Światło ultrafioletowe ma długą historię jako środek dezynfekujący, a wirus SARS-CoV-2, który powoduje COVID-19, jest łatwo nieszkodliwy przez światło UV. Pytanie brzmi, jak najlepiej wykorzystać światło UV do walki z rozprzestrzenianiem się wirusa i ochrony zdrowia ludzkiego, jak ludzie pracują, badania i sklep w pomieszczeniach.
Wirus rozprzestrzenia się na kilka sposobów. Główną drogą transmisji jest kontakt między osobami za pomocą aerozoli i kropelek emitowanych, gdy osoba zakażona oddycha, rozmawia, śpiewa lub kaszle. Wirus może być również przenoszony, gdy ludzie dotykają ich twarze wkrótce po dotknięciu powierzchni, które zostały zanieczyszczone przez zakażone osoby. Jest to szczególnie niepokojące w placówkach służby zdrowia, miejscach handlowych, w których ludzie często dotykają liczników i towarów, a także w autobusach, pociągach i samolotach.
Jako inżynier ochrony środowiska, który bada światło UV, zauważyłem, że UV może być stosowany w celu zmniejszenia ryzyka transmisji przez obie trasy. Światła UV mogą być elementami maszyn mobilnych, zarówno robotów, jak i sterowanych przez człowieka, które dezynfekcji powierzchni. Mogą być również włączone do systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji lub w inny sposób umieszczone w przepływach powietrza w celu dezynfekcji powietrza w pomieszczeniach. Jednak portale UV, które mają na celu dezynfekcję ludzi, którzy wchodzą do przestrzeni wewnętrznej, 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 lub milionowych częściach milimetra. Napromienianie UV składa się z długości fal między 100 a 400 nanometrów, które leżą tuż za fioletową częścią widma światła widzialnego i są niewidoczne dla ludzkiego oka. UV jest podzielony na obszary UV-A, UV-B i UV-C, które są 315-400 nanometrów, 280-315 nanometrów i 200-280 nanometrów, odpowiednio.
Warstwa ozonowa w atmosferze filtruje fale UV poniżej 300 nanometrów, co blokuje promieniowanie UV-C od słońca, zanim dotrze do powierzchni Ziemi. Myślę o UV-A jako zakres opalania i UV-B jako zakres spalania słońca. Wystarczająco wysokie dawki UV-B może powodować zmiany skórne i raka skóry.
UV-C zawiera najbardziej skuteczne długości fal do zabijania patogenów. Promieniowanie UV-C jest również niebezpieczne dla oczu i skóry. Sztuczne źródła światła UV przeznaczone do dezynfekcji emitują światło w zakresie UV-C lub szerokie spektrum, które obejmuje UV-C.
Jak UV zabija patogeny
Fotony UV o powierzchni od 200 do 300 nanometrów są dość skutecznie wchłaniane przez kwasy nukleinowe, które tworzą DNA i RNA, a fotony poniżej 240 nanometrów są również dobrze wchłaniane przez białka. Te niezbędne biocząsteczki są uszkodzone przez wchłoniętą energię, przez co materiał genetyczny wewnątrz cząsteczki wirusa lub mikroorganizmu nie jest w stanie replikować lub powodować infekcji, inaktywując patogen.
Zazwyczaj trwa bardzo niska dawka światła UV w tym zakresie bakteriobójczym do inaktywacji patogenu. Dawka UV zależy od intensywności źródła światła i czasu trwania ekspozycji. W przypadku danej wymaganej dawki źródła o wyższej intensywności wymagają krótszych czasów ekspozycji, podczas gdy źródła mniejszej intensywności wymagają dłuższego czasu ekspozycji.
Oddanie UV do pracy
Dezynfekcja UV, która może być wykonywana przez 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, które emitują światło UV-C do dezynfekcji sal pacjentów, sal operacyjnych i innych obszarów, w których może rozprzestrzeniać się infekcja bakteryjna. Roboty te, w tym Tru-D i Xenex, wchodzą do pustych pomieszczeń między pacjentami i wędrują po zdalnie emitujących promieniowanie UV o dużej mocy w celu dezynfekcji powierzchni. Światło UV służy również do dezynfekcji przyrządów medycznych w specjalnych skrzynkach na promieniowanie UV.
