Loại tia cực tím diệt vi rút SARS-CoV-2 hiệu quả nhất và an toàn với người xung quanh

Từ lâu, các nhà khoa học đã biết rằng tia cực tím (UV) có thể tiêu diệt mầm bệnh trên bề mặt và trong không khí, nước. Các robot UV được dùng để khử trùng các phòng bệnh viện trống, xe buýt và xe lửa; bóng đèn UV trong hệ thống HVAC (sưởi ấm, thông gió và điều hoà không khí) loại bỏ mầm bệnh trong không khí tòa nhà; đèn UV diệt bọ trong nước uống.

Có lẽ bạn đã thấy đèn LED UV và máy lọc không khí UV được quảng cáo như những viên đạn bạc để bảo vệ chống lại vi rút SARS-CoV-2.

Trong khi nhiều thập kỷ nghiên cứu đã xem xét khả năng tiêu diệt nhiều mầm bệnh của tia UV, không có tiêu chuẩn thiết lập nào cho các sản phẩm khử trùng bằng tia UV liên quan đến vi rút SARS-CoV-2. Các sản phẩm này có thể tiêu diệt SARS-CoV-2 nhưng cũng có thể không.

Ông Karl Linden, Giáo sư Đại học Colorado Boulder (Mỹ), là kỹ sư môi trường và chuyên gia về khử trùng bằng tia UV. Vào tháng 5.2021, ông Karl Linden và các đồng nghiệp đã bắt đầu thử nghiệm chính xác các hệ thống UV khác nhau và xem hệ thống nào hiệu quả nhất trong việc tiêu diệt hoặc bất hoạt SARS-CoV-2.

Tia UV diệt vi rút như thế nào?

Ánh sáng được phân loại theo bước sóng, khoảng cách giữa các đỉnh của một làn sóng ánh sáng, và được đo bằng nanomet.

Bước sóng UV nằm trong khoảng từ 100 đến 400 nanomet (bước sóng ngắn hơn so với màu tím trong ánh sáng bạn nhìn thấy) và mắt người không nhìn thấy được. Khi bước sóng ngắn hơn, các photon ánh sáng chứa lượng năng lượng cao hơn.

Các bước sóng khác nhau của ánh sáng UV hoạt động tốt hơn các bước sóng khác trong việc bất hoạt vi rút và điều này phụ thuộc vào mức độ hấp thụ của các bước sóng bởi DNA hoặc RNA của vi rút. Khi hấp thụ ánh sáng UV, các photon ánh sáng sẽ truyền năng lượng của chúng đến và làm hỏng các liên kết hóa học vật liệu di truyền. Sau đó, vi rút không thể tái tạo hoặc gây nhiễm trùng. Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các protein mà vi rút sử dụng để gắn vào tế bào chủ và bắt đầu lây nhiễm - giống như các protein gai trên SARS-CoV-2 - cũng dễ bị tổn thương khi tia UV chiếu vào.

Liều lượng ánh sáng cũng quan trọng. Ánh sáng có thể khác nhau về cường độ - ánh sáng chói có cường độ cao hơn và có nhiều năng lượng hơn ánh sáng mờ.

Tiếp xúc với ánh sáng chói trong thời gian ngắn có thể tạo ra liều lượng tia UV tương tự như tiếp xúc với ánh sáng mờ trong thời gian dài hơn. Bạn cần biết liều lượng phù hợp có thể tiêu diệt các hạt vi rút SARS-CoV-2 ở mỗi bước sóng UV.

Làm đèn UV an toàn với con người

Các hệ thống UV truyền thống sử dụng bước sóng khoảng 254 nanomet. Ở những bước sóng này, ánh sáng gây nguy hiểm cho da và mắt con người, ngay cả ở liều lượng thấp. Ánh sáng mặt trời bao gồm tia UV gần các bước sóng này; bất cứ ai từng có vết cháy nắng nặng đều biết tia UV nguy hiểm như thế nào.

Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng ở một số bước sóng UV nhất định, cụ thể là dưới 230 nanomet, các photon năng lượng cao được hấp thụ bởi các lớp tế bào da chết trên cùng và không thâm nhập vào các lớp da đang hoạt động, nơi có thể xảy ra tổn thương. Tương tự, màng nước mắt quanh mắt cũng ngăn chặn các tia UV diệt khuẩn này.

Điều này có nghĩa là ở bước sóng của ánh sáng UV dưới 230 nanomet, con người có thể di chuyển tự do hơn trong khi không khí xung quanh họ đang được khử trùng theo thời gian thực.

