SARS의 UV222 소독

May 16, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 14545(2022) 이 기사 인용

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COVID-19를 유발하는 SARS-CoV-2의 전파를 줄이기 위해서는 증거 기반 공학적 통제가 시급히 필요합니다. 자외선(UV) 빛은 코로나바이러스를 비활성화하는 것으로 알려져 있지만 기존 UV 램프는 독성 수은을 함유하고 있으며 222nm(UV222)를 방출하는 크립톤 염소 엑시머 램프보다 인체에 더 위험한 파장(254nm)을 방출합니다. 여기서 우리는 UV222에 노출된 SARS-CoV-2 용액에 대한 첫 번째 용량 반응을 제공하기 위해 배양 및 분자 분석을 사용했습니다. 배양 분석(Vero 호스트에 대한 플라크 감염성)에서는 8mJ/cm2의 UV222 투여 후 SARS-CoV-2가 99.99% 이상 소독되는 것으로 나타났습니다(의사 1차 속도 상수 = 0.64cm2/mJ). UV222 처리 직후, 뉴클레오캡시드(N) 유전자를 표적으로 하는 RT-qPCR 분석에서는 N 유전자 손상이 소독 동역학에 약 10% 기여하는 것으로 나타났으며, N 단백질을 표적으로 하는 ELISA 분석에서는 N 단백질 손상이 소독 동역학에 기여하지 않는 것으로 나타났습니다. 분자 연구 결과에 따르면 다른 유전자와 단백질 손상이 소독에 더 많이 기여한 것으로 나타났습니다. 숙주 세포와 함께 3일간 배양한 후, UV222 처리된 SARS-CoV-2의 RT-qPCR 및 ELISA 동역학은 배양 동역학과 유사했으며, 이는 배양 없이 UV 소독을 측정하기 위해 분자 분석을 사용하는 타당성을 시사합니다. 이러한 데이터는 COVID-19 전파 방지를 위한 UV222 구현을 알릴 수 있는 정량적 소독 역학을 제공합니다.

중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2)는 치료법이 없는 최근 등장한 전염병인 코로나바이러스감염증 2019(COVID-19)의 병인체입니다. SARS-CoV-2는 감염자에 의해 다양한 크기의 입자로 방출된 공기 중 바이러스에 점막(예: 폐, 눈)이 노출될 때 주로 사람에서 사람으로 퍼집니다1, 2. 감염은 여러 질병에 영향을 미치는 다양한 질병 과정으로 이어집니다. 장기 시스템(호흡기, 심장, 신경 및 위장); 이러한 이유로 코로나19의 증상은 다양하며 무증상 감염, 발열, 기침, 호흡곤란, 권태감, 메스꺼움, 노령증/후각상실증, 섬망, 사망 등이 있습니다. 다양한 항바이러스제 및 숙주 지향 요법이 코로나19 치료법으로 연구되었거나 연구되고 있습니다3-15. 이러한 치료법과 백신은 현재까지 거의 200만 명의 목숨을 앗아간 코로나19 팬데믹 기간 동안 낙관론을 불러일으키는 원인입니다. 그러나 백신이 널리 보급된 후에도 사회적 거리두기, 안면 마스크를 포함한 개인 보호 장비(PPE) 및 전염을 제한하는 기타 엔지니어링 솔루션은 가까운 미래에 이 질병과 기타 신흥 전염병에 대해 계속 필요할 것입니다3. SARS-CoV-2 스파이크 단백질에 대한 PPE의 공학적 표면 화학이 최근에 연구되었습니다4.

자외선(UV) 조사는 인간 코로나바이러스 OC43(HCoV-OC43, 감기의 원인5) 및 SARS-CoV(2002년 SARS 전염병6-8의 병인체)를 비롯한 다양한 호흡기 바이러스를 비활성화하는 효과적인 수단입니다. UV는 일반적으로 다락방 공기 소독, HVAC 시스템, 독립형 공기 및 표면 청정기에 적용됩니다. 그러나 SARS-CoV-2의 전파를 최소화하기 위해 광범위하고 증거 기반 수준에서 UV를 사용하는 타당성은 현재 두 가지 이유로 제한됩니다. (1) 기존 수은 기반 저압 UV 램프는 여러 설정에서 실용적이지 않습니다. 인체 건강(254 nm 파장 방출은 피부암9 및 백내장10 유발)과 환경(깨지기 쉬운 석영 램프 전구를 깨뜨릴 때 발생하는 수은은 독성이 있습니다11)에 위험합니다. (2) SARS-CoV-2를 비활성화하는 데 필요한 UV 선량 반응 역학은 알려져 있지 않습니다. . 이 두 가지 문제가 극복된다면 전파 가능성이 높은 환경(예: 집단 치료 시설, 요양원 환자 집, 병원 대기실, 비행기 기내)에서 SARS-CoV-2를 비활성화하기 위해 UV를 사용하는 것이 실용적이고 쉽게 배포될 수 있는 엔지니어링이 될 것입니다. 현재의 예방 조치(사회적 거리두기, 안면 마스크, 백신)를 강화하기 위한 솔루션입니다. 다양한 공공 환경에서 UV에 대한 관심과 적용이 급증함에 따라 UV 방사선에 대한 SARS-CoV-2의 선량 반응 역학을 이해하여 UV로 인한 눈과 피부에 대한 위험의 균형을 맞추는 엔지니어링 설계 결정을 알리는 것이 시급합니다. 바이러스 전파로 인한 감염 위험에 노출됩니다.

