FOTOINAKTYWACJA - PRAKTYCZNA SKUTECZNOŚĆ

Średnia wielkość mikroorganizmów patogenicznych wyrażona w nanometrach wynosi:

  • Wirusy: 20-300nm ( w tym średnia wielkość koronawirusa to 113nm )
  • Bakterie: 1000-10000nm
  • Drożdże: 5000-30000nm
  • Grzyby: 2000-100000nm

Patogeny wirusowe charakteryzują się od 3 do około 500 razy mniejszymi rozmiarami od bakterii, jednak nie posiadają ściany komórkowej, co prawdopodobnie ułatwia penetrację i absorpcję promieniowania UVC.

Zakres dezaktywującej dawki efektywnej promieniowania UVC D90 dla bakterii, wg. 253 wyników badań przeprowadzonych w latach 1929-2009, zawiera się w przedziale od 1 J/m² do 10965 J/m², przy czym, wartość mediany dawki efektywnej wynosi 28 J/m².

Zakres dezaktywującej dawki efektywnej promieniowania UVC D90 dla wirusów, wg. wyników setek badań, wynosi od 1 do 4480 J/m², przy czym, wartość mediany wyników 129 badań przeprowadzonych w latach 1944-2008, analizowanych w “A Genomic Model for Predicting the Ultraviolet Susceptibility of Viruses”, wynosi 80 J/m².

 

Zaznaczyć należy, że badania mikrobiologiczne dotyczące dezaktywacji patogenów wirusowych i bakteryjnych w warunkach laboratoryjnych, są wykonywane różnymi metodami i w różnym środowisku. Badania wykonywane na przestrzeni 80 lat przeprowadzane były w środowisku wodnym ( szczególnie na wirusach ), w powietrzu ( w aerozolach ) oraz na powierzchniach.

Na przykładzie wyników badań dla bakterii Escherichia coli czy wirusa Coliphage φX-174, obserwuje się statystycznie najmniejszą wymaganą dezaktywującą dawkę efektywną promieniowania UVC ( tych samych patogenów ) dla badań wykonanych w powietrzu, większą wymaganą dawkę dla badań wykonanych na powierzchniach i największą statystycznie wymaganą dawkę dla badań wykonanych w środowisku wodnym.

W przypadku badań wykonywanych na powierzchniach, są one przeprowadzane na nośnikach, t.j. w roztworach i na zawiesinach organicznych, np. na podłożu agarowym – roztwory te wykazują bardzo wysoką absorpcję zastosowanego promieniowania UVC, co powoduje znacznie niższe napromienienie badanych patogenów, które znajdują się głębiej wewnątrz próbki. W warunkach nielaboratoryjnych ich dezaktywacja ( przykładowo na powierzchniach nieożywionych lub w powietrzu – w aerozolach ) wymaga jeszcze mniejszej dawki promieniowania UVC.

Najbardziej efektywny zakres długości fali promieniowania UV do celów dezynfekcji wynosi 250-280nm, ze swoim szczytem wynoszącym 264nm.

Co ciekawe, niektóre z badań przeprowadzonych na wirusie HCoV-OC43 jako surogacie koronawirusa SARS-CoV-2, wykazują 286 nm jako najefektywniejszą długość fali UV polecaną do zwalczania tego patogenu.

Przy przeprowadzaniu testów laboratoryjnych dla każdego badanego patogenu można wyznaczyć dawkę efektywną energii ( dezaktywująco-niszczącą ) promieniowania UVC, wyrażoną w układzie SI w J/m² ( w dżulach na metr kwadratowy ), to jest W*s/m² ( wat razy sekunda na metr kwadratowy ).

Standardowo przyjmuje się określanie efektywnej dawki promieniowania ( Eeff ) dla dezaktywacji 90% patogenów ( D90 ).

Wielkość wymaganej dawki promieniowania w praktyce może zależeć od następujących czynników:

  • długości fali świetlnej UVC
  • kąta natarcia promieni UVC
  • stężenia patogenów w badanej próbce
  • rodzaju podłoża, środowiska w którym przybywają naświetlane mikroorganizmy oraz temperatury otoczenia
  • wielkości i charakterystyki mikroorganizmu
  • rodzaju materiału genetycznego tworzącego mikroorganizm ( ssRNA, ssDNA, dsRNA, dsDNA ) oraz właściwości genomu
  • temperatury i wilgotności otoczenia