SARS-CoV-2, das Coronavirus, das die COVID-19-Krankheit verursacht, kann in der Tat durch ultraviolettes Licht oder UV zerstört werden, wie kürzlich vorgeschlagen wurde. Aber es ist nicht so einfach, einfach in die Sonne zu gehen oder die Hände unter einem Schwarzlicht zu übergeben.
Man müsste sieben Tage warten, bis die Sonne ihre Arbeit an einer gebrauchten Maske verträgt, so Jim Malley, Umweltingenieur an der University of New Hampshire.
Zu diesem Zeitpunkt hat sich das Virus bereits selbst zerstört. Der SARS-CoV-2 kann Bedingungen außerhalb von Körpern und Verwesungen nicht schnell tolerieren. In einem Laborexperiment dauerte es drei Tage auf Kunststoff, zwei Tage auf Edelstahl und einen Tag auf Pappe [i].
Wir können vernünftigerweise davon ausgehen, dass direkte Sonneneinstrahlung ihre Zerstörung beschleunigen würde. SARS-CoV, der Vorgänger unserer aktuellen Coronavirus-Pandemie, litt unter Sonnenlicht. Eine Studie aus dem Jahr 2013 errechnete, dass es 1,3 bis zwei Stunden unter der Mittagssonne in Washington, D.C. oder New York City während der Sommersonnenwende dauern würde, um die meisten Coronaviren auf einem Handschuh zu entmündigen – obwohl Viren in den größten Globuli unversehrt sind.
Je kürzer die Wellenlänge von UV, desto effektiver ist es gegen Viren. Sonnenlicht, meist im UV-A-Bereich, kann nicht mit UV-C verglichen werden, das sich gegen alle Keime so erfolgreich erwiesen hat, dass es als keimtötendes UV bezeichnet wird. Germicidal UV wurde angenommen, um Krankenhausoberflächen und medizinische Instrumente zu sanieren. Laut einer Studie aus dem Jahr 2005 funktioniert es besonders gut gegen Coronaviren.
Warum kann es den Menschen nicht helfen, die COVID-19 abzuwehren? Zum einen blockiert die Atmosphäre 100 Prozent der UV-C-Strahlung von der Sonne, so dass nichts davon den SARS-CoV-2 in der Luft, auf der Haut oder auf anderen Oberflächen unfähig machen wird. UV-C muss auch durch spezielle Lampen erzeugt werden.
Die Verwendung von UV-C direkt am oder beim Menschen ist problematisch.
Industrielle UV auf uns selbst "würde buchstäblich die Menschen braten", sagte Dan Arnold, Vertriebs- und Marketingmanager für UV Light Technology in Birmingham, Großbritannien, in einem BBC-Artikel. UV-C zerstört nicht nur Viren, indem es ihre Genome zerschlägt, sondern es ist auch extrem gefährlich für alle lebenden Zellen. Arnold musste Supermarktmanager davon abhalten, die Ausrüstung seines Unternehmens am Eingang ihrer Läden zu installieren.
Die ABCs von UV
Im Spektrum der elektromagnetischen Strahlung von der Sonne nimmt das UV-Band den Bereich von 400nm bis 10nm ein. (Bild mit freundlicher Genehmigung von ESA / AOES Medialab.)
UV im elektromagnetischen Strahlungsspektrum zwischen sichtbarem Licht und Röntgenstrahlen wird weiter als UV-A, UV-B und UV-C aufgespalten.
UV wurde 1801 vom deutschen Physiker Johann Wilhelm Ritter entdeckt.
UV-Bereiche werden von der US Navy wie folgt definiert:
UV-A, 315-400nm Wellenlänge, ist die am wenigsten schädliche. Am Rand des sichtbaren Spektrums wird sein bläuliches Licht im Volksmund als Schwarzlicht bezeichnet. Sie haben Körperflüssigkeiten unter UV-A in Tatorten fluoreszieren gesehen – hoffentlich nur im Fernsehen und im Film. Insekten und Vögel können UV-A sehen. Hawks werden die UV-Spuren von Urinspuren bis zu einem Nagetier verfolgen. Die Linse im menschlichen Auge blockiert UV aus der Netzhaut, außer im seltenen Fall von Aphakia, einem Zustand, bei dem die Linse fehlt oder entfernt wird. Nachdem der Impressionist Claude Monet seine Linsen mit Einer Kataraktoperation entfernen ließ, wurden seine Szenen zunehmend bläulich. Aphakische Beobachter wurden während des Zweiten Weltkriegs vom US-Militär rekrutiert, um UV-Signale von deutschen U-Booten vor der Küste zu erkennen [ii].
