UVC zur Desinfektion von Oberflächen
Da das Corona-Virus pandemische Ausmaße annimmt, ist es entscheidend, alle möglichen Strategien umzusetzen, um die Ausbreitung zu begrenzen. Obwohl das Virus Teil der SARS-Familie ist, hat es sich viel stärker verbreitet als seine Verwandten SARS und MERS. Eine neue Studie, die am 17. März 2020 veröffentlicht wurde, unterstreicht die Stabilität des SARS CoV-2 (allgemein bekannt als Corona-Virus oder Covid-19 auf Oberflächen (bis zu 72 Stunden) und im Aerosol (bis zu 3 Stunden) [1]. Dies unterstreicht die Notwendigkeit der Oberflächendesinfektion, insbesondere für Kunststoff- und Edelstahloberflächen, siehe Grafik unten.
Stabilität von SARS CoV-2 auf Oberflächen. Trotz einer gewissen Abschwächung bleibt das Virus für 40 Stunden relativ stabil (Rest 10 %). Grafikdaten, die aus [1] extrahiert und neu formatiert wurden.
Die Methode der Desinfektion mit UVC
Während Handdesinfektionsmittel (zugelassene Qualitäten von 60 % oder höherem Alkoholgehalt) [2] zur Desinfektion unserer Hände nützlich sind, gibt es eine wirksame Alternative zur Desinfektion von Oberflächen. UVC-Lampen werden seit Jahrzehnten zur Desinfektion eingesetzt. Wenn ein Virus eine Wirtszelle infiziert, oder wenn sich ein Bakterium repliziert, duplizieren sie ihre RNA bzw. DNA um sich zu vermehren und auszubreiten. Die Energie des UVC-Lichts interagiert mit DNA und RNA Strängen, verändert deren Struktur und macht sie so dysfunktional.
Studien verschiedener Bakterien haben gezeigt, dass die für die Desinfektion (in diesem Fall eine Verringerung um 99,99 %) erforderliche Dosis für Bakterien typischerweise zwischen 2 und 25 mJ/cm2 variiert (wobei einige widerstandsfähige Stämme Dosen von bis zu 100 mJ/cm2erfordern). Dieselbe Studie zeigt im Allgemeinen etwas höhere Werte für Viren, typischerweise zwischen 10 und 100 mJ/cm2 (und für Adenoviren eher in Richtung des Bereichs von 100-200 mJ/cm2).[ 5] Für verschiedene Viren der Coronavirus-Familie ist im Durchschnitt eine Dosis von knapp 30 mJ/cm2 erforderlich, was die bewährte Dosis zu sein scheint, um das Virus der aktuellen Pandemie um 99,99 % zu neutralisieren [6].
[5] Angaben zur UV-Dosis, die für eine 99,99%ige Reduktion verschiedener Mikroben erforderlich ist.
Vorteile und Einschränkungen von UVC bei der Desinfektion
Da die Bestrahlung mit UVC eine berührungslose Methode ist, bei der Energie zur Desinfektion einer Oberfläche verwendet wird, kann es effizient in Bereichen eingesetzt werden, die sich nicht oder nur schwer mit chemischen Flächendesinfektionsmitteln reinigen lassen. Mit UVC-Licht lassen sich auch die Vertiefungen einer Tastatur und andere Oberflächen und Gegenstände erreichen, die mit Chemikalien nur schwer zu reinigen sind. Es eignet sich auch zur Desinfektion von Elektronik und anderen Gegenständen und Materialien, die keinen Flüssigkeiten ausgesetzt werden sollten.
UVC-Strahlung ist schädlich für Haut und Augen, daher muss Schutzausrüstung wie Brillen und Handschuhe genutzt werden, sowie Kleidung, welche alle Hautpartien bedeckt. UVC-Strahlung darf auf keinen Fall zur Reinigung lebender Organismen verwendet werden.
Genau wie beim Sonnenlicht beschleunigt die hohe Energie des UVC-Lichts die Alterung von Materialien. Das Ergebnis dieser Alterung wird bei Kunststoffen in der Regel erst nach einigen hundert Stunden sichtbar, bei anderen Materialien sogar noch später. Nach übermäßiger Exposition kann das Material etwas von seiner Flexibilität verlieren und verspröden. Die Bewertung der Leistung von Atemschutzfiltern zeigt, dass 120.000 mJ/cm2 erforderlich sind, bevor die strukturelle Integrität des Filters beeinträchtigt wird (wodurch er anfälliger für Schäden wird), und insgesamt mehr als 950.000 mJ/cm2, bevor Filtereigenschaften wie Partikeldurchdringung und Strömungswiderstand beeinträchtigt werden [7]. Das bedeutet, dass eine Atemfiltermaske über 1000 UV-Bestrahlungsvorgänge zur Desinfektion standhalten kann, ohne ihre schützenden Eigenschaften zu verlieren.
[1] N. van Doremalen et al., „Aerosol and Surface Stability of SARS-CoV-2 as Compared with SARS-CoV-1,” New England Journal of Medicine, März 2020.
[2] „Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) – Environmental Cleaning and Disinfection Recommendations“. Centers for Disease Control and Prevention. 11. Februar 2020.
[3] M. Eickmann et al., „Inactivation of three emerging viruses – severe acute respiratory syndrome coronavirus, Crimean–Congo haemorrhagic fever virus and Nipah virus – in platelet concentrates by ultraviolet C light and in plasma by methylene blue plus visible light,” Vox Sanguinis, Jan. 2020.
[4] W. Kowalski, Ultraviolet Germicidal Irradiation Handbook. Springer Berlin Heidelberg, 2009.
[5] Malayeri, Adel & Mohseni, Madjid & Cairns, Bill & Bolton, James. (2016). Fluence (UV Dose) Required to Achieve Incremental Log Inactivation of Bacteria, Protozoa, Viruses and Algae. IUVA News. 18. 4-6.
[6] Kowalski, Wladyslaw & Walsh, Thomas & Petraitis, Vidmantas. (2020). 2020 COVID-19 Coronavirus Ultraviolet Susceptibility.
[7] W. G. Lindsley et al., „Effects of Ultraviolet Germicidal Irradiation (UVGI) on N95 Respirator Filtration Performance and Structural Integrity,” Journal of Occupational and Environmental Hygiene, Bd. 12, Nr. 8, S. 509–517, Jul. 2015.
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