Archivos mensuales: diciembre 2015

Los indices de toxicidad en emergencias

La Directiva 96/82/CE del Consejo, de 9 de diciembre de 1996, relativa al control de los riesgos inherentes a los accidentes graves en los que intervengan sustancias peligrosas, está incorporada a nuestro ordenamiento jurídico a través del Real Decreto 1254/1999, de 16 de julio, que derogó el Real Decreto 886/1988, de 15 de julio, que hasta entonces regulaba esta materia.1

El Real Decreto 1254/1999 establece, en su disposición final primera, la necesidad de revisar la Directriz básica para la elaboración y homologación de los planes especiales del sector químico. La última Directriz básica había sido aprobada por Acuerdo del Consejo de Ministros, de 23 de noviembre de 1990, desarrollada de acuerdo con el RD 886/88 ya derogado, y publicada mediante Resolución de la Subsecretaría del Ministerio del Interior, de 30 de enero de 1991.1

Aprobada y publicada la citada Directriz básica, se publicó el Real Decreto 407/1992, de 24 de abril, que aprobaba la Norma básica de protección civil, que constituía, en desarrollo de la Ley 2/1985, de 21 de enero, sobre Protección Civil, el marco fundamental para la elaboración e integración de los diferentes planes de protección civil y contemplaba el riesgo químico como objeto de planificación especial.1

Se hacía pues necesaria una nueva Directriz básica, y el Real Decreto 1196/2003, de 19 de septiembre de 2003, aprobaba la nueva Directriz básica de protección civil para el control y planificación ante el riesgo de accidentes graves en los que intervienen sustancias peligrosas.1

 

Riesgo, daño y vulnerabilidad
Los diversos tipos de accidentes graves a considerar en los establecimientos industriales pueden producir los siguientes fenómenos peligrosos para personas, el medio ambiente y los bienes:

  • de tipo mecánico: ondas de presión y proyectiles.
  • de tipo térmico: radiación térmica.
  • de tipo químico: nube tóxica o contaminación del medio ambiente provocada por la fuga o vertido incontrolado de sustancias peligrosas.

Estos fenómenos pueden presentarse aislada, simultánea o secuencialmente.

Según el RD 1196/2003 por “peligro” se entiende la capacidad intrínseca de una sustancia o la potencialidad de una situación física para ocasionar daños a las personas, los bienes y el medio ambiente, mientras que por “riesgo” se entiende la probabilidad de que se produzca un efecto dañino específico en un período de tiempo determinado o en circunstancias determinadas. Para la determinación de los riesgos, se debe efectuar una identificación de los peligros, y luego realizar una evaluación de los riesgos.
La definición de vulnerabilidad la encontramos en la Ley 17/2015, de 9 de julio, del Sistema Nacional de Protección Civil, que entiende por “vulnerabilidad” la característica de una colectividad de personas o bienes que los hacen susceptibles de ser afectados en mayor o menor grado por un peligro en determinadas circunstancias

El control y la planificación ante el riesgo de un accidente grave en un establecimiento se fundamentan en la evaluación de las consecuencias de los fenómenos peligrosos que pueden producir los accidentes graves sobre los elementos vulnerables.
Para cada uno de los tipos de fenómenos peligrosos (mecánico, térmico y químico), se establecen unas variables físico-químicas cuyas magnitudes pueden considerarse suficientemente representativas para evaluar el alcance del fenómeno peligroso en cuestión. Las zonas potencialmente afectadas por los fenómenos peligrosos se determinan a partir de las distancias a las que esas variables físico-químicas representativas alcanzan unos determinados valores umbrales.

La Directriz básica (RD 1196/2003) establece dos zonas, una zona de intervención en la que las consecuencias de los accidentes producen un nivel de daños tal que se requiere la aplicación inmediata de medidas de protección, y una zona de alerta en la que las consecuencias de los accidentes provocan efectos que, aunque perceptibles por la población, no justifican la intervención, excepto para los grupos críticos de población.

