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Sep 10, 2023

Aislamiento bacteriano y fúngico de mascarillas faciales bajo el COVID

Informes científicos volumen 12,

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 11361 (2022) Citar este artículo

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La pandemia de COVID-19 ha llevado a las personas a usar máscaras faciales diariamente en público. Aunque la eficacia de las mascarillas contra la transmisión viral se ha estudiado ampliamente, ha habido pocos informes sobre posibles problemas de higiene debido a bacterias y hongos adheridos a las mascarillas. Nuestro objetivo era (1) cuantificar e identificar las bacterias y los hongos que se adhieren a las máscaras, y (2) investigar si los microbios adheridos a las máscaras podrían estar asociados con los tipos y el uso de las máscaras y los estilos de vida individuales. Encuestamos a 109 voluntarios sobre el uso y el estilo de vida de sus mascarillas, y cultivamos bacterias y hongos del lado de la cara o del lado exterior de sus mascarillas. El número de colonias bacterianas fue mayor en el lado de la cara que en el lado exterior; el número de colonias de hongos era menor en el lado de la cara que en el lado exterior. Un uso más prolongado de la máscara aumentó significativamente el número de colonias de hongos, pero no el número de colonias bacterianas. Aunque la mayoría de los microbios identificados no eran patógenos en humanos; Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus y Cladosporium, encontramos varios microbios patógenos; Bacillus cereus, Staphylococcus saprophyticus, Aspergillus y Microsporum. Tampoco encontramos asociaciones de microbios adheridos a la máscara con los métodos de transporte o las gárgaras. Proponemos que las personas inmunodeprimidas eviten el uso repetido de mascarillas para prevenir infecciones microbianas.

La rápida propagación mundial del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) y la pandemia resultante de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) han dado lugar a esfuerzos urgentes para prevenir la transmisión viral. El método más tradicional y razonable para prevenir las infecciones respiratorias es el uso de mascarillas; varios grupos de investigación han demostrado su eficacia contra la transmisión viral respiratoria ante la pandemia de COVID-191,2. Durante la pandemia de COVID-19, cada vez más líneas de evidencia han respaldado la efectividad de usar máscaras faciales contra el SARS-CoV-2 y las gotitas3,4. Sin embargo, la Organización Mundial de la Salud (OMS) afirma que las máscaras faciales son efectivas solo cuando se usan con higiene de manos, el uso adecuado y la eliminación de las máscaras5.

Hay tres tipos de mascarillas disponibles comercialmente para la vida diaria en Japón: (1) mascarillas no tejidas, (2) de poliuretano y (3) de gasa o tela (Fig. 1a,b). Las máscaras no tejidas se usan comúnmente en todo el mundo para prevenir infecciones por gotitas de la mayoría de los microbios respiratorios, incluido el SARS-CoV-2 (Fig. 1c). Se han utilizado máscaras de poliuretano para proteger contra la fiebre del heno, particularmente en países asiáticos. Dado que las máscaras de poliuretano son fáciles de respirar y lavables, las máscaras se han vuelto populares y se han reutilizado varias veces durante la pandemia de COVID-19. Aunque las máscaras de gasa son menos populares, las máscaras se pueden lavar, reutilizar y prevenir infecciones de manera efectiva. Por lo tanto, el gobierno japonés distribuyó máscaras de gasa a todos los ciudadanos debido a la escasez de máscaras no tejidas durante la etapa inicial de la pandemia de COVID-19.

Tipos de mascarillas y tamaños de microbios. (a) Imágenes macroscópicas y microscópicas de tres tipos diferentes de mascarillas disponibles comercialmente. Las mascarillas no tejidas tienen tres capas: el tamaño de los poros de las capas exterior e interior es idéntico (50–150 µm); el tamaño de poro de la capa intermedia (considerada como un filtro) es menor (5–30 µm). Las imágenes microscópicas fueron tomadas por el microscopio Olympus CX33 con la cámara CCD DP22 (barra = 500 µm). (b) Tamaño de poro, grosor, capa y uso previsto de los tres tipos de mascarillas. El tamaño de poro de las mascarillas según las instrucciones de los fabricantes se confirmó utilizando las imágenes microscópicas que se muestran en (a) (paneles de la derecha). (c) El tamaño estándar de microbios y partículas (panel izquierdo) y sus comparaciones con el tamaño de poro (5 µm) del filtro medio de máscaras no tejidas (esquema derecho).

