Edward Nardell’in kabare şarkıları söylediği Boston piyano barı, tipik olarak hava yoluyla bulaşan hastalıkların yayılması için ideal bir ortam olacaktır. Ancak Nardell ve izleyicileri, tavandan parlamak için yerleştirdiği ultraviyole (UV) ışıklarla COVID-19 salgınından korunuyor.
Far UV, antiseptik UV (GUV) ışınlamasının gelişmekte olan bir şekli, köklü bir dezenfeksiyon teknolojisi ve kapalı alanlarda hava yoluyla kolayca yayılabilen SARS-CoV-2 virüsü ve diğer patojenlere karşı savaşta büyüyen bir kaynaktır.
Boston, Massachusetts’teki Harvard TH Chan Halk Sağlığı Okulu’nda hava yoluyla bulaşan enfeksiyonlar konusunda araştırmacı ve doktor olan Nardell, iç mekan hava güvenliğinin havalandırma ile başladığını ancak genellikle burada bitmediğini söylüyor. Bir odadaki havanın yerini alan havalandırma sistemlerinin, nadiren koronavirüslere ve diğer kolayca yakalanabilen hastalıklara karşı tam koruma sağlayacak kadar güçlü olduğunu açıklıyor.
Yüksek verimli partikül hava (HEPA) filtreleri kullananlar gibi, odalardaki havayı aktif olarak temizlemeye çalışan sistemler, zararlı partikülleri daha etkili bir şekilde giderir. Ancak bunların kurulumu ve çalıştırılması pahalıdır, genellikle gürültülüdür ve erişimleri sınırlıdır; bir odayı kapsamak için birden fazla cihaz gerekebilir. College Park’taki Maryland Üniversitesi Halk Sağlığı Okulu’nda çevre sağlığı araştırmacısı olan Donald Milton, “İşte burada UV ile hava sanitasyonu devreye giriyor” diyor.
Milton, GUV ışığı ile “nispeten az hava hareketiyle çok yüksek oranlarda hava dezenfeksiyonu elde edebilirsiniz” diyor. “Ve en yeni teknolojiyle, belki de hava hareketi konusunda endişelenmenize bile gerek yok, çünkü artık kullanımı daha güvenli olan dalga boyları var ve tüm odada GUV kullanabilirsiniz.” Milton, okullar, hastaneler ve restoranlar gibi hastalıkların kolayca yayılabileceği kalabalık alanlarda, GUV’nin “bir sorununuz olduğunu anlamadan önce bile” fark edilmeden çalışabileceğini söylüyor. “Bunları kontrol altında tutmak gerçekten çok önemli.”
Mikroplar için silahlanma
Geleneksel GUV sistemleri, buharlaştırılmış cıva içinden bir elektrik akımı geçirerek ışık üreten ve geleneksel flüoresan ampullere benzeyen cıva buharlı lambalar kullanır. Lambalar, yaklaşık 254 nanometre dalga boyuna sahip UVC bandında radyasyon yayar. UVC radyasyonu atmosfer tarafından filtrelenir, bu nedenle Dünya’daki yaşam buna dayanacak şekilde gelişmemiştir. Radyasyon, nükleik asitleri parçalayan fotokimyasal hasara neden olur – patojenik virüsleri ve bakterileri etkisiz hale getirir, ancak onları mutlaka öldürmez.
Lambalar, suyu dezenfekte etmek, meyve ve sebzeleri temizlemek ve ameliyathane gibi alanlarda yüzeyleri sterilize etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bu dalga boyu insan gözüne ve cildine zarar verebileceğinden, bu sistemlerden gelen ışık insanlardan uzak tutulur. Ancak bu, kamusal alanlarda konuşlandırılamayacağı anlamına gelmez. Onlarca yıl önce geliştirilen, üst oda GUV’si olarak bilinen akıllı bir yaklaşım, lambaları bir odanın yükseğine yerleştirir ve patojenleri insanlardan oldukça uzakta etkisiz hale getirmek için yükselen hava akımlarından yararlanır.
