Ultraviolet lys har en lang historie som desinfektionsmiddel, og SARS-CoV-2-virussen, der forårsager COVID-19, gøres let harmløs ved UV-lys. Spørgsmålet er, hvordan man bedst kan udnytte UV-lys til at bekæmpe spredningen af virus og beskytte menneskers sundhed som mennesker arbejder, studere og shoppe indendørs.
Virussen spredes på flere måder. Hovedvejen for transmission er gennem person-til-person kontakt via aerosoler og dråber, der udsendes, når en inficeret person trækker vejret, taler, synger eller hoster. Virussen kan også overføres, når folk rører deres ansigter kort efter at have rørt overflader, der er blevet forurenet af inficerede individer. Dette er af særlig bekymring i sundhedssektoren indstillinger, detailhandel rum, hvor folk ofte røre tællere og merchandise, og i busser, tog og fly.
Som en miljøingeniør, der studerer UV-lys, har jeg observeret, at UV kan bruges til at reducere risikoen for overførsel gennem begge ruter. UV-lys kan være komponenter i mobile maskiner, hvad enten de er robot- eller menneskestyrede, der desinficerer overflader. De kan også indarbejdes i varme-, ventilations- og klimaanlæg eller på anden måde placeres i luftstrømme for at desinficere indendørs luft. Uv-portaler, der er beregnet til at desinficere folk, når de kommer ind i indendørs rum, er dog sandsynligvis ineffektive og potentielt farlige.
Hvad er ultraviolet lys?
Elektromagnetisk stråling, som omfatter radiobølger, synligt lys og røntgenstråler, måles i nanometer, eller milliontedele af en millimeter. UV-bestråling består af bølgelængder mellem 100 og 400 nanometer, som ligger lige uden for den violette del af det synlige lysspektrum og er usynlige for det menneskelige øje. UV er opdelt i UV-A, UV-B og UV-C regioner, som er 315-400 nanometer, 280-315 nanometer og 200-280 nanometer, hhv.
Ozonlaget i atmosfæren filtrerer UV-bølgelængder under 300 nanometer, som blokerer UV-C fra solen, før det når Jordens overflade. Jeg tænker på UV-A som solbadning rækkevidde og UV-B som sol-brændende rækkevidde. Høje nok doser af UV-B kan forårsage hudlæsioner og hudkræft.
UV-C indeholder de mest effektive bølgelængder til aflivning af patogener. UV-C er også farligt for øjne og hud. Kunstige UV-lyskilder, der er designet til desinfektion, udsender lys inden for UV-C-området eller et bredt spektrum, der omfatter UV-C.
Hvordan UV dræber patogener
UV-fotoner mellem 200 og 300 nanometer absorberes ret effektivt af de nukleinsyrer, der udgør DNA og RNA, og fotoner under 240 nanometer absorberes også godt af proteiner. Disse essentielle biomolekyler beskadiges af den absorberede energi, hvilket gør det genetiske materiale inde i en viruspartikel eller mikroorganisme ude af stand til at replikere eller forårsage en infektion og inaktiverer patogenet.
Det tager typisk en meget lav dosis UV-lys i dette germicidale område for at inaktivere et patogen. UV-dosis bestemmes af lyskildens intensitet og eksponeringens varighed. For en given påkrævet dosis kræver kilder med højere intensitet kortere eksponeringstider, mens kilder med lavere intensitet kræver længere eksponeringstider.
Sætte UV til at arbejde
UV-desinfektion, som kan udføres af robotter som denne, reducerer hospitalserhvervede infektioner. Marcy Sanchez / William Beaumont Army Medical Center Public Affairs Office
Der er et etableret marked for UV-desinfektionsanordninger. Hospitaler har brugt robotter, der udsender UV-C-lys i årevis, til at desinficere patientrum, operationsstuer og andre områder, hvor bakteriel infektion kan sprede sig. Disse robotter, som omfatter Tru-D og Xenex, ind tomme rum mellem patienter og strejfe rundt fjernt udsender high-power UV bestråling til desinficere overflader. UV-lys bruges også til at desinficere medicinske instrumenter i særlige UV-eksponeringsbokse.
