مدت‌ها است که استفاده از روش‌های نوین ضدعفونی، مانند ضدعفونی‌کننده‌های بر پایه نور UV جای ضدعفونی‌کننده‌های قدیمی را گرفته است. در دوران پاندمی کرونا نیاز مردم به ضدعفونی‌کننده‌ها افزایش یافته و بیشتر از گذشته به اهمیت آن واقف گشته‌اند. در این دوره نیاز است برای جلوگیری از ابتلا به ویروس منحوس کرونا دست‌ها و هوا به صورت مکرر ضدعفونی شود و در مراکز عمومی و حتی خانه هم استریلیزه کردن سطوح به بهترین شکل انجام گیرد. دستگاه‌هایی که بر پایه نور UV طراحی شده‌اند، در این زمینه بسیار راهگشا هستند. در ادامه با ما همراه باشید تا در مورد تأثیر نور UV در دوران کرونا، اطلاعاتی در اختیار شما بگذاریم.
تأثیر نور UV در دوران کرونا و ضدعفونی
نور فرابنفش جهت از بین بردن ویروس‌های مختلف از جمله ویروس کرونا در بیمارستان‌ها، آزمایشگاه‌ها و به طور کلی در مراکز درمانی استفاده می‌شود. طیف‌های مختلفی از نور فرابنفش وجود دارد که در ضدعفونی سطوح مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد و در فضاهای بسته و باز می‌تواند باعث نابودی ویروس کرونا شود.
سه نوع پرتو فرابنفش وجود دارد؛ طیف UVA با طول موج ۳۲۰ تا ۴۰۰ نانومتر، طیف UVB با طول موج ۲۸۰ تا ۳۲۰ نانومتر و طیف UVC با طول موج ۱۰۰ تا ۲۸۰ نانومتر. اگر بخواهیم از منبع اصلی این اشعه، طیف‌های مختلف را دریافت کنیم، باید بگوییم که از طیف UVC اشعه UV هیچ چیزی به سطح زمین نمی‌رسد و تمام این طیف توسط لایه اوزون جذب می‌شود.
پس برای به دست آوردن این طیف که در زمینه ضدعفونی ویروس‌ها و از بین بردن میکروارگانیسم ژنوم‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، باید از دستگاه‌های جانبی استفاده کرد، زیرا طیف UVC کوتاه‌ترین طول موج میان تمام طیف‌های اشعه UV را دارا است.
اما طیف UVC با اینکه دارای طول موج پایین‌تری است، باز هم برای انسان‌ها آسیب‌زا است و ممکن است مشکلات بسیار جدی را به وجود بیاورد. دانشمندان راهی برای استفاده از این طیف کشف کرده‌اند که بدون ایجاد آسیب برای محیط زیست و انسان، امکان بهره‌مندی از UVC وجود داشته باشد.
راه‌حلی که متخصصان و دانشمندان به دست آورده‌اند، استفاده از طول‌موج‌های کوتاه‌تر نور UVC است که اصطلاحاً به آن‌ها far-UVC گفته می‌شود که توانایی نفوذ به پوست یا چشم انسان را ندارند. از آنجا که ویروس‌ها و باکتری‌ها ابعاد کوچکی دارند و بسیار ریزتر از سلول‌های بدن انسان هستند، این نوع خاص از پرتو فرابنفش می‌تواند به راحتی این عوامل بیماری‌زا را از بین ببرد و فعالیتشان را خنثی کند.
دانشمندان این حوزه طی تحقیقات خود به دنبال اثرگذاری این پرتو روی ویروس‌های آنفولانزای فصلی بودند و با شروع جهانی شدن ویروس کرونا، تصمیم گرفتند آزمایش‌های خود را جهت نابودسازی کرونا با پرتو فرابنفش آغاز کنند و بدین‌ترتیب از نور UV در دوران کرونا استفاده نمودند.
نور واقعی پرتو فرابنفش قابل مشاهده با چشم انسان نیست، اما بسیاری از لامپ‌های far-UVC که تولید شده‌اند، درخششی ارغوانی ایجاد می‌کنند که امکان مشاهده و کار کردن با آن‌ها را به انسان می‌دهد.