Aunque la eficacia de las mascarillas contra la transmisión viral se ha estudiado ampliamente3,4, los problemas de higiene en el uso de mascarillas siguen sin estar claros. El uso estándar de máscaras son máscaras no tejidas desechables. Sin embargo, en algunos casos, las personas pueden usar máscaras no tejidas repetidamente o usar diferentes tipos de máscaras en diferentes situaciones según sus culturas socioeconómicas. Por ejemplo, en Japón, la escasez de mascarillas no tejidas llevó al uso repetido de mascarillas desechables no tejidas y al uso de otros tipos de mascarillas faciales, como mascarillas hechas a mano y mascarillas de poliuretano6. Incluso después de que se resolvió la escasez de suministro de máscaras, algunas personas han usado máscaras desechables no tejidas repetidamente u otros tipos de máscaras faciales.

Entre los patógenos ambientales, los virus no pueden replicarse sin infectar las células huésped; la mayoría de las bacterias y hongos pueden sobrevivir y crecer en varios materiales dependiendo de las condiciones. Las bacterias y los hongos están ampliamente presentes en la superficie de los materiales que usamos en nuestra vida diaria (p. ej., billetes y en los sistemas de transporte público), donde podemos detectar bacterias y hongos patógenos7,8,9,10. Aunque algunos estudios informaron contaminación bacteriana o viral en máscaras en entornos clínicos y experimentales11,12,13, no se ha realizado ningún estudio sobre qué y cuántas bacterias y hongos se adhieren a las máscaras que se usan diariamente en entornos comunitarios; este es el problema de higiene descuidado bajo la pandemia de COVID-19. Dado que las máscaras pueden ser una fuente directa de infección para el tracto respiratorio, el tracto digestivo y la piel, es crucial mantener su higiene para prevenir infecciones bacterianas y fúngicas que pueden exacerbar el COVID-19. Por lo tanto, en este estudio, luego de una encuesta de 109 voluntarios sobre el uso de mascarillas y estilos de vida, nuestro objetivo fue cuantificar e identificar las bacterias y los hongos adheridos a las mascarillas mediante el cultivo de microbios aislados de las mascarillas.

Aunque el número de pacientes con COVID-19 fue relativamente bajo en Japón durante el período de estudio, la mayoría de las personas usaban mascarillas en lugares públicos y todos los participantes de la encuesta usaban mascarillas. Primero, recopilamos información sobre los tipos de máscaras y la duración del uso de máscaras de 109 participantes: 63 hombres (58 %) y 46 mujeres (42 %). La mayoría (78% en total) de los participantes utilizó máscaras no tejidas (Fig. 2a); el porcentaje de usuarios de mascarillas no tejidas fue significativamente mayor que el de los usuarios de otros tipos de mascarillas (P < 0,001, la mayoría de ellos eran usuarios de mascarillas de poliuretano excepto unos pocos usuarios de mascarillas de gasa o tela). Con respecto a la duración del uso de mascarillas, encontramos que el 75 % de los usuarios de mascarillas no tejidas las usaron durante un solo día. Por el contrario, el 58 % de los usuarios de otros tipos de mascarillas usaron las mismas mascarillas durante dos días o más (Fig. 2b). Esto podría deberse a que otros tipos de mascarillas, incluidas las de poliuretano, gasa y tela, están diseñadas para lavarse y usarse repetidamente; los usuarios comúnmente lavaban y reutilizaban sus máscaras varias veces. Por otro lado, no encontramos diferencias significativas entre géneros en cuanto a los tipos de máscara y la duración del uso (Fig. 2a, c).

Resultados de la encuesta sobre el uso de mascarillas y recuentos de colonias de microbios en el lado de la cara y en el lado exterior de las mascarillas. (a) Uso de máscaras no tejidas y otros tipos de máscaras (otros) entre participantes masculinos y femeninos (n = 109). La mayoría de los "otros" eran máscaras de poliuretano, excepto unas pocas máscaras de gasa o tela. (b) Duración del uso en no tejidos, otros tipos de máscaras y total (no tejidos y otros combinados). El porcentaje de "otros" que usaron las mismas máscaras durante dos días o más (58 %) fue significativamente mayor que el de los usuarios de máscaras no tejidas (25 %, P < 0,001). (c) Duración del uso de la máscara en cada género (sin diferencia significativa). ( d, e ) Las bacterias ( d ) y los hongos ( e ) en las máscaras del lado de la cara y del lado exterior se cultivaron por separado después de presionar cada superficie de la máscara en placas de agar. Recuentos de colonias microbianas/placa (paneles de la izquierda); en los diagramas de caja, los símbolos de cruz, las barras y los puntos indican la media, la mediana y los valores atípicos, respectivamente. Se compararon los recuentos de colonias microbianas en el lado de la cara (paneles del medio) y el lado exterior (paneles de la derecha) según los tipos de máscara y la duración del uso de la máscara. Media + error estándar de la media (SEM). La prueba t pareada y la prueba t de Student se usaron para los análisis estadísticos. *P < 0,05; ** P < 0,001.

