Sử dụng tia cực tím để khử trùng

Khử trùng các nguy cơ lây truyền mầm bệnh là quy trình kiểm soát nhiễm trùng quan trọng. Những biện pháp khử trùng tiêu diệt bất kỳ vi khuẩn nào có mặt, do đó làm cho môi trường sạch hơn và an toàn hơn cho việc sử dụng và cư trú của con người. Trong khi có nhiều cách để khử trùng môi trường, một phương pháp đã được sử dụng trong hơn một thế kỷ là khử trùng bằng tia cực tím (UV).

Tín dụng hình ảnh: Sergey Ryzhov / Shutterstock.com

Lịch sử khử trùng bằng tia cực tím

Việc sử dụng tia UV như một phương pháp để khử trùng các khu vực và giảm sự lây truyền mầm bệnh lần đầu tiên được đề xuất vào năm 1878 bởi Arthur Downes và Thomas P. Blunt. Ngay sau đó, lần đầu tiên ghi nhận việc sử dụng tia UV như một tác nhân khử trùng đã được báo cáo ở Marseilles, Pháp, vào năm 1910, nơi phương pháp này được sử dụng để khử trùng nước uống trong một nhà máy nguyên mẫu.

Vào những năm 1950, xử lý nước bằng tia cực tím đã được sử dụng ở Thụy Sĩ và Áo. Đến năm 1985, có 1.500 nhà máy xử lý nước bằng tia cực tím đang hoạt động ở Châu Âu. Đến năm 2001, con số này đã tăng lên 6.000 nhà máy xử lý nước bằng tia cực tím đang được sử dụng ở Châu Âu.

Ngày nay, tia UV được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở nhập viện như một tác nhân khử trùng cho các phòng và bề mặt. Khi việc sử dụng tia UV ngày càng trở nên phổ biến cho mục đích khử trùng, các hệ thống chiếu xạ diệt khuẩn bằng tia cực tím (UVGI) cũng trở nên rẻ hơn nhiều.

Đã có sự quan tâm trở lại đối với việc áp dụng tia UV để khử trùng các phòng và hệ thống lọc không khí do đại dịch coronavirus 2019 (COVID-19) đang diễn ra.

Thiết bị khử trùng UV hoạt động như thế nào?

Tia UV là bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn tia X nhưng ngắn hơn ánh sáng khả kiến. Tia UV được phân loại thành các bước sóng khác nhau, bao gồm UV-C, là tia UV có bước sóng ngắn thường được gọi là tia UV “diệt khuẩn”.

Giữa các bước sóng 200 và 300 nanomet (nm), là nơi UV-C hoạt động, các axit nucleic trong một vi khuẩn bị phá vỡ. Các axit nucleic hấp thụ ánh sáng UV-C, do đó tạo ra các chất dimer pyrimidine làm gián đoạn khả năng sao chép hoặc biểu hiện các protein cần thiết của axit nucleic. Điều này dẫn đến chết tế bào ở vi khuẩn và bất hoạt ở vi rút.

Đèn UV diệt khuẩn là phương pháp ứng dụng chính. Có một số loại đèn UV khác nhau hiện đang được sử dụng, bao gồm:

• Đèn thủy ngân áp suất thấp (phát ra tia UV ở bước sóng 253 nm.)
• Điốt phát quang tia cực tím (đèn LED UV-C), phát ra bước sóng có thể lựa chọn từ 255 đến 280 nm.
• Đèn xenon xung, phát ra phổ ánh sáng UV rộng (cực đại phát xạ gần 230 nm.)

Hệ thống UVGI có thể được lắp đặt trong không gian kín, nơi lưu lượng không khí hoặc nước liên tục đảm bảo mức độ tiếp xúc cao. Hiệu quả phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm chất lượng và loại thiết bị sử dụng, thời gian tiếp xúc, bước sóng và cường độ của tia UV, sự hiện diện của các hạt bảo vệ và khả năng chống lại tia UV của vi sinh vật. Hiệu quả của hệ thống UVGI cũng có thể được xác định bằng một số thứ đơn giản như bụi trên bóng đèn; do đó, thiết bị phải được thường xuyên làm sạch và thay thế để đảm bảo hiệu quả của nó cho các quy trình tiệt trùng.

