PROMIENIOWANIE UV-C działanie bakteriobójcze i wirusobójcze W przyrodzie światło UV naturalnie pochodzi ze Słońca. Jest ono jednym ze składników jego promieniowania. Stopnień jego natężenia oddziałuje w różnym stopniu na organizmy żywe i drobnoustroje. Promieniowanie UV emitowanie przez słońce nie dociera w całości do powierzchni Ziemi. Jest ono filtrowane przez atmosfereZiemi oraz warstwę ozonową. Samo promieniowanie UV ze względu na oddziaływanie na organizmy żywe dzieli się na trzy podgrupy:

Ultrafiolet typu UV-B – długość fali: 280–315 nm,Ultrafiolet typu UV-A – długość fali: 315–380 nm,Ultrafiolet typu UV-C – długość fali: 100–280 nm

Fragmenty publikacji na stronie stronazdrowia.pl:„Promieniowanie ultrafioletowe to część widma promieniowania słonecznego, z którego dociera do nas tylko jego fragment. Składowa o długości fali 200-280 nm, czyli promienie UVC, jest zatrzymywana przez warstwę ozonową i nie dociera do powierzchni Ziemi. Ma jednak silne działanie biobójcze, dlatego wytwarzane jest w sposób sztuczny i stosowane w celu dezynfekcji, przy czym do czego najczęściej wykorzystuje się fale 254 nm. Zwykle stosowane jest wraz z innymi metodami odkażania, zwłaszcza myciem.Choć dawki promieniowania UVC wymagane do neutralizacji różnych zarazków mogą się różnić, okazało się ono skuteczne w stosunku do wszystkich zbadanych dotąd drobnoustrojów. Dotyczy to również wirusów SARS-CoV-1 i MERS, w których UVC niszczy ochronną otoczkę lipidową. Ten sam mechanizm działania jest też bardziej niż pewny w przypadku SARS-CoV-2.Sterylizacja ultrafioletem do zwalczania SARS-CoV-2 zalecana jest przez światowych ekspertów i GISPromieniowanie UVC jest stosowane od ponad 40 lat do usuwania patogenów z wody pitnej, ścieków, powietrza, produktów farmaceu-tycznych i rozmaitych powierzchni.Urządzenia do dezynfekcji UVC są nawet dostępne dla indywidualnych odbiorców. W ofercie różnych firm na świecie znajdują się np. urządzenia przeznaczone do smoczków i butelek dla dzieci, przyrządów fryzjerskich, butów czy smartfonów.Zastosowanie UVC do walki z koronawirusem SARS-CoV-2 zaleca WHO i polski Główny Inspektorat Sanitarny. W Chinach za ich pomocą odkaża się pieniądze i autobusy. Natomiast w szpitalach na świecie pojawiają się roboty dezynfekujące, nazywane robotami UVD. Emitują one fale o długości 254 nm i unieszkodliwiają 99,99 proc. bakterii w ciągu 10 minut. Jeden z nich wkrótce trafi do Centralnego Szpitala Klinicznego UCK WUM w Warszawie.Jak podaje Warszawski Uniwersytet Medyczny, badania potwierdziły skuteczność dezynfekcji za pomocą promieniowania UVC na poziomie 99,99 proc. w przypadku wirusów z grupy koronawirusów.Zastosowanie UVC zostało też zatwierdzone 15 kwietnia 2020 roku przez amerykańskie Narodowe Instytuty Zdrowia do dezynfekcji filtrów w maskach medycznych typu N95, które efektywnie zatrzymują wirusy. Dzięki temu ten rodzaj jednorazowych środków ochrony osobistej może być używany nawet dwukrotnie, co pozwoli zredukować braki w zaopatrzeniu szpitali.”

Fragmenty publikacji na stronie medonet.pl„Lampy sterylizujące UV-C są najmocniejszych rodzajem urządzeń, które mają zabijać wirusy i bakterie znajdujące się w pomieszcze-niu. Poza lampami bakteriobójczymi UV-C na rynku dostępne są również słabsze: UV-A i UV-B. Wykorzystanie lamp emitujących promieniowanie UV to najlepszy sposób pozbycia się z powierzchni bakterii i grzybów, zarówno tych wegetatywnych, jak i zarodniko-wych oraz przetrwalnikowych.W związku z rosnącym zagrożeniem zarażeniem koronawirusem COVID-19 nasuwa się pytanie: Czy lampy sterylizujące to dobry sposób dezynfekcji od koronawirusa? Dr hab. n. med. Tomasz Dzieciątkowski, wirusolog z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego przyznał, że wykorzystanie lampy UV-C jest jedną z metod dezynfekcji.”