Los microbios de las máscaras se cultivaron presionando el lado de la cara y el lado exterior de las máscaras en placas de agar (dos placas por participante: el lado de la cara y el lado exterior). Incubamos las placas de agar durante 18 horas (h) y 5 días para la propagación bacteriana y fúngica, respectivamente, y realizamos el conteo de colonias.

Bacterias (Fig. 2d): Observamos colonias bacterianas en el 99% de las muestras en el lado frontal y en el 94% en el lado externo; no se vio colonia en una muestra del lado frontal y en seis muestras del lado exterior. Los recuentos de colonias del lado de la cara y del lado exterior fueron 168,6 ± 24,7 y 36,0 ± 7,0 [media ± error estándar de la media (SEM)], respectivamente. Comparamos los recuentos de colonias entre el lado de la cara y el lado exterior de cada individuo y descubrimos que los recuentos medios de colonias eran 13,4 veces más altos en el lado de la cara de las máscaras (prueba t pareada, P < 0,001). Para evaluar la influencia de los tipos de máscara y la duración del uso de la máscara, comparamos los recuentos de colonias entre quienes usaron la máscara durante un día (3 a 6 h), dos días y más, según los tipos de máscara [no tejida, otros, y todos (no tejidos y otros combinados)]. No encontramos diferencias significativas en los recuentos de colonias entre los diferentes tipos de mascarillas, independientemente de la duración del uso.

Hongos (Fig. 2e): Observamos colonias de hongos en el 79% de las muestras en el lado frontal y en el 95% en el lado externo. Los recuentos de colonias de hongos fueron menores que los de bacterias y los recuentos de colonias en el lado de la cara y el lado exterior fueron 4,6 ± 1,9 y 6,1 ± 1,9 (media ± SEM), respectivamente. En contraste con las colonias bacterianas, los recuentos de colonias de hongos en cada individuo fueron 2,4 veces más altos en el lado exterior que en el lado de la cara (prueba t pareada, P < 0,05). Cuando los participantes usaron las mismas máscaras durante más de dos días, los recuentos de colonias de hongos aumentaron en el lado exterior de las máscaras, en comparación con el uso de un día. No hubo diferencias estadísticas en los recuentos de colonias entre los usuarios de máscaras no tejidas y "otros", excepto en los recuentos de colonias de hongos en el lado exterior de las máscaras después de un día de uso.

Dado que las hembras se maquillan preferentemente la cara, examinamos si los recuentos de colonias de bacterias y hongos podrían ser diferentes entre machos y hembras. Solo los recuentos de colonias bacterianas en las muestras del lado de la cara de los usuarios de un día fueron significativamente diferentes, más bajos en las mujeres (Fig. S1).

Determinamos si los estilos de vida individuales podrían afectar los recuentos microbianos en las máscaras que se originan en el huésped (es decir, humano) o el medio ambiente. Uno de los factores ambientales que parecían afectar los niveles de microbios en las máscaras es el transporte para ir al trabajo (Fig. 3a). Aquí, clasificamos en tres sistemas de transporte: (1) transporte público, incluidos trenes y autobuses; (2) vehículos privados como automóviles y camiones; y (3) caminar, bicicletas y motos. No encontramos diferencias en los recuentos de colonias de bacterias o hongos en ambos lados de las máscaras entre los tres sistemas de transporte.