240 nm. The lower wavelength emission (222 nm) is neither carcinogenic in human skin models or rodents12, nor causes acute corneal damage in rodents13. Additionally, the 222 nm wavelength emitted by KrCl excilamps is inherently more effective at disinfection14, nucleic acid damage15, and protein damage16, 17 than 254 nm emitted by low pressure mercury lamps due to greater absorbance of target biomolecules at lower wavelengths. Krypton and chlorine in KrCl excilamps are much less toxic than mercury, and KrCl excilamps have already been shown to be competitive in terms of electrical efficiency with mercury lamps that have many more years of product development and optimization18. To provide a safer quantification of dose responses without requiring viral proliferation that is required in standard culture-based assays, damage to the nucleocapsid protein and N gene were measured after UV222 treatment using commercial assays. Our results demonstrate that when an aqueous solution of pathogenic SARS-CoV-2 is exposed to UV222 light emitted by a Kr-Cl excilamp, its infectivity and integrity is attenuated in a UV dose-dependent manner, as measured by culture and molecular assays. These first UV222 disinfection dose responses demonstrate the feasibility of UV as an approach to inactivate SARS-CoV-2./p> 240 nm. The UV source was turned on to warm up for 15 min before any irradiance or spectral measurements or irradiations. Standardized procedures were followed for carrying out quasi-collimated beam disinfection studies20 and calculating polychromatic UV doses21. The emission spectrum of the UV222 source was measured using a NIST-traceable calibrated Ocean Optics HDX UV–Vis spectroradiometer with an extreme solarization resistant 455 µ fiber and Spectralon diffusing cosine corrector detector. Raw spectral data from the OceanView software was interpolated to integer wavelengths using the FORECAST function in Microsoft Excel and relativized to peak emission at 222 nm for use in dose calculations (Fig. 1 and Supplementary Fig. S1). Total incident UV-C irradiance was measured using an International Light Technologies (ILT) 2400 radiometer with a SED 220/U solar blind detector, W Quartz wide eye diffuser for cosine correction, and peak irradiance response NIST-traceable calibration. For irradiance measurement, the peak wavelength calibration value was input manually as the radiometer factor. The incident irradiance was measured with the detection plane of the radiometer centered at the height and location of the sample surface during UV exposures, and corrected for several factors to determine the average irradiance through the sample depth. Spatial nonuniformity of emission was accounted for each test by measuring irradiance at 0.5 cm increments from the center to the edge of the petri dish and relativized to determine a petri factor, which was always > 0.9. The typical detector spectral response was obtained from ILT and used to calculate the radiometer factor integrated over the lamp emission, which was 0.9971. As previously22, the reflection factor for water at the 222 nm peak wavelength was assumed to be 0.9726. The divergence factor was determined each experiment day by accounting for the distance between the lamp and the sample surface, and the sample depth and was always > 0.9. The water factor was determined each sample day by the ratio between the incident irradiance and the average irradiance integrated through the sample depth after wavelength-specific absorption. The UV–vis absorbance of virus working stocks (prepared fresh for each test) was measured in the biosafety cabinet using a Nanodrop™ OneC spectrophotometer via the microvolume pedestal for wavelengths 200–295 nm and the 1 cm quartz cuvette for wavelengths above 195 nm. Working stock absorbance spectra for each test are shown in Figs. 1 and S1. After these adjustments to incident irradiance in the center of the sample, the average irradiance was used to calculate exposure times (max: 15 min; min: 15 s) for pre-determined UV doses (0–40 mJ/cm2). Three disinfection tests were performed with exposure times up to 115 s for UV doses up to 2.7 mJ/cm2, up to 856 s for UV doses up to 40 mJ/cm2, and up to 1260 s for UV doses up to 30 mJ/cm2, respectively. (Summarized in Supplementary Table S1)./p>

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