UV-B, 280-315nm Wellenlänge, ist eher Zellen zu schädigen, die auf das Melanin der Haut wirken, sowie das genetische Material der Zellen. Die DNA ist am stärksten betroffen, aber auch die RNA, das genetische Material in Coronaviren. 95 Prozent des UV-B wird durch die Ozonschicht blockiert.
UV-C, 180-280nm Wellenlänge, ist bekannt und als keimtötend akzeptiert, obwohl es technisch gesehen den Organismus nicht so sehr indieatonisieren kann, wie sein genetisches Material und damit seine Fähigkeit, sich zu replizieren, zu zerstören. Die Zerstörung von genetischem Material durch UV-C ist wahllos. Es ist egal, ob die Zellen in Pflanzen, Tieren, Hefen, Bakterien, Viren oder Menschen sind. Unsere Atmosphäre blockiert das gesamte UV-C der Sonne von der Erdoberfläche.
Extreme UV, 10-180nm, wird manchmal Vakuum-UV wegen seiner Unfähigkeit, sich zu verbreiten, wenn in einem Vakuum.
Ein Bus wird in Shanghai, China, uv-C behandelt. Mit 210 Röhren, die UV-C-Strahlung aussenden, sowohl innerhalb als auch außerhalb des Busses, behauptet Yanggao, einen 40-minütigen Sterilisationsprozess auf fünf Minuten heruntergebracht zu haben, was die Desinfektion von 250 Bussen pro Tag ermöglicht. (Bild mit freundlicher Genehmigung von YouTube.)
Wie tötet UV Viren?
Technisch gesehen können Viren nicht "getötet" werden, weil sie nicht im biologischen Sinne des Wortes leben. Sie können jedoch nicht in der Lage sein, sich mit UV-Strahlung zu replizieren. Die UV-Strahlung, insbesondere UV-C, wird von DNA und RNA absorbiert und verändert ihre Struktur. Das Virus bewegt sich möglicherweise immer noch und sucht nach einer Wirtszelle, aber sein genetisches Material ist gefährdet. Es kann nicht repliziert werden. Spielende.
Wenn die Frequenz der Strahlung zunimmt und weiter vom sichtbaren Spektrum entfernt wird, bis sie die nächste Klassifizierung der Strahlung (Röntgenstrahlen) erreicht, wird sie tödlicher.
E = h Ƒ
Wo E= Energie in Joule oder J
Und h = 6.626 × 10-34 J's, oder Plancks Konstante
Während die Wirkung von UV auf den Körper auf atomarer Ebene nicht bekannt oder beobachtbar ist, wird theoretisiert, dass mit zunehmender Lichtfrequenz Resonanzen in verschiedenen Größen von Zellstrukturen, Molekülen und Atomen verursacht werden – bis hin zu subatomaren Teilchen. Mit Partikeln, die energetisiert genug sind, lösen sie sich von den Bindungen, die sie zusammenhalten. Röntgenstrahlen und Gammastrahlen werden ionisierende Strahlung für ihre Fähigkeit, positive Ionen (Alphazerfall, ein Proton und ein Neutron) oder negative Ionen (Elektronen und Neutronen) abzubrechen, genannt.
"UV-C-Strahlung ist so energetisch, dass einzelne Photonen chemische Bindungsbrüche und Ionisationen einiger Atome und Moleküle erzeugen können", sagte George Chabot, Ph.D., emeritierter Professor an der UMass Lowell, in einem Forum für öffentliche Gesundheit. "Die bevorzugte Absorption bestimmter Energiephotonen durch organische und anorganische Materialien zeigt sich im gesamten elektromagnetischen Spektrum von Mikrowellen über Infrarot- und sichtbares Licht, ultraviolette Röntgen- und Gammastrahlen."
Die Frequenzen von UV sind besonders schädlich für DNA und RNA. Das SARS-CoV-2-Virus hat RNA-Spulen in seinem Kern, die es in eine Wirtszelle injiziert, um die Zelle zu übernehmen, was eine Kettenreaktion verursacht, die zu einer Infektion führt.