Estilos de vida y colonias microbianas: transporte, gárgaras y consumo de natto. (a) Categorizamos tres sistemas de transporte para viajar: (1) transporte público: trenes y/o autobuses; (2) vehículos privados: automóviles y camiones; y (3) caminar/bicicleta: caminar, bicicletas y motos. No encontramos diferencias en los recuentos de colonias de bacterias y hongos entre las tres categorías de transporte en el lado frontal o externo de las máscaras. (b) Recuento de colonias microbianas y hábito de hacer gárgaras. El gráfico circular mostró el porcentaje de frecuencia de gárgaras de los participantes; El 67% de los participantes hacía gárgaras al menos una vez al día. No encontramos diferencias en los recuentos de colonias bacterianas o fúngicas entre los participantes, independientemente de la frecuencia de las gárgaras. (c) Consumo de natto y colonias de Bacillus subtilis. El natto es un alimento tradicional japonés elaborado con soja fermentada con B. subtilis que forma grandes colonias blancas en placas de agar. Según la encuesta, el 9% y el 27% de los participantes han comido natto diariamente y semanalmente, respectivamente; El 19% (21 de 109) de los participantes comieron natto durante el período experimental. Los participantes que comieron natto tenían un porcentaje significativamente mayor de colonias de B. subtilis que los que no comieron natto.

A continuación, evaluamos dos hábitos populares en Japón: hacer gárgaras y consumir natto. Hacer gárgaras (también conocido como enjuague bucal/de garganta) es una costumbre japonesa que se cree que previene las infecciones respiratorias14. De los participantes, el 67 % hacía gárgaras al menos una vez al día y generalmente hacía gárgaras cuando volvía a casa. Sin embargo, no hubo diferencias en los recuentos de colonias bacterianas o fúngicas entre los participantes, independientemente de las gárgaras (Fig. 3b).

El natto es un alimento fermentado japonés tradicional que es pegajoso cuando se come y se pega a la boca ya los palillos (Fig. 3c). El natto se elabora fermentando soja con la bacteria formadora de esporas Bacillus subtilis, que puede sobrevivir en condiciones secas. Como era de esperar, en este estudio observamos las grandes colonias blancas formadas por B. subtilis. Según el cuestionario, el 9% y el 27% de los participantes han comido natto diariamente y semanalmente, respectivamente; El 19% de los participantes comieron natto durante el período experimental. Los participantes que comieron natto tuvieron una incidencia significativamente mayor de grandes colonias blancas de B. subtilis en ambos lados de las máscaras que los que no lo hicieron.

En los cultivos bacterianos, observamos una variedad de colonias en las placas de agar (Fig. 4a). Clasificamos morfológicamente las colonias en cuatro formas principales de colonias y las otras formas: (1) pequeñas blancas, (2) grandes blancas, (3) pequeñas amarillas, (4) medianas blancas y las otras formas, incluyendo medianas a grandes con amarillo o rosa, según el tamaño de la colonia (pequeña < 2 mm, mediana 2–10 mm y grande 10 mm <), color y frecuencias (Fig. 4a,b). La frecuencia de colonias se calculó con dos fórmulas: (I) incidencia de colonias = número de placas que contenían la colonia de interés/número total de placas (n = 109) × 100; y (II) % total = recuentos de colonias de interés/recuentos totales de colonias en cada placa × 100 (luego, se calculó la media del % total de todas las placas). Como se muestra en la Fig. 4a, la mayoría de los participantes tenían más de una forma de colonia. El predominio de las cuatro formas de colonias con respecto a la incidencia de colonias y el % total medio de cada colonia fue similar en general en el lado de la cara y en el lado exterior (Fig. 4b). Las colonias blancas pequeñas se observaron con mayor frecuencia, con una incidencia y un % total superiores al 80 % y al 70 %, respectivamente.

Morfologías e identificación de colonias bacterianas. (a) Observamos una variedad de colonias en las placas de agar y clasificamos las colonias en cuatro formas principales de colonias, morfológicamente. Las bacterias representativas compuestas de cada colonia se visualizaron con sus imágenes de tinción de Gram. (b) Principales formas de colonias, bacterias identificadas y frecuencias (incidencia y % total). (c) Bacterias identificadas, su localización y patogenicidad en humanos.

Para determinar aún más las bacterias que componen cada colonia, realizamos la tinción de Gram y la secuenciación del ARN ribosómico (ARNr) 16S. La secuenciación del ARNr 16S mostró que las pequeñas colonias blancas consistían principalmente en Staphylococcus epidermidis y/o S. aureus; la principal especie de bacteria que formaba las pequeñas colonias amarillas era S. aureus. Las colonias blancas grandes fueron las segundas más observadas y consistieron en B. subtilis, un componente de natto (como se muestra en la Fig. 3c). Las colonias blancas medianas consistieron en B. cereus y B. simplex; B. cereus se identificó solo en el lado exterior de las máscaras. Entre las colonias, también identificamos otras especies bacterianas mediante secuenciación de ARNr 16S (Fig. 4c). Aunque la mayoría de las bacterias identificadas no eran patógenas, había varias bacterias potencialmente patógenas en humanos como sigue: S. aureus (bacteria comensal, pero su crecimiento excesivo puede causar diversas enfermedades); B. cereus (bacteria intestinal que causa intoxicación alimentaria); Staphylococcus saprophyticus (infección del tracto urinario); y Pseudomonas luteola (patógeno oportunista)15,16,17.

