Desinfección ultravioleta inmersiva de E. coli y fago MS2 en tejidos de algodón

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 13260 (2022) Citar este artículo

La desinfección ultravioleta de inmersión proporciona una tecnología libre de químicos para textiles, superficies y espacios públicos más seguros al inactivar los patógenos transmisibles. Este estudio examinó la desinfección UV inmersiva, utilizando un gabinete de desinfección, de E. coli y MS2 que se inoculó en camisetas de algodón blanco. El impacto que tienen los materiales porosos en la desinfección UV es poco conocido, ya que la mayoría de las investigaciones anteriores sobre desinfección de superficies se centran en superficies duras y lisas. En este estudio se utilizaron varios enfoques para caracterizar la dinámica de la luz dentro de la cabina de desinfección, incluidos cupones de dosimetría colorimétrica, biodosimetría y espectrorradiometría. La geometría micro y macro de las superficies porosas son factores importantes a considerar cuando se utilizan tecnologías UV inmersivas. La geometría del gabinete impactó la distribución de la luz UV emitida dentro del gabinete de desinfección y las propiedades físicas de un material poroso, como el patrón tejido de algodón, contribuyen a la eficiencia de la desinfección UV. Este trabajo identificó que la distribución de la luz es crucial para las tecnologías UV inmersivas, ya que la fluencia entregada era muy variable dentro del gabinete de desinfección y resultó en una diferencia de varios logaritmos de reducción para las áreas adyacentes de las muestras de camisetas. Otras áreas inoculadas lograron valores de reducción superiores a 1 log para MS2 y reducciones superiores a 2 log para E. coli.

El interés y el uso de tecnologías UV-C inmersivas ha aumentado drásticamente como respuesta a la pandemia de SARS-CoV-21,2. Las tecnologías inmersivas UV-C utilizan luz germicida para desinfectar espacios compartidos u objetos de alto contacto para reducir la transmisión de enfermedades transmisibles. La pandemia de SARS-CoV-2 expuso la necesidad de espacios compartidos más seguros y la necesidad de herramientas efectivas para reducir la carga viral en superficies de alto contacto3,4,5,6. La desinfección UV-C es bien conocida en la industria del agua para el control biológico y en entornos de atención médica para la irradiación germicida de las vías respiratorias superiores7. La desinfección UV-C se considera un método de limpieza complementario para reducir los casos de infecciones adquiridas en hospitales (HAI, por sus siglas en inglés) a través de organismos resistentes a los medicamentos8,9. Ponerse y quitarse el equipo de protección personal (EPP) en entornos de atención médica se ha identificado como un vector viral en varios estudios10,11,12. La desinfección UV-C de la ropa que contiene patógenos tiene el potencial de reducir los casos de infecciones adquiridas en el hospital y puede tener usos para entornos de alto tráfico, como edificios de oficinas, estadios y campus universitarios4,13.

La dinámica de los materiales no porosos se entiende bien desde una perspectiva UV-C, mientras que existe una brecha de conocimiento en la aplicación de tecnologías UV-C inmersivas a materiales porosos. Un estudio investigó la eficacia de los desinfectantes químicos en superficies porosas y no porosas y demostró que los textiles, como el algodón, eran menos eficientes para la desinfección por 2 log en comparación con la desinfección de superficies de vidrio14. Comprender tanto la micro como la macrogeometría de los materiales porosos tiene implicaciones significativas para la eficacia de la desinfección UV-C y debe tenerse en cuenta al desinfectar superficies complejas6,15,16,17. Por ejemplo, las tecnologías UV-C inmersivas se utilizaron para la reutilización de respiradores frontales (FFR) de emergencia, donde los estudios han demostrado que el tipo de material FFR es fundamental en la eficacia de la desinfección UV-C y rige el límite superior de desinfección alcanzable1,6,17,18. Según el conocimiento de los autores, no hay ningún estudio publicado que investigue la eficacia de la desinfección UV-C inmersiva en materiales porosos comunes como el algodón. La importancia de esta brecha de conocimiento se magnifica cuando se considera el creciente interés por desinfectar los espacios compartidos, que consisten en una mezcla de materiales porosos y no porosos.