تحقیقات متخصصان و دانشمندان روی این پرتوها در زمینه بی‌خطر بودنشان برای انسان ادامه دارد و از آنجایی که این پدیده، یک پدیده نوظهور و جدید است، هنوز نمی‌توان اثرات بلندمدتش را روی انسان و محیط زیست تشخیص داد. به همین جهت تحقیقات در این زمینه ادامه دارد، چرا که امکان دارد برخورد طولانی‌مدت far-UVC با پوست یا چشم انسان در طولانی‌مدت موجب بروز مشکلاتی همچون آب مروارید یا سرطان پوست شود.
در این میان پژوهشگران دانشگاه کلمبیا بررسی‌هایی در این زمینه انجام داده‌اند و نتایجشان حاکی از آن است که در طول پنج سال گذشته استفاده از مقدارهای محدود far-UVC با رعایت نکات ایمنی لازم باعث بروز مشکلات خاصی نشده است و می‌توان از اثرات مثبت این پرتو در ضدعفونی کردن سطوح در دوران پاندمی ویروس کرونا استفاده کرد.
امکان ضدعفونی محیط‌های در بسته توسط منابع مصنوعی نور UV وجود دارد؟
این سؤال مطرح می‌شود که با توجه به نتایج اعلام شده، آیا می‌توان از منابع مصنوعی پرتوهای فرابنفش جهت ضدعفونی کردن هوا در محیط‌های دربسته استفاده نمود یا خیر؟ یا به عبارتی می‌توان از نور UV در دوران کرونا، بخصوص در فضاهای بسته استفاده کرد؟
در سال ۲۰۱۸ مقاله‌ای در ژورنال «گزارش‌های علمی» انتشار یافت که محققان نتایجی را از آزمایش‌های گوناگون خود در آن به چاپ رسانده بودند. این نتایج نشان می‌داد که تابش مداوم دوزهای پایین پرتوهای فرابنفش نوع C یا همان UVC ابزاری امیدبخش، مفید، ارزان، کاربردی و کاملاً بی‌خطر است که می‌توان جهت کاهش میکروب‌های منتقل‌شونده از راه هوا استفاده کرد.» این یعنی طیف UVC می‌تواند در این شرایط برای مبارزه با ویروس کرونا کارگشا باشد.
اگر فراورده‌های تابش‌دهنده پرتو فرابنفش موجود در بازار بتواند حتی مقداری از خطر سرایت ویروس کرونا را کاهش دهد، ممکن است در دوره بازگشایی پس از قرنطینه کامل در این زمینه کمک‌کننده باشد و بخش زیادی از نگرانی‌ها را رفع کند. پژوهشگران در این مقاله نوشته بودند که:
«این شیوه ممکن است علاوه بر تأثیرگذاری بر ویروس کرونا، به محدود کردن ویروس‌های همه‌گیر دیگری مانند آنفلوانزای فصلی، سل و پاندمی‌های عمده نیز کمک شایانی کند.»
راه حل این موضوع در تکنولوژی تابش پرتو فرابنفش است؛ خصوصاً اختراع لامپ‌های «far-UVC» که می‌تواند در طول موج ۲۲۲ نانومتر عملکرد خود را انجام دهد و در لایه بیرونی چشم یا پوست نفوذ نکند. پیش از این لامپ‌های UV ضدعفونی‌کننده در فضاهای عمومی مختلف قابل استفاده نبودند، زیرا طول موج آن‌ها ۲۵۴ نانومتر و حتی بالاتر از این بود که باعث بروز بیماری‌هایی مانند سرطان پوست و آسیب شدید به چشم می‌شدند.