Después de cuantificar las colonias de hongos, las incubamos durante otros 2 días a 37 °C para inducir la formación de esporas. Luego, usando tinción con azul de algodón de lactofenol, identificamos hongos en las máscaras según la morfología de la colonia macroscópicamente, así como la morfología de la hifa y la espora microscópicamente. Aunque no pudimos identificar algunos hongos debido a la falta de formación de esporas, identificamos 13 géneros de hongos (Fig. 5). Entre ellos, más del 20% de los participantes tenían los cuatro géneros de hongos, a saber, Cladosporium, Fonsecaea, Mucor y Trichophyton, en común en ambos lados de las máscaras. Los tres últimos son potencialmente patógenos en humanos (fig. 5).

Identificación de colonias de hongos. Identificamos hongos por la morfología de la colonia macroscópicamente, así como la morfología de la hifa y la espora microscópicamente. Se mostraron diez imágenes fúngicas representativas. Las barras blancas y amarillas son de 10 mm y 5 mm, respectivamente. Se listaron los hongos identificados, la incidencia en este estudio, la localización y la patogenicidad.

En este estudio, demostramos las asociaciones entre varios factores y las contaminaciones microbianas de las mascarillas faciales comúnmente utilizadas en todo el mundo durante la pandemia de COVID-19. Aunque algunos de nuestros hallazgos fueron lo que habíamos anticipado, hubo varios hallazgos imprevistos, que deben abordarse como problemas de higiene esenciales. En la Tabla 1, resumimos los principales hallazgos y mostramos los resultados con las diferencias estadísticas en negrita (P < 0,05). Los recuentos de colonias de máscaras faciales fueron más altos en bacterias que en hongos; los recuentos de colonias bacterianas y fúngicas fueron más altos en el lado de la cara y en el lado exterior, respectivamente. La mayor duración del uso de mascarillas se correlacionó con aumentos en los recuentos de colonias fúngicas, pero no en los recuentos de colonias bacterianas. También descubrimos que las máscaras no tejidas tenían menos hongos que otros tipos de máscaras en el lado exterior. Aunque los recuentos de colonias bacterianas fueron comparables en todos los tipos de máscaras, los del lado de la cara fueron más bajos en las mujeres que en los hombres.

Además, realizamos un análisis de características operativas del receptor (ROC) para ver las asociaciones entre los datos obtenidos en este estudio que se muestran en la Tabla 2, donde el área bajo la curva (AUC) indicó asociaciones positivas y negativas (Figs. 2e, S1). El género Cladosporium, el hongo detectado con mayor frecuencia en este estudio, se detectó con mayor frecuencia en mujeres (58% mujeres y 29% hombres). B. subtilis se detectó con mayor frecuencia en las máscaras utilizadas por los participantes que comieron natto al menos una vez al mes. Por el contrario, los sistemas de transporte no se asociaron con recuentos de colonias de bacterias u hongos. Estos resultados fueron consistentes con nuestros hallazgos en la Fig. 3, donde ni el uso del transporte público ni las gárgaras alteraron los recuentos de colonias bacterianas o fúngicas. Por otro lado, comer natto aumentó considerablemente el recuento de colonias de B. subtilis en las máscaras. Aunque B. subtilis se multiplica rápidamente y forma colonias lo suficientemente grandes como para superar a otras colonias bacterianas, la presencia de B. subtilis no afectó los recuentos de S. epidermidis, la bacteria detectada con mayor frecuencia en este estudio. Los recuentos de colonias medianas blancas parecían verse afectados negativamente por la presencia de B. subtilis (AUC = 0,65). Esto es coherente con el informe anterior18 de que B. subtilis inhibió el crecimiento de B. simplex, que era un componente principal de una colonia blanca de tamaño mediano en el estudio actual.

