SARS의 초고속 비활성화

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 18640(2022) 이 기사 인용

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소독은 병원성 미생물을 제거하고 인간에게 생물학적으로 안전한 환경을 보장합니다. 코로나19의 급속한 확산은 유해한 부작용을 줄이고 더 빠른 처리를 수행한다는 측면에서 전통적인 소독 방법에 도전하고 있습니다. 대규모 화학살균제를 분사하는 것은 개인과 환경에 유해한 반면, UV램프와 LED(발광다이오드) 소독은 낮은 방사조도와 높은 발산광 특성으로 인해 여전히 긴 노출시간이 필요하다. 레이저는 장거리에 걸쳐 높은 방사조도를 유지한다는 점을 고려하여 새로운 소독 방법으로 레이저의 유효성을 연구했으며, 그 결과 266 nm 레이저로 SARS-CoV-2 바이러스를 초고속으로 비활성화하는 능력을 보여주었습니다. 이 연구는 UV 레이저가 소독을 위한 좋은 후보임을 확인시켜 줍니다.

새로운 코로나바이러스 SARS-CoV-2는 전 세계적으로 확산된 심각한 호흡기 질환과 관련된 전염병의 원인입니다. 2022년 3월 5일 현재 코로나19 확진자 수는 4억 4천만 명 이상이고 보고된 사망자 수는 590만 명 이상입니다1. 코로나19에 대한 백신과 약물이 광범위하고 성공적으로 개발되었음에도 불구하고, 팬데믹은 여전히 ​​들불처럼 번지고 있습니다. 사람들은 코로나19와 같은 전염병의 경우 전송망을 중단하는 것이 여전히 가장 효과적인 해결책이라는 것을 깨달았습니다2.

SARS-CoV-2의 주요 전송 경로는 에어로졸3 또는 접촉4입니다. SARS-CoV-2 입자는 에어로졸에서 최대 3시간 동안 검출 가능한 것으로 보고되었습니다5. 따라서 사람 사이의 근거리 에어로졸 전파와 난방, 환기 및 공조(HVAC) 시스템 공기 교환 에어로졸 전파는 바이러스 확산 측면에서 위험합니다6,7,8,9,10. 일부 연구 그룹 및 기관은 에어로졸 전파가 코로나19 대유행의 주요 경로로 인식되고 있다고 믿고 있으며, 이는 연구 조사3 및 세계보건기구(WHO) 성명11에서 나타났습니다.

전통적인 화학적 방법은 화학물질이 공기 중에서 독성이 있거나 가연성이 있기 때문에 이러한 에어로졸 시나리오에는 적용할 수 없습니다. 예를 들어 의료용 알코올은 소독 효과는 좋지만 알코올을 대량으로 뿌리면 화재나 폭발이 발생할 수 있다. 또 다른 예로 과산화수소, 오존, 염소계 표백제 등의 화학물질도 소독에는 좋지만 인체에 독성이 있어 사람 주위에 대량 살포하는 용도로 사용해서는 안 된다. 그러므로 사람이 주변에 있을 때 공기를 소독하기 위해 화학물질을 뿌리는 것은 어떠한 경우에도 권장되지 않습니다12.

특히 HVAC 시스템의 경우 고속 기류 조건에서 에어로졸을 소독할 만큼 빠른 방법은 알려져 있지 않습니다. 중앙 에어컨 시스템을 예로 들면, 공기 흐름 속도는 일반적으로 20~30m/s13입니다. 따라서 중앙 에어컨 시스템의 방 사이의 공기 흐름을 소독하려면 소독이 20m 길이의 공기 덕트의 경우 1초 미만, 2m 길이의 공기 덕트의 경우 0.1초 미만, 0.2m 길이의 공기 덕트의 경우 0.01초 미만으로 완료되어야 합니다. m 길이의 통풍구. 따라서 안전하고(독성이나 가연성 화학물질이 없음) 빠른(유동하는 공기를 소독할 수 있을 만큼 빠른) 소독 방법이 필요합니다.

이전 연구에 따르면 방사선 기반 비활성화 방법은 독성 또는 가연성 화학 물질에 비해 안전하며 SARS-CoV-2 및 관련 코로나바이러스를 비활성화하는 데 더 편리합니다. 모든 방사선 기반 비활성화 방법 중에서 UVGI(자외선 살균 조사)는 SARS-CoV-214를 비활성화하는 데 가장 광범위하게 테스트되고 널리 사용되는 방법입니다. UV 발광 다이오드(LED) 및 UV 램프는 UV 광원으로 사용되는 가장 일반적인 후보입니다15. 그러나 둘 다 몇 가지 단점이 있습니다. LED는 전력 효율이 매우 낮습니다. 따라서 일반적으로 열이 많이 발생하고 실제 수명이 매우 짧습니다. 다양한 출판물2,16,17,18,19에 따르면 UV LED 및 램프는 우리가 아는 한 최소 몇 초 후에만 99% 이상의 바이러스 비활성화를 달성할 수 있습니다. 이는 LED 및 램프와 같은 일반 비간섭 광원의 빛이 방사할 때 매우 발산하여 광학 방사조도가 매우 낮기 때문입니다. 레이저와 같은 간섭성 광원에서 나오는 빛은 발산하지 않고 전파될 수 있으므로 일반 비간섭성 광원보다 더 높은 광학 방사조도로 이어집니다. 이는 260~270 nm 정도의 파장을 갖는 UV 레이저가 안전하고 빠른 바이러스 소독에 좋은 후보가 될 수 있음을 시사합니다. 이 원고에서 우리는 집에서 만든 2W 266nm 레이저를 사용하여 SARS-CoV-2 비활성화 실험을 수행했으며, 그 결과 266nm 레이저를 사용하여 매우 효과적인 SARS-CoV-2 비활성화의 초고속 성능을 확인했습니다.