Główny Inspektor Sanitarny 4 marca wydał komunikat:„Należy pamiętać o częstym myciu rąk wodą z mydłem a jeśli nie ma takiej możliwości dezynfekować je płynami/żelami na bazie alkoholu (min. 60%). Wirus osłonięty jest cienką warstwą tłuszczową, którą niszczą detergenty, mydło, środki dezynfekcyjne, promie-nie UV.”

Columbia University Medical Center:NEW YORK, NY (9 lutego 2018) - Ciągłe niskie dawki światła ultrafioletowego C (dalekie UVC) mogą zabijać wirusy grypy unoszące się w powietrzu, nie uszkadzając ludzkich tkanek, według nowego badania przeprowadzonego przez Centrum Badań Radiologicznych na Columbia University Irving Medical Center (CUIMC). Odkrycia sugerują, że zastosowanie UVC w szpitalach, gabinetach lekarskich, szkołach, lotniskach, samolotach i innych miejscach publicznych może zapewnić skuteczną kontrolę sezonowych epidemii grypy, a także pandemii grypy. Badanie zostało opublikowane online i zawarte raportach naukowych .

Artykuł opublikowany: 09 lutego 2018 rŚwiatło UVC: nowe narzędzie do kontroli rozprzestrzeniania się chorób mikrobiologicznych przenoszonych przez powietrze

AbstraktChoroby drobnoustrojowe przenoszone przez powietrze, takie jak grypa i gruźlica, stanowią poważne wyzwania dla zdrowia publiczne-go. Bezpośrednim podejściem zapobiegającym jest inaktywacja patogenów przenoszonych przez powietrze, a od dawna ustalono potencjał przeciwbakteryjny przenoszony przez promieniowanie ultrafioletowe UVC; jego powszechne zastosowanie w miejscach publicznych jest jednak ograniczone, ponieważ konwencjonalne źródła światła UVC są zarówno rakotwórcze, jak i kataraktogenne. Natomiast wcześniej wykazaliśmy, że światło dalekie UVC (207–222 nm) skutecznie inaktywuje bakterie bez szkody dla odsłoniętej skóry ssaków. Wynika to z faktu, że ze względu na silną absorpcję w materiałach biologicznych światło dalekie UVC nie może przeni-kać zewnętrznych (nieożywionych) warstw ludzkiej skóry lub oka; jednak ponieważ bakterie i wirusy mają mikrometr lub mniejsze wymiary, dalekie promieniowanie UVC może je przenikać i dezaktywować. Po raz pierwszy pokazujemy, że dalekie promieniowanie UVC skutecznie inaktywuje unoszące się w powietrzu wirusy w aerozolu, przy bardzo niskiej dawce 2 mJ / cm2 światła 222 nm inaktywują-cego> 95% aerozolu wirusa grypy H1N1. Ciągłe światło UVC o bardzo niskiej dawce w pomieszczeniach publicznych jest obiecującym, bezpiecznym i niedrogim narzędziem do ograniczania rozprzestrzeniania się chorób drobnoustrojowych przenoszonych przez powie-trze.