Uv jest używany lub testowany do dezynfekcji autobusów, pociągów i samolotów. Po użyciu roboty UV lub maszyny sterowane przez człowieka, zaprojektowane tak, aby zmieścić się w pojazdach lub samolotach, poruszają się i dezynfekują powierzchnie, do których może dotrzeć światło. Firmy rozważają również technologię dezynfekcji magazynów i powierzchni handlowych.
New York City Metropolitan Transit Authority (MTA) testuje wykorzystanie światła ultrafioletowego do dezynfekcji samochodów metra poza usługami. MTA, CC BY-SA
Możliwe jest również użycie promieniowania UV do dezynfekcji powietrza. Pomieszczenia, takie jak szkoły, restauracje i sklepy, które mają pewien przepływ powietrza, mogą instalować lampy UV-C nad głową i skierowane na sufit, aby zdezynfekować powietrze w miarę obiegu. Podobnie systemy HVAC mogą zawierać źródła światła UV do dezynfekcji powietrza podczas pracy kanałów. Linie lotnicze mogłyby również wykorzystywać technologię UV do dezynfekcji powietrza w samolotach lub używać świateł UV w łazienkach między zastosowaniami.
Far UV-C – bezpieczne dla ludzi?
Wyobraź sobie, że każdy może chodzić w sposób ciągły otoczony światłem UV-C. To zabić wszelkie aerozoli wirusa, który wszedł do strefy UV wokół ciebie lub że opuścił nos lub usta, jeśli zostały zakażone i rzuca wirusa. Światło zdezynfekuje również skórę, zanim ręka dotknie twojej twarzy. Ten scenariusz może być możliwe technologicznie pewnego dnia wkrótce, ale zagrożenia dla zdrowia są poważnym problemem.
Wraz ze zmniejszania się długości fali UV zmniejsza się zdolność fotonów do przenikania w skórę. Te fotony o krótszej długości fali wchłaniają się w górnej warstwie skóry, co minimalizuje uszkodzenia DNA aktywnie dzielących się komórek skóry poniżej. Przy długościach fal poniżej 225 nanometrów – regionie Far UV-C – UV wydaje się być bezpieczny dla ekspozycji skóry w dawkach poniżej poziomów ekspozycji określonych przez Międzynarodowy Komitet ochrony przed promieniowaniem niejonizującym.
Badania potwierdzają te liczby za pomocą modeli myszy. Jednak mniej wiadomo o ekspozycji na oczy i zraniony skóry w tych długościach fal Far UV-C i ludzie powinni unikać bezpośredniej ekspozycji powyżej bezpiecznych limitów.
Obietnica Far UV-C dla bezpiecznego dezynfekcji patogenów otwiera wiele możliwości dla zastosowań UV. To również doprowadziło do niektórych przedwczesnych i potencjalnie ryzykownych zastosowań.
Niektóre firmy instalują portale UV, które napromieniają ludzi podczas przechodzenia przez nie. Chociaż urządzenie to nie może spowodować wiele szkód lub uszkodzenia skóry w ciągu kilku sekund spaceru przez portal, niska dawka dostarczone i potencjał do dezynfekcji odzieży również prawdopodobnie nie będzie skuteczne w powstrzymaniu transmisji wirusa.
[Głęboka wiedza, codziennie. Zapisz się do newslettera The Conversation.]
Co najważniejsze, bezpieczeństwo oczu i długotrwałe narażenie nie zostały dobrze zbadane, a tego typu urządzenia muszą być regulowane i zatwierdzane pod kątem skuteczności przed użyciem w miejscach publicznych. Należy również zrozumieć wpływ ciągłego narażenia na promieniowanie bakteriobójcze na ogólny mikrobiom środowiskowy.
Ponieważ więcej badań na Far UV-C potwierdzają, że narażenie na ludzką skórę nie jest niebezpieczne, a jeśli badania dotyczące narażenia oczu nie wykazują szkody, możliwe jest, że zatwierdzone systemy światła Far UV-C zainstalowane w miejscach publicznych mogą wspierać próby kontrolowania transmisji wirusa dla SARS-CoV-2 i innych potencjalnych patogenów wirusowych w powietrzu, dziś i w przyszłości.