University Park’taki Pennsylvania Eyalet Üniversitesi’nde iç mekan hava kalitesine odaklanan bir mimarlık mühendisi olan William Bahnfleth, tekniğin iyi çalıştığını söylüyor. Bir odada hava insanlardan, ekipmandan ve mevcut havalandırmadan yükselir, lambaların radyasyon bölgesinden geçer ve ardından tekrar kullanılan alana sirküle eder.
İç mekan hava kalitesi için evrensel olarak kabul edilmiş ve uygulanmış standartlar bulunmamakla birlikte, hedefler tipik olarak bir odadaki hava miktarının saatte ne sıklıkta değiştirildiği cinsinden ifade edilir. Örneğin, ABD hastanelerindeki muayene odaları için tavsiye, saatte altı hava değişimidir. Bahnfleth, bunun havalandırma sistemleri için bir mücadele olduğunu ve tipik olarak çok fazla enerji gerektirdiğini söylüyor. Oysa üst odadaki bir GUV sistemi, bir havalandırma sisteminden çok daha az enerji kullanırken, dezenfeksiyon amacıyla bu hava değişim seviyelerinin iki veya üç katına kolayca ulaşabilir. altı hava değişikliği,” diyor Nardell. “GUV, size inanılmaz derecede yüksek sayıda eşdeğer hava değişimi sağlayan tek yöntemdir, çünkü bu kadar büyük bir hava hacmini tek seferde dezenfekte edebilirsiniz.”
Ofisler, oteller ve okullar da dahil olmak üzere çeşitli binalarda çeşitli havalandırma, filtreleme, UV ve maske takma kombinasyonlarının uygulandığı yayınlanmamış bir çalışmada, “riskleri rutin olarak makul kabul edilebilir bir düzeye indiren tek teknoloji UV idi” diyor. Shelly Miller, makine mühendisi ve Colorado Boulder Üniversitesi’nde iç mekan hava kalitesi uzmanı. “Bana göre bu, UV’nin inanılmaz derecede güçlü bir hava temizleme aracı olduğunu ve üzerine yeni bastığımızı söylüyor.”
Daha kısa dalgalara binmek
Üst oda şefi, çalışmaların ardından okullarda ve hastanelerde yaygın olarak benimsendi1 1930’ların sonlarında ve 1940’larda, o zamanlar Philadelphia’daki Pennsylvania Üniversitesi’nde biyolog olan William Wells liderliğinde. Wells ve meslektaşları, üst sınıf şefinin Philadelphia banliyösündeki okullarda kızamık yayılmasını önemli ölçüde azalttığını gösterdi. Üst oda şefi hala birçok tüberküloz koğuşunda kullanılmasına rağmen, aşılar gibi daha güçlü müdahalelerin ortaya çıkmasıyla kullanımı azalmıştır.
Üst oda şefinin geleneksel UVC ışığı etkili olsa da, temelde onu insanlardan uzak tutma gerekliliği ile sınırlıdır. Hava, yalnızca odanın tepesine dolaştığı ve Şef ışığından geçtiği zaman temizlenir ve patojenlerin yeni bir konakçıya sıçraması için bir fırsat bırakır. Daha kısa dalga boyları bu sınırlamanın üstesinden gelmeye yardımcı olabilir.
New York City’deki Columbia Üniversitesi’nde radyolojik araştırmalarda uzmanlaşmış bir fizikçi olan David Brenner, bunun nedeninin 254 nm’nin altındaki dalga boylarının dokulara neredeyse nüfuz etmemesi olduğunu söylüyor. 222 nm dalga boyuna sahip uzak UV ışığı, cilt yüzeyindeki ölü hücre tabakasının veya göz yüzeyindeki gözyaşı filminin ötesine ulaşmaz. Bakteriler ve virüsler bu katmanlardan çok daha küçük olduklarından, Brenner ve meslektaşları uzak UV radyasyonunun cilde ve gözlere zarar vermeden patojenleri yok edebileceğini düşündüler. Bilim adamları hipotezlerini, molekülleri elektrik uyarımı altında esas olarak 222 nm aralığında UVC radyasyonu yayan kripton klorür gazı içeren lambalarla test ettiler.