WprowadzenieChoroby drobnoustrojowe przenoszone przez powietrze stanowią jedno z głównych wyzwań dla zdrowia publicznego na świecie. Typowymi przykładami są grypa występująca w postaciach sezonowych i pandemicznych oraz bakteryjne choroby przenoszone przez powietrze, takie jak gruźlica, coraz częściej pojawiające się w postaci opornej na wiele leków.Bezpośrednim podejściem do zapobiegania przenoszeniu chorób przenoszonych przez powietrze jest inaktywacja odpowiednich patogenów przenoszonych drogą powietrzną, a faktycznie skuteczność przeciwbakteryjna promieniowania ultrafioletowego (UV) w powietrzu została ustalona już dawno. Bakteriobójcze światło UV może również skutecznie dezaktywować bakterie wrażliwe na leki i oporne na wiele leków, a także różne szczepy wirusów . Jednak powszechne stosowanie bakteriobójczego światła ultrafioletowego w miejscach publicznych jest bardzo ograniczone, ponieważ konwencjonalne źródła światła UVC stanowią zagrożenie dla zdrowia ludzi, ponieważ są zarówno rakotwórcze, jak i kataraktogenne .Wcześniej pokazaliśmy, że światło dalekie UVC generowane przez filtrowane lampy ekscymerowe emitujące w zakresie długości fal od 207 do 222 nm skutecznie dezaktywuje bakterie oporne na leki, bez widocznego uszkodzenia odsłoniętej skóry ssaków. Przyczyną biofizyczną jest to, że ze względu na silną absorpcję w materiałach biologicznych światło dalekiego UVC nie ma wystarczającego zasięgu, aby przebić się nawet przez zewnętrzną warstwę (stratum corneum) na powierzchni ludzkiej skóry, ani zewnętrzną warstwę łez na zewnętrznej powierzchni oka, z których żadna nie zawiera żywych komórek; jednak ponieważ bakterie i wirusy mają zwykle mikron lub mniejsze wymiary, światło dalekie UVC może nadal skutecznie przenikiać barierę komórki i dezaktywować je. Wcześniejsze badania skuteczności bakteriobójczej dalekiego światła UVC przeprowadzono, odsłaniając bakterie napromieniowane na powierzchni lub w zawiesinie. Ponieważ główną ścieżką rozprzestrzeniania się grypy A jest przenoszenie aerozolu 3 , po raz pierwszy badamy skuteczność światła dalekiego UVC 222 nm dla inaktywacji wirusów unoszących się w powietrzu przenoszonych przez aerozole - w celu zapewnienia potencjalnie bezpiecznej alternatywy dla konwencjonalnych lampy bakteriobójczych o długości fali 254 nm do inaktywacji drobnoustrojów w powietrzu.

WynikiInaktywacja wirusa

Rycina 1 pokazuje reprezentatywne obrazy fluorescencyjne 40 × komórek nabłonkowych ssaków inkubowanych z wirusami przenoszo-nymi w powietrzu, które zostały wystawione w postaci aerozolu na dawki dalekiego UVC (0, 0,8, 1,3 lub 2,0 mJ / cm2) generowane przez filtrowane lampy ekscymerowe 222 nm. Niebieska fluorescencja została użyta do identyfikacji całkowitej liczby komórek w określonym polu widzenia, podczas gdy zielona fluorescencja wskazała na integrację żywych wirusów grypy A (H1N1) z komórkami. Wyniki badań kontrolnych dawki zerowej (ryc. 1 , lewy górny róg) potwierdziły, że komora napromieniania aerozolem skutecznie przenosiła aerozole wirusów przez system, po czym żywy wirus skutecznie zainfekował testowane komórki nabłonkowe ssaków.

Skuteczność przeciwwirusowa różnych niskich dawek światła dalekiego UVC 222 nm. Typowe obrazy fluorescencyjne komórek nabłon-kowych MDCK zakażonych wirusem grypy A (H1N1). Wirusy eksponowano w postaci aerozolu w komorze naświetlania na dawki 0, 0,8, 1,3 lub 2,0 mJ / cm2 światła dalekiego UVC 222 nm. Zainfekowane komórki fluoryzują na zielono (niebieski = barwnik jądrowy DAPI; zielony = Alexa Fluor-488 skoniugowany z przeciwciałem przeciw grypie A). Obrazy uzyskano obiektywem 40 ×.