Las guías de intervención ante emergencias, como por ejemplo, la ERG 2012, establecen para la intervención dos distancias, la distancia de aislamiento inicial y la distancia de acción protectora. La distancia de aislamiento inicial es una distancia (radio) en todas las direcciones desde la fuente del derrame o escape que define un círculo (zona de aislamiento inicial) dentro del cual, las personas ubicadas en la dirección del viento, pueden estar expuestas a concentraciones tóxicas, su vida corre peligro y debe considerarse su evacuación. La distancia de acción protectora establece un área del incidente “a favor del viento” (zona de acción protectora) en la cual la población se puede ver incapacitada o inhabilitada para tomar la acción de protección y/o sufrir graves e irreversibles efectos en la salud2. Para establecer esta distancia de acción protectora, expresada en unidades de distancia, se utiliza como criterio de cálculo el valor del índice AEGL-2, expresado en unidades de concentración.

 

Las emisiones de sustancias tóxicas en la industria
Entre los diferentes accidentes graves que pueden producirse en las industrias que almacenan, utilizan o procesan sustancias químicas, las emisiones y la formación de nubes están consideradas como las de mayor peligrosidad respecto a sus consecuencias, y como las de mayor complejidad en cuanto a su modelización.

La peligrosidad viene determinada por el nivel de toxicidad de las sustancias involucradas, y por la persistencia y alcance de las nubes. Una gran parte de las sustancias habituales en la industria presenta elevada toxicidad, provocando efectos agudos, incluso letales, en cortos periodos de tiempo; en muchos casos estos efectos se manifiestan a concentraciones muy pequeñas como consecuencia de su elevada reactividad con componentes biológicos esenciales, que alteran los equilibrios que sustentan la vida.

La naturaleza de la sustancia emitida (persistencia y toxicidad), las condiciones meteorológicas (velocidad y dirección del viento, y estabilidad del aire) y las condiciones del entorno, determinan la dirección y alcance de las nubes tóxicas y su peligrosidad, dependiendo las consecuencias finales de la vulnerabilidad de los elementos afectados. Así, para velocidades moderadas de viento, por ejemplo, entre 3-5 m/s (11-18 km/hora), las nubes pueden alcanzar distancias de varios kilómetros (hasta 50km si la estabilidad meteorológica es buena) en periodos de tiempo bastante cortos (para 50km entre 4½-2¾ horas).

La variable representativa del daño inmediato originado por una sustancia química tóxica es su concentración o mejor dicho, la dosis, D, definida como:
D = (Cmax)n × texp
donde Cmax es la concentración máxima de la sustancia en el aire, texp el tiempo de exposición y n un exponente que depende de la sustancia química.

La importancia de la dosis ya la puso de manifiesto el famoso alquimista Paracelso (1492-1541) cuando dijo “Todo es veneno, nada es veneno. Todo depende de la dosis” (Omnia venenum sunt, nec veneno quicquam existit. Dosis sola facit ut venenum non sit).

Cuando alguien se refiere a la toxicidad por vía inhalatoria, es frecuente utilizar la dosis letal 50 en función del tiempo (CLt50), que representa la concentración de una sustancia tóxica, “C” (mg/m3), que inhalada durante un tiempo “t” produciría la muerte en el 50% de la población expuesta. Así por ejemplo, una CLt50=100 mg × min/m3, indicaría que el 50% de la población que inhalase una concentración de 100 mg/m3 durante 1 minuto, fallecería, y que también lo haría el 50% de una población que inhalase una concentración de 10 mg/m3 durante 10 minutos. Esta regla se conoce como regla de Haber3, dado que fue el famoso químico alemán Fritz Haber quien propuso la expresión:

CLt50=constante= C (masa por unidad de volumen) × t (tiempo de inhalación)

En realidad la regla de Haber no es tal desde el punto de vista de toxicidad, y tampoco desde el punto de vista de peligro, pues resulta mucho más peligrosa una concentración alta inhalada durante un tiempo pequeño que una concentración pequeña inhalada durante un tiempo largo, máxime cuando se desconoce la presencia de una sustancia tóxica.

Para calcular las diferentes zonas la Directriz básica establece la utilización de diferentes índices de toxicidad.

