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Neue Art von ultraviolettem Licht macht die Luft in Innenräumen so sicher wie draußen

Feb 04, 2024

Eine neue Art von ultraviolettem Licht, das für den Menschen ungefährlich sein könnte, reduzierte in weniger als fünf Minuten die Menge der in Innenräumen befindlichen Mikroben in der Luft um mehr als 98 %, wie eine gemeinsame Studie von Wissenschaftlern des Vagelos College of Physicians and Surgeons der Columbia University und des Vereinigten Königreichs ergab gefunden. Auch wenn weiterhin Mikroben in den Raum gesprüht wurden, blieb der Wert sehr niedrig, solange das Licht an war.

Die Studie legt nahe, dass Fern-UVC-Licht von in der Decke installierten Lampen eine hochwirksame passive Technologie sein könnte, um die Übertragung von durch die Luft übertragenen Krankheiten wie COVID und Grippe von Mensch zu Mensch in Innenräumen zu reduzieren und das Risiko der nächsten Pandemie zu senken.

„Far-UVC reduziert die Menge aktiver Mikroben in der Innenluft schnell auf nahezu Null, wodurch die Innenluft im Wesentlichen genauso sicher ist wie die Außenluft“, sagt David Brenner, PhD, Direktor des Center for Radiological Research am Vagelos College of Physicians der Columbia University und Chirurgen und Co-Autor der Studie. „Der Einsatz dieser Technologie an Orten, an denen sich Menschen in Innenräumen versammeln, könnte die nächste mögliche Pandemie verhindern.“

Die Studie wurde am 23. März in der Zeitschrift Scientific Reports, einer Zeitschrift der Natur, veröffentlicht.

„Fernes UVC-Licht ist einfach zu installieren, kostengünstig, es ist keine Verhaltensänderung der Menschen erforderlich und Beweise aus mehreren Studien deuten darauf hin, dass es ein sicherer Weg sein könnte, die Übertragung jeglicher Viren, einschließlich des COVID-Virus und anderer Viren, zu verhindern.“ Varianten sowie Influenza und auch mögliche zukünftige Pandemieviren“, sagt Brenner.

Eine neue Studie aus David Brenners Labor am Center for Radiological Research der Columbia University ergab, dass fernes UVC-Licht in einem dreidimensionalen Modell der menschlichen Haut keine Schäden verursacht. In einer anderen Studie von Brenners Team zeigten haarlose Mäuse, die 15 Monate lang 8 Stunden am Tag fernem UVC-Licht ausgesetzt waren, keine Anzeichen von Hautschäden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Fern-UVC-Licht für die Verwendung in bewohnten Innenräumen sicher sein kann.

Die Desinfektion der Raumluft mit fernem UVC-Licht ist ein neuer Ansatz zur sicheren und effizienten Zerstörung luftübertragener Viren in Aufenthaltsräumen, einschließlich der Viren, die COVID und Influenza verursachen.

Wissenschaftler wissen seit Jahrzehnten, dass eine Art ultraviolettes Licht, bekannt als UVC-Licht, Mikroben, einschließlich Bakterien und Viren, schnell abtötet. Herkömmliches keimtötendes UVC-Licht kann jedoch nicht direkt zur Zerstörung luftübertragener Viren in bewohnten Innenräumen eingesetzt werden, da es ein potenzielles Gesundheitsrisiko für Haut und Augen darstellt.

Irving Medical Center der Columbia University

Vor etwa einem Jahrzehnt schlugen Wissenschaftler der Columbia University vor, dass eine andere Art von UVC-Licht, bekannt als Fern-UVC-Licht, Bakterien und Viren genauso effizient zerstören würde, jedoch ohne die Sicherheitsbedenken herkömmlicher keimtötender UVC-Strahlung.

Fern-UVC-Licht hat eine kürzere Wellenlänge als herkömmliches keimtötendes UVC-Licht und mehrere Studien aus der ganzen Welt deuten darauf hin, dass es nicht in Haut- oder Augenzellen eindringen kann.

Im letzten Jahrzehnt haben viele Studien auch gezeigt, dass Fern-UVC Bakterien und Viren in der Luft, die viel kleiner als menschliche Zellen sind, wirksam vernichtet. Bisher wurden diese Studien jedoch nur in kleinen Versuchskammern durchgeführt, nicht in großen Räumen, die reale Bedingungen nachahmen.