UV-C wird von der RNA in einem Coronavirus absorbiert und lässt Moleküle in der RNA sich zu Dimern neu anordnen (von "di" bedeutet zwei, und "mer" aus Teilen), was zu RNA führt, die sich nicht paart und daher nicht zulassen wird, dass sich das Virus replizieren kann. UV-B-Strahlung wird auch Dicher machen, aber es ist 20 bis 100 Mal weniger wirksam als UV-C, nach einer 2004 Studie über inaktivierung des Coronavirus. UV-A wird zu schwach von DNA und RNA absorbiert und ist weit weniger wirksam bei der Herstellung von Dichern.
Kann UV als Behandlung für COVID-19-Patienten eingesetzt werden?
Die Idee der Behandlung von COVID-19 mit UV kann von UV-A Lichtbehandlungen für Hauterkrankungen verwendet worden sein, einschließlich Ekzeme, Psoriasis, Vitiligo und T-Zell-Lymphom, eine Art von Hautkrebs. UV-Lichtbehandlungen reichen bis ins frühe 20. Jahrhundert zurück. Der dänische Arzt Niels Ryberg Finsen erhielt 1903 den Nobelpreis für eine Lichttherapie zur Bekämpfung der Hauttuberkulose.
Es gab Berichte von Forschern, die nahelegen, dass weit UV-C (Wellenlängenbereich von 220 bis 225), möglicherweise weniger schädlich für menschlicheGewebe, aber diese Studien sind immer noch an Mäusen. Die Wirkung auf den Menschen ist nicht bekannt, so Dass Malley Teil des Konsenses von medizinischen Experten ist, die es nicht als Behandlung für COVID-19 empfehlen.
Die Internationale Ultraviolett-Vereinigung (IUVA) sah sich gezwungen, diese Warnung auszusprechen:
"Wir möchten die Öffentlichkeit darüber informieren, dass es keine Protokolle gibt, die die sichere Nutzung von UV-Licht direkt auf den menschlichen Körper bei den Wellenlängen und Expositionen ermöglichen, die Nachweis haben, dass Viren wie SARS-CoV-2 effizient abgetötet werden. UV-Licht unter den Bedingungen, die bekannt sind, solche Viren zu töten, sind auch dafür bekannt, schwere Hautverbrennungen, Hautkrebs und Augenschäden zu verursachen. Wir empfehlen jedem, der UV-Licht verwendet, um medizinische Geräte, Oberflächen oder Luft im Zusammenhang mit COVID-19 zu desinfizieren, Anwendungen, die durch fundierte wissenschaftliche Erkenntnisse unterstützt werden, alle empfohlenen Gesundheits- und Sicherheitsvorkehrungen zu befolgen und eine direkte Exposition des Körpers gegenüber dem UV-Licht zu vermeiden."
Was ist mit dem industriellen und medizinischen Einsatz von UV-C?
Eine Reihe von UV-C-Strahlung, zwischen 254 und 270nm, hat Anwendung als Keimizid gefunden, brauchbar gegen alle Arten von Viren, wie H5N1, Schweinegrippe und SARS plus "Superbugs", wie die Klasse der medikamentenresistenten Bakterien, Viren und Pilze, wie CRE, C. diff, MRSA, inzwischen bekannt geworden sind.
"UV-Licht, genauer gesagt keimtötendes UV- oder weitUV-C, kann sehr effektiv bei der Inaktivierung von Viren, Bakterien und anderen menschlichen Krankheitserregern sein und kann, wenn es richtig konstruiert und betrieben wird, eine erfolgreiche Anwendung zur Desinfektion von PPEs, chirurgischen Instrumenten, Luft und Wasser sein", sagte Jim Malley, Professor für Bau- und Umwelttechnik an der University of New Hampshire, in einer der Presse veröffentlichten Erklärung.
UV-C wird seit über hundert Jahren zur Desinfektion von Wasser, Luftsystemen und Oberflächen eingesetzt, und seine Wirksamkeit wird laut IUVA durch jahrzehntelange wissenschaftliche Forschung unterstützt. Während die UV-Exposition, die erforderlich ist, um verschiedene Mikroorganismen zu inaktivieren, variiert, gibt es keine bekannten Mikroorganismen, die es überleben können. Es ist regelmäßig und oft Luft, Wasser und Oberflächen gegen Bakterien, Viren, Pilze und Protozoen zu reinigen.
Dänemarks UVD Robots behauptet, 99,99 Prozent aller Viren aus Raumluft und Oberflächen zu eliminieren und wurde von Krankenhäusern in China gekauft. Es enthielt eingebaute Sicherheitsvorkehrungen, um sicherzustellen, dass keine Patienten im Zimmer sind.