Ryc. 2 pokazuje frakcję, która przeżyła, w zależności od dawki 222 nm dalekiej UVC, narażonych wirusów aerozolowych H1N1, mierzonej liczbą jednostek tworzących ognisko w inkubowanych komórkach nabłonkowych w stosunku do nienaświetlonej grupy kontrolnej. Regresje liniowe (patrz poniżej) wykazały, że wyniki przeżycia były zgodne z klasycznym wykładniczym modelem dezynfekcji UV ze stałą szybkości k = 1,8 cm 2 / mJ (95% przedziały ufności 1,5–2,1 cm 2 / mJ). Ogólne dopasowanie modelu było dobre, ze współczynni-kiem determinacji, R 2 = 0,95, co sugeruje, że większość zmienności przeżycia wirusa została wyjaśniona przez model wykładniczy. Stała szybkości 1,8 cm 2 / mJ odpowiada przekrojowi inaktywacji (dawka wymagana do inaktywacji 95% narażonych wirusów) o D 95 = 1,6 mJ / cm 2 (95% przedziały ufności 1,4–1,9 mJ / cm 2 ) .

Ocena ilościowa skuteczności przeciwwirusowej światła dalekiego UVC 222 nm. Przeżycie frakcyjne, kontrole FFU UV / FFU, wykreślono w funkcji dawki dalekiego UVC 222 nm. Średnie i standardowe odchylenia odnoszą się do badań w trzech powtó-rzeniach, a linia reprezentuje regresję najlepiej dopasowaną do równania 1 (patrz tekst).

DyskusjaOpracowaliśmy podejście do sterylizacji opartej na UV, wykorzystując światło dalekiej UVC o pojedynczej długości fali generowane przez lampy, które selektywnie inaktywują mikroorganizmy, ale nie powodują biologicznego uszkodzenia odsłoniętych komórek i tkanek ssaków . Podejście to opiera się na biofizycznych zasadach, zgodnie z którymi światło dalekiego UVC może przenikać, a zatem dezaktywować bakterie i wirusy, które zwykle mają wymiary mikrometrów lub mniejsze, podczas gdy ze względu na swoją silną absorpcję w materiałach biologicznych światło UVC nie może przenikać nawet zewnętrznych martwych warstwy komórkowe ludzkiej skóry, ani zewnętrznej warstwa łez na powierzchni oka.Tutaj zastosowaliśmy to podejście do przetestowania skuteczności światła UVC 222 nm w inaktywacji wirusa grypy A (H1N1) przenoszo-nego przez aerozole w laboratoryjnej komorze napromieniowania UV, która generowała krople aerozolu o rozmiarach podobnych do generowanych przez ludzki kaszel i oddychanie. Wirusy w aerozolu przepływające przez komorę napromieniania zostały wystawione na działanie lamp emitujących UVC umieszczonych przed oknem komory.Jak pokazano na ryc. 2 , inaktywacja wirusa grypy A (H1N1) światłem dalekim UVC 222 nm przebiega zgodnie z typowym modelem dezynfekcji wykładniczej, o przekroju inaktywacji D 95 = 1,6 mJ / cm2 (95% CI: 1,4–1,9). Dla porównania, stosując podobny układ eksperymentalny, ale stosując konwencjonalną bakteriobójczą lampę UVC 254 nm, McDevitt twierdził wartość D 95 wynoszącą 1,1 mJ / cm2 (95% CI: 1,0–1,2) dla wirusa H1N1. Tak więc, jak my opisywani we wcześniejszych badaniach inaktywacji bakteryjnej, światło 222 nm dalekie UVC i światło bakteriobójcze o szerokim spektrum 254 nm są również porównywalne pod względem skuteczności w aerozolo-wej inaktywacji wirusowej. Inne niedawne prace porównujące inaktywację wirusową w całym spektrum UVC wykazały, że oczekuje się różnic w wydajności, ale ogólnie oba regiony spektrum są skuteczne w inaktywacji, chociaż dokładna przyczyna inaktywacji może różnić się. Jednak, jak omówiono powyżej, w oparciu o względy biofizyczne i w przeciwieństwie do znanych problemów bezpieczeń-stwa zdrowia ludzi związanych z konwencjonalnym bakteriobójczym światłem UVC o szerokim spektrum 254 nm, światło dalekiego UVC nie wydaje się być cytotoksyczne dla narażonych ludzkich komórek i tkanek in vitro lub in vivo.