اما پژوهشی که در سال ۲۰۱۸ میلادی انجام شد، نشان داد که نور far- UVC نه تنها قادر نیست که در لایه‌های درونی پوست و چشم نفوذ کند و به آن‌ها آسیب برساند، بلکه حتی نمی‌تواند به لایه‌های بیرونی شاخی و غیرزنده پوست انسان یا لایه بیرونی چشم انسان صدمه‌ای وارد کند. این نوع پرتوها می‌توانند به راحتی در باکتری‌ها و ویروس‌ها نفوذ کرده و مکانیسمشان را غیرفعال کنند.
رئیس مرکز پژوهش‌های رادیولوژیکی دانشگاه کلمبیا در آمریکا، دیوید برنر، می‌گوید: «از پرتوهای far-UVC می‌توان به طور ایمن در فضاهای عمومی و پرازدحام هم استفاده کرد و این پرتوها با مکانیسم پرقدرت خود قادر هستند عوامل بیماری‌زا و آسیب‌زننده موجود در هوا را قبل از آنکه به سیستم تنفسی انسان برسد، از بین ببرند.»
پژوهشگران و محققان در مرکز پژوهش‌های رادیولوژیکی، طی یک سلسله مطالعه و بررسی در سال ۲۰۱۷، این فرضیه که «طیف باریک طول موجی در مورد محدود far-UVC قرار دارد که قادر است اثر نابودکننده قوی روی باکتری‌ها بگذارد، اما به سلول‌های موجود در بافت بدن صدمه نزند» را مورد بررسی و آزمایش قرار دادند. نتایج این بررسی حاکی از آن بود که far-UVC می‌تواند عوامل بیماری‌زا و آسیب‌زننده را بدون ایجاد آسیب پوستی از بین ببرد.
در راستای همین زمینه، در دو آزمایش دیگر هم تأثیر پرتو فرابنفش بر پوست موش‌های آزمایشگاهی انجام شد که نتایجش نشان داد ضدعفونی‌کننده با لامپ‌های UVC دارای طول موج ۲۲۲ نانومتری می‌تواند به شکل کاملاً ایمن و بی‌خطری برای استریل کردن به کار برود.
یک شرکت به نام Healthe موفق شده که لامپ‌های far-UVC را برای مکان‌های عمومی تولید کند و به فروش برساند. این لامپ‌ها انواع مختلفی دارند؛ برخی از آن‌ها در سقف یک اتاق معمولی قابل نصب هستند، برخی دیگرشان مانند فلزیاب در فرودگاه‌ها و در ورودهای مختلف نصب می‌شوند و ظاهراً می‌توانند یک شخص را در مدت ۱۲ ثانیه از تمام آلاینده‌ها و ویروس‌ها ضدعفونی‌کنند.
در نظر داشته باشید که می‌توان این لامپ‌ها را در سیستم‌های تهویه هوا نیز نصب کرد تا هوا هنگام عبور در معرض تابش پرتو UVC قرار بگیرد. حتی می‌شود در این بخش از پرتوهایی با طول موج بالاتر و قوی‌تر استفاده کرد، زیرا هیچ گونه برخوردی با پوست بدن و چشم انسان ندارند.
پاتوژن چیست؟
اصطلاح «پاتوژن» به تمام میکروارگانیسم‌های عفونی، از جمله باکتری‌ها، ویروس‌ها، میکروب‌ها، تک‌یاخته‌های انگلی و قارچ‌ها که باعث بروز و شیوع بیماری‌های مختلف می‌شوند، گفته می‌شود. بیشتر از ۱۴۰ سال است که پرتو فرابنفش به عنوان پرتویی که دارای اثرات ضد باکتریایی است، شناخته شده است. این یعنی اشعه UV قادر است میکروارگانیسم‌های موجود در سطوح، هوا و آب را خنثی و غیرفعال کرده یا حتی کاملاً از بین ببرد.
نور UV در دوران کرونا با ایجاد یک تخریب قوی و فتوشیمیایی اسیدهای نوکلئیک آن‌ها (همان DNA و RNA) را از بین می‌برد و باعث خنثی شدن عملکردشان می‌شود. این یعنی معمولاً پاتوژن‌ها از بین نمی‌روند، اما از نظر تکثیر کاملاً ناتوان می‌شوند و مکانیسم عمل خود را از دست می‌دهند.
