Ultraviolett ljus har en lång historia som desinfektionsmedel och SARS-CoV-2-viruset, som orsakar COVID-19, återges lätt ofarligt av UV-ljus. Frågan är hur man bäst utnyttjar UV-ljus för att bekämpa spridningen av viruset och skydda människors hälsa när människor arbetar, studerar och handlar inomhus.
Viruset sprider sig på flera sätt. Den huvudsakliga överföringsvägen är genom person-till-person-kontakt via aerosoler och droppar som avges när en smittad person andas, pratar, sjunger eller hostar. Viruset kan också överföras när människor rör vid deras ansikten kort efter beröring av ytor som har förorenats av smittade individer. Detta är särskilt oroande i hälso- och sjukvårdsmiljöer, detaljhandelsutrymmen där människor ofta rör diskar och varor och i bussar, tåg och flygplan.
Som miljöingenjör som studerar UV-ljus har jag observerat att UV kan användas för att minska risken för överföring genom båda vägarna. UV-lampor kan vara komponenter i mobila maskiner, oavsett om de är robot- eller människostyrda, som desinficerar ytor. De kan också införlivas i uppvärmnings-, ventilations- och luftkonditioneringssystem eller på annat sätt placeras i luftflöden för att desinficera inomhusluft. UV-portaler som är avsedda att desinficera människor när de kommer in i inomhusutrymmen är dock sannolikt ineffektiva och potentiellt farliga.
Vad är ultraviolett ljus?
Elektromagnetisk strålning, som inkluderar radiovågor, synligt ljus och röntgenstrålar, mäts i nanometer, eller miljoner på en millimeter. UV-bestrålning består av våglängder mellan 100 och 400 nanometer, som ligger strax bortom den violetta delen av det synliga ljusspektrumet och är osynliga för det mänskliga ögat. UV är indelat i UV-A-, UV-B- och UV-C-regionerna, som är 315-400 nanometer, 280-315 nanometer respektive 200-280 nanometer.
Ozonskiktet i atmosfären filtrerar bort UV-våglängder under 300 nanometer, vilket blockerar UV-C från solen innan det når jordens yta. Jag tänker på UV-A som solbränna och UV-B som det solbrännande området. Tillräckligt höga doser av UV-B kan orsaka hudskador och hudcancer.
UV-C innehåller de mest effektiva våglängderna för att döda patogener. UV-C är också farligt för ögon och hud. Artificiella UV-ljuskällor utformade för desinfektion avger ljus inom UV-C-området eller ett brett spektrum som inkluderar UV-C.
Hur UV dödar patogener
UV-fotoner mellan 200 och 300 nanometer absorberas ganska effektivt av de nukleinsyror som utgör DNA och RNA, och fotoner under 240 nanometer absorberas också väl av proteiner. Dessa väsentliga biomolekyler skadas av den absorberade energin, vilket gör att det genetiska materialet inuti en viruspartikel eller mikroorganism inte kan replikera eller orsaka en infektion, inaktivera patogenen.
Det tar vanligtvis en mycket låg dos AV UV-ljus i detta bakteriedla intervall för att inaktivera en patogen. UV-dosen bestäms av ljuskällans intensitet och exponeringstiden. För en given erforderliga dos kräver källor med högre intensitet kortare exponeringstider, medan källor med lägre intensitet kräver längre exponeringstider.
Sätta UV i arbete
UV-desinfektion, som kan utföras av robotar som denna, minskar sjukhusförvärvade infektioner. Marcy Sanchez/William Beaumont arméläkarcenter public affairs kontor
Det finns en etablerad marknad för UV-desinfektionsanordningar. Sjukhus har i åratal använt robotar som avger UV-C-ljus för att desinficera patientrum, operationssalar och andra områden där bakterieinfektion kan spridas. Dessa robotar, som inkluderar Tru-D och Xenex, går in i tomma rum mellan patienter och strövar runt på distans och avger uv-bestrålning med hög effekt för att desinficera ytor. UV-ljus används också för att desinficera medicinska instrument i speciella UV-exponeringslådor.
UV används eller testas för desinfektion av bussar, tåg och flygplan. Efter användning rör sig UV-robotar eller människostyrda maskiner som är utformade för att passa i fordon eller flygplan genom och desinficera ytor som ljuset kan nå. Företag överväger också tekniken för desinficering av lager och butiksutrymmen.
New York City Metropolitan Transit Authority (MTA) testar användningen av ultraviolett ljus för att desinficera tunnelbanevagnar utanför tjänsten. MTA, CC BY-SA
Det är också möjligt att använda UV för att desinficera luft. Inomhusutrymmen som skolor, restauranger och butiker som har lite luftflöde kan installera UV-C-lampor över huvudet och riktas mot taket för att desinficera luften när den cirkulerar. På samma sätt kan HVAC-system innehålla UV-ljuskällor för att desinficera luft när den färdas genom kanalarbete. Flygbolag kan också använda UV-teknik för att desinficera luft i flygplan eller använda UV-lampor i badrum mellan användningarna.
Långt UV-C – säkert för människor?
Tänk om alla kunde gå runt kontinuerligt omgiven av UV-C-ljus. Det skulle döda alla aerosoliserade virus som kom in i UV-zonen runt dig eller som lämnade näsan eller munnen om du var smittad och fällde ut viruset. Ljuset skulle också desinficera din hud innan din hand rörde ditt ansikte. Detta scenario kan vara möjligt tekniskt en dag snart, men hälsoriskerna är ett betydande problem.
När UV-våglängden minskar minskar fotonernas förmåga att tränga in i huden. Dessa fotoner med kortare våglängd absorberas i det övre hudskiktet, vilket minimerar DNA-skador på de aktivt dela hudcellerna nedan. Vid våglängder under 225 nanometer – far UV-C-regionen – verkar UV vara säkert för hudexponering vid doser under de exponeringsnivåer som fastställts av Internationella kommittén för icke-joniserande strålskydd.
Forskning bekräftar dessa siffror med hjälp av musmodeller. Mindre är dock känt om exponering för ögon och skadad hud vid dessa Far UV-C våglängder och människor bör undvika direkt exponering över säkra gränser.
Löftet om Far UV-C för säkert desinficering av patogener öppnar många möjligheter för UV-applikationer. Det har också lett till några förhastade och potentiellt riskabla användningsområden.
Vissa företag installerar UV-portaler som bestrålar människor när de går igenom. Även om denna enhet kanske inte orsakar mycket skada eller hudskador under de få sekunder som går genom portalen, skulle den låga dosen som levereras och potentialen att desinficera kläder sannolikt inte vara effektiv för att hejda någon virusöverföring.
[Djup kunskap, dagligen. Anmäl dig till Konversationens nyhetsbrev.]
Viktigast av allt är att ögonsäkerhet och långvarig exponering inte har studerats väl, och dessa typer av enheter måste regleras och valideras för effektivitet innan de används i offentliga miljöer. Effekten av kontinuerlig bakteriedrisk bestrålningsexponering på det övergripande miljömikrobiomet måste också förstås.
Eftersom fler studier på Far UV-C visar att exponering för mänsklig hud inte är farlig och om studier om ögonexponering inte visar någon skada, är det möjligt att validerade Far UV-C ljussystem installerade på offentliga platser kan stödja försök att kontrollera virusöverföring för SARS-CoV-2 och andra potentiella luftburna viruspatogener, idag och i framtiden.