UV-C kann jedoch nicht dort desinfizieren, wo es nicht "sehen" kann, daher ist seine Desinfektion auf direkte und reflektierte Strahlen beschränkt. Keime in Rissen, das Gewebegewebe, die Falten von Bettlaken, hinter Möbeln, unter Teppichen, etc., werden davon unberührt bleiben. Daher muss die vollständige Sterilisation neben UV-C ein Abwischen mit einer Desinfektionslösung oder waschen mit Seife oder Reinigungsmittel haben.
Warum ist UV so hart auf Haut und Augen?
UV-A- und UV-B-Strahlung auf der Haut verursacht Sonnenbrand. UV-C-Strahlung, die viel energetischer ist, würde einen schlimmeren, schnelleren Sonnenbrand verursachen. Glücklicherweise sind 100 Prozent davon durch die Atmosphäre blockiert. Ein Sonnenbräuner ist Melanin, das sich auf der Haut als Reaktion auf UV-A und UV-B sammelt. Melanin absorbiert die Strahlung und leitet sich als Wärme ab. Je dunkler die Haut ist, desto mehr Melanin ist vorhanden. Die dunkelste Haut hat jedoch nur einen SPF (Sonnenschutzfaktor) von 13,4 [iii] , so dass Sonnenschutzmittel immer noch ratsam sind.
Eine fortgesetzte Exposition erhöht das Risiko von Hautkrebs, einschließlich Melanom, das auftritt, wenn Melaninzellen (Melanozyten) außer Kontrolle geraten, und andere Hauterkrankungen.
"Wir sprechen von Lichtwellen bei niedrigen Wellenlängen, die viel Energie enthalten, und diese Energie hat sich in vielen Studien als extrem schädlich für menschliches Gewebe erwiesen, insbesondere für die Haut und die Augen", sagte Professor Malley.
Augen sind besonders empfindlich gegenüber UV-Strahlung. Sonnenbrillen sollten getragen werden, um die Augen vor UV-Belastung zu schützen. Schneeblindheit, der gebräuchliche Name für Photokeratitis, wird durch reflektierte UV-A- und UV-B-Strahlen aus Schnee, Wasser oder Sand verursacht.
In der Fertigung ergibt sich die Photokeratitis aus dem direkten Blick auf das Licht eines Schweißvorgangs und geht an den Namen von Lichtbogenaugen- oder Schweißerblitzen vorbei.
Photokeratitis kann vorübergehende Erblindung sein, aber wiederholte Exposition kann zu Katarakt und dauerhafter Erblindung führen.
Obwohl die Grenzen von UV-C reguliert sind, empfiehlt die IUVA, UV-C-Exposition vollständig zu vermeiden.
Könnte gewöhnliches Sonnenlicht die Ausbreitung des COVID-19-Virus verhindern?
(Bild mit freundlicher Genehmigung der WHO.)
Sonnenlicht werde die Ausbreitung von COVID-19 definitiv nicht verhindern, erklärte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) unmissverständlich. "Sich der Sonne oder Temperaturen über 25 °C auszusetzen, verhindert NICHT die Coronavirus-Krankheit (COVID-19)."
Aber UV tötet Keime. Erinnern Sie sich an SODIS?
Solardesinfektion (SODIS) von Wasser in Indonesien mit klaren PET-Kunststoff-Getränkeflaschen. (Bild mit freundlicher Genehmigung von SODIS Eawag.)
Die Idee, dass gewöhnliches Sonnenlicht Keime abtötet – alle Arten von Bakterien, Viren, Pilzen und Protozoen – könnte Dämpfe aus der Sonnendesinfektion von Trinkwasser (SODIS) aufgenommen haben. Das Verlassen von ungefiltertem und unbehandeltem Wasser in Plastikflaschen (Polyethylenterephthalat oder PET) ist eine einfache, kostengünstige und effektive Methode zur Herstellung von Trinkwasser, das von NRO in Regionen mit wenigen Wasseraufbereitungsvorgängen, aber reichlich Sonneneinstrahlung, wie in Asien und Afrika, gefördert wird. SODIS hat erhebliche Erfolge gegen Bakterien, insbesondere E. coli, möglicherweise aufgrund der Übereinstimmung der Wellenlänge von UV-A auf die Größe von Bakterien.