ضدعفونی فرآیندی است که طی آن میکروارگانیسم‌های مضر کاهش پیدا می‌کنند و به کمتر از حد بیماری‌زایی می‌رسند. با غیرفعال‌سازی این پاتوژن‌ها، آن‌ها دیگر قادر به آلوده کردن موجودات دیگر نخواهند بود. این عملکرد دقیقاً در مقابل استریلیزاسیون کردن قرار می‌گیرد که در آن تمام اشکال زندگی میکروبیولوژیکی یک میکروارگانیسم از بین می‌رود.
روش ضدعفونی و گندزدایی که در آن از اشعه فرابنفش برای غیرفعال سازی میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا مانند ویروس کرونا استفاده می‌شود، تابش فرابنفش میکروب‌کش یا UVGI نامیده می‌شود.
مزایای ضدعفونی با نور UV در دوران کرونا
روش UVGI در مقایسه با ضدعفونی کننده‌های شیمیایی دیگر مزایای زیادی دارد. یکی از مزیت‌های قابل توجه این روش این است که اشعه UV هیچ گونه ماده شیمیایی مضر و آسیب‌زننده‌ای بجا نمی‌گذارد. بنابراین این روش می‌تواند کاربردهای متنوعی در ضدعفونی هوا، سطوح و آب، خصوصاً در دوره همه‌گیری ویروس کرونا داشته باشد.
ضدعفونی کردن هوا با UVGI از قطرات تنفسی برای اولین بار در دهه ۱۹۳۰ میلادی مطرح شد. می‌دانید که ویروس کرونا از راه تنفسی منتقل می‌شود، پس استفاده از اشعه UV می‌تواند در کند کردن سرعت انتقال آن مؤثر باشد.
با پیشرفت تکنولوژی‌های روز دنیا، عمل ضدعفونی کردن هوا نیز پیشرفت‌های قابل توجهی داشته و می‌توان آن را به چند روش انجام داد؛ برای مثال می‌توان اشعه UV را به فضای داخلی یک اتاق به شکل کلی یا به شکل جزئی برای گندزدایی تاباند. همچنین می‌شود به وسیله سیستم‌های گردش هوا بسته، مانند ونیتلاتور این عمل را انجام داد.
این تمام ماجرا نیست! همان‌طور که می‌دانید قطرات تنفسی همیشه روی هوا نمی‌مانند و می‌توانند با سقوطشان سطوح را نیز آلوده کنند.
مکانیسم گندزدای اشعه UV فکر این را نیز کرده است. برای این میکروارگانیسم‌های هوابرد از ضدعفونی‌کننده‌های مخصوص سطوح که با تکنولوژی نور UV فعالیت می‌کنند، استفاده می‌شود. برای حصول نتایج دلخواه، به دلیل اهمیت هر دو بخش هوا و سطوح در دوران همه‌گیری کرونا باید ضدعفونی هوا و سطوح کنار هم به وسیله اشعه UV انجام شود.
مقدار انرژی اشعه UV بر میکروارگانیسم‌هایی که در معرض تابش این اشعه قرار می‌گیرند، در غیرفعال‌سازی و از بین بردن آن‌ها اثرگذار است. قطعاً باید مشخص شود که چه میزان از اشعه تابشی UV به میکروارگانیسم‌ها می‌رسد و چه اثری بر فعالیت آن‌ها دارد.
برای محاسبه میزان تابش پرتو فرابنفش، کمیت‌های رادیومتری متعارفی وجود دارد. مثلاً:
- توان تابشی (شار تابشی) منبع اشعه UV که همان میزان انرژی تابشی ساطع شده در واحد زمان (W) است.
- ایرادیانس که همان توان جذب شده به وسیله سطح در واحد سطح (W / m2) است
- نمایه تابشی که همان انرژی تابشی است و در نهایت توسط یک سطح مشخص (J / m2) دریافت و تحت عنوان دوز اشعه UV نام برده می‌شود (این پارامتر برای درک مکانیسم‌های UVGI اهمیت زیادی دارد).
