Сверхбыстрая инактивация SARS

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 18640 (2022 г.) Цитировать эту статью

1206 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Дезинфекция уничтожает патогенные микроорганизмы и обеспечивает биобезопасную среду для человека. Быстрое распространение COVID-19 бросает вызов традиционным методам дезинфекции с точки зрения снижения вредных побочных эффектов и ускорения процессов. Распыление химических дезинфицирующих средств в больших количествах вредно для людей и окружающей среды, в то время как дезинфекция УФ-лампами и светодиодами (LED) по-прежнему требует длительного времени воздействия из-за низкой освещенности и сильно расходящихся характеристик луча. Учитывая, что лазер поддерживает высокую интенсивность излучения на большом расстоянии, мы изучили эффективность лазеров как нового метода дезинфекции, и результаты показывают возможность сверхбыстрой инактивации вируса SARS-CoV-2 с помощью лазера с длиной волны 266 нм. Эта работа подтверждает, что УФ-лазеры являются хорошим кандидатом для дезинфекции.

Новый коронавирус SARS-CoV-2 стал причиной пандемии серьезного респираторного заболевания, которая распространилась по всему миру. По состоянию на 5 марта 2022 года было зарегистрировано более 440 миллионов подтвержденных случаев заболевания COVID-19 и более 5,9 миллиона зарегистрированных случаев смерти1. Несмотря на то, что вакцины и лекарства для лечения COVID-19 широко и успешно разработаны, пандемия по-прежнему распространяется со скоростью лесного пожара. Люди осознали, что для пандемического заболевания, такого как COVID-19, нарушение цепочки передачи по-прежнему остается наиболее эффективным решением2.

Основной путь передачи SARS-CoV-2 — аэрозольный3 или контактный4. Сообщалось, что частицы SARS-CoV-2 можно обнаружить в аэрозолях в течение до 3 часов5. Таким образом, передача аэрозоля на близкое расстояние между людьми и системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), передача аэрозоля между помещениями опасна с точки зрения распространения вируса6,7,8,9,10. Некоторые исследовательские группы и учреждения полагают, что аэрозольная передача признается доминирующим путем пандемии COVID-19, что было показано в научных исследованиях3 и заявлениях Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ)11.

Традиционные химические методы неприменимы в таких сценариях аэрозолей, поскольку химические вещества либо токсичны, либо легковоспламеняемы в воздухе. Например, медицинский спирт хорош для дезинфекции, но массовое распыление спирта может привести к пожару и взрыву. Другой пример: такие химические вещества, как перекись водорода, озон и отбеливатель на основе хлора, также хороши для дезинфекции, но они токсичны для человеческого организма, и их не следует использовать для массового распыления вокруг людей. Поэтому распыление химикатов для обеззараживания воздуха при наличии людей не рекомендуется ни при каких обстоятельствах12.

Ни один из известных методов, особенно для систем отопления, вентиляции и кондиционирования, не является достаточно быстрым для дезинфекции аэрозолей в условиях высокоскоростного воздушного потока. Если взять в качестве примера центральную систему кондиционирования, то скорость воздушного потока обычно составляет 20–30 м/с13. Таким образом, для дезинфекции воздушного потока между помещениями в центральной системе кондиционирования дезинфекция должна быть завершена за < 1 с для воздуховода длиной 20 м, < 0,1 с для воздуховода длиной 2 м или < 0,01 с для воздуховода длиной 0,2 м. воздуховод длиной м. Поэтому необходим безопасный (без токсичных и легковоспламеняющихся химикатов) и быстрый (достаточно быстрый для обеззараживания поступающего воздуха) метод дезинфекции.

Согласно предыдущим исследованиям, методы инактивации на основе радиации безопасны по сравнению с токсичными или легковоспламеняющимися химическими веществами и более удобны для инактивации SARS-CoV-2 и родственных ему коронавирусов. Среди всех радиационных методов инактивации ультрафиолетовое бактерицидное облучение (УФГИ) является наиболее тщательно протестированным и широко используемым методом инактивации SARS-CoV-214. УФ-светодиоды (СИД) и УФ-лампы являются наиболее распространенными кандидатами, используемыми в качестве источников УФ-света15. Однако у них обоих есть некоторые недостатки. Светодиоды имеют очень низкую энергоэффективность; таким образом, они обычно выделяют много тепла и имеют довольно короткий практический срок службы. Насколько нам известно, согласно различным публикациям2,16,17,18,19, УФ-светодиоды и лампы могут обеспечить инактивацию вируса на > 99% только через несколько секунд. Это связано с тем, что свет от обычных источников некогерентного света, таких как светодиоды и лампы, сильно расходится при излучении, что приводит к очень низкому оптическому излучению. Свет от источников когерентного света, таких как лазеры, может распространяться без расхождения, что приводит к более высокому оптическому излучению, чем у обычных источников некогерентного света. Это говорит о том, что УФ-лазер с длиной волны около 260–270 нм может быть хорошим кандидатом для безопасной и быстрой дезинфекции вирусов. В этой рукописи мы проводим эксперимент по инактивации SARS-CoV-2 с использованием самодельных лазеров мощностью 2 Вт с длиной волны 266 нм, результаты которого подтверждают сверхбыструю эффективность высокоэффективной инактивации SARS-CoV-2 с помощью лазеров с длиной волны 266 нм.