In der aktuellen Studie testeten Wissenschaftler der University of St. Andrews, der University of Dundee, der University of Leeds und der Columbia University die Wirksamkeit von Fern-UVC-Licht in einer großen raumgroßen Kammer mit der gleichen Belüftungsrate wie ein typisches Zuhause oder Büro (ca. drei Luftwechsel pro Stunde).

Während des Experiments emittierte ein Sprühgerät kontinuierlich einen Aerosolnebel aus S. aureus-Bakterien in den Raum. (Diese Mikrobe wurde ausgewählt, weil sie etwas weniger empfindlich gegenüber fernem UVC-Licht ist als Coronaviren, was den Forschern ein entsprechend konservatives Modell liefert.) Als sich die Konzentration der Mikroben im Raum stabilisierte, schalteten die Forscher im Handel erhältliche Fern-UVC-Deckenlampen ein .

Die Lampen inaktivierten mehr als 98 % der in der Luft befindlichen Mikroben in nur fünf Minuten. Der niedrige Anteil lebensfähiger Mikroben blieb über die Zeit erhalten, auch wenn weiterhin Mikroben in den Raum gesprüht wurden.

Die Wirksamkeit verschiedener Ansätze zur Reduzierung der Viruskonzentration in Innenräumen wird normalerweise anhand des äquivalenten Luftwechsels pro Stunde gemessen. In dieser Studie erzeugten Fern-UVC-Lampen das Äquivalent von 184 äquivalenten Luftwechseln pro Stunde. Dies übertrifft jeden anderen Ansatz zur Desinfektion bewohnter Innenräume, bei dem fünf bis 20 äquivalente Luftwechsel pro Stunde das Beste sind, was praktisch erreicht werden kann.

„Unsere Versuche lieferten spektakuläre Ergebnisse, die weit über das hinausgingen, was mit Beatmung allein möglich ist“, sagt Kenneth Wood, PhD, Dozent an der School of Physics and Astronomy der University of St. Andrews und leitender Autor der Studie. „Im Hinblick auf die Verhinderung der Übertragung von Krankheiten durch die Luft könnten Fern-UVC-Lichter Innenräume genauso sicher machen wie den Aufenthalt draußen auf dem Golfplatz an einem windigen Tag in St. Andrews.“

„Frühere Studien haben gezeigt, dass fernes UVC-Licht das COVID-Virus, andere menschliche Coronaviren, Influenza und arzneimittelresistente Bakterien abtöten kann“, sagt Brenner. „Das Besondere an der Fern-UVC-Technologie als praktische Methode zur Verhinderung der Übertragung von Krankheiten in Innenräumen ist, dass sie alle zukünftigen COVID-Varianten ebenso gut inaktivieren kann wie auch neue infektiöse Viren, die noch nicht aufgetreten sind, und gleichzeitig ihre Wirksamkeit gegen „alte“ behält „Manipulierte“ Viren wie Influenza und Masern.“

Schließlich können Viren und Bakterien aufgrund der Art und Weise, wie ultraviolettes Licht Mikroben abtötet, keine Resistenzen entwickeln, wie dies bei Impfstoffen und medikamentösen Behandlungen der Fall ist.

Die Studie mit dem Titel „Far-UVC (222 nm) inaktiviert einen in der Luft befindlichen Krankheitserreger effizient in einer raumgroßen Kammer“ wurde am 23. März in Scientific Reports veröffentlicht.

Die Autoren sind Ewan Eadie (Ninewells Hospital, Dundee, Schottland), Waseem Hiwar (Universität Leeds, England), Louise Fletcher (Universität Leeds), Emma Tidswell (Universität Leeds), Paul O'Mahoney (Universität Dundee), Manuela Buonanno (Columbia University), David Welch (Columbia University), Catherine Adamson (St. Andrews University, Schottland), David Brenner (Columbia University), Catherine Noakes (University of Leeds) und Kenneth Woods (University of St. Andrews) .

Die Studie wurde durch Zuschüsse der britischen Gesundheitssicherheitsbehörde unterstützt.

David J. Brenner und seinen Miterfindern wurde ein US-Patent mit dem Titel „Gerät, Methode und System zur selektiven Beeinflussung und/oder Abtötung eines Virus“ (US1078019B2) erteilt. Die Columbia University hat Aspekte der gefilterten UV-Lichttechnologie an USHIO Inc. lizenziert. Weitere Offenlegungen sind in dem Dokument aufgeführt.