en una pared de ascensor que puede reflejar partículas. También, para proteger a los futuros ocupantes, la cantidad de partículas en el aire se puede reducir haciendo que las otras tres paredes sean absorbentes.

Amin y sus colegas de KAUST han estado trabajando en el desarrollo de un concepto de comunicación no tradicional llamado "comunicación a través de la respiración". El concepto modela moléculas químicas y biológicas emitidas al exhalar como si fueran portadores de información en un sistema de comunicación que puede ser detectado en el otro extremo por un "receptor," "en este caso un biosensor.

"Este tipo de estudio requiere aportaciones de investigadores con variada experiencia en el modelado teórico de canales, diseño e integración del sistema, y esquemas de aprendizaje automático, "dice Amin.

En su trabajo anterior, utilizaron ecuaciones para comprender cómo las moléculas exhaladas se dispersan en espacios abiertos. También propusieron un sistema de detección que puede detectar moléculas exhaladas por el aliento de las personas en reuniones masivas.

En su trabajo actual, desarrollaron un modelo y simulaciones que describen lo que sucede con las moléculas exhaladas en la respiración dentro de una habitación cerrada en el espacio y el tiempo. Su modelado tomó en consideración la capacidad de las paredes para absorber o reflejar partículas. Una vez que sus modelos pudieron describir, resolver y simular la concentración de partículas cargadas de virus en una habitación pequeña en el espacio y el tiempo, los investigadores trabajaron en el cálculo de la probabilidad de que un biosensor pudiera detectar esas partículas.

Los cálculos asumieron el despliegue de un biosensor que usa anticuerpos para unirse a un virus específico e iniciar una señal. También tuvieron en cuenta parámetros como el tiempo y el volumen de muestreo de aerosoles, la eficiencia del muestreo y la probabilidad de que los anticuerpos se unan a un virus.

"Nuestro estudio proporciona engranajes matemáticos y de simulación vitales para nuestra investigación líder sobre la comunicación a través de la respiración, que esperamos se utilice para más análisis y diseños de sistemas, "dice el científico informático de KAUST Basem Shihada.

El equipo ahora está desarrollando un prototipo de muestreo y detección de aerosoles para productos químicos orgánicos que se exhalan al respirar. "También planeamos proponer mecanismos que reduzcan la probabilidad de contagio en espacios reducidos, incluidos los mecanismos de ventilación, higienización periódica del aire y diseño de paredes absorbentes y reflectantes, "dice Shihada.