Dipendenza dalla lunghezza d'onda dell'inattivazione della luce ultravioletta per la SARS

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9706 (2023) Citare questo articolo

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L'irradiazione ultravioletta (UV) offre un metodo efficace e conveniente per la disinfezione di microrganismi patogeni. Tuttavia, l’irradiazione UV provoca danni alle proteine ​​e/o al DNA; pertanto, sono necessari ulteriori approfondimenti sulle prestazioni delle diverse lunghezze d’onda UV e sulle loro applicazioni per ridurre i rischi per il corpo umano. In questo articolo, abbiamo determinato l’efficacia dell’inattivazione UV delle varianti SARS-CoV-2 omicron BA.2 e BA.5 in una sospensione liquida a varie lunghezze d’onda UV mediante il metodo della dose di infezione della coltura tissutale al 50% (TCID50) e la polimerasi quantitativa test di reazione a catena (qPCR). L'efficacia di inattivazione della luce a 220 nm, considerata sicura per il corpo umano, era all'incirca uguale a quella della luce a 260 nm pericolosa per la salute sia per BA.2 che per BA.5. Sulla base delle costanti di velocità di inattivazione determinate dai metodi TCID50 e qPCR rispetto alla lunghezza d'onda UV, sono stati determinati gli spettri di azione e BA.2 e BA.5 hanno mostrato quasi gli stessi spettri. Questo risultato suggerisce che entrambe le varianti hanno le stesse caratteristiche di inattivazione UV.

Con l’epidemia globale della sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2) e l’emergere delle sue nuove varianti, c’è una grande richiesta di sviluppare e dimostrare tecnologie di disinfezione efficienti per proteggersi da vari virus e batteri patogeni1,2,3 . In questo caso, i vaccini forniscono una protezione efficace contro l’infezione, l’efficacia e la velocità di fornitura di questi vaccini contro le future varianti emergenti di SARS-CoV-2 non sono chiare allo stato attuale4. Pertanto, è importante preparare ulteriori strategie per mitigare i rischi per la salute pubblica durante il periodo di sviluppo pre-vaccino contro i patogeni emergenti.

La disinfezione mediante irradiazione ultravioletta (UV) sta suscitando particolare interesse per ridurre la trasmissione della SARS-CoV-2 perché l'irradiazione UV offre un metodo efficace e conveniente per l'inattivazione di microrganismi patogeni, tra cui SARS-CoV-25,6,7,8,9, 10. In particolare, l’intervallo di lunghezze d’onda compreso tra 200 e 235 nm, spesso indicato come UVC lontano, ha attirato sempre più attenzione come nuova lunghezza d’onda di disinfezione. La luce Far-UVC mostra un forte effetto germicida su virus e batteri patogeni11,12,13,14,15 ed è stata dimostrata innocua per le cellule dei mammiferi grazie al forte effetto di assorbimento dello strato corneo16,17,18,19, 20. Tuttavia, il suo profilo di sicurezza nelle cellule di mammifero è stato documentato in modo molto meno approfondito e vi sono numerosi rapporti che suggeriscono che la luce UVC lontana non è sicura quanto l'irradiazione ben oltre i livelli soglia21,22,23,24,25,26 poiché danneggia in modo significativo cellule epidermiche, portando alla formazione di eritema e dimeri di ciclopirimidina21,22,23,24,26.

Inoltre, la dose di inattivazione riportata per ottenere una certa riduzione logaritmica varia ampiamente da circa 1 a 20 mJ/cm25,10,27,28,29,30,31,32,33,34. Tali incoerenze potrebbero essere causate da diverse condizioni sperimentali e configurazioni impiegate. Ad esempio, molte sorgenti luminose, come LED UV, lampade ad eccimeri KrCl e lampade a scarica di vapori metallici, sono state utilizzate per inattivare SARS-CoV-25,14,27,28,29,30,31,32,33 ,34; tuttavia, è difficile confrontare l’entità della dose e l’efficacia di inattivazione per queste diverse regioni di lunghezza d’onda UV a causa delle differenze sia nei ceppi di SARS-CoV-2 che nelle condizioni sperimentali come lo spettro delle sorgenti luminose. Pertanto, vi è una sostanziale necessità di esperimenti sistematici con diverse lunghezze d'onda UV e senza variazione in altre condizioni sperimentali.

In questo articolo, descriviamo l’efficacia di inattivazione delle varianti SARS-CoV-2 omicron BA.2 e BA.5 in una sospensione virale in funzione della lunghezza d’onda UV con larghezza di banda di 10 nm basata sulla costruzione di una fonte di irradiazione regolabile in lunghezza d’onda UV . Abbiamo utilizzato il metodo standard della dose di infezione della coltura tissutale al 50% (TCID50) e un test quantitativo di reazione a catena della polimerasi (qPCR) per rilevare il danno UV al genoma virale. Abbiamo trovato una forte correlazione tra TCID50 e qPCR. Sulla base delle costanti di velocità di inattivazione determinate dai metodi TCID50 e qPCR rispetto alla lunghezza d'onda UV, sono stati determinati gli spettri di azione di BA.2 e BA.5 e queste due varianti hanno mostrato quasi gli stessi spettri. Questo risultato suggerisce che entrambe le varianti hanno le stesse caratteristiche di inattivazione UV e che gli spettri d’azione di SARS-CoV-2 sono stati spiegati quantitativamente dagli spettri di assorbimento sia dell’RNA che delle proteine, dove lo strato proteico protegge l’RNA dalla luce UV.