ایمنی، کارآمدی و اهمیت اندازه‌گیری نور UV در دوران کرونا
دو جنبه بسیار مهم در فرآیند گندزدایی و ضدعفونی با اشعه UVC جهت از بین بردن ویروس کرونا وجود دارد. یکی از آن‌ها کارایی و دیگری، ایمنی آن روش است. اگر شخصی می‌خواهد یک گندزدایی و ضدعفونی صحیح و کارآمد داشته باشد، باید ابتدا فضا و سطوح مورد نظر خود را با جزئیات دقیق و حساب‌شده، محدودیت‌ها و توانایی‌های منبع اشعه UV که قرار است استفاده شود و همچنین عوامل بیماری‌زایی که می‌خواهد از بین ببرد، شناسایی کند.
همچنین باید مراقب موارد ایمنی نیز باشد که هنگام استفاده از اشعه UV آسیبی به کسی نرسد. یکی از معیارها و نکات اصلی و مهم که باید در امر ضدعفونی مورد توجه قرار بگیرد، سایه زدایی است. سایه زدایی می‌تواند در اثربخشی ضدعفونی‌کننده اشعه UVC تأثیر چشم‌گیری داشته باشد. این فرآیند ممکن است در دو حالت ماکروسکوپی (میکروبی که پشت اشیا هستند) یا میکروسکوپی (جایی که میکروب‌های ریز در شکاف میان سطوح پنهان می‌شوند) اتفاق بیفتد.
برای این امر لازم است تمام اشیاء غیرضروری اتاق که سایه‌های ماکروسکوپی ایجاد می‌کنند از محیط خارج شوند تا فرایند از بین بردن ویروس کرونا با موفقیت صورت بگیرد. مثلاً پارچه‌هایی که در کف یا داخل کمد لباس‌ها قرار داده شده‌اند، اگر کاملاً در معرض تابش اشعه UV قرار نگیرند، میکروب‌هایشان غیرفعال نخواهد شد و می‌توانند به راحتی مجدداً تکثیر شوند.
رعایت موارد ایمنی نیز بسیار حائز اهمیت است. مشخصاً اشعه UV بر موجودات زنده‌ای که در مسیر تابش مستقیمش قرار بگیرند، اثر سوء می‌گذارد؛ پس باید پیش از شروع فرآیند ضدعفونی کردن فضا و سطوح مختلف، تمام افراد و سایر موجودات زنده‌ای که نیاز نیست در معرض اشعه فرابنفش قرار بگیرند و ممکن است آسیب ببیند از اتاق خارج شوند.
علاوه بر این باید تمام مواد و وسایل موجود در اتاق بررسی شوند تا اگر جنس خاصی مانند پلیمر دارند، بیشتر از یک‌بار در معرض تابش اشعه UVC قرار نگیرند و آسیب نبینند.
همچنین لازم به ذکر است که بین اثر بیولوژیکی پرتو فرابنفش و عمق نفوذ تابش این اشعه تفاوت‌هایی وجود دارد. همان‌طور که گفتیم، اشعه UVC با اینکه طول موج پایین‌تری نسبت به UVA و UVB دارد، اما همچنان می‌تواند آثار مخرب و غیرقابل جبرانی بر پوست و چشم انسان بگذارد؛ بنابراین رعایت موارد ایمنی بسیار اهمیت دارد.
قرار گرفتن در معرض اشعه ۲۵۴ نانومتر (UV که همان محدوده طیف UVC است) باعث بروز اثرات آفتاب‌سوختگی شدیدی می‌شود و یک وضعیت دردناک نیز در چشم انسان به وجود می‌آورد که تحت عنوان «فلش جوشکاری» از آن نام برده می‌شود.
