specifik våglängd av ultraviolett (UV) ljus är inte bara extremt effektivt för att döda viruset som orsakar COVID-19, men är också säkrare för användning i offentliga utrymmen, finner ny Forskning från University of Colorado Boulder.
Studien, som publicerades denna månad i Applied and Environmental Microbiology, är den första som på ett omfattande sätt analyserar effekterna av olika våglängder av UV-ljus på SARS-CoV-2 och andra luftvägsvirus, inklusive den enda våglängden som är säkrare för levande varelser att utsättas för utan skydd.
Resultaten, som författarna kallar en "game changer" för UV-ljusanvändning, kan leda till nya prisvärda, säkra och mycket effektiva system för att minska virusspridningen i trånga offentliga utrymmen som flygplatser och konsertlokaler.
"Av nästan alla patogener vi någonsin har studerat är detta virus överlägset ett av de enklaste att döda med UV-ljus", säger seniorförfattaren Karl Linden, professor i miljöteknik. " Det tar en mycket låg dos. Detta indikerar att UV-teknik kan vara en riktigt bra lösning för att skydda offentliga utrymmen.
UV-ljus avges naturligt av solen, och de flesta former är skadliga för levande varelser - liksom mikroorganismer, som virus. Detta ljus kan absorberas av en organisms genom, knyta knutar i det och förhindra att det reproducerar sig. Dessa skadliga våglängder från solen filtreras dock bort av ozonskiktet innan de når jordens yta.
Vissa vanliga produkter, som lysrörslampor, använder mänskligt konstruerat UV-ljus, men en vit fosforbeläggning på insidan skyddar människor från UV-strålar.
"När vi tar av den beläggningen kan vi avge dessa våglängder, och de kan vara skadliga för vår hud och våra ögon - men de kan också döda patogener", säger Linden.
Sjukhus använder redan UV-ljusteknik för att desinficera ytor i utrymmen när det inte finns några människor i dem, med hjälp av robotar som kan lysa UV-ljus i drift- och patientrum mellan användningarna.
Och många prylar på marknaden idag rengör allt från mobiltelefoner till vattenflaskor med UV-ljus. Men säkerhetsprotokoll utvecklas fortfarande av FDA och EPA. Linden varnar för att använda personliga eller "bakteriedala" enheter där en person utsätts för UV-ljus.
De nya rönen är unika, sade han, eftersom de träffar den söta punkten mellan UV-ljus som är relativt säkert för människor och skadligt för virus, särskilt det som orsakar COVID-19.
"Detta kan vara en game changer för allmänhetens användning av UV-ljus i inomhusutrymmen", säger Linden.
Dödsfall genom exponering
För studien jämförde Linden och hans team olika UV-våglängder sida vid sida med hjälp av standardiserade metoder som utvecklats inom UV-ljusindustrin.
"Vi tänkte, låt oss gå samman och göra ett definitivt uttalande om vad UV-exponering krävs för att döda SARS-CoV-2", säger Linden. "Vi ville se till att om UV-ljus används för att kontrollera sjukdomar, levererar du rätt dos som skyddar människors hälsa och mänsklig hud, men också kommer att döda dessa patogener."
Möjligheten att utföra denna typ av arbete är sällsynt, eftersom det krävs extremt stränga säkerhetsstandarder för att arbeta med SARS-CoV-2. Så Linden och Ben Ma, postdoktor i Lindens forskargrupp, samarbetade med virologen Charles Gerba vid University of Arizona, vid ett labb som fått klartecken att arbeta med viruset och dess varianter.
Forskarna fann att medan viruset var ganska mottagligt för UV-ljus i allmänhet, var en specifik våglängd av Långt ultraviolett-C, på 222 nanometer, särskilt effektiv. Skapad av en så kallad kryptonkloridexcimerlampa, driven av molekyler som rör sig mellan olika energitillstånd, är denna våglängd mycket hög energi. Därför kan det orsaka större virusprotein och nukleinsyraskador på viruset jämfört med andra UV-C-enheter, samt blockeras av de allra översta lagren av mänsklig hud och ögon - vilket innebär att det har begränsat till inga skadliga hälsoeffekter vid doser som kan döda virus.
"Det är inte bara säkert, det är också det mest effektiva", säger Linden.
Rollen av UV-desinfektion idag
UV-ljus i olika former har använts i stor utsträckning sedan början av 1900-talet för att desinficera vatten, luft och ytor. Redan på 1940-talet användes det för att minska överföringen av tuberkulos på sjukhus och klassrum, genom att lysa upp ljuset i taket för att desinficera luft när den cirkulerade i hela rummet. Idag används det inte bara på sjukhus, men i vissa offentliga badrum och flygplan när det inte finns några människor i dessa utrymmen.
I en vitbok som nyligen publicerades av International UV Association, "Far UV-C Radiation: Current State-of Knowledge", som åtföljer den nya studien, hävdar Linden och medförfattare att denna säkrare våglängd av Långt UV-C-ljus kan fungera som en viktig begränsningsåtgärd mot nuvarande och framtida pandemier, förutom förbättrad ventilation, maskbärande och vaccination.
Linden föreställer sig system som antingen kan cykla till och från i inomhusutrymmen för att rutinmässigt rengöra luft och ytor, eller skapa en pågående, osynlig barriär mellan lärare och studenter, kunder och servicearbetare, och människor i utrymmen där social distansering inte är möjlig, för att desinficera luften.
UV-ljusdesinfektion kan till och med konkurrera med de positiva effekterna av förbättrad inomhusventilation genom att ge motsvarande skydd för ökade luftförändringar per timme i ett rum. Det är också mycket billigare att installera UV-lampor än att uppgradera ett helt HVAC-system.
– Här finns en möjlighet att spara pengar och energi samtidigt som folkhälsan skyddas på samma sätt. Det är jättespännande, säger Linden.
Ytterligare författare på denna publikation inkluderar: Ben Ma av CU Boulder; Patricia Gundy och Charles Gerba från University of Arizona; och Mark Sobsey vid University of North Carolina, Chapel Hill.
