Ultra veloce

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 11935 (2022) Citare questo articolo

1189 accessi

1 Citazioni

2 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

I metodi basati sull’irradiazione ultravioletta (UV) utilizzati per l’inattivazione virale hanno fornito una strada importante contro il virus della sindrome respiratoria acuta grave coronavirus-2 (SARS-CoV-2). Uno dei principali problemi della tecnologia all’avanguardia di inattivazione UV è che si basa su lampade UV, che hanno un’efficienza limitata, richiedono elevata potenza, dosi elevate e tempi di irradiazione lunghi. Questi inconvenienti limitano l'uso delle lampade UV nei sistemi di filtraggio dell'aria e in altre applicazioni. Per risolvere queste limitazioni, qui riportiamo la fabbricazione di un dispositivo comprendente un laser UV pulsato da 266 nm di nanosecondi accoppiato a una cavità di integrazione (LIC) composta da un materiale riflettente UV, politetrafluoroetilene. Le precedenti cavità di inattivazione delle lampade UV erano basate su pareti lucide con riflessi speculari, ma i circuiti integrati UV riflettenti diffusi non erano stati esplorati a fondo per l'inattivazione dei virus. I nostri risultati mostrano che il dispositivo LIC può inattivare diversi virus respiratori tra cui SARS-CoV-2, con un tempo di irradiazione effettivo di ~ 1 ms, con un’efficienza maggiore di > 2 ordini di grandezza rispetto alle lampade UV. Il miglioramento dimostrato della cavità di 3 ordini di grandezza rispetto all’esposizione diretta è cruciale per lo sviluppo di efficienti sistemi di purificazione dell’aria e dell’acqua UV in tempo reale. Per quanto ne sappiamo, questa è la prima dimostrazione dell’applicazione LIC per un’ampia inattivazione virale con alta efficienza.

Per combattere lo scoppio della pandemia globale della sindrome respiratoria acuta grave coronavirus-2 (SARS-CoV-2), sono stati sviluppati vari nanomateriali con proprietà fisiche e chimiche regolabili per la vaccinazione e il trattamento dei pazienti1,2. Inoltre, sono stati sviluppati purificatori d’aria assistiti da ossidazione fotoelettrochimica come potenziali strumenti per controllare l’esposizione indoor alla SARS-CoV-23. Tuttavia, i virus pandemici si propagano attraverso l’aria e le superfici e quindi c’è un disperato bisogno di sviluppare metodi rapidi ed efficaci per inattivare le particelle virali sulle superfici e nell’aria, soprattutto in luoghi pubblici come ospedali, aeroporti, negozi, ecc. Pandemia e possibili pandemie future.

Attualmente sono validati diversi protocolli di disinfezione mediante luce mediata per campioni di superfici, aria e acqua, nonché per dispositivi di protezione individuale4. L'irradiazione UV come metodo efficace e senza contatto per l'inattivazione degli agenti virali è utilizzata da molto tempo, principalmente sotto forma di lampade al mercurio a bassa pressione o diodi emettitori di luce5,6,7,8. La luce UVC (nell'intervallo 100–280 nm) ha la maggiore efficienza di inattivazione antimicrobica e antivirale tra i vari intervalli UV, inclusi UVA (315–400 nm) e UVB (280–315 nm)9. L'assorbimento massimo degli acidi nucleici è a ~ 265 nm, con la luce UVC che causa danni inducendo la fusione fotochimica di due pirimidine adiacenti in dimeri legati covalentemente, reticolazione RNA-proteina e danno molecolare sito-specifico10. La radiazione UV è stata esplorata per il trattamento degli enterovirus umani, Zika, epatite E, dengue, Nilo occidentale e altri11,12,13,14,15,16,17,18,19 e, recentemente, per SARS-CoV-220 ,21,22,23,24,25,26,27,28. L’efficacia virucida della luce UV è influenzata da una serie di fattori, tra cui l’agente patogeno bersaglio, l’ambiente e il materiale da decontaminare29. Inoltre, i raggi UV germicidi sono stati combinati con il trattamento termico per la disinfezione virale30,31, incluso SARS-CoV-232. I problemi con le lampade UV includono un'efficienza limitata, che richiede elevata potenza e lunghi tempi di irradiazione (grandi dosi), che richiede molto tempo e non è adatta all'uso in molti sistemi di condizionamento dell'aria, dove l'aria passa accanto a una lampada UV solo per periodi molto brevi di tempo. Gli svantaggi del riscaldamento includono una bassa efficienza e grandi perdite di calore nell’ambiente, che richiedono ulteriori sforzi di raffreddamento e, quindi, aumentano il costo di inattivazione.