  • Se utilizarán los siguientes índices denominados AEGL (Acute Exposure Guideline Levels), propuestos inicialmente por la Agencia de Protección Medioambiental de los Estados Unidos de América, definidos para tres niveles de daño (1, 2 y 3), considerando para cada nivel los periodos de referencia de 30 minutos, 1, 4 y 8 horas y, en algunos casos, establecidos también para un periodo de 10 minutos.
  • Si la sustancia no tiene definido el AEGL, se utilizarán los denominados ERPG (Emergency Response Planning Guidelines) publicados por la Asociación de Higiene Industrial Americana, y/o los TEEL (Temporary Emergency Exposure Limits) desarrollados por el Departamento de Energía de los Estados Unidos.
    Estos dos últimos índices están definidos para los mismos niveles de daño que los establecidos para los AEGL pero, en cada caso, para un único periodo de referencia, 1 hora para los ERPG y 15 minutos para los TEEL.

 

Índices AEGL (Acute Exposure Guideline Levels)1,4,5
Los AEGLs representan el umbral límite de exposición para la población y son aplicables a emergencias para periodos de exposición desde 10 minutos a 8 horas. Los valores de AEGLs-1, AEGLs-2 y AEGLs-3 serán definidos para uno de los cinco periodos de tiempo (10 y 30 min., 1 h., 4 h., y 8 h.) y se distinguirán por distintos grados de toxicidad. Se cree que los niveles de exposición recomendados son aplicables a la población incluyendo niños y otros individuos que puedan ser susceptibles. Los tres AEGLs han sido definidos como:

  • AEGL-1: concentración a/o por encima de la cual se predice que la población general, incluyendo individuos susceptibles pero excluyendo los hipersusceptibles, puede experimentar una incomodidad notable. Concentraciones por debajo del AEGL-1 representan niveles de exposición que producen ligero olor, sabor u otra irritación sensorial leve.
  • AEGL-2: concentración a/o por encima de la cual se predice que la población general, incluyendo individuos susceptibles pero excluyendo los hipersusceptibles, puede experimentar efectos a largo plazo serios o irreversibles o ver impedida su capacidad para escapar. Concentraciones por debajo del AEGL-2 pero por encima del AEGL-1 representan niveles de exposición que pueden causar notable malestar.
  • AEGL-3: es la concentración a/o por encima de la cual se predice que la población general, incluyendo individuos susceptibles pero excluyendo los hipersusceptibles, podría experimentar efectos amenazantes para la vida o la muerte. Concentraciones por debajo de AEGL-3 pero por encima de AEGL-2 representan niveles de exposición que pueden causar efectos a largo plazo, serios o irreversibles o impedir la capacidad de escapar.

AEGLs2

Índices ERPG (Emergency Response Planning Guidelines)1,4,6
Pretende estimar los rangos de concentración en los que se puede prever razonablemente efectos adversos observables como consecuencia de la exposición a una sustancia específica.

  • ERPG-1: es la máxima concentración en aire por debajo de la cual se cree que casi todos lo individuos pueden estar expuestos hasta una hora experimentando sólo efectos adversos ligeros y transitorios o percibiendo un olor claramente definido.
  • ERPG-2: es la máxima concentración en aire por debajo de la cual se cree que casi todos los individuos pueden estar expuestos hasta una hora sin experimentar o desarrollar efectos serios o irreversibles o síntomas que pudieran impedir la posibilidad de llevar a cabo acciones de protección.
  • ERPG-3: es la máxima concentración en aire por debajo de la cual se cree que casi todos los individuos pueden estar expuestos hasta una hora sin experimentar o desarrollar efectos que amenacen su vida. No obstante, pueden sufrir efectos serios o irreversibles y síntomas que impidan la posibilidad de llevar a cabo acciones de protección.

 

Índices TEEL (Temporary Emergency Exposure Limits)1,4,7
Se recomienda que, cuando se apliquen estos límites, la concentración en el punto receptor se calcule como la media en un periodo de 15 minutos. Son valores por defecto, que se obtienen siguiendo una determinada metodología.

  • TEEL-0: concentración umbral por debajo de la cual la mayor parte de las personas no experimentarían efectos apreciables sobre la salud.
  • TEEL-1: máxima concentración en aire por debajo de la cual se cree que casi todos los individuos experimentarían efectos ligeros y transitorios sobre la salud o percibirían un olor claramente definido.
  • TEEL-2: máxima concentración en aire por debajo de la cual se cree que casi todos los individuos podrían estar expuestos sin experimentar o desarrollar efectos sobre la salud serios o irreversibles, o síntomas que pudieran impedir la posibilidad de llevar a cabo acciones de protección.
  • TEEL-3: máxima concentración en aire por debajo de la cual se cree que casi todos los individuos podrían estar expuestos sin experimentar o desarrollar efectos amenazantes para la vida. No obstante, pueden sufrir efectos serios o irreversibles y síntomas que impidan la posibilidad de llevar a cabo acciones de protección.