Có một số ưu điểm và nhược điểm liên quan đến quy trình khử trùng bằng tia cực tím. Trong trường hợp khử trùng nước, UV sẽ cung cấp khả năng khử trùng vượt trội mà không cần sử dụng clo; tuy nhiên, nước được xử lý bằng UVGI dễ bị tái nhiễm. Ngoài ra còn có những lo ngại về an toàn, vì tia UV có hại cho hầu hết các sinh vật sống và việc tiếp xúc không mong muốn với tia UV có thể gây cháy nắng và tăng nguy cơ mắc một số bệnh ung thư ở người. Các mối quan tâm khác về an toàn bao gồm nguy cơ suy giảm thị lực.

Các vi sinh vật như bào tử nấm, vi khuẩn mycobacteria và các sinh vật trong môi trường khó bị tiêu diệt bằng hệ thống UVGI hơn so với vi khuẩn và vi rút. Mặc dù điều này có thể đúng, nhưng hệ thống UVGI phát ra liều lượng cao tia UV vẫn có thể được sử dụng để loại bỏ các chất gây ô nhiễm nấm khỏi hệ thống điều hòa không khí. Trong lịch sử, tia UV đã được sử dụng để tiêu diệt bệnh lao và gần đây đã được sử dụng để ngăn chặn sự bùng phát của vi khuẩn kháng thuốc tại bệnh viện như Staphylococcus aureus kháng methicillin (MRSA).

Sử dụng tia UV để chống lại COVID-19

Kể từ đầu năm 2020, COVID-19, do coronavirus 2 (SARS-CoV-2) gây ra hội chứng hô hấp cấp tính lây lan cao, đã lây nhiễm cho hơn 203 triệu người trên toàn thế giới và gây ra cái chết cho hơn 4,3 triệu người. Các biện pháp bắt buộc đeo khẩu trang và tránh xa xã hội đã được thực hiện ở hầu hết các quốc gia trên toàn thế giới trong nỗ lực giảm thiểu sự lây lan của SARS-CoV-2; tuy nhiên, một số phương pháp khác cũng đã được sử dụng trong những nỗ lực tuyệt vọng để giành quyền kiểm soát đại dịch.

Các biện pháp khử trùng và khử trùng bằng tia cực tím đã nhận được sự quan tâm mới đối với việc khử trùng không gian kể từ khi bắt đầu đại dịch. UV-C và ở một mức độ thấp hơn, bức xạ UV-A và UV-B đều được chứng minh là làm bất hoạt SARS-CoV-2. Tuy nhiên, vẫn chưa có đủ bằng chứng về hiệu quả của bức xạ UV-C trong việc giảm thiểu sự lây lan của SARS-CoV-2. Điều này là do số lượng hạn chế của dữ liệu được công bố về thời lượng, bước sóng và liều lượng bức xạ UV cần thiết để vô hiệu hóa SARS-CoV-2.

SARS-CoV-2 là một loại vi rút đường hô hấp chủ yếu lây lan qua các giọt không khí bị nhiễm bệnh được tống ra từ những người mang mầm bệnh có triệu chứng hoặc không có triệu chứng. Điều này đã dẫn đến thị trường ngày càng phát triển trong thiết bị khử trùng UV-C bao gồm đường hầm khử trùng, hệ thống lọc và điều hòa không khí UV-C, cũng như máy sấy tay có đèn UV.

Mặc dù tiện ích tiềm năng của chúng, các hệ thống này không thay thế các biện pháp kiểm soát đã được chứng minh như đeo khẩu trang và cách xa xã hội. Thay vào đó, hệ thống UV-C có thể hoạt động như một lớp bảo vệ bổ sung chống lại SARS-CoV-2.