Wiele chorób zakaźnych, w tym COVID-19, jest przenoszonych przez patogeny w powietrzu.Potrzebne są skuteczne kontrole środowiskowe, które najlepiej nie zależą od ludzkiego zachowania.Jednym z potencjalnych rozwiązań są lampy ekscymerowe z chlorkiem kryptonu (KrCl) (często nazywane dalekim UVC), które mogą skutecznie dezaktywować patogeny przenoszone drogą powietrzną, takie jak koronawirusy i grypa.Badania wykazały, że gdy lampy KrCl są filtrowane w celu usunięcia emisji UV o dłuższej długości fali, nie powodują ostrych reakcji skóry ani oczu, ani nie opóźniają skutków, takich jak rak skóry.Chociaż istnieją dowody laboratoryjne, że światło dalekiego ultrafioletu jest skuteczne, dowody w pomieszczeniach o pełnej skali są ograniczone.Po raz pierwszy demonstrujemy, że Far-UVC rozmieszczone w komorze o wielkości pomieszczenia skutecznie dezaktywuje aerozol S. aureus.Przy szybkości wentylacji pomieszczenia wynoszącej 3 wymiany powietrza na godzinę (ACH), obciążenie patogenem w stanie stacjonarnym zostało zmniejszone o 98,4% przy użyciu 5 źródeł filtrów, zapewniając dodatkowe 184 równoważne wymiany powietrza (eACH).Redukcja ta została osiągnięta przy użyciu promieniowania dalekiego UV zgodnie z aktualnym limitem progowym 8-godzinnej ciągłej ekspozycji skóry Amerykańskiej Konferencji Rządowych Higienistek Przemysłowych.Nasze dane sugerują, że Far-UVC może być skuteczniejszy niż bakterie przeciwko powszechnym wirusom przenoszonym drogą powietrzną, w tym SARS-CoV-2, i dlatego powinien być skuteczną i „praktyczną” techniką ograniczania przenoszenia chorób przenoszonych drogą powietrzną.Odkrycia dostarczają danych w skali pomieszczenia, które wspomagają projektowanie i opracowywanie efektywnych systemów dalekiego UV.Ciężki ostry koronawirus oddechowy 2 (SARS-CoV-2), wirus wywołujący pandemię COVID-19, może być przenoszony z jednej osoby na jedną lub więcej osób poprzez transport wirusa1-4 w cząsteczkach unoszących się w powietrzu.Ryzyko przeniesienia SARS-CoV-2 w powietrzu z takich zdarzeń wzrasta w środowiskach zamkniętych, w których gromadzi się duża liczba ludzi, zwłaszcza jeśli środowisko jest słabo wentylowane 5,6 .Jak dobrze udokumentowano, wysoki poziom transmisji SARS-CoV-2 przytłoczył krajowe systemy opieki zdrowotnej, zabijając miliony i powodując długotrwałe problemy zdrowotne.Wpływ na światową gospodarkę był i będzie niszczący, prowadząc do dalszych problemów związanych z dobrostanem i zdrowiem publicznym.Dlatego jasne jest, że ograniczenie lub zapobieganie przenoszeniu SARS-CoV-2 jest krytycznym i bezprecedensowym globalnym wyzwaniem.Środki kontroli transmisji obejmują blokady krajowe, ograniczenia spotkań towarzyskich i biznesowych, ulepszoną wentylację pomieszczeń, kampanie zdrowia publicznego, ochronne osłony twarzy i szczepienia.Te kontrolki mają różne wskaźniki powodzenia, z których każda wiąże się z własnymi wyzwaniami.Szczepienia są jednym z najskuteczniejszych sposobów ograniczenia zgonów i poważnych chorób, chociaż dowody na skuteczność szczepień w ograniczaniu rozprzestrzeniania się chorób są niejasne7,8.Osłony twarzy mogą być skutecznym środkiem kontroli w celu zmniejszenia ryzyka przenoszenia drogą powietrzną, ale są uzależnione od indywidualnych wyborów behawioralnych i wymagają wysokiego poziomu zgodności, aby uzyskać wpływ na przenoszenie na poziomie populacji9,10.Wraz z szybkim rozwojem pandemii COVID-19, akceptacja i przyjmowanie środków kontroli wpływających na codzienne życie jest niska, co zwiększa potrzebę skutecznych środków, które nie opierają się na ludzkich wyborach behawioralnych11,12.Oprócz COVID-19 ważne są również Tis;transmisja powietrzna została uznana za ważny mechanizm dla wielu innych infekcji wirusowych, w tym grypy, odry, innych ludzkich koronawirusów (SARS-CoV, MERS-CoV) i wirusa RSV, a infekcje bakteryjne obejmują gruźlicę i niektóre patogeny wywołujące zakażenia