UV anvendes eller testes til desinficering af busser, tog og fly. Efter brug bevæger UV-robotter eller menneskestyrede maskiner, der er designet til at passe ind i køretøjer eller fly, sig gennem og desinficerer overflader, som lyset kan nå. Virksomheder overvejer også teknologien til desinficering af lagre og detailrum.
New York City Metropolitan Transit Authority (MTA) tester brugen af ultraviolet lys til at desinficere out-of-service metro biler. MTA, CC BY-SA
Det er også muligt at bruge UV til at desinficere luft. Indendørs rum som skoler, restauranter og butikker, der har en vis luftstrøm, kan installere UV-C-lamper overhead og rettet mod loftet for at desinficere luften, når den cirkulerer. På samme måde kan HVAC-systemer indeholde UV-lyskilder til desinficering af luft, når den bevæger sig gennem kanalarbejde. Flyselskaber kan også bruge UV-teknologi til desinficering af luft i fly eller bruge UV-lys i badeværelser mellem anvendelser.
Langt UV-C – sikkert for mennesker?
Forestil dig, hvis alle kunne gå rundt kontinuerligt omgivet af UV-C lys. Det ville dræbe enhver aerosoliseret virus, der kom ind i UV-zonen omkring dig, eller som forlod din næse eller mund, hvis du var smittet og kaste virus. Lyset ville også desinficere din hud, før din hånd rørte dit ansigt. Dette scenario kan være muligt teknologisk en dag snart, men de sundhedsmæssige risici er et betydeligt problem.
Efterhånden som UV-bølgelængden falder, falder fotonernes evne til at trænge ind i huden. Disse kortere bølgelængde fotoner bliver absorberet i det øverste hudlag, hvilket minimerer DNA-skader på de aktivt dividere hudceller nedenfor. Ved bølgelængder under 225 nanometer – Far UV-C-regionen – synes UV at være sikkert for hudeksponering ved doser under de eksponeringsniveauer, der er defineret af Den Internationale Komité for Ikke-Ioniserende Strålingsbeskyttelse.
Forskning bekræfter disse tal ved hjælp af musemodeller. Men mindre er kendt om udsættelse for øjne og skadet hud på disse Far UV-C bølgelængder og folk bør undgå direkte eksponering over sikre grænser.
Løftet om Far UV-C til sikker desinficering af patogener åbner mange muligheder for UV-applikationer. Det har også ført til nogle tidlige og potentielt risikable anvendelser.
Nogle virksomheder installerer UV-portaler, der bestråler folk, når de går igennem. Selvom denne enhed muligvis ikke forårsager meget skade eller hudskader i de få sekunder, der går gennem portalen, vil den leverede lave dosis og potentialet for desinficering af tøj sandsynligvis heller ikke være effektiv til at dæmme op for virusoverførsel.
[Dyb viden, dagligt. Tilmeld dig Samtalens nyhedsbrev.]
Vigtigst er det, at øjensikkerhed og langtidseksponering ikke er blevet undersøgt godt, og disse typer enheder skal reguleres og valideres for effektivitet, før de bruges i offentlige miljøer. Virkningen af kontinuerlig eksponering for germicidal bestråling på det samlede miljømikrobiom skal også forstås.
Efterhånden som flere undersøgelser af Far UV-C viser, at eksponering for menneskehud ikke er farlig, og hvis undersøgelser af øjeneksponering ikke viser nogen skade, er det muligt, at validerede Far UV-C-lyssystemer installeret på offentlige steder kan understøtte forsøg på at kontrollere virusoverførsel for SARS-CoV-2 og andre potentielle luftbårne viruspatogener i dag og i fremtiden.