La mayoría de los hongos aislados en este estudio eran patógenos oportunistas en lugar de patógenos (Fig. 5), aunque se debe recomendar a los huéspedes inmunocomprometidos que usen máscaras no tejidas a diario. Detectamos B. cereus, un patógeno transmitido por los alimentos, en el lado exterior de las máscaras en el 5 % de los participantes (Fig. 4c), lo que sugiere que B. cereus podría adherirse a las máscaras faciales a través de las manos a través de las heces. Se recomienda el lavado de manos intensivo, ya que el lavado de manos es eficaz para reducir la incidencia de diarrea19.

Aunque anticipamos que los recuentos de colonias bacterianas podrían aumentar debido a la duración del uso de la mascarilla, no fue así. El requerimiento de humedad de las bacterias puede explicar esto20,21. Mientras usamos una máscara facial, la humedad debajo del espacio de la máscara llega a ser aproximadamente del 80 %, en el que las bacterias pueden sobrevivir y crecer22,23. Por el contrario, cuando una máscara usada no se usa durante mucho tiempo, especialmente por la noche, se seca durante la noche y es probable que las bacterias de la máscara mueran debido a las condiciones secas. Por otro lado, dado que los hongos y sus esporas son resistentes a la desecación, pueden sobrevivir en las condiciones en que las máscaras se secan. Esto explica por qué los hongos tienden a acumularse y aumentar con el uso prolongado de la mascarilla. Cuando comparamos los recuentos de colonias microbianas entre los tipos de mascarillas, no hubo diferencias sustanciales en los recuentos de colonias microbianas entre las mascarillas no tejidas y otros tipos de mascarillas. Estos hallazgos sugieren que el mayor número de colonias de hongos en el lado exterior de las mascarillas se debe a la duración del uso de las mascarillas, pero no a los tipos de mascarillas. Con respecto a las máscaras lavables/reutilizables ("otros tipos" de máscaras en el estudio actual), se ha recomendado el método de limpieza adecuado para las máscaras faciales de algodón para reducir la carga microbiana en las máscaras12. Sin embargo, en los experimentos actuales, no encontramos diferencias significativas en el número de colonias de bacterias o hongos en las máscaras según el lavado (Fig. S2). Esto podría explicarse por la falta de información sobre el método de limpieza adecuado para la mayoría de los usuarios de mascarillas (es decir, hervir a 100 °C, lavar a 60 °C o planchar con una plancha de vapor) para desinfectar las mascarillas.

Hubo algunos estudios que informaron aislamiento microbiano en máscaras; un grupo belga investigó el número de colonias bacterianas en máscaras faciales en entornos experimentales, donde 13 voluntarios usaron máscaras quirúrgicas y de algodón durante 4 h12. Los autores recolectaron bacterias agitando las máscaras (sin separarlas en las capas del lado de la cara y del lado externo) con PBS y cultivaron las bacterias en las placas de agar de infusión de cerebro y corazón (BHI) y caldo de lisogenia (LB). Descubrieron que el número de colonias bacterianas era mayor en las máscaras de algodón que en las máscaras quirúrgicas y que los principales géneros bacterianos de las máscaras quirúrgicas eran Staphylococcus y Streptococcus. Nuestro estudio también detectó Staphylococcus, pero no Streptococcus que no pueden crecer en la placa BHI.

Los recuentos de colonias bacterianas en las máscaras faciales fueron más altos en los hombres que en las mujeres entre los usuarios diarios (Fig. S1). Sospechamos que la diferencia podría estar asociada con un cuidado de la piel facial más intensivo por parte de las mujeres que de los hombres. Por lo tanto, realizamos un análisis de componentes principales (PCA), utilizando los datos de la encuesta basados ​​en una rutina diaria de cuidado de la piel del rostro (tres categorías: 1. método de lavado de cara, 2. uso de loción/protector solar y 3. uso de base) así como el recuentos de colonias bacterianas y fúngicas de máscaras usadas durante 4 h (Fig. S3a). La proporción de varianza del componente principal (PC) 1 fue del 44%; Los valores de PC1 reflejaron un cuidado de la piel facial más intensivo. Aquí, el número de colonias bacterianas y tres categorías de cuidado de la piel contribuyeron negativa y positivamente a los valores de PC1, respectivamente. Esto sugirió que un cuidado de la piel facial más intensivo puede disminuir las bacterias en las máscaras faciales. Entre las tres categorías de cuidado de la piel en la encuesta, probamos si el uso de la base podría afectar la cantidad de colonias bacterianas. Reclutamos voluntarios y les pedimos que usaran la máscara durante 4 h con la base aplicada solo en la mitad izquierda de la cara. No encontramos diferencias en el número de colonias bacterianas entre las mitades izquierda y derecha de las mascarillas (Fig. S3b). Además, ni el uso de loción/protector solar ni el método de lavado de cara disminuyeron estadísticamente el número de colonias bacterianas por sí mismos (datos no mostrados). Aunque no examinamos otros factores que pueden contribuir a la diferencia de género en los recuentos de colonias bacterianas, los factores potenciales incluyen la temperatura facial más alta en los hombres24 y la diferencia de género en el sudor y el sebo25.

