Когда в начале 2020 года возникла пандемия COVID-19, ультрафиолетовое излучение стало одним из основных методов предотвращения распространения вируса SARS-CoV-2, наряду с масками, дезинфицирующими средствами для рук и социальным дистанцированием.
Однако проблема заключалась в том, что было мало исследований, показывающих, какая доза ультрафиолетового излучения убивает вирус. Какая длина волны? Как долго? И можно ли устанавливать ультрафиолетовые системы в общественных местах, таких как аэропорты, автовокзалы и магазины, не причиняя долгосрочного вреда людям?
В недавно опубликованном исследовании ученые из Бингемтонского университета отвечают на многие из этих вопросов и закладывают основу для стандартов здравоохранения о том, что обеспечивает истинную дезинфекцию. Статья под названием "Систематическая оценка и моделирование дезинфекции SARS-CoV-2 ультрафиолетовым излучением", опубликованная в журнале Scientific Reports, написана профессором Каймингом Йе, заведующим кафедрой биомедицинской инженерии.
Идея исследования возникла, когда нехватка средств индивидуальной защиты в начале пандемии вдохновила Йе и коллег быстро построить станции ультрафиолетовой дезинфекции для больниц в регионе, чтобы можно было повторно использовать маски N-95 и другие предметы. "В научной литературе есть много исследований по дозировке ультрафиолетового излучения, но не систематически", - говорит Йе. "Когда мы начали этот проект, не было никаких данных или экспериментов, которые были бы проведены, потому что пандемия развивалась очень быстро.
Участники проекта добавили ретровирус, похожий на SARS-CoV-2, в три различные среды (среду для выращивания клеток, воду и искусственную слюну человека) и облучили их тремя различными длинами волн в диапазоне УФ-лучей. Ультрафиолет убивает вирусы и другие микроорганизмы, повреждая их ДНК и РНК.
"Эффективность дезинфекции сильно зависит от среды, в которой находится вирус", - поясняет Йе. "Мы использовали одинаковую дозировку, одинаковую интенсивность света и одинаковую длину волны, когда вирус был суспендирован в слюне, воде и среде для выращивания клеток, но эффективность была совершенно разной".
Наилучшие результаты в ходе исследования были получены в диапазоне от 260 до 280 нанометров, который обычно используется в светодиодных UVC-лампах. Длины волн ниже 260 нанометров могут применяться только в безлюдных местах, поскольку они могут повредить кожу и глаза человека.
"Существует так много компаний, которые утверждают, что их продукция полностью дезинфицирует и абсолютно безопасна", - отметил Йе. "Однако в этой статье мы показываем, что как дальний (222 нанометра), так и обычный ультрафиолетовый свет (254 нанометра) нарушают механическую целостность рогового слоя, верхнего слоя кожи, что приводит к повышению вероятности образования на нем трещинок. Это означает, что неприятные бактерии и другие микроорганизмы могут проникнуть в кожу и потенциально ее инфицировать".
Основываясь на результатах исследования, Йе и коллеги разработали систему дезинфекции светодиодным светом, которая должна наносить меньше вреда коже человека. Они проводят дополнительные испытания, прежде чем подать заявку на патент. "Мы ждем данных, и тогда мы практически закончим. Мы знаем, что это будет работать", - сказал Йе.
Кроме того, авторы обнаружили, что две аминокислоты (L-триптофан и L-тирозин) и витамин (ниацинамид) являются сильными поглотителями УФ-лучей, и это открытие может привести к созданию лосьонов, которые будут блокировать воздействие и предотвращать повреждение кожи, если УФ-дезинфекция станет более распространенной в общественных местах. Йе считает, что наиболее важной частью этого исследования является то, что оно предлагает научную основу для стандартизации и регулирования рекламы от производителей УФ-дезинфицирующих устройств.
"Система, которую мы придумали, может стать моделью для любого, кто хочет стандартизировать дозировку", - сказал он.