Los gabinetes de desinfección son una tecnología UV-C inmersiva, que se han lanzado al mercado para varias aplicaciones de nicho, como minoristas de ropa, vestuarios y laboratorios. Los gabinetes de desinfección brindan 360° de exposición UV-C, lo que maximiza el área iluminada en objetos porosos y reduce el impacto de las sombras. Otro factor importante a considerar para estas tecnologías es la distribución de la luz. La distribución incorrecta de la luz UV-C puede conducir a una desinfección inadecuada de los objetos específicos. Hay varias herramientas que se pueden utilizar para caracterizar la fluencia proporcionada por fuentes de luz UV-C inmersivas, como tarjetas de dosímetro UV-C, biodosimetría y espectrorradiometría. Dada la novedad de los dispositivos UV-C inmersivos, no existe un estándar para cuantificar las fluencias de 360°. Este documento aborda este problema mediante la caracterización de un gabinete de desinfección UV-C utilizando microorganismos de desafío comunes y técnicas radiométricas. La biodosimetría, la dosimetría química (a través de tarjetas dosimétricas) y la espectrorradiometría se utilizaron para caracterizar la fluencia utilizando camisetas de algodón como prenda de prueba. La tela de algodón se encuentra comúnmente en la ropa, los muebles y en todos los entornos para aplicaciones UV-C y sirve como sustituto de los materiales porosos. Los resultados de este estudio informan tanto a la industria de la salud como a la UV-C con respecto a las mejores prácticas al considerar la desinfección de materiales porosos.

En todos los estudios de validación de este manuscrito se utilizó un gabinete de desinfección UV-C disponible comercialmente equipado con ocho lámparas halógenas de mercurio de baja presión19. Los tiempos de ciclo se programaron usando el panel de control en el gabinete que controlaba automáticamente el período de irradiación. Se ejecutó un ciclo de calentamiento en el gabinete antes de colocar las muestras en el interior, lo que minimizó los efectos del calentamiento de la lámpara para garantizar un estado constante de brillo durante la prueba. A pesar de esta práctica, el brillo de la lámpara no se mantuvo estable durante los primeros 20 segundos de uso. El calentamiento de la lámpara puede aumentar la variabilidad de la eficiencia de desinfección para fluencias más bajas. Se recomienda utilizar un ciclo de calentamiento en los casos en que el gabinete haya estado inactivo durante un tiempo prolongado para mitigar la variabilidad en las aplicaciones de baja fluencia. El gabinete también estaba equipado con un mecanismo de bloqueo para evitar la exposición inadvertida a la luz UV-C durante el uso. Los enfoques de caracterización utilizados fueron diseñados para ser mínimamente invasivos para la función general del gabinete. Por ejemplo, se introdujo un cable USB delgado a través de las puertas del gabinete para alimentar el espectrorradiómetro mientras se mantenía intacto el sello del gabinete.

Para todas las muestras se usaron camisetas de hombre, blancas, medianas, 100% algodón y se tomaron directamente de su paquete antes de su uso. Se eligió este tipo de camisa porque representaba mejor una 'línea de base' de tejido de algodón y está ampliamente disponible para la reproducción de este trabajo.

MS2 y E. coli se eligieron como organismos de desafío debido a su respuesta predecible a la luz UV-C y se usaron para todos los organismos de desafío microbianos para todas las pruebas microbiológicas y se inocularon en las áreas objetivo de la prenda como se muestra en la Fig. 1. El bacteriófago MS2 y E. Se añadió . coli a las áreas objetivo en seis gotitas de 5 µL dentro de un área objetivo de 2 cm × 2 cm. Volúmenes totales de inoculación superiores a 30 µL provocaron sangrado de fluidos dentro de la tela que superó los límites de 2 cm × 2 cm. Las camisetas inoculadas con MS2 se secaron durante 20 minutos en una mesa de acero inoxidable y se midió la humedad durante la experimentación con un sensor de humedad DHT11. Las camisetas inoculadas con E. coli no se secaron, ya que el inóculo de E. coli era susceptible a la muerte celular cuando se producía el secado. Se colocaron placas de Petri estériles entre las capas de la camiseta durante los pasos de inoculación y secado para garantizar que el inóculo no se filtrara por la parte trasera de la camiseta. Se quitaron los separadores de placas de Petri antes de colocar la prenda en el gabinete UV-C.