Hubo varias limitaciones en este estudio. Primero, la encuesta de máscaras faciales en este estudio no fue exhaustiva y el tamaño de la muestra fue pequeño. Aunque las máscaras faciales se clasificaron en tres tipos principales, se pueden subdividir según el grosor, el revestimiento de la tela y otros factores que pueden afectar el crecimiento microbiano. En entornos experimentales, el número y la composición de las colonias bacterianas diferían entre las mascarillas faciales quirúrgicas y de algodón después de 4 h de uso12. En segundo lugar, en todos los experimentos, dado que las máscaras faciales se ponían y quitaban con las manos desnudas, existía la posibilidad de que los microbios de las manos se transfirieran a las máscaras faciales. Aquí, instruimos intencionalmente a los participantes para que no usaran guantes durante el período experimental, ya que nuestros objetivos eran examinar bacterias y hongos en las máscaras faciales bajo nuestro estilo de vida normal. Las colonias microbianas detectadas a partir de nuevas máscaras no tejidas manipuladas con las manos descubiertas fueron insignificantes (promedio de 6,5 colonias bacterianas y sin hongos, datos no mostrados). Por último, existe el argumento de que las máscaras faciales deben lavarse a fondo con caldo detergente para un mejor aislamiento de los microbios en las máscaras26. En este estudio, sin embargo, decidimos recolectar microbios en las máscaras faciales simplemente presionándolos en placas de agar. Aunque este método puede dejar microbios sustanciales en los materiales de la máscara, creemos que los microbios que se desprenden fácilmente son más relevantes para las infecciones respiratorias.

En este estudio, nos enfocamos en un problema de higiene recientemente surgido en los estilos de vida actuales de usar máscaras faciales durante la pandemia de COVID-19. Estos resultados proporcionarán nuevos conocimientos sobre el uso de mascarillas para prevenir posibles infecciones patógenas.

Una máscara no tejida estaba compuesta por tres capas, cada una de las cuales se cortó con tijeras y se separó manualmente. Una mascarilla de gasa estaba compuesta por múltiples capas, una de las cuales se separaba manualmente. Colocamos directamente una máscara de poliuretano (sin preparación de muestras) o cada capa de las máscaras de gasa y no tejidas en la platina del microscopio CX33 (Olympus, Tokio, Japón) y tomamos imágenes usando lentes de objetivo de 10 × con la cámara CCD DP22 ( Olimpo).

Este estudio se realizó entre septiembre y octubre de 2020. Los participantes fueron 109 estudiantes de medicina, 63 hombres (22,4 ± 0,4 años) y 46 mujeres (21,2 ± 0,3 años, sin diferencias significativas entre géneros) en la Facultad de Medicina de la Universidad de Kindai, Osaka, Japón. . Todos los protocolos experimentales fueron aprobados por el Comité Institucional de Bioseguridad de la Universidad de Kindai y realizados según las pautas institucionales. Se obtuvo el consentimiento informado de todos los participantes. La encuesta para los participantes fue la siguiente: edad, sexo, tipo de mascarilla, duración del uso de la mascarilla, transporte, hábito de hacer gárgaras y hábito de consumo de natto. Confirmamos que ningún participante fue tratado con medicamentos antimicrobianos durante los períodos experimentales.