Jeśli wyniki te zostaną potwierdzone w innych scenariuszach, oznacza to, że zastosowanie górnego niskiego poziomu dalekiego światła UVC w miejscach publicznych może stanowić bezpieczną i wydajną metodologię ograniczania przenoszenia i rozprzestrzenia-nia się chorób bakteryjnych przenoszonych przez powietrze, takich jak grypa i gruźlica . W rzeczywistości potencjalne zastosowanie światła ultrafioletowego do dezynfekcji w powietrzu nie jest niczym nowym i zostało wykazane po raz pierwszy ponad 80 lat temu. Niedawno zastosowane promieniowanie bakteriobójcze w promieniowaniu ultrafioletowym (UVGI) wykorzystuje konwencjonalne bakteriobójcze światło UVC w górnej części pomieszczenia, z żaluzjami, aby zapobiec bezpośredniej ekspozycji potencjalnie zajętych pomieszczeń. Powoduje to blokowanie ponad 95% promieniowania UV wychodzącego z urządzenia UVGI, przy znacznym spadku skuteczności . Natomiast zastosowanie niskopoziomowych opraw dalekosiężnych UVC, które są potencjalnie bezpieczne dla ludzi, może zapewnić pożądane korzyści przeciwdrobnoustrojowe bez towarzyszących obaw związanych ze zdrowiem ludzi konwencjonalnej lampy bakteriobójczej UVGI.

Kluczową zaletą podejścia opartego na UVC, które jest wyraźnie sprzeczne z podejściem do szczepienia, jest to, że światło UVC może być skuteczne wobec wszystkich drobnoustrojów w powietrzu. Na przykład, chociaż prawie na pewno pojawią się różnice w wydajności inaktywacji UVC, gdy pojawią się różne szczepy grypy, prawdopodobnie nie będą one duże. Podobnie, gdy pojawiają się warianty bakterii odporne na wiele leków, ich skuteczność inaktywacji UVC również prawdopodobnie nie zmieni się znacząco.Podsumowując, po raz pierwszy wykazaliśmy, że bardzo niskie dawki światła dalekiego UVC skutecznie inaktywują wirusy przenoszone przez powietrze przenoszone przez aerozole. Na przykład bardzo niska dawka 2 mJ / cm2 światła 222 nm inaktywuje> 95% przeno-szonego w powietrzu wirusa H1N1. Nasze wyniki wskazują, że światło dalekie od UVC jest potężnym i niedrogim podejściem do zapobie-gania i ograniczania infekcji wirusowych przenoszonych drogą powietrzną, bez zagrożeń dla zdrowia ludzi związanych z konwencjonal-nymi bakteriobójczymi lampami UVC. Jeżeli wyniki te zostaną potwierdzone w innych scenariuszach, oznacza to, że zastosowanie wysoko położonego światła UVC o bardzo niskim poziomie w miejscach publicznych może stanowić bezpieczną i wydajną metodologię ograniczania przenoszenia i rozprzestrzeniania się chorób mikrobiologicznych przenoszonych przez powietrze. Można tu wziąć pod uwagę miejsca publiczne, takie jak szpitale, gabinety lekarskie, szkoły, lotniska i samoloty. Takie podejście może pomóc ograniczyć sezonowe epidemie grypy, przenoszenie gruźlicy, a także poważne pandemie.

Metody

Lampy dalekiego UVCZastosowaliśmy zestaw trzech lamp ekscymerowych zawierających mieszaninę gazów Kr-Cl, która emituje głównie przy 222 nm. Okno wyjściowe każdej lampy było pokryte niestandardowym filtrem pasmowym zaprojektowanym do usuwania wszystkich fal oprócz dominującej długości fali, jak opisano wcześniej . Każdy filtr pasmowoprzepustowy (Omega Optical, Brattleboro, VT) miał środkową długość fali 222 nm i pełną szerokość przy połowie maksimum (FWHM) 25 nm i umożliwia transmisję> 20% przy 222 nm. Spektrometr UV (SPM-002-BT64, Photon Control, BC, Kanada) o zakresie czułości od 190 nm do 400 nm zastosowano do weryfikacji widma emisji 222 nm. Do kalibracji radiometrycznej spektrometru UV zastosowano wzorzec lampy deuterowej z identyfikowalnym promieniowaniem spektralnym NIST (Newport Model 63945, Irvine, Kalifornia). Monitor ozonu SM-70 (Aeroqual, Avondale, Auckland, Nowa Zelandia) zmierzył wytwarzanie ozonu z lamp na poziomie <0,005 ppm, co nie jest znaczącym poziomem zapewniającym działanie przeciwdrob-noustrojowe wirusom w aerozolu.