Regiones de inoculación en camiseta para MS2 y E. coli. RS y RA se refieren a la manga derecha y la axila derecha; LS y LA se refieren a manga izquierda y axila izquierda; F1, F2 y F3 se refieren a Frontal 1, 2 y 3.

Las camisetas blancas se colgaron con una percha de plástico y se colocaron dentro del gabinete en un lugar aleatorio en una de las cuatro posiciones dentro del gabinete. La manga izquierda de cada camiseta se colocó cerca de las puertas del gabinete en todos los experimentos y la indexación de las posiciones para colgar se muestra en la Fig. 2. Esta orientación aseguró que las ubicaciones de muestreo fueran consistentes en su relación con las lámparas UV-C dentro del gabinete. . Las regiones de inoculación para las camisetas se representan en la Fig. 2. 'R', 'F' y 'L' se refieren al lado derecho, frontal e izquierdo de la camiseta, respectivamente. 'S' y 'A' se refieren a la manga y la axila de la camiseta. Después de la exposición a UV-C, las muestras de las áreas inoculadas se cortaron con tijeras esterilizadas y se recogieron en un tubo Falcon de 50 ml y se resuspendieron en solución tampón de fosfato (PBS).

Indexación posicional para colgar camisetas dentro del gabinete de desinfección UV-C.

Las muestras de MS2 se enumeraron utilizando el método de doble capa de agar con recuentos en placa basados en las unidades formadoras de placas (PFU) observadas siguiendo los protocolos EPA 160120. E. coli se sembró utilizando agar Chromocult® Coliforme (Millipore Sigma), un medio de cultivo cromogénico selectivo y diferencial para el análisis microbiológico de muestras de agua. El uso de este medio selectivo proporciona una cuantificación sólida de las muestras tratadas con UV-C al tiempo que reduce el riesgo de contaminación cruzada de las muestras, lo cual es fundamental cuando se trabaja con elementos no estériles, como los textiles de algodón. Las mediciones UV254 se tomaron en un Hach DR5000 para muestras de control para tener en cuenta la transmitancia UV-C del inóculo.

Los experimentos de dosimetría se realizaron en dos fases para caracterizar un ciclo completo de desinfección. Los cupones de dosimetría utilizados fueron colorimétricamente sensibles a 25, 50 y 100 mJ cm−2 y proporcionaron una indicación de la fluencia interna lograda para todas las áreas dentro del gabinete. La primera fase consistió en un tiempo de exposición de 30 s y la segunda fase consistió en un tiempo de exposición de 70 s. Los tiempos de exposición se eligieron en función del caso de uso objetivo del dispositivo y también en consulta con el fabricante del gabinete19. Los cupones tienen un reverso adhesivo para adherirse a las superficies. Los cupones se colocaron en una matriz de 2 × 2 que abarcaba las dimensiones de una camiseta colgada en las paredes laterales internas del gabinete. La matriz de cupones de la pared posterior cubría la distancia entre el centro de cada accesorio de lámpara UV-C. Se colocó un cupón en la puerta de cada gabinete a la altura del centro de una prenda colgada. Los cupones también se colocaron en los estantes en cada posición colgante dentro del gabinete. La Figura 3 muestra imágenes de la configuración del cupón de dosimetría dentro del gabinete.

Diseño interno de cupones de dosimetría dentro del gabinete UV-C.

Se tomaron fotografías de los cupones del dosímetro inmediatamente después de la exposición a los rayos UV-C para mitigar la decoloración del color del indicador. Los cupones de dosimetría tendían a desvanecerse a los colores de referencia si se dejaban reposar durante más de cuatro horas. Las fotos de los cupones expuestos a UV-C se tomaron en condiciones de iluminación constantes para controlar el impacto de la luz ambiental dentro del laboratorio y se tomaron en el mismo lugar dentro del laboratorio para cada ejecución experimental.

La irradiancia UV-C se midió utilizando un espectrorradiómetro OceanOptics USB4000 (OceanOptics, EE. UU.) con un cable USB de alambre plano que permitió que el radiómetro funcionara en el gabinete mientras mantenía un sello en las puertas del gabinete. Las mediciones del espectrorradiómetro se