Para aislar y cultivar los microbios adheridos a las máscaras faciales, el lado frontal y el exterior de las máscaras faciales se presionaron en placas de agar (8,6 cm de diámetro, 58 cm2 de área), por separado, que se cubrieron con las tapas inmediatamente para evitar la contaminación. Las condiciones de cultivo fueron las siguientes: para los cultivos bacterianos, placas de agar BHI (Eiken Chemical Co., LTD, Tochigi, Japón) o caldo de digestión de caseína de soja con lecitina y polisorbato 80 (SCDLP) placas de agar (Eiken Chemical Co., LTD ,) se utilizaron y se incubaron a 37 °C en condiciones aeróbicas durante 18 h. Encontramos números de colonias y morfología similares entre las placas de agar BHI y SCDLP. Esto es consistente con los hallazgos previos informados por Delanghe et al., donde el número de colonias bacterianas de las muestras de máscaras quirúrgicas fue comparable entre las placas de agar BHI y LB12. Por lo tanto, en todos los experimentos posteriores, decidimos utilizar placas de agar BHI, que se utilizan ampliamente como medio de cultivo de uso general. En la incubación más prolongada (> 2 días), la bacteria de crecimiento rápido B. subtilis superó a las otras bacterias, lo que resultó en la dificultad de detectar bacterias de crecimiento lento. Para los cultivos fúngicos se utilizaron placas de agar dextrosa Sabouraud (Nissui Pharmaceutical Co., LTD, Tokio, Japón) y se incubaron a 25 °C en condiciones aeróbicas durante 5 días. Después de la incubación primaria, evaluamos la morfología de la colonia y realizamos el conteo de colonias. Aunque probamos la presencia de microbios en la capa intermedia (capa de filtro), solo detectamos un pequeño número de colonias bacterianas y fúngicas (media ± SEM: colonias bacterianas, 6,3 ± 4,9; y colonias fúngicas, 1,0 ± 0,5). Por lo tanto, decidimos centrarnos en las colonias microbianas en el lado de la cara y el lado exterior de las máscaras en este estudio.

Bacterias: recolectamos 94 colonias de las placas cultivadas, ADN aislado y secuenciación de ARN ribosómico (ARNr) 16S mediante MiSeq (Illumina, San Diego, CA) en el Centro de análisis de microbiota oral (Takamatsu, Japón). También preparamos frotis bacterianos en portaobjetos de vidrio para tinción de Gram (Fujifilm Wako, Osaka, Japón) y tomamos las imágenes microscópicas utilizando el microscopio CX33 con la cámara CCD DP22.

Hongos: seleccionamos placas de agar representativas que contenían diferentes tipos de colonias de hongos de todas las placas cultivadas. Además, incubamos las placas cultivadas a 37 °C durante 2 días para inducir la formación de esporas, teñimos los hongos con azul de algodón lactofenol (Muto pure chemical Co., LTD, Tokio, Japón) y los identificamos en función de la morfología de sus colonias y microscópicamente37. .

Realizamos PCA utilizando el software RStudio (versión 1.4.1106) y Exploratory (Exploratory, Inc., CA). Para los análisis estadísticos, realizamos la prueba t pareada, la prueba t de Student y la prueba χ2. Para determinar las correlaciones entre los datos obtenidos en este estudio, realizamos un análisis ROC para evaluar la asociación entre los factores y los resultados mediante el cálculo del AUC. El AUC cercano a 1 indica una fuerte asociación, y menos de 0,5 indica que no hay asociación.

Los conjuntos de datos generados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

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Descargar referencias

Agradecemos a los estudiantes de medicina de segundo año de la Facultad de Medicina de la Universidad de Kindai que sirvieron como voluntarios para los experimentos con máscaras. Agradecemos a la Sra. Namie Sakiyama por su excelente asistencia técnica.

La Sociedad Japonesa para la Promoción de las Subvenciones Científicas para la Investigación Científica-KAKENHI, 20K07455 (IT), 18K07379 (AMP), 21K07287 (AMP). Proyecto de apoyo de la Universidad All-Kindai contra COVID-19 (AMP, IT). Programa de Investigación sobre Enfermedades Infecciosas Emergentes y Reemergentes de la Agencia Japonesa para la Investigación y el Desarrollo Médico (AMED) con el número de subvención 19fk0108168s0101 (IT).

Departamento de Microbiología, Facultad de Medicina de la Universidad de Kindai, 377-2 Ohnohigashi, Osakasayama, Osaka, 589-8511, Japón

Parque Ah-Mee, Sundar Khadka, Fumitaka Sato, Seiichi Omura, Mitsugu Fujita, Kazuki Hashiwaki e Ikuo Tsunoda

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Correspondencia a Ah-Mee Park.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Park, AM., Khadka, S., Sato, F. et al. Aislamiento bacteriano y fúngico de mascarillas faciales durante la pandemia de COVID-19. Informe científico 12, 11361 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-15409-x

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Recibido: 01 Marzo 2022

Aceptado: 23 junio 2022

Publicado: 18 julio 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-15409-x

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