Institusjoner som sykehus og transittanlegg har brukt UV-desinfeksjon i årevis. Sergei Bobylev \ TASS via Getty Images

Ultrafiolett lys har en lang historie som desinfeksjonsmiddel og SARS-CoV-2-viruset, som forårsaker COVID-19, er lett gjort ufarlig av UV-lys. Spørsmålet er hvordan man best kan utnytte UV-lys for å bekjempe spredningen av viruset og beskytte menneskers helse mens folk jobber, studerer og handler innendørs.

Viruset sprer seg på flere måter. Hovedoverføringsveien er gjennom person-til-person-kontakt via aerosoler og dråper slippes ut når en smittet person puster, snakker, synger eller hoster. Viruset kan også overføres når folk berører ansiktene sine kort tid etter at de har berørt overflater som er forurenset av infiserte individer. Dette er spesielt bekymringsfullt i helsevesenet, butikker hvor folk ofte berører benkeplater og varer, og i busser, tog og fly.

Som en miljøingeniør som studerer UV-lys, har jeg observert at UV kan brukes til å redusere risikoen for overføring gjennom begge ruter. UV-lys kan være komponenter i mobile maskiner, enten robot eller menneskestyrt, som desinfiserer overflater. De kan også innlemmes i varme-, ventilasjons- og klimaanlegg eller på annen måte plassert i luftstrømmer for å desinfisere inneluft. Imidlertid er UV-portaler som er ment å desinfisere mennesker når de kommer inn i innendørs rom, ineffektive og potensielt farlige.

Hva er ultrafiolett lys?

Elektromagnetisk stråling, som inkluderer radiobølger, synlig lys og røntgenstråler, måles i nanometer, eller milliontedeler av en millimeter. UV-bestråling består av bølgelengder mellom 100 og 400 nanometer, som ligger like utenfor den fiolette delen av det synlige lysspekteret og er usynlige for det menneskelige øye. UV er delt inn i regionene UV-A, UV-B og UV-C, som er henholdsvis 315-400 nanometer, 280-315 nanometer og 200-280 nanometer.

Ozonlaget i atmosfæren filtrerer ut UV-bølgelengder under 300 nanometer, som blokkerer UV-C fra solen før den når jordoverflaten. Jeg tenker på UV-A som solingsområdet og UV-B som solbrennområdet. Høye doser UV-B kan forårsake hudlesjoner og hudkreft.

UV-C inneholder mest effektive bølgelengder for å drepe patogener. UV-C er også farlig for øyne og hud. Kunstige UV-lyskilder designet for desinfisering avgir lys innenfor UV-C-området eller et bredt spekter som inkluderer UV-C.

Hvordan UV dreper patogener

UV-fotoner mellom 200 og 300 nanometer absorberes ganske effektivt av nukleinsyrene som utgjør DNA og RNA, og fotoner under 240 nanometer absorberes også godt av proteiner. Disse essensielle biomolekylene blir skadet av den absorberte energien, noe som gjør genetisk materiale inne i en viruspartikkel eller mikroorganisme ute av stand til å replikere eller forårsake en infeksjon, og inaktiverer patogenet.

Det tar vanligvis en veldig lav dose UV-lys i dette bakteriedrepende området for å inaktivere et patogen. UV-dosen bestemmes av lyskildens intensitet og eksponeringens varighet. For en gitt nødvendig dose krever kilder med høyere intensitet kortere eksponeringstider, mens kilder med lavere intensitet krever lengre eksponeringstid.

Setter UV på jobb

UV-desinfisering, som kan utføres av roboter som dette, reduserer sykehusoppkjøpte infeksjoner. Marcy Sanchez / William Beaumont Army Medical Center Public Affairs Office

Det er et etablert marked for UV-desinfeksjonsutstyr. Sykehus har brukt roboter som avgir UV-C-lys i årevis for å desinfisere pasientrom, operasjonsrom og andre områder der bakteriell infeksjon kan spre seg. Disse robotene, som inkluderer Tru-D og Xenex, gå inn i tomme rom mellom pasienter og vandre rundt på utsiden og avgir UV-bestråling med høy effekt for å desinfisere overflater. UV-lys brukes også til å desinfisere medisinske instrumenter i spesielle UV-eksponeringsbokser.