 

Ventajas e inconvenientes de los diferentes índices
La Directriz Básica anterior (1991) utilizaba como índice de toxicidad el Inmediatamente Peligroso para la Vida o la Salud, IPVS (del inglés, Immediately Dangerous to Life or Health, IDLH) debido a que era el único índice que gozaba de reconocimiento internacional, aunque presenta el inconveniente de haber sido desarrollado para poblaciones laborales; en este sentido, conviene indicar que ciertos sectores pueden ser especialmente vulnerables a los contaminantes químicos en aire (niños, ancianos y personas con afecciones o enfermedades respiratorias), por lo que, aunque no se sobrepase dicho índice, los niveles de daño en estos segmentos de población pueden ser superiores a los que serían previsibles según la definición del IPVS. Otro inconveniente de este índice es que contempla un solo nivel de daño, pero interesa disponer de mayores posibilidades para delimitar las dos zonas de planificación previstas en la Directriz. Finalmente cabe señalar que está definido para un único tiempo de exposición de 30 minutos, lo que plantea una gran rigidez a la hora de planificar escenarios donde los tiempos de paso de las nubes sean distintos al citado.

Los índices AEGL tienen las siguientes ventajas:

  • aunque fueron inicialmente propuestos por la EPA han sido adoptado por otros países; en Europa se lleva a cabo un amplio proyecto para desarrollar un índice semejante (Proyecto Acutex), pretendiendo que se convierta en el referente más importante utilizado en situaciones de emergencia donde estén involucradas nubes tóxicas.
  • están desarrollados para su aplicación a poblaciones generales.
  • disponen de tres niveles de daño, útiles para la determinación de las zonas de planificación.
  • cada nivel de daño está definido para varios tiempos, 30 minutos, 1 hora, 4 horas y 8 horas, y en algunos casos también para 10 minutos, lo que permite su adaptación a la duración de la mayoría de los escenarios de accidente. Por otro lado, la multiplicidad de periodos disponibles en cada nivel de daño permite la interpolación a otros tiempos diferentes.

El mayor inconveniente es el escaso número de sustancias que disponen de AEGLs (a mediados del 2015, sólo 160 sustancias disponían de AEGLs finales, y alrededor de 90 sustancias de AEGLs provisionales), aunque se espera elaborar índices para 400 ó 500 sustancias a lo largo del periodo 2010-2020.

Cuando la sustancia no dispone de AEGL se recomienda utilizar el índice ERPG, que presenta las mismas ventajas que el anterior, aunque con la importante limitación de estar definido para un único periodo de exposición de una hora. El compromiso aceptado por diversos organismos nacionales e internacionales en cuanto a concentrar los esfuerzos de investigación en los AEGLs o índices similares puede limitar el desarrollo de nuevos ERPGs, por lo que no se espera que aumente de forma considerable el número actual de los mismos (a mediados de 2015 era de unas 145 sustancias).

Los TEELs, recomendados en tercer lugar, constituyen la base de datos más extensa (más de 3000 sustancias). Se trata de valores límite con las mismas características señaladas para los anteriores, exceptuando el tiempo de exposición, que en este caso es de 15 minutos, disponiendo de cuatro niveles de daño (0, 1, 2 y 3) en lugar de tres. Según el Departamento de Energía de los EEUU “deben utilizarse únicamente si la sustancia de interés no dispone de índice ERPG”.

 

Utilización de los índices1
Recordemos que la Directriz básica (RD 1196/2003) establece dos zonas:

  • Zona de intervención (aquella en la que las consecuencias de los accidentes producen un nivel de daños que justifica la aplicación inmediata de medidas de protección).
    Los valores umbrales que deberán adoptarse para la delimitación de la zona de intervención ante la presencia de sustancias químicas tóxicas son las concentraciones máximas de sustancias tóxicas en el aire calculadas a partir de los índices AEGL-2, ERPG-2 y/o TEEL-2.
  • Zona de alerta (aquella en la que las consecuencias de los accidentes provocan efectos que, aunque perceptibles por la población, no justifican la intervención, excepto para los grupos críticos de población).