همچنین اگر قرار است برای مبارزه با اثر ویروس کرونا از UVC استفاده شود، باید فضا و سطحی که قرار است ضدعفونی و گندزدایی شود، ابتدا کاملاً و به شکل دقیق تمیز شود. مثلاً در مرکز درمانی و بیمارستانی وجود مایعاتی مانند خون که خاصیت جذب‌کنندگی دارد، در روند صحیح و کامل غیرفعال سازی پاتوژن‌ها اختلال ایجاد می‌کند.
در سطوح مختلف نیز شکاف‌های بسیاری وجود دارد که برخی از آن‌ها به چشم انسان نمی‌آید. باید بدانید که در تمام این شکاف‌ها باکتری‌ها و ویروس‌ها می‌توانند رشد پیدا کنند و تکثیر شوند. باید تمام این شکاف‌ها و نقاط کور بررسی شوند که اگر شیء خاصی بین منبع تابش نور UV و سطح مورد نظر قرار گرفته است، برداشته شود و پرتو فرابنفش به تمام سطوح دسترسی کامل داشته باشد.
مسأله نهایی و مهم دیگر استفاده از نور UV در دوران کرونا، مدت زمان قرار گرفتن سطوح مختلف در معرض تابش پرتو فرابنفش است. این به آن دلیل است که تابش اشعه UV با مربع فاصله از منبع این اشعه نسبت عکس دارد و همچنین توان تابشی منبع هم معمولاً ثابت است. رعایت فاصله و مدت زمان قرار گرفتن سطوح در معرض تابش نور UV جهت دست پیدا کردن به دوز مناسب و مورد نیاز بسیار مهم است.
برای حصول نتیجه بهتر و کامل‌تر از ضدعفونی، می‌شود چندین منبع اشعه UV را در کنار هم استفاده کرد. اگر چند سیستم تابش اشعه فرابنفش را در قسمت‌های مختلف محیط، مانند سقف، گوشه‌های اتاق و دیوارها بگیرند، مشخصاً قدرت تابشی نیز بسیار افزایش پیدا می‌کند.
استفاده از این روش بسیار مطمئن است، زیرا می‌توان اطمینان حاصل نمود که کاهش لگاریتمی مربوط به دوز تابشی پرتو فرابنفش که جهت زدودن نوع خاصی از پاتوژن‌ها مورد نیاز است، در اتاق حاصل می‌شود. جهت دریافت نتایج کامل‌تر از ضدعفونی و استفاده از زمان کمتر برای انجام این کار، می‌توان منبع اشعه را در نزدیک‌ترین مکان ممکن نسبت به سطوح یا اشیاء قرار داد.
شیب زاویه مکان قرارگیری منبع پرتو فرابنفش به سمت شیء یا سطح نیز اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا سطوح در شیب عمودی، می‌توانند انرژی بیشتری از منبع UV را جذب کنند. در این حالت سایه‌های میکروسکوپی نیز به طور کامل در معرض تابش اشعه UV قرار می‌گیرند و ضد عفونی می‌شوند. همچنین بافت سطح نیز به شکل بهتری قابل دسترس خواهد بود و تمامی قطرات تنفسی آلوده به ویروس کرونا تحت تابش اشعه فرابنفش قرار خواهند گرفت.
در این مطلب با نحوه اثرگذاری نور UVدر دوران کرونا، خصوصاً طیف UVC آن آشنا شدید. همان‌طور که خواندید غیرفعال‌سازی پاتوژن‌هایی مانند ویروس SARS-CoV-2 یا COVID-19 بر روی سطوح با اشعه UV می‌تواند یک روش ضدعفونی کاملاً مؤثر، بی‌خطر، ایمن و سازگار با محیط زیست باشد.
چیزی که اهمیت دارد، یافتن یک رویکرد جامع است که بتواند تمام محدودیت‌ها را در این زمینه در نظر بگیرد. بدین‌ترتیب می‌شود با بهبود مقررات مربوط به استفاده از اشعه UV جهت ضدعفونی سطوح و هوا، خصوصاً در شرایط درگیری با ویروس کرونا از مزیت‌های UVC بهره‌مند شد. امیدواریم توانسته باشیم در این زمینه به شما کمک کنیم.