Kiểm tra các bước sóng khác nhau

Ông Karl Linden và các đồng nghiệp đã thử nghiệm năm bước sóng UV thường được sử dụng để xem bước sóng nào hoạt động tốt nhất để vô hiệu hóa SARS-CoV-2. Cụ thể, họ đã thử nghiệm liều lượng lớn như thế nào là cần thiết để tiêu diệt 90% đến 99,9% các hạt vi rút hiện diện.

Họ đã tiến hành các thử nghiệm này trong một cơ sở an toàn sinh học cấp độ ba tại Đại học Arizona (Mỹ) được xây dựng để xử lý các mầm bệnh gây chết người.

Ở đó, họ đã thử nghiệm nhiều loại đèn trên phổ UV, bao gồm đèn LED UV phát ra ánh sáng ở 270 và 282 nanomet, đèn ống UV truyền thống ở 254 nanomet và một công nghệ mới hơn được gọi là excimer, nguồn UV ở ​​222 nanomet.

Để kiểm tra từng thiết bị, họ lấy mẫu nước có hàng triệu vi rút SARS-CoV-2 và phủ một lớp mỏng hỗn hợp này lên đĩa petri (loại đĩa bằng thủy tinh hoặc chất dẻo dạng hình trụ có nắp đậy mà các nhà sinh vật học sử dụng để nuôi cấy tế bào hay những cây rêu nhỏ). Sau đó, họ chiếu tia UV vào đĩa petri cho đến khi đạt được liều lượng cụ thể. Cuối cùng, họ kiểm tra các phần tử vi rút để xem liệu chúng có thể lây nhiễm sang tế bào người trong quá trình nuôi cấy hay không.

Nếu vi rút có thể lây nhiễm sang các tế bào thì liều lượng không đủ cao. Nếu vi rút không gây nhiễm trùng thì nguồn UV ở liều lượng đó đã tiêu diệt thành công mầm bệnh. Họ cẩn thận lặp lại quá trình này cho một loạt các liều UV bằng cách sử dụng 5 thiết bị UV khác nhau.

Trong khi tất cả bước sóng mà họ đã thử nghiệm có thể vô hiệu hóa SARS-CoV-2 ở liều rất thấp, những bước sóng yêu cầu liều thấp nhất là các hệ thống phát ra ánh sáng UV ở bước sóng 222 nanomet.

Trong thí nghiệm của họ, cần một liều năng lượng nhỏ hơn 2 milijoule (hay mj, đơn vị năng lượng) trên mỗi cm vuông để tiêu diệt 99,9% các hạt vi rút. Điều này có nghĩa là cần khoảng 20 giây để khử trùng một không gian nhận được cường độ thấp của ánh sáng tia UV bước sóng ngắn, tương tự như được sử dụng trong thử nghiệm của ông Karl Linden và các nhà khoa học.

Các hệ thống 222 nanomet này có hiệu quả gần như gấp đôi so với đèn ống UV thông thường, thường được dùng trong các hệ thống khử trùng bằng tia UV. Điều quan trọng: Đèn thắng được coi là an toàn nhất cho con người. Ở cùng cường độ ánh sáng tia UV, nó tiêu diệt 99,9% SARS-CoV-2 trong 20 giây, một người có thể tiếp xúc an toàn với ánh sáng 222 nanomet trong tối đa 1 giờ 20 phút.

Điều này có nghĩa là các loại đèn UV phổ biến rộng rãi có thể được sử dụng để giảm mức độ nguy hiểm của SARS-CoV-2 một cách an toàn với những người có mặt.

Sử dụng tốt hơn công nghệ hiện có

Nhiều nơi hoặc tổ chức, từ Không quân Mỹ, tòa tháp Space Needle ở bang Seattle (Mỹ) đến Boeing, đang dùng hoặc nghiên cứu các cách sử dụng tia UV trong phạm vi 222 nanomet để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Ông Karl Linden tin rằng những phát hiện của họ rất quan trọng vì xác định liều lượng chính xác cần thiết để đạt được các mức độ kiểm soát SARS-CoV-2 khác nhau, dù đó là tiêu diệt 90% hay 99,9% các hạt vi rút.

Hãy tưởng tượng các cửa hàng cà phê, cửa hàng tạp hóa, lớp trong trường học, nhà hàng và địa điểm tổ chức buổi hòa nhạc giờ đây áp dụng an toàn bằng công nghệ này. Đây không phải là giải pháp chỉ dành cho SARS-CoV-2.

Những công nghệ này có thể giúp bảo vệ sức khỏe con người trong không gian công cộng vào thời gian khủng hoảng của tương lai bằng cách giảm tiếp xúc với các mối đe dọa từ vi rút và vi khuẩn hằng ngày.

“Bài tuyên truyền thực hiện Nghị quyết 84/NQ-CP ngày 29/5/2020 của Chính phủ”