Dozymetria UVCPomiary mocy optycznej przeprowadzono za pomocą fotodetektora krzemowego o niskiej mocy 818-UV / DB wzmocnionego UV z miernikiem mocy optycznej 843-R (Newport, Irvine, Kalifornia). Dodatkową dozymetrię w celu ustalenia jednorodności ekspozycji na promieniowanie UV przeprowadzono za pomocą filmu wrażliwego na dalekie promieniowanie UVC. Ten film ma wysoką rozdzielczość przestrzenną z możliwością rozdzielania cech do co najmniej 25 µm i wykazuje prawie idealną odpowiedź cosinus. Pomiary przeprowa-dzono między eksperymentami, co pozwoliło na umieszczenie czujników w komorze.Do określenia krzywej kalibracji odpowiedzi zastosowano zakres ekspozycji na dalekie promieniowanie UVC, od 3,6 µJ / cm2 do 281,6 mJ / cm2. Filmy skanowano jako 48-bitowe obrazy RGB TIFF przy 150 dpi przy użyciu skanera płaskiego Epson Perfection V700 Photo (Epson, Japonia) i analizowano za pomocą oprogramowania do analizy filmów radiochromowych 32 w celu obliczenia całkowitej ekspozycji na podstawie zmierzonych zmian gęstości optycznej.Pomiary przy użyciu zarówno detektora krzemu, jak i filmów wrażliwych na UV połączono, aby obliczyć całkowitą dawkę otrzymaną przez cząstkę przemierzającą okno ekspozycji. Trzy pionowo ułożone lampy wytwarzały prawie równomierny rozkład dawki wzdłuż osi pionowej, dzięki czemu każda cząstka przechodząca poziomo przez komorę napromieniania otrzymała identyczną dawkę. Szerokość lampy (100 mm) była mniejsza niż szerokość okna komory naświetlania (260 mm), więc moc lampy była wyższa w pobliżu środka okna komory naświetlania w porównaniu do krawędzi. Folia wrażliwa na promieniowanie UV wykazała moc około 120 µW / cm2 w środkowej części okna i 70 µW / cm2 w trzeciej części. Detektor krzemowy zastosowano do ilościowego określenia współczynnika odbicia blachy aluminiowej przy około 15% mocy padającej. Połączenie tych danych pozwoliło obliczyć średnią całkowitą dawkę 2,0 mJ / cm2 na cząstkę przemierzającą okno w ciągu 20 sekund. Dodatkowo, krzemowy detektor zastosowano do potwierdzenia tłumienia światła 222 nm przez pojedynczy arkusz folii z tworzywa sztucznego na poziomie 65%. Dodanie jednego lub dwóch arkuszy folii z tworzywa sztucznego między lampami a oknem komory naświetlania dało średnie dawki odpowiednio 1,3 mJ / cm2 i 0,8 mJ / cm2.

Stołowa komora do napromieniania aerozoluJednoprzebiegowa, dynamiczna komora do napromieniania aerozolem została zbudowana w podobnej konfiguracji do tej stosowanej przez Ko i Lai oraz McDevitt . Schematyczny przegląd systemu pokazano na ryc. 3 i na ryc. 4 . Wirusy w aerozolu zostały wygenerowane przez dodanie roztworu wirusa do wysokowydajnego rozpylacza aerozolu do terapii oddechowej (HEART) (Westmed, Tucson, AZ) i obsługiwane za pomocą pompy z podwójną głowicą (Thermo Fisher 420–2901–00FK, Waltham, MA) o wejściowym natężeniu przepływu 11 l / min. Aerozolowany wirus wpłynął do komory napromieniania, gdzie został zmieszany z niezależnie kontrolowanymi wejściami nawilżonego i wysuszonego powietrza. Nawilżone powietrze było wytwarzane przez przepuszczanie powietrza przez wodę, natomiast suche powietrze było dostarczane przez przepuszczanie powietrza przez osuszacz suszący (X06–02–00, Wilkerson Corp, Richland, MI). Dostosowanie stosunku wilgotnego i suchego powietrza umożliwiło kontrolę wilgotności względnej (RH) w komorze napromieniania, co wraz z ustawieniami nebulizatora określiło rozkład wielkości cząstek aerozolu. Optymalna wartość RH wynosząca 55% skutkowała rozkładem wielkości cząstek aerozolu podobnym do naturalnego rozkładu z kaszlu i oddychania przez człowieka, który, jak wykazano, jest rozmieszczony wokół około 1 µm, przy znacznym ogonie cząstek mniejszym niż 1 µm..