Para delimitación de la zona de alerta ante la presencia de sustancias químicas tóxicas se considerarán las concentraciones máximas de sustancias tóxicas en aire calculadas a partir de los índices AEGL-1, ERPG-1 y/o TEEL-1.

Todos los índices representan concentraciones máximas que no deben ser sobrepasadas en ningún momento durante su respectivo tiempo de referencia, por lo que pueden considerarse como “valores techo”.

 

Referencias

  1. REAL DECRETO 1196/2003, de 19 de septiembre, por el que se aprueba la Directriz básica de protección civil para el control y planificación ante el riesgo de accidentes graves en los que intervienen sustancias peligrosas. Jueves 9 octubre 2003 BOE núm. 242.
  2. Guía de respuesta en caso de emergencia 2012, http://www.tc.gc.ca/media/documents/canutec-eng/GRE2012.pdf
  3. Regla de Haber, https://en.wikipedia.org/wiki/Haber’s_rule
  4. https://firestation.wordpress.com/aegl-erpg-teel-pac-cameo-software-suitechemicals/
  5. Acute Exposure Guideline Levels (AEGLs), http://response.restoration.noaa.gov/oil-and-chemical-spills/chemical-spills/resources/acute-exposure-guideline-levels-aegls.html
  6. Emergency Response Planning Guidelines (ERPGs), http://response.restoration.noaa.gov/oil-and-chemical-spills/chemical-spills/resources/emergency-response-planning-guidelines-erpgs.html
  7. Temporary Emergency Exposure Limits (TEELs), http://response.restoration.noaa.gov/oil-and-chemical-spills/chemical-spills/resources/temporary-emergency-exposure-limits-teels.html

Detección e identificación biológica

Como ya sabemos detección e identificación no son sinónimos1.

Hablando de detección de agentes biológicos, detección sería “la acción y efecto de poner de manifiesto por métodos físicos o químicos la presencia de agentes biológicos”. Necesitamos recurrir a métodos físicos o químicos porque los agentes biológicos son prácticamente invisibles, incoloros, inodoros e insípidos, y no podemos saber si los inhalamos, ingerimos o entramos en contacto con ellos. Además, la mayoría de ellos presenta un importante periodo de latencia, es decir, desde que entramos en contacto con ellos hasta que manifestamos sus efectos pueden transcurrir largos periodos de tiempo.

En una situación real los detectores biológicos y los síntomas reconocidos (éstos, transcurridos un cierto tiempo más o menos largo) pueden dar una primera indicación del posible uso y de la naturaleza del agente biológico.

Al igual que en el caso de los agentes químicos, para los agentes biológicos también podemos distinguir, en el proceso de detección, diferentes niveles de conocimiento o información, función de la información suministrada por el detector o detectores.

¿Cuántos niveles de detección hay?. Pues como el caso de los agentes químicos no hay unanimidad al respecto, algunas fuentes hablan de cuatro niveles (indicativo, presunto, definitivo y probatorio) que a veces se reducen a tres (indicativo, presunto y definitivo). Sin embargo en este documento se propone, igual que se ha venido haciendo desde hace muchos años para los agentes químicos2,3,4, el establecimiento de tan solo dos niveles. Estos dos niveles de detección serían:

  • detección provisional
  • detección confirmada

La detección provisional es la obtenida mediante la respuesta de un detector en combinación o no con la información sobre sus efectos.

La detección confirmada es la conseguida mediante el empleo de dos detectores con tecnologías diferentes para de este modo minimizar los posibles falsos positivos.

Si se desea saber más acerca del agente biológico hay que recurrir a la identificación biológica, para la cual, al igual que en la identificación de los agentes químicos y de las toxinas, se distinguen tres niveles en función de la información obtenida6:

  • identificación provisional
  • identificación confirmada
  • identificación inequívoca

 

Detección biológica
El objetivo de un sistema de detección biológica es simplemente poner de manifiesto (detectar) la presencia de material biológico en una muestra5. Por lo general, las tecnologías empleadas por los detectores biológicos buscan la presencia de proteínas, ácido desoxirribonucleico (ADN), ácido ribonucleico (ARN) o trifosfato de adenosina (ATP).