Başlangıçta ameliyathanelerde dezenfeksiyonu iyileştirmeyi amaçlayan Columbia ekibi, uzak UV radyasyonunun hava yoluyla bulaşan viral bulaşmayı da azaltabileceğini fark etti. 2018 yılında yapılan bir çalışmada araştırmacılar, havadaki influenza virüslerinin %95’inden fazlasının, düşük güçlü bir uzak UV lambasının yanından geçtiklerinde etkisiz hale geldiğini gösterdi.2. Brenner’ın grubu, bir 3D insan derisi modelindeki ve farelerdeki hücrelerin temelde bu kadar düşük dozlardan etkilenmediğini zaten göstermişti.3ve diğer araştırmacılar, sıçanlarda 222 nm radyasyondan kaynaklanan göz hasarına dair hiçbir kanıt bulamadılar.4.
COVID-19 vurduğunda, Columbia bilim adamları SARS-CoV-2’ye benzer koronavirüs suşları üzerinde yine iyi sonuçlarla benzer deneyler yaptılar.5. Araştırmacılar testlerini büyütmek için daha sonra Birleşik Krallık’taki bilim adamlarıyla işbirliği yaptı ve aralarında patojenleri tutmak için tasarlanmış oda büyüklüğünde bir test odasına erişimi olan Leeds Üniversitesi’ndeki bir grup da vardı.
Kullanılan oda boyutu deneyleri Stafilokok aureus havada asılı kalan bakteriler. Birleşik Krallık Dundee Üniversitesi’nden tıbbi fizikçi ve bir makalenin baş yazarı Ewan Eadie, bu mikroorganizmanın analiz edilmesinin nispeten kolay olduğunu ve UV radyasyonuna karşı koronavirüslerden daha dayanıklı olmasının beklendiğini söylüyor.6 Bu, ekibin bulgularını özetlemektedir. “Sonunda ne çıkacağına dair gerçekten hiçbir fikrimiz yoktu” diyor.
Sonuçlar mükemmeldi. Brenner, “Odadaki patojen seviyesinde gerçekten hızlı bir düşüş elde ettik” diyor. “Saat başına eşdeğer hava değişimlerimiz gerçekten çok büyüktü, saatte 100’den fazla eşdeğer hava değişikliği.”
Güvenlik açısından, Brenner ve meslektaşları Mayıs ayında tüysüz fareleri 66 hafta boyunca herhangi bir cilt kanseri tespit etmeden radyasyona maruz bıraktıklarını bildirdiler.7. Yaklaşan araştırmaları, gözler için riske odaklanacak ve 222 nm radyasyonun patojenlere nasıl zarar verdiğinin mekanizmalarını daha fazla araştıracak.
Uzak UV dezenfeksiyonunun ümit vaat eden laboratuvar testlerine rağmen, teknolojinin hastaneler, okullar ve restoranlar gibi yoğun halka açık kapalı alanlara ne kadar iyi yansıyacağı konusunda sorular var. Eadie, “Laboratuvarlar oldukça steril temiz koşullar,” diyor. “Bazı gerçek dünya verilerini görmek istiyorum.”