Schemat niestandardowej komory naświetlania UV. Komora jest przedstawiona w widoku z góry na dół. Do elementów zestawu należą: barbotaż dla nawilżanego powietrza (A), eksykator dla suchego powietrza (B), nebulizator (C), przegrody (D), miernik wilgotno-ści względnej i temperatury (E), miernik wielkości cząstek ( F), lampy dalekiego UVC (G), filtry pasmowe (H), plastikowe okno przepuszczające dalekie UVC (I), odbijająca powierzchnia aluminiowa (J) i BioSampler (K). Pompy służą do zwiększania ciśnienia w nebulizatorze w celu wytworzenia aerozolu i do kontrolowania przepływu przez system. Zawory kontroli przepływu umożliwiają regulację w systemie. Filtry HEPA znajdują się na wszystkich wejściach i wyjściach powietrza. Zestaw zaworów trójdrożnych steruje przepływem do lub wokół BioSampler. Lampki ułożone pionowo są skierowane na okno z boku komory, aby odsłonić aerozole przechodzące poziomo. Dodatkowe folie w celu równomiernego zmniejszenia dawki umieszczono między filtrami a oknem. Ścieżka aerozolu wirusa w systemie podczas pobierania próbek jest oznaczona czerwoną kropkowaną linią.

Zdjęcie niestandardowej komory naświetlania UV. Konfiguracja eksperymentalna pokazuje wiele niezbędnych komponentów, a niektóre elementy, takie jak pompy, filtry i lampy, zostały pominięte, aby lepiej zobrazować ogólną konfigurację.

Po połączeniu wkładów kontroli wilgotności z aerozolowanym wirusem przepływ wejściowy był kierowany przez szereg przegród, które promowały suszenie kropel i mieszanie w celu uzyskania równomiernego rozkładu cząstek i stabilnej wilgotności 34 . Wilgotność względną i temperaturę w komorze napromieniowania monitorowano za pomocą miernika Omega RH32 (Omega Engineering Inc., Stamford, CT) bezpośrednio po przegrodach. Hal Technologies HAL-HPC300 miernik wielkości cząstek (Fontana, Kalifornia) przylegał do komory napromieniania, aby umożliwić pobieranie próbek wielkości cząstek przez cały czas pracy.Podczas ekspozycji na UV lampy 222 nm umieszczono 11 cm od okna komory naświetlania. Lampy były skierowane na okno komory o wymiarach 26 cm × 25,6 cm, które zostało zbudowane z przezroczystej folii UV o grubości 254 µm (Topas 8007x10, Topas Advanced Polymers, Florence, KY) i miało transmisję ~ 65% przy 222 nm . Ściana komory napromieniania naprzeciwko przezroczystego okna została zbudowana z polerowanego aluminium w celu odbicia części światła UVC z powrotem przez obszar ekspozycji, zwiększając w ten sposób całkowitą dawkę ekspozycji przez przepuszczenie fotonów w obu kierunkach. Głębokość komory napromieniania między oknem a panelem aluminiowym wynosiła 6,3 cm, co daje łączną objętość ekspozycji 4,2 L.Przepływ aerozoli jest kontynuowany z komory napromieniania do zestawu zaworów trójdrożnych, które można skonfigurować tak, aby albo przepływały przez kanał obejściowy (używany, gdy nie było wymagane próbkowanie), albo używany był BioSampler (SKC Inc, Eighty Four, PA) aby zebrać wirusa. BioSampler wykorzystuje uderzenie przepływu dźwięku na powierzchni cieczy w celu gromadzenia aerozoli, gdy pracuje przy przepływie powietrza 12,5 l / min. Wreszcie przepływ kontynuowano z układu przez końcowy filtr HEPA i do pompy próżniowej (WP6111560, EMD Millipore, Billerica, MA). Pompa próżniowa na końcu układu zasilała przepływ przez komorę napro-mieniania. Szybkość przepływu przez system była regulowana przez BioSampler. Biorąc pod uwagę natężenie przepływu i całkowitą objętość ekspozycji komory napromieniania, 4,2 l, pojedyncza kropla aerozolu przepłynęła przez objętość ekspozycji w około 20 sekund.Cała komora napromieniania została ustawiona w certyfikowanej szafie bezpieczeństwa biologicznego typu A2 typu II (Labconco, Kansas City, MO). Wszystkie wejścia i wyjścia powietrza zostały wyposażone w filtry HEPA (GE Healthcare Bio-Sciences, Pittsburgh, Pensylwania), aby zapobiec przedostawaniu się niechcianych zanieczyszczeń do komory, a także aby zapobiec przedostawaniu się wirusa do środowiska.