Las proteínas y el ADN se encuentran en todas las células, incluyendo células epiteliales, esporas y células bacterianas, mientras que el ATP es un metabolito presente sólo en las células vivas. Las toxinas biológicas (por ejemplo, ricina y toxina botulínica) están basadas en proteínas, pero las muestras de toxinas también pueden contener ADN si el material se prepara en crudo a partir de las células que producen la toxina. Por ejemplo, la presencia de toxinas botulínicas o de la ricina está indicada por la presencia del ADN de Clostridium botulinum y del Ricinus communis, respectivamente.

ATP

Molécula de trifosfato de adenosina (ATP)

Además de los ensayos indicadores de la presencia de proteínas, ADN/ARN y ATP, también se puede utilizar la espectroscopia FTIR para establecer la posible presencia o ausencia de materiales biológicos en una muestra. La espectroscopia FTIR es una técnica relativamente simple, utilizada por los primeros intervinientes en un incidente químico, que proporciona información sobre la naturaleza de la muestra comparando el espectro de la muestra en una librería que contiene los espectros de miles de compuestos.

Normalmente, si el espectro de la muestra no está en la librería, el algoritmo del software del equipo intentará clasificarlo en función de sus características espectrales (presencia o ausencia de distintas bandas o picos). Algunos espectrómetros FTIR disponen de algoritmos de análisis espectral para indicar si una muestra puede contener o no material biológico en base a la presencia de proteínas, ácidos grasos, fosfolípidos o/y carbohidratos.

A pesar de que los ensayos indicadores de material biológico son relativamente rápidos y baratos, se deben utilizar con precaución, y si es posible conjuntamente con otros sistemas más específicos. Los ensayos indicadores de material biológico tienen en general baja especificidad (es decir, pueden provocar falsos positivos) y baja sensibilidad (es decir, puede provocar falsos negativos). Los ensayos indicadores de material biológico detectan una amplia gama de materiales orgánicos y biológicos, pero no aseguran la presencia de agentes biológicos específicos.

Tenemos diferentes tipos de ensayos más o menos rápidos y específicos:

  • Ensayo de proteína
  • Ensayo de ADN
  • Ensayo de ATP
  • Espectroscopía FTIR

 

Ensayo de proteína
Los ensayos de proteína5 detectan cualquier tipo de proteína (incluidas las proteínas de la leche en la crema de café y en la leche en polvo) y pueden incluso acompañarse de un ensayo de pH (el material biológico presenta por lo general un pH neutro) o/y de un ensayo de almidón (indicativo de un ingrediente alimentario).

Son fáciles de utilizar (añadir o tomar la muestra con un hisopo, mezclar y leer; o simplemente tomar la muestra con un hisopo y leer), y el usuario visualiza manualmente el cambio de color debido al pH, las proteínas o el almidón.

El tiempo de análisis del orden de 5 minutos o menos, con un límite de detección (LOD) que se encuentra entre 10-100 millones de esporas de Bacillus anthracis (equivalentes a unas 1000-10000 dosis infecciosas, que corresponde a una cantidad apenas visible de polvo, <1 mg).

Son ejemplos de estos sistemas el BioCheck® (20/20 Gene Systems), el INDIPRO (Macherey-Nagel) y el TASKit BioScreener™ (Field Forensics), entre otros.

 

Ensayo de ADN
Los ensayos de ADN5 detectan cualquier tipo de ADN (ya sea humano, animal o vegetal) y algunos tipos de ARN.

Son fáciles de utilizar (añadir la muestra, mezclar y leer), pero requieren un lector de fluorescencia.

El tiempo de análisis es del orden de 5 minutos, con un límite de detección (LOD) que se encuentra entre 1-10 billones de esporas de Bacillus anthracis (equivalentes a alrededor de 1-10 millones de dosis infecciosas, y una cantidad fácilmente visible de polvo, aproximadamente entre 1-10 mg).

El fluorómetro o fluorímetro es un equipo que requiere ciertas atenciones y es relativamente costoso (del orden de unos 10000 euros), y además el coste de los ensayos de ADN es mayor que el de los ensayos de proteína.

Un ejemplo de este tipo de sistemas es el Prime Alert® (GenPrime®)

 

Ensayo de ATP
Los ensayos de ATP5 comprueban si está presente y vivo algún tipo de material celular.

