Loại tia cực tím nào hiệu quả nhất trong tiêu diệt corona virus?

Từ lâu, các nhà khoa học đã biết rằng tia cực tím có thể tiêu diệt mầm bệnh trên bề mặt và trong không khí và nước . Robot UV được sử dụng để khử trùng các phòng bệnh viện trống, xe buýt và xe lửa; Bóng đèn UV trong hệ thống HVAC loại bỏ mầm bệnh trong không khí tòa nhà; và đèn UV diệt bọ trong nước uống . Trong khi nhiều thập kỷ nghiên cứu đã xem xét khả năng tiêu diệt nhiều mầm bệnh của tia UV, không có tiêu chuẩn thiết lập cho các sản phẩm khử trùng bằng tia UV liên quan đến coronavirus. Các sản phẩm này có thể có tác dụng tiêu diệt SARS-CoV-2, vi rút gây ra COVID-19, nhưng cũng có thể không.

Làm thế nào để tia UV diệt vi rút?

Ánh sáng được phân loại theo bước sóng – khoảng cách giữa các đỉnh của một làn sóng ánh sáng – và được đo bằng nanomet. Bước sóng UV nằm trong khoảng từ 100 đến 400 nanomet – có bước sóng ngắn hơn so với màu tím trong ánh sáng nhìn thấy – và mắt người không nhìn thấy được. Khi bước sóng ngắn lại, các photon ánh sáng chứa lượng năng lượng cao hơn.

Các bước sóng khác nhau của ánh sáng UV hoạt động tốt hơn các bước sóng khác trong việc bất hoạt vi rút và điều này phụ thuộc vào mức độ hấp thụ của các bước sóng bởi DNA hoặc RNA của vi rút. Khi ánh sáng UV bị hấp thụ, các photon ánh sáng truyền năng lượng của chúng đến và làm hỏng các liên kết hóa học của vật liệu di truyền . Sau đó, vi rút không thể tái tạo hoặc gây nhiễm trùng. Các nhà nghiên cứu cũng đã chỉ ra các protein mà vi rút sử dụng để gắn vào tế bào chủ và bắt đầu lây nhiễm – giống như các protein tăng đột biến trên coronavirus – cũng dễ bị tia UV chiếu vào .

Sự chiếu xạ của ánh sáng cực tím khiến cấu trúc DNA bị biến đổi

Liều lượng ánh sáng cũng quan trọng. Ánh sáng có thể khác nhau về cường độ – ánh sáng mạnh hơn và có nhiều năng lượng hơn trong ánh sáng mờ. Tiếp xúc với ánh sáng chói trong thời gian ngắn có thể tạo ra liều lượng tia cực tím tương tự như tiếp xúc với ánh sáng mờ trong thời gian dài hơn. Bạn cần biết liều lượng phù hợp có thể tiêu diệt các hạt coronavirus ở mỗi bước sóng UV.

Các hệ thống UV truyền thống sử dụng bước sóng khoảng 254 nanomet. Ở những bước sóng này, ánh sáng gây nguy hiểm cho da và mắt của con người, ngay cả ở liều lượng thấp . Ánh sáng mặt trời bao gồm tia UV gần các bước sóng này; Bất cứ ai đã từng bị cháy nắng nặng đều biết tia UV có thể nguy hiểm như thế nào. Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng ở một số bước sóng UV nhất định – cụ thể là dưới 230 nanomet – các photon năng lượng cao sẽ được hấp thụ bởi các lớp tế bào da chết trên cùng và không xâm nhập vào các lớp da đang hoạt động, nơi có thể xảy ra tổn thương. Tương tự, lớp nước mắt quanh mắt cũng ngăn chặn các tia UV diệt khuẩn này . Điều này có nghĩa là ở bước sóng của ánh sáng UV dưới 230 nanomet, con người có thể di chuyển tự do hơn trong khi không khí xung quanh họ đang được khử trùng theo thời gian thực.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng thiết lập này để kiểm tra nhiều đèn UV khác nhau với các liều lượng khác nhau để xem cần gì để tiêu diệt SARS-CoV-2. Karl Linden , CC BY-ND

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm năm bước sóng UV thường được sử dụng để xem bước sóng nào hoạt động tốt nhất để vô hiệu hóa SARS-CoV-2. Cụ thể, chúng tôi đã thử nghiệm liều lượng lớn như thế nào là cần thiết để tiêu diệt 90% đến 99,9% các hạt virus hiện diện .

Tác giả đã tiến hành các thử nghiệm này trong một cơ sở an toàn sinh học cấp độ ba tại Đại học Arizona được xây dựng để xử lý các mầm bệnh gây chết người. Ở đó, chúng tôi đã thử nghiệm nhiều loại đèn trên phổ UV, bao gồm đèn LED UV phát ra ánh sáng ở 270 và 282 nanomet, đèn ống UV truyền thống ở 254 nanomet và một công nghệ mới hơn được gọi là dimer kích thích, hoặc nguồn UV excimer ở ​​222 nanomet.

Để kiểm tra từng thiết bị, nhà nghiên cứu lấy mẫu nước có hàng triệu vi rút SARS-CoV-2 và phủ một lớp mỏng hỗn hợp này lên đĩa petri. Sau đó, chúng tôi chiếu tia UV vào đĩa petri cho đến khi đạt được liều lượng cụ thể. Cuối cùng, chúng tôi kiểm tra các hạt virus để xem liệu chúng có thể lây nhiễm sang tế bào người trong quá trình nuôi cấy hay không. Nếu vi-rút có thể lây nhiễm sang các tế bào, thì liều lượng không đủ cao. Nếu vi rút không gây nhiễm trùng thì nguồn UV ở liều lượng đó đã tiêu diệt thành công mầm bệnh. Chúng tôi đã cẩn thận lặp lại quy trình này cho một loạt các liều UV bằng cách sử dụng năm thiết bị UV khác nhau.

Đèn UV trở thành công cụ khử trùng được sử dụng phổ biến trên thế giới

Trong khi tất cả các bước sóng đã thử nghiệm có thể vô hiệu hóa SARS-CoV-2 ở liều lượng rất thấp, những bước sóng yêu cầu liều lượng thấp nhất là các hệ thống phát ra ánh sáng UV ở bước sóng 222 nanomet . Trong thí nghiệm, cần một liều năng lượng nhỏ hơn 2 milijoule trên mỗi cm vuông để tiêu diệt 99,9% các hạt virus. Điều này có nghĩa là cần khoảng 20 giây để khử trùng một không gian nhận được cường độ thấp của ánh sáng UV bước sóng ngắn, tương tự như được sử dụng trong thử nghiệm.

Các hệ thống 222 nanomet này gần như hiệu quả gấp đôi so với đèn ống UV thông thường, thường được sử dụng trong các hệ thống khử trùng bằng tia cực tím. Nhưng điều quan trọng là sự an toàn của chúng đối với con người. Ở cùng cường độ ánh sáng UV, đèn UV222nm cần để tiêu diệt 99,9% SARS-CoV-2 trong 20 giây, một người có thể tiếp xúc an toàn với ánh sáng 222 nanomet trong tối đa một giờ 20 phút . Với những thành tựu thu được, ngày nay, đèn UV được sử dụng rộng rãi ở khắp nơi trên thế giới từ các tổ chức quân sự, cơ quan nhà nước cho đến các hộ gia đình.

Nguồn: https://theconversation.com/