UV blir brukt eller testet for desinfisering busser, tog og fly. Etter bruk beveger UV-roboter eller menneskestyrte maskiner designet for å passe i kjøretøy eller fly seg gjennom og desinfiserer overflater som lyset kan nå. Bedrifter vurderer også teknologien til desinfisering av varehus og butikklokaler.

New York City Metropolitan Transit Authority (MTA) tester bruken av ultrafiolett lys for å desinfisere undergrunnsbiler som ikke er i bruk. MTA, CC BY-SA

Det er også mulig å bruke UV til desinfiser luft. Innendørs områder som skoler, restauranter og butikker som har en viss luftstrøm kan installer UV-C lamper overhead og rettet mot taket for å desinfisere luften mens den sirkulerer. Tilsvarende kan HVAC-systemer inneholde UV-lyskilder for å desinfisere luft når den beveger seg gjennom kanalarbeid. Flyselskaper kan også bruke UV-teknologi for å desinfisere luft i fly, eller bruke UV-lys på bad mellom bruk.

Far UV-C - trygt for mennesker?

Tenk om alle kunne gå rundt kontinuerlig omgitt av UV-C-lys. Det ville drepe ethvert aerosolisert virus som kom inn i UV-sonen rundt deg eller som gikk ut av nesen eller munnen din hvis du ble smittet og kastet viruset. Lyset ville også desinfisere huden din før hånden din berørte ansiktet ditt. Dette scenariet kan være mulig teknologisk en dag snart, men helserisikoen er en betydelig bekymring.

Når UV-bølgelengden avtar, reduseres fotonenes evne til å trenge inn i huden. Disse kortere bølgelengdefotonene absorberes i det øverste hudlaget, noe som minimerer DNA-skade på de aktivt delende hudcellene nedenfor. Ved bølgelengder under 225 nanometer - Far UV-C-regionen - ser UV ut til å være trygt for hudeksponering ved doser under eksponeringsnivåer definert av den internasjonale komiteen for ikke-ioniserende strålevern.

Forskning er bekrefter disse tallene ved hjelp av musemodeller. Imidlertid er mindre kjent om eksponering for øyne og skadet hud ved disse Far UV-C bølgelengdene og folk bør unngå direkte eksponering over sikre grenser.

Forskning antyder at langt UV-C-lys kan være i stand til å drepe patogener uten å skade menneskers helse:
{vembed Y = YATYsgi3e5A}

De løfte om Far UV-C for sikker desinfisering av patogener åpner mange muligheter for UV-applikasjoner. Det har også ført til for tidlige og potensielt risikable bruksområder.

Noen virksomheter er installere UV-portaler som bestråler mennesker når de går gjennom. Selv om denne enheten kanskje ikke forårsaker mye skade eller hudskade i løpet av få sekunder som går gjennom portalen, vil den lave dosen som leveres og potensialet til å desinfisere klær, sannsynligvis heller ikke være effektiv for å hindre virusoverføring.

Viktigst er at øyesikkerhet og langvarig eksponering ikke har blitt studert godt, og denne typen enheter må reguleres og validert for effektivitet før de brukes i offentlige omgivelser. Virkningen av kontinuerlig bakteriedrepende bestråling på det totale miljømikrobiomet må også forstås.

Som flere studier på Far UV-C viser at eksponering for menneskelig hud er ikke farlig og hvis studier om øyeeksponering ikke viser noen skade, er det mulig at validerte Far UV-C lyssystemer installert på offentlige steder som butikker og transportnav kan støtte forsøk på å kontrollere virusoverføring for SARS-CoV-2 og annen potensiell luftbåren viral patogener i dag og inn i fremtiden.

om forfatteren

Karl Linden, professor i miljøteknikk og Mortenson-professoren i bærekraftig utvikling, University of Colorado Boulder

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

books_science