szpitalne13-15.Bakteriobójcze światło ultrafioletowe (GUV) jest środkiem kontrolnym, który spełnia powyższe wymagania i ma osiągnięcia naukowe.W 1942 r. Wells i wsp.16 wykazali, że w napromieniowanych przez GUV klasach w wyższych pomieszczeniach występowało mniejsze przenoszenie odry i świnki w porównaniu z grupą kontrolną w pokojach bez GUV.Podobnie Escombe i wsp.15 wykazali, że przenoszenie gruźlicy z pacjentów na świnki morskie zostało zmniejszone o ponad 70%, gdy zastosowano GUV z górnej komory, przy 35% wskaźniku zakażenia gruźlicą w grupie kontrolnej i 9,5% w grupie GUV.Jednak głównym wyzwaniem w przypadku konwencjonalnych GUV o długości fali 254 nm jest przypadkowa ekspozycja u ludzi, która może prowadzić do potencjalnie bolesnych reakcji typu oparzenia słoneczne skóry i rogówki 17 .Ogranicza to tradycyjne GUV do dobrze zaprojektowanych systemów górnych pomieszczeń, zamkniętych cel lub oświetlenia nieużywanych pomieszczeń18.Nawet przy takim przyjęciu przypadkowe narażenia nadal mogą mieć miejsce i wpływać na przyjęcie technologii19,20.Jednym z potencjalnych rozwiązań jest „dalekie ultrafioletowe” lub bakteriobójcze promieniowanie UV-C, zwykle w zakresie długości fali od 200 do 230 nanometrów.
Powszechnym źródłem promieniowania Far-UVC są lampy ekscymerowe z chlorkiem kryptonu (KrCl), które emitują głównie przy długości fali 222 nm i charakteryzują się niską emisją resztkową w obszarze ultrafioletowym widma elektromagnetycznego.W eksperymentach laboratoryjnych wykazano, że bakteriobójcze właściwości lamp ekscymerowych KrCl inaktywują bakterie Gram-dodatnie i Gram-ujemne, bakterie lekooporne, wirusy grypy i ludzkie koronawirusy, w tym wirus SARS-CoV-222-28.Co ważne, po filtrowaniu w celu zminimalizowania emisji UV przy długościach fal powyżej 230 nm, lampy ekscymerowe KrCl Far-UVC znacznie rzadziej powodują ostre niepożądane reakcje skórne i oczu niż konwencjonalne (254 nm) źródła GUV, i jak dotąd u zwierząt i ludzi modele nie wykazały żadnych długoterminowych negatywnych skutków zdrowotnych 21,29-34 .Chociaż wyniki laboratoryjne są zachęcające, inaktywacja patogenów w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych na skalę laboratoryjną niekoniecznie przekłada się na ograniczenie przenoszenia choroby, gdy technologia jest wdrażana z ograniczeniami „rzeczywistymi”35,36.Historyczny precedens GUV z górnych pomieszczeń daje pewne zaufanie do potencjału Far-UVC w ograniczaniu przenoszenia chorób, ale wciąż istnieje niezaspokojona potrzeba oceny w warunkach rzeczywistych16,37.Takie badania są złożone i muszą być prowadzone przez długi czas (zwykle co najmniej 12 miesięcy).Przełożeniowym krokiem w kierunku badań w świecie rzeczywistym jest przeprowadzanie eksperymentów w dużych komorach aerozolowych o wielkości pomieszczenia.Te pomieszczenia wielkości pomieszczenia, z kontrolowanym przepływem powietrza, temperaturą i wilgotnością, zostały zaprojektowane tak, aby odtworzyć rzeczywiste środowisko w pomieszczeniu.Przestrzenie te zostały wykorzystane do wykazania skuteczności systemów GUV w górnych pomieszczeniach oraz do badania przeżywalności i proliferacji drobnoustrojów38-43.Mogą również dostarczyć ważnych informacji na temat korzystania z technologii w pomieszczeniach, w których osoby zarażone mogą przebywać przez dłuższy czas, co jest powszechne w szkołach, miejscach pracy, szpitalach i placówkach hotelarskich.Dzięki ciągłemu kontrolowanemu uwalnianiu patogenów unoszących się w powietrzu osiągane jest środowisko w stanie ustalonym, a powietrze w pomieszczeniach może być okresowo pobierane z technikami dezynfekcji powietrza otoczenia lub bez nich, co daje wskazanie, które jest bardziej zbliżone do rzeczywistej wydajności.Tutaj po raz pierwszy zbadaliśmy skuteczność Far-UVC w dezaktywacji patogenów przenoszonych drogą powietrzną w warunkach stacjonarnych w pełnowymiarowej komorze bioaerozolu o wielkości pomieszczenia.