Kanada, Nova Scotia’da hâlihazırda sürmekte olan bir gerçek dünya klinik deneyi, hava yoluyla bulaşan hastalıkların yayılmasını önlemenin zor olduğu bakım evlerinde uzak UV ışığının kullanımını inceliyor. Kontrollü çalışma, yarısı uzak UV lambalarıyla donatılmış ortak alanları kullanacak olan 200 sakin arasında COVID-19 ve diğer solunum yolu viral enfeksiyonlarının insidansını takip edecek. Diğer yarısında, görünüşte aynı olan ancak uzak UV çıkışı olmayan plasebo ışıkları olacaktır. Deneme Ekim 2021’de başladı ve sonuçların 2023’ün başlarında alınması bekleniyor.
Bu arada Nardell, COVID-19’u incelemek için Güney Afrika’nın Emalahleni kentindeki bir hava yoluyla bulaşan enfeksiyon araştırma tesisini kullanmaya başladı. Başlangıçta tüberküloz enfeksiyonunu analiz etmek için tasarlanan tesiste, havanın incelenen hastalık nedeniyle kolayca hastalanan hayvanların (bu durumda hamster) tutulduğu teşhir odalarına aktarıldığı üç yataklı bir koğuş bulunmaktadır. Nardell, “Hamsterler, COVID için tercih edilen deneysel hayvandır” diyor. Tesis, hamsterleri hastalık belirtileri açısından izleyerek üst odadaki GUV sistemleriyle karşılaştırıldığında uzak UV radyasyonunun etkinliğini test edecek.
Ancak şirketler hakemli araştırmaları beklemiyor. Far-UV lamba armatürleri zaten piyasada ve dünyanın her yerinde kuruluyor; sadece binalara değil, aynı zamanda otobüslere ve diğer enfeksiyon sıcak noktalarına da. Bazı cihazlar evde kullanım için bile pazarlanıyor, ancak Brenner tüketicileri dikkatli davranmaları konusunda uyarıyor; yanlış dalga boylarını ileten bir cihaz zarar verebilir.
Armatürlerin maliyetleri büyük ölçüde farklılık gösterse de Nardell, uzmanlar tarafından takılan bir lamba için 2.000 ABD Doları’nın bir basketbol sahası perakende fiyatı olduğunu ve sürekli çalışırlarsa lambaların yaklaşık 15 aylık tahmini bir kullanım ömrüne sahip olduğunu söylüyor. Işık yayan diyotlara (LED’ler) dayalı uzak UV lambalarının, şu anda kullanılmakta olan gaz lambalarına eninde sonunda daha ucuz ve daha uzun ömürlü alternatifler sunacağı umulmaktadır, ancak prototip LED uzak UV lambaları şu anda uygulanamayacak kadar düşük güç seviyeleriyle sınırlıdır. diyor Eadie.
Bu arada Nardell, performans sergilediği piyano barında uzak UV lambalarının saatte 35 hava değişimine eşdeğer olduğunu ve muhtemelen burayı gezegendeki şarkı söylemek için en güvenli yerlerden biri yaptığını söylüyor. Brenner ve meslektaşlarını bara davet ettiğinde, üzerlerinde parlayan görünmez ışıkla korunacaklarını umarak maskesiz bir kabare akşamının tadını çıkardılar. Brenner, “Oldukça gergindim ve önümüzdeki hafta çok sayıda COVID testi yaptırdım, ancak iyiydim,” diyor.
Referanslar
-
Reed, NG Halk Sağlığı Temsilcisi 12515–27 (2010).
-
Welch, D. et al. bilim temsilci 82752 (2018).
-
Buonanno, M. et al. Radyasyon. Res. 187493–501 (2017).
-
Kaidzu, S. et al. Serbest Radikal. Res. 53611–617 (2019).
-
Buonanno, M., Welch, D., Shuryak, I. & Brenner, DJ bilim temsilci 1010285 (2020).
-
Eadie, E. et al. bilim temsilci 124373 (2022).
-
Welch, D. et al. Fotokim. Fotobiyol. (2022).
Kaynak : https://www.scientificamerican.com/article/these-uv-devices-could-keep-indoor-air-free-of-viruses/