Wydajność komory napromienianiaSpecjalna komora naświetlania symulowała przenoszenie aerozoli wirusów wytwarzanych przez ludzki kaszel i oddychanie. Komora działała przy wilgotności względnej 55%, co spowodowało rozkład wielkości cząstek 87% między 0,3 µm a 0,5 µm, 11% między 0,5 µm a 0,7 µm i 2%> 0,7 µm. Porównanie do opublikowanych zakresów rozkładów wielkości cząstek pokazano w tabeli 1 . Wirusy w aerozolu były skutecznie przenoszone przez system, o czym świadczy kontrola (zerowa ekspozycja) wykazująca wyraźną integrację wirusa (ryc.1)

Przykładowe rozkłady wielkości cząstek u ludzi podczas różnych czynności wraz ze zmierzonymi wartościami dla tej pracy.Roztwór wirusa w nebulizatorze składał się z 1 ml zmodyfikowanego podłoża Dulbecco Eagle's Medium (DMEM, Life Technologies, Grand Island, NY) zawierającego 108 jednostek tworzących ognisko na ml (FFU / ml) wirusa grypy A [A / PR / 8 / 34 (H1N1)], 20 ml wody dejonizowanej i 0,05 ml zbilansowanego roztworu soli Hanka z wapniem i magnezem (HBSS ++ ). Komorę napromieniowującą operowa-no aerozolowymi cząsteczkami wirusa przepływającymi przez komorę i kanał obejściowy przez 15 minut przed pobraniem próbek, w celu ustalenia pożądanej wartości RH ~ 55%. Pobieranie próbek inicjowane jest przez zmianę przepływu powietrza z kanału obejścio-wego na BioSampler za pomocą zestawu zaworów trójdrożnych. BioSampler był początkowo wypełniony 20 ml HBSS ++ w celu wychwycenia aerozolu. Podczas każdego czasu próbkowania, który trwał 30 minut, wnętrze komory naświetlania było narażone na działanie światła UVC o 222 nm. Zmienność dawki dalekiego UVC dostarczanej do cząstek aerozolu osiągnięto poprzez wstawienie dodatkowych półprzezroczystych folii z tworzywa sztucznego UVC, identycznych z materiałem użytym jako okno komory, między lampami a oknem komory. Dodatkowe folie z tworzywa sztucznego równomiernie zmniejszały moc wchodzącą do komory. Trzy dawki testowe 0,8, 1,3 i 2,0 mJ / cm2 osiągnięto przez dodanie odpowiednio dwóch, jednej lub żadnych dodatkowych folii z tworzywa sztucz-nego. Badania kontrolne zerowej dawki przeprowadzono przy wyłączonych lampach ekscymerowych. Eksperymenty przy każdej dawce powtórzono trzykrotnie. Nowo wysterylizowany BioSampler zastosowano do każdego eksperymentu, aby zapobiec niepożądanemu zanieczyszczeniu. Kontrole ujemne, w których wirus został pominięty w mieszaninie nebulizatora, były przerywane i nie wykazywały gromadzenia wirusa w BioSampler. Po zakończeniu okresu próbkowania roztwór z BioSampler zastosowano do testu zakaźności wirusa.