Son moderadamente fáciles de utilizar (el procedimiento conlleva varios etapas que incluyen entre otras pipetear y filtrar). Además, para las esporas debe realizarse antes de la detección un paso previo adicional (de aproximadamente unos 15 minutos) para estimular que las esporas pasen al estado vegetativo (celular vivo), y así permitir la detección. También se requiere de un lector óptico cuyo coste es del orden de 3000-5000 euros.

El tiempo de análisis es del orden de unos 20 minutos, con un límite de detección (LOD) que se encuentra alrededor de las 10000 esporas de Bacillus anthracis (aproximadamente una dosis infecciosa; cantidad no visible por el ojo).

Son ejemplos de estos sistemas el PROFILE® 1 (New Horizons Diagnostics) y el Clean-Trace™ (3M), entre otros.

 

Espectroscopia FTIR
La espectroscopia FTIR5 (Fourier Transform InfraRed spectroscopy) se utiliza principalmente para identificar fácil y rápidamente la composición química de una muestra desconocida, orgánica o inorgánica, y en estado sólido, líquido e incluso gaseoso.

Las proteínas (contenidas en muchos materiales biológicos) dan un espectro infrarrojo característico y podrían detectarse en una muestra si el contenido de proteínas en la misma es al menos de un 10%. No obstante hay que indicar que no se han realizado muchos estudios para comprobar la presencia (detección) de material biológico (por ejemplo, esporas de Bacillus anthracis) en polvos sospechosos.

La detección de material biológico se basa en la presencia en el espectro infrarrojo de la muestra sospechosa, de bandas de absorción correspondientes a proteínas, ácidos grasos, fosfolípidos o/y carbohidratos. Para la identificación de los componentes de una muestra el equipo utiliza algoritmos de comparación de espectros empleando para ello una librería de espectros de componentes conocidos. La identificación de los componentes de una mezcla NO siempre es posible.

Los sistemas de campo son pequeños, compactos, de poco peso, totalmente estancos y de uso muy simple. La estanqueidad facilita enormemente la descontaminación, si ésta fuese necesaria. Se operan con bastante facilidad mediante un teclado táctil o mediante unos simples botones.

El tiempo de análisis es del orden de unos 5 minutos, con un límite de detección (LOD) del orden del un 10 % en peso de proteína en la muestra (no se han realizados estudios detallados para determinar la sensibilidad en términos de número de esporas de Bacillus anthracis).

El coste del equipo y de las librerías es algo elevado, por encima de los 50000 euros, pero no se requieren consumibles especiales, y por tanto el coste por ensayo es prácticamente nulo.

Son ejemplos de estos sistemas, entre otros, el HazMatID Ranger™, el HazMatID™ 360, y el HazMatID™ Elite (todos ellos de Smiths Detection) y el TruDefender™ FT/FTi, el TruDefender™ FTX/FTXi y el Analizador Gemini™ (todos ellos de Thermo Scientific).

 

Identificación biológica
Los criterios para la identificación de los agentes biológicos de guerra recogidos por OTAN vienen descritos en el documento canadiense sobre “Preparación de muestras e identificación de agentes biológicos, químicos y de espectro medio”(Sample Preparation and Identification of Biological, Chemical and Mid-Spectrum Agents)6. Cada uno de los tres niveles de identificación (provisional, confirmada e inequívoca) está perfectamente definido, tanto para los agentes químicos  y agentes de espectro medio, como para los agentes biológicos.

 

Identificación provisional
Se considera que un agente biológico ha sido identificado de manera provisional cuando se cumple uno de los siguientes criterios:

  1. La presencia de un antígeno único para el agente biológico en cuestión se pone de manifiesto por una reacción positiva con un anticuerpo específico en una prueba de inmunoensayo; o
  2. La presencia de una secuencia única de ácido nucleico para el agente biológico en cuestión se pone de manifiesto por una reacción positiva con una sonda específica de ácido nucleico (sonda genética) en un ensayo de PCR (Polymerase Chain Reaction, Reacción en Cadena de la Polimerasa); o
  3. Se obtiene una respuesta positiva por cultivo in vitro o por múltiples ensayos metabólicos

 

Identificación confirmada
Se considera que se ha conseguido la identificación confirmada de un agente biológico cuando se cumplen cualesquiera dos de los criterios descritos para la identificación provisional en presencia de patrones auténticos de referencia (controles positivos y negativos) en condiciones experimentales idénticas.

En el caso de los agentes biológicos, con los equipos portátiles sólo podría obtenerse una identificación provisional pues la identificación confirmada requeriría la utilización del agente biológico a identificar. La identificación confirmada podría llevarse a cabo en un laboratorio analítico desplegable NBQ, pero la identificación inequívoca probablemente pasaría por una adecuada toma de muestras, con una estricta cadena de custodia y un análisis completo en un Laboratorio de Referencia7.

 

Identificación inequívoca
La identificación inequívoca de un agente biológico proporciona el más alto nivel de certeza requerido para el desarrollo de posiciones estratégicas y políticas. La identificación confirmada se convierte en identificación inequívoca si se satisfacen todos los siguientes criterios para el agente biológico en cuestión en presencia de patrones auténticos de referencia (controles positivos y negativos) en condiciones experimentales idénticas:

  1. Se obtienen una respuesta positiva por un método de identificación genética; y
  2. Se obtiene una respuesta positiva por un método inmunológico; y
  3. Se obtiene una respuesta positiva por cultivo in vitro o por múltiples ensayos metabólico; y
  4. Las características de la enfermedad del agente microbiano se confirman en un modelo animal aceptado, si ese modelo existe.

Estos criterios se aplicarán a todos los microbios clásicos, con la excepción de la identificación inequívoca para:

  1. los agentes biológicos para los cuales no hay métodos de cultivo apropiados, por ejemplo, el virus de la hepatitis B no se puede cultivar en medios de cultivo celulares artificiales;
  2. los agentes biológicos que han sido manipulados genéticamente para cambiar sus características; y
  3. los nuevos agentes, por ejemplo, organismos microencapsulados, priones, ácidos nucleicos infecciosos, etc..

La evaluación de viabilidad del agente biológico es otro aspecto muy importante a tener en cuenta, puesto que para causar enfermedad en el anfitrión vivo los agentes biológicos deben ser metabólicamente activos y capaces de replicarse.6

Mientras no se consiga una identificación positiva mediante cultivo in vitro, ensayos metabólicos múltiples o ensayo en modelo animal, resulta imposible determinar si el agente biológico es metabólicamente activo. Mientras no se determine la existencia de actividad metabólica, existe la posibilidad de que el incidente investigado sea una falsa alarma en la cual se ha utilizado agentes biológicos muertos sólo para generar una situación de pánico.

Esta posibilidad debería ser tenida en cuenta al evaluar el tratamiento a las personas expuestas y las posibles connotaciones criminales, estratégicas y políticas de los resultados de la identificación. Esto pone de relieve la importancia de una adecuada recogida, transporte y almacenamiento de las muestras antes de su análisis, para que cualquier posible agente biológico presente en las mismas mantenga su viabilidad hasta la realización de los ensayos de identificación.

 

Bibliografía

  1. “Detección e identificación no son sinónimos”, www.cbrn.es, 20 de febrero de 2015
  2. “To be or not to be: the need to be sure in chemical detection”, Juan Domingo y René Pita, NBC International, Spring 2006, pp. 61-63
  3. “Detección de agentes químicos de guerra”, René Pita y Juan Domingo, Revista Ejército, Año 2007, número 790, páginas 59-63.
  4. “What you looking at…!?”, Juan Domingo y René Pita, CBRNe WORLD Summer 2009, Vol. 4, Issue 2, pp. 36-38.
  5. Biodetection Technologies for First Responders-2014 Edition, https://www.pnnl.gov/nationalsecurity/technical/chemical_biological/Biodetection_Technologies_for_First_Responders.pdf
  6. Sample Preparation and Identification of Biological, Chemical and Mid-Spectrum Agents, J.R. Hancock and D.C. Dragon, http://cradpdf.drdc-rddc.gc.ca/PDFS/unc57/p524339.pdf, o http://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCEQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.dtic.mil%2Fcgi-bin%2FGetTRDoc%3FAD%3DADA443173&ei=yk3nVMTZLYOsUb-4gIAF&usg=AFQjCNFELbSn8av2rVfksg_TJZmSw5Z6Dg
  7. “Analyse this! “, Juan Domingo y René Pita, CBRNe WORLD , Winter 2008, pp. 38-39.