ایده استفاده از اشعه فرابنفش برای ضد عفونی کردن پوست، اجسام پلاستیکی و دیگر اجسام پس از پاندمی کرونا بسیار محبوب شد. بسیاری از صاحبان کسب‌وکارها، مشاغل خدماتی و سوپرمارکت‌های بزرگ با شرکت‌های سازنده تجهیزات ضدعفونی‌کننده که تخصصشان تولید این لوازم برای بیمارستان‌ها، شرکت‌های داروسازی و تولیدکنندگان مواد غذایی بود، تماس می‌گرفتند و خواستار لامپ‌های UV برای قرار دادن در محل کارشان بودند. اما آیا اشعه فرابنفش اجسام پلاستیکی را ضدعفونی می‌کند و می‌تواند محافظت در برابر ویروس‌ها و میکروب‌ها ایجاد کند؟
اشعه فرابنفش چیست و چگونه باعث ضدعفونی کردن اجسام می‌شود؟
پرتوهای فرابنفش (UV) بخشی از طیف الکترومغناطیسی نور خورشید هستند که به سه نوع تقسیم می‌شوند: UVA، UVB و UVC. UVA دارای محدوده طول موج 320-400 نانومتر، UVB دارای محدوده طول موج 280-320 نانومتر و محدوده طول موج UVC در حدود 100-280 نانومتر است.
اکثریت قریب به اتفاق پرتوهای فرابنفش رسیده به سطح زمین UVA هستند. این پرتوها می‌توانند به عمق پوست نفوذ کنند و مسئول 80 درصد از پیری پوست، چین‌وچروک‌ها و لکه‌های پیری هستند. UVB می‌تواند به DNA پوست ما آسیب برساند و منجر به آفتاب سوختگی و در نهایت سرطان پوست شود. UVA و UVB هر دو به پوست آسیب می‌رسانند، اما هیچ چیز به اندازه UVC آسیب‌رسان نیست.
UVC بخش نسبتاً مبهم طیف نور را تشکیل می‌دهد و به ویژه در از بین بردن مواد ژنتیکی -چه در انسان و چه در ذرات ویروسی- کارآمد است. UVC به دلیل طول موج بسیار کوچکی که دارد، به اندازه کافی قدرتمند است تا به اسید نوکلئیک نفوذ کند و DNA را از بین ببرد. خوشبختانه این اشعه مدت‌ها قبل از رسیدن به پوست شکننده ما توسط ازن در جو زمین فیلتر می‌شود.
در سال 1878، دانشمندان کشف کردند می‌توانند از UVC برای کشتن میکروارگانیسم‌ها استفاده کنند. پس از این کشف، UVC به‌طور مصنوعی تولید و به یک روش اصلی استریل‌سازی تبدیل شد. عملکرد دستگاه‌های UV-C برای استریل کردن مواد ساده است. این دستگاه‌ها حاوی نوع خاصی لامپ هستند که نور UV-C ساطع می‌کند و برای از بین بردن باکتری‌ها و ویروس‌ها روی سطوح صاف طراحی شده‌اند. همانطور که گفته شد، این کار را با آسیب رساندن به RNA یا DNA آن‌ها انجام می‌دهند.
UVC یکی از روش‌هایی است که هر روز در بیمارستان‌ها، هواپیماها، ادارات و کارخانه‌ها برای استریل کردن مواد مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین برای فرآیند بهداشتی کردن آب آشامیدنی ضروری است. برخی از انگل‌ها در برابر مواد ضدعفونی‌کننده شیمیایی، مانند کلر مقاوم هستند و از اشعه UVC برای از بین بردن آن‌ها استفاده می‌شود.
اثر رایج UVC میکروب‌کشی است. میکروب‌کشی یک اصطلاح علمی برای کشتن یا غیرفعال کردن میکروارگانیسم‌ها، از طریق تخریب اسیدهای نوکلئیک و مختل کردن DNA آن‌ها است. این کار باعث می‌شود میکروارگانیسم هنگام انجام عملکردهای حیاتی سلولی نتوانند خود را تکثیر کنند و بی‌فایده شوند.
UVC می‌تواند به اسید نوکلئیک باکتری‌ها و ویروس‌ها نفوذ کند. مطالعات علمی نشان می‌دهد که اگر DNA باکتری آسیب ببیند، می‌میرد و اگر اسید نوکلئیک ویروس‌ها آسیب ببیند، دیگر نمی‌توانند تأثیری بر موجودات دیگر بگذارند. اما سوال اینجاست که در مورد پلاستیک چطور؟ آیا اشعه فرابنفش اجسام پلاستیکی را ضدعفونی می‌کند؟
آیا ضدعفونی کردن اجسام پلاستیکی با اشعه فرابنفش ممکن است؟
مطالعاتی که در چند سال گذشته انجام شده است، نشان می‌دهد می‌توان از اشعه فرابنفش برای ضدعفونی کردن اجسام استفاده کرد. تشعشعات UVC، ساختار ماده ژنتیکی ویروس‌ها را مخدوش می‌کند و از تکثیر ذرات ویروسی جلوگیری به عمل می‌آورد، اما آیا می‌توان از اشعه فرابنفش برای ضد عفونی کردن همه اجسام، به‌خصوص همه اجسام پلاستیکی استفاده کرد؟
ضدعفونی کردن وسایل الکترونیکی با اشعه فرا بنفش
در عصر فناوری تقریبا غیرممکن است که کسی بدون تلفن هوشمند یا حداقل یک تلفن همراه ساده زندگی کند. تک تک افراد تلفن همراه خود را در تمام طول روز حمل می‌کنند و آن را روی نیمکت‌های عمومی، صندلی‌ها، میزها، پیشخوان‌های عمومی و بسیاری مکان‌های دیگر می‌گذارند.
همه این مکان‌ها دارای میکروب‌های کثیف، باکتری‌ها، ویروس‌ها و میکروارگانیسم‌های بسیار زیاد دیگری هستند که هیچ‌کس نمی‌تواند با چشم غیرمسلح آن‌ها را ببیند. تلفن‌ها بیش از آن چیزی که تصور می‌شود، کثیف هستند.
تنها چیزی که میکروب‌ها بیشتر از پوست انسان دوست دارند، پلاستیک و شیشه است. به عبارت دیگر، میکروب‌ها جذب گوشی هوشمند، هدفون، تبلت و سایر محصولاتی می‌شوند که احتمالاً روزانه از آن‌ها استفاده می‌کنید. اختراع ال‌ای‌دی‌های اشعه ماوراءبنفش که میکروب‌کشی عمیق ایجاد می‌کنند، باعث پیشرفت در گندزدایی سطوح شده است.
تحقیقات نشان داده است گندزدایی UVC بر پلاستیک‌های مبتنی بر پلی کربنات که معمولاً برای ساخت تجهیزات پزشکی، لوازم داخلی اتومبیل و لوازم الکترونیکی مصرفی استفاده می‌شود، تأثیر مطلوبی دارد. طی فرآیند استریل‌سازی از طریق UVC، خواص فیزیکی پلی کربنات مانند قدرت و مقاومت حرارتی آن به طور کامل حفظ می‌شود و پس از قرار گرفتن در معرض UVC هیچ تغییری در کارایی آن مشاهده نمی‌شود.
مواد سفید رنگ ممکن است کمی زرد شوند، اما اساساً هیچ تغییر رنگی در مواد سیاه رنگ مشاهده نمی‌شود. همچنین در همه موارد پوشش سطح حفظ می‌شود. بنابراین به نظر می‌رسد استریل کردن پلی کربنات‌ها با اشعه فرابنفش با وجود تغییر رنگ در مواد سفید، برای کاربردهایی که باید مکرراً ضد عفونی شوند، مناسب هستند. از طرف دیگر، نور ماوراءبنفش به صفحات لمسی، دوربین‌ها یا حسگرهای IR آسیبی نمی‌رساند و برای سطوح سخت و غیر متخلخل بهینه است.
توجه داشته باشید در مطالعات اخیر، محققان دریافتند که اگرچه کشتن ویروس از طریق UVC امکان‌پذیر است، بستگی زیادی به میزان قرار گرفتن در معرض تشعشات دارد. همچنین مقدار اشعه ماوراء بنفش مورد نیاز برای ضد عفونی کردن اجسام بسته به عواملی مانند شکل و نوع ماده‌ای که ویروس روی آن قرار دارد، بسیار متفاوت است.
توانایی اشعه UV-C برای نفوذ به مواد به ترکیب شیمیایی آن‌ها بستگی دارد. بیشتر پلاستیک‌های اکریلیک اجازه عبور را به پرتویی با طول موج بیشتر از 375 نانومتر می‌دهند، اما اجازه عبور طول موج‌های 100 تا 290 نانومتر (یعنی UVC) را نمی‌دهند.
حتی ورقه‌های اکریلیک بسیار نازک کمتر از 5 میلی‌متر، اجازه نفوذ نور UV-C را نمی‌دهند. البته از آنجایی که توانایی اشعه ماوراءبنفش برای نفوذ به پلاستیک اکریلیک به فرمول شیمیایی بستگی دارد، ممکن است بتوانید ورقه‌های پلاستیکی را پیدا کنید که به UV-C اجازه نفوذ می‌دهند.
قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراءبنفش میکروب‌کش، محصول زمان و شدت آن است. شدت بالا برای یک دوره کوتاه و شدت کم برای یک دوره طولانی در گذاشتن اثر کشنده بر باکتری‌ها برابر است. قانون مربع معکوس در مورد اشعه ماوراءبنفش UVC هم مانند نور اعمال می‌شود. به این ترتیب که با افزایش فاصله از لامپ‌ها، قدرت کشتن کاهش می‌یابد.
نکته دیگری که در تحقیقات کشف شده این است که قرار گرفتن طولانی‌مدت پلاستیک در معرض اشعه ماوراءبنفش UVC، عمر مفید پلاستیک را تقریباً 10 درصد کاهش می‌دهد. به این ترتیب اگر پلاستیکی به طور معمول حدود ده سال دوام می‌آورد و تمام مدت در معرض اشعه ماوراءبنفش UVC باشد، احتمالاً تا 9 سال دیگر نیاز به تعویض پیدا خواهد کرد.
همچنین رنگها ممکن است در اثر قرار گرفتن طولانی مدت در معرض اشعه ماوراء بنفش محو شوند. البته این چیزی نیست که در فرآیند استریل‌سازی جای نگرانی داشته باشد، زیرا در این فرآیند محصولات پلاستیکی برای طولانی‌مدت در معرض اشعه قرار نمی‌گیرند.
توجه داشته باشید قرار گرفتن مستقیم در معرض نور ماوراء بنفش UVC می تواند اثرات مخربی بر افراد داشته باشد. قرار گرفتن بیش از حد در معرض نور UV-C می‌تواند به طرق مختلف، مانند آسیب به چشم و پوست، به انسان آسیب برساند.
به دلیل این اثرات منفی بالقوه نور ضد عفونی کننده UV-C، بسیار حیاتی است که محصولات مناسب در کاربردهای مختلف استفاده شود.
احتمالا شما هم انواع مختلف دستگاه‌های ضدعفونی‌کننده فرابنفش که برای استفاده‌های خانگی طراحی شده‌اند را دیده‌اید. پس از همه‌گیری کووید-19، موج جدیدی از محصولات ضدعفونی‌کننده به بازار عرضه شد.
این دستگاه‌ها در طیف گسترده و متنوعی از دسته‌های نورانی گرفته تا جعبه‌های کوچکی که می‌توانید گوشی‌های خود را در آن قرار دهید، وجود دارند و اگرچه از نظر شکل ظاهری متفاوت هستند، اما همه آن‌ها از نور UVC برای ضدعفونی کردن استفاده می‌کنند.
کاربر دستگاه تلفن همراه را داخل دستگاه می‌گذارد، درب آن را می‌بندد و 20 ثانیه صبر می‌کند تا دستگاه تمیز شود. پس از اتمام کار، درب به طور خودکار باز می‌شود و می‌توان دستگاه تلفن همراه را با دست‌های تمیز برداشت. نور UV-C برخلاف مواد شیمیایی، پلاستیک به کار رفته در دستگاه تلفن همراه را خشک یا تخریب نمی‌کند و می‌توان آن را با خیال راحت روی دستگاه‌های مختلف بدون خطر آسیب استفاده کرد.
نکته‌ای که باید توجه داشته باشید این است که فرآیند استریل‌سازی باید مرتبا تکرار شود، زیرا پس از آلودگی مجدد دستگاه با ویروس‌ها و میکروب‌ها، آن‌ها رشد و تکثیر خود را از سر می‌گیرند.
تأثیر UVC در ضد عفونی بطری‌ها و ظروف PET
PET (پلی اتیلن-ترفتالات) پلیمری است که برای تولید بطری‌ها و ظروف پلاستیکی استفاده می‌شود. این ظروف در چند دهه گذشته به دلیل نوآوری در زمینه محصولات و بسته‌بندی، تقاضای زیادی داشته است. در حالی که در مورد تأثیر اشعه ماوراءبنفش یا نور خورشید روی ظروف پلاستیکی یا PET، اخبار ضدونقیض و پیچیده‌ای وجود دارد، این سوال مطرح می‌شود که آیا می‌توان از اشعه فرابنفش برای ضدعفونی کردن ظروف PET استفاده کرد؟
امروزه روش استریلیزاسیون و بسته‌بندی بطری‌ها و ظروف PET در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی بهداشتی اجباری شده است. ضدعفونی‌کردن بطری‌ها و ظروف PET امری ضروری است و البته نیاز به مراقبت حداکثری دارد. اگرچه بسیاری از شرکت‌ها روش‌های استریل‌سازی حرارتی، عملیات شیمیایی و سایر روش‌های ضدعفونی پرتویی را اتخاذ می‌کنند، اما استفاده از نور UVC از نظر هزینه و مزایا برتری دارد.
استریل کردن استاندارد بطری‌های PET در صنایع غذایی نقش مهمی ایفا می‌کند، زیرا این بطری‌ها تماس مستقیم با مواد غذایی دارند. از این رو، استفاده از اشعه ماوراءبنفش برای ضدعفونی بطری‌های PET برای صنایع غذایی نیاز به تجزیه و تحلیل مواد بطری، دوز نور UV، مدت زمان قرار گرفتن در معرض اشعه، محیط ضد عفونی و بسیاری عوامل دیگر دارد. بسیاری از آزمایش‌ها و تحقیقاتی که تأثیر اشعه ماوراءبنفش را روی مواد بطری تجزیه و تحلیل کردند، یافته‌های زیر را به دست آورده‌اند:
- مواد PVC از رسیدن نور UV به سطوح داخلی بطری یا ظرف جلوگیری می‌کنند.
- مواد شیشه‌ای مانع از ورود یا عبور نور UV از بطری یا ظرف می‌شود.
- پلی کربنات نور UVA و UVB را مسدود می‌کند.
نکته قابل توجه این است که پلاستیک‌های خالص نمی‌توانند نور UV را جذب کنند. با این حال، هنگامی‌که این ماده حاوی هر گونه ناخالصی مانند نایلون، باقی‌مانده کاتالیزور، اکسیژن یا سدیم باشد، این مواد در مواجهه با اشعه ماوراء بنفش به عنوان رادیکال‌های آزاد عمل کرده و منجر به شکستن پیوندهای پلیمری می‌شوند. بنابراین تصور اینکه فقط PET یا پلاستیک‌هایی که حاوی ناخالصی هستند به نور UV واکنش نشان می‌دهند، نادرست است. در واقع، ظروف و بطری‌های پلاستیکی بدون BPA یا خالص، در برابر قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش ایمن هستند.
استریلیزاسیون با اشعه ماوراء بنفش، یکی از دقیق‌ترین روش‌های ضدعفونی کردن مواد است. طبق تعریف سازمان جهانی بهداشت (WHO)، سه نوع پرتو فرابنفش بسته به طول موج آن‌ها وجود دارد که در میزان نفوذ به مواد متفاوت هستند. UV با طول موج کوتاه UVC نامیده می‌شود و مضرترین اشعه UV است.
با این حال، کاملاً توسط جو فیلتر می‌شود. اشعه UVC می‌تواند اسیدهای نوکلئیک را از بین ببرد و DNA میکروبی را بشکند و از عملکرد یا تولیدمثل پاتوژن‌ها جلوگیری کند. این اشعه با نفوذ در DNA ارگانیسم‌ها و تخریب آن‌ها می‌تواند مانع تکثیر ویروس‌ها و میکروب‌ها شود. به این ترتیب که موجودات را عقیم می‌کند. وقتی موجودات دیگر نتوانند تولیدمثل کنند، می‌میرند.
استریلیزاسیون با اشعه ماوراء بنفش یک فناوری جدید نیست، بلکه در سال 1879 به عنوان یک فناوری مفید برای تمیز کردن فضاهای عفونی کشف شد. پس از آن، مطالعات بیشتری برای تعیین ماهیت دقیق UV برای اهداف استریل کردن انجام شد. از قرن بیستم، استریلیزاسیون اشعه ماوراء بنفش برای ضدعفونی کردن چیزهایی مانند آب و سطوح کار استفاده شده است.
تحقیقات نشان داده است که می‌توان از اشعه فرابنفش برای ضدعفونی کردن اجسام پلاستیکی مانند گجت‌ها و بطری‌ها و ظروف PET استفاده کرد. نور ماوراء بنفش به صفحات لمسی گوشی‌ها، دوربین‌ها یا حسگرهای IR آسیبی نمی‌رساند و کارایی بالایی برای سطوح سخت و غیر متخلخل دارد.
