Instytucje takie jak szpitale i systemy tranzytowe od lat stosują dezynfekcję UV. Siergiej Bobylew \ TASS przez Getty Images

Światło ultrafioletowe ma długa historia jako środek dezynfekujący a wirus SARS-CoV-2, który powoduje COVID-19, jest łatwo unieszkodliwiane przez światło UV. Pytanie brzmi, jak najlepiej wykorzystać światło UV do zwalczania rozprzestrzeniania się wirusa i ochrony zdrowia ludzkiego podczas pracy, nauki i zakupów w pomieszczeniach.

Wirus rozprzestrzenia się na kilka sposobów. Główną drogą transmisji jest kontakt osobisty poprzez aerozole i kropelki emitowane, gdy zarażona osoba oddycha, mówi, śpiewa lub kaszle. Wirus może być również przenoszony, gdy ludzie dotykają twarzy krótko po dotknięciu powierzchni skażonych przez zarażone osoby. Ma to szczególne znaczenie w placówkach opieki zdrowotnej, w sklepach, gdzie ludzie często dotykają lad i towarów, a także w autobusach, pociągach i samolotach.

Jak inżynier środowiska który bada światło UV, zauważyłem, że promieniowanie UV może być używane do zmniejszenia ryzyka transmisji przez obie drogi. Lampy UV mogą być komponentami maszyn mobilnych, zrobotyzowanych lub sterowanych przez człowieka, które dezynfekują powierzchnie. Mogą być również wbudowane w systemy ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji lub w inny sposób umieszczone w strumieniu powietrza w celu dezynfekcji powietrza w pomieszczeniach. Jednak portale UV, które mają dezynfekować ludzi wchodzących do pomieszczeń, są prawdopodobnie nieskuteczne i potencjalnie niebezpieczne.

Co to jest światło ultrafioletowe?

Promieniowanie elektromagnetyczne, które obejmuje fale radiowe, światło widzialne i promieniowanie rentgenowskie, jest mierzone w nanometrach, czyli milionowych częściach milimetra. Promieniowanie UV składa się z fal o długości od 100 do 400 nanometrów, które znajdują się tuż poza fioletową częścią widma światła widzialnego i są niewidoczne dla ludzkiego oka. UV dzieli się na regiony UV-A, UV-B i UV-C, które mają odpowiednio 315-400 nanometrów, 280-315 nanometrów i 200-280 nanometrów.

Warstwa ozonowa w atmosferze filtruje fale UV o długości poniżej 300 nanometrów, co blokuje promieniowanie UV-C przed słońcem, zanim dotrze do powierzchni Ziemi. Uważam, że UV-A to zakres opalania, a UV-B to zakres opalania. Wystarczająco wysokie dawki UV-B mogą powodować zmiany skórne i raka skóry.

UV-C zawiera najskuteczniejsze długości fal do zabijania patogenów. UV-C jest również niebezpieczne dla oczu i skóry. Sztuczne źródła światła UV przeznaczone do dezynfekcji emitują światło w zakresie UV-C lub szerokim spektrum obejmującym UV-C.

Jak UV zabija patogeny

Fotony UV o wielkości od 200 do 300 nanometrów są dość skutecznie absorbowane przez kwasy nukleinowe tworzące DNA i RNA, a fotony poniżej 240 nanometrów są również dobrze absorbowane przez białka. Te niezbędne biomolekuły są uszkadzane przez zaabsorbowaną energię, co powoduje, że materiał genetyczny wewnątrz cząsteczki wirusa lub mikroorganizmu nie jest w stanie replikować ani powodować infekcji, co powoduje inaktywację patogenu.

Zazwyczaj do inaktywacji patogenu potrzebna jest bardzo niska dawka światła UV w tym zakresie bakteriobójczym. Dawka UV zależy od intensywności źródła światła i czasu ekspozycji. Dla danej wymaganej dawki źródła o wyższej intensywności wymagają krótszych czasów ekspozycji, podczas gdy źródła o niższej intensywności wymagają dłuższych czasów ekspozycji.

Wprowadzenie UV do pracy

Dezynfekcja UV, którą mogą wykonywać takie roboty, zmniejsza infekcje szpitalne. Marcy Sanchez/William Beaumont Army Medical Center Biuro Spraw Publicznych

Istnieje ugruntowany rynek urządzeń do dezynfekcji UV. Szpitale od lat używają robotów emitujących światło UV-C do dezynfekcji sal pacjentów, sal operacyjnych i innych obszarów, w których może rozprzestrzeniać się infekcja bakteryjna. Te roboty, które obejmują Tru-D i ksenex, wchodź do pustych pomieszczeń między pacjentami i wędruj zdalnie, emitując promieniowanie UV o dużej mocy w celu dezynfekcji powierzchni. Światło UV jest również wykorzystywane do dezynfekcji instrumentów medycznych w specjalnych pudełkach do naświetlania promieniami UV.

UV jest używane lub testowane do dezynfekcji autobusy, pociągi i samoloty. Po użyciu roboty UV lub maszyny sterowane przez człowieka zaprojektowane tak, aby pasowały do ​​pojazdów lub samolotów, poruszają się i dezynfekują powierzchnie, do których może dotrzeć światło. Firmy rozważają również technologię dla dezynfekcja magazynów i powierzchni handlowych.

Nowojorski Metropolitan Transit Authority (MTA) testuje użycie światła ultrafioletowego do dezynfekcji nieczynnych wagonów metra. MTA, CC BY-SA

Możliwe jest również użycie UV do dezynfekować powietrze. Przestrzenie wewnętrzne, takie jak szkoły, restauracje i sklepy, które mają pewien przepływ powietrza, mogą zainstaluj lampy UV-C nad głową, i wycelowany w sufit, aby zdezynfekować krążące powietrze. Podobnie systemy HVAC mogą zawierać źródła światła UV do dezynfekcji powietrza, gdy przechodzi ono przez kanały. Linie lotnicze mogłyby również wykorzystywać technologię UV do dezynfekcji powietrza w samolotach lub używać lamp UV w łazienkach między użyciami.

Far UV-C – bezpieczne dla człowieka?

Wyobraź sobie, że każdy mógłby chodzić w ciągłym otoczeniu światła UV-C. Zabiłby każdego aerozolowanego wirusa, który dostałby się do strefy UV wokół ciebie lub który wyszedł z nosa lub ust, jeśli zostałbyś zarażony i zrzucił wirusa. Światło dezynfekuje również twoją skórę, zanim twoja ręka dotknie twojej twarzy. Ten scenariusz może być wkrótce możliwy technologicznie, ale zagrożenia dla zdrowia są poważnym problemem.

Wraz ze zmniejszaniem się długości fali UV zmniejsza się zdolność fotonów do wnikania w skórę. Te fotony o krótszej długości fali są absorbowane w górnej warstwie skóry, co minimalizuje uszkodzenia DNA w aktywnie dzielących się komórkach skóry poniżej. Przy długości fali poniżej 225 nanometrów – w regionie dalekiego UV-C – promieniowanie UV wydaje się być bezpieczne dla ekspozycji skóry w dawkach poniżej poziomy ekspozycji określone przez Międzynarodowy Komitet Ochrony przed Promieniowaniem Niejonizującym.

Badania są potwierdzając te liczby za pomocą modele myszy. Jednak mniej wiadomo na temat narażenie na oczy i uszkodzoną skórę przy tych falach dalekiego UV-C i ludzie powinni unikać bezpośredniej ekspozycji powyżej bezpiecznych limitów.

Badania sugerują, że dalekie promieniowanie UV-C może zabijać patogeny bez szkody dla zdrowia ludzkiego:
{vembed Y=YATYsgi3e5A}

Połączenia obietnica Far UV-C do bezpiecznej dezynfekcji patogenów otwiera wiele możliwości zastosowań UV. Doprowadziło to również do przedwczesnych i potencjalnie ryzykownych zastosowań.

Niektóre firmy są instalacja portali UV które naświetlają ludzi, gdy przechodzą. Chociaż to urządzenie może nie spowodować większych szkód ani uszkodzeń skóry w ciągu kilku sekund przechodzenia przez portal, niska dawka podana i możliwość dezynfekcji odzieży prawdopodobnie również nie byłyby skuteczne w zapobieganiu przenoszeniu wirusa.

Co najważniejsze, bezpieczeństwo oczu i długotrwałe narażenie nie zostały dobrze zbadane, a tego typu urządzenia trzeba uregulować i zweryfikowane pod kątem skuteczności przed użyciem w miejscach publicznych. Należy również zrozumieć wpływ ciągłego napromieniania bakteriobójczego na ogólny mikrobiom środowiskowy.

Ponieważ więcej badań nad Far UV-C potwierdza tę ekspozycję na ludzką skórę nie jest niebezpieczne a jeśli badania narażenia oczu nie wykazują żadnych szkód, możliwe jest, że zwalidowane systemy światła dalekiego UV-C zainstalowane w miejscach publicznych, takich jak sklepy detaliczne i węzły transportowe, mogą wspierać próby kontrolowania transmisji wirusa SARS-CoV-2 i innych potencjalnych wirusów przenoszonych drogą powietrzną patogeny dziś iw przyszłości.

O autorze

Karl Linden, profesor inżynierii środowiska i profesor Mortensona w zakresie zrównoważonego rozwoju, Uniwersytet Colorado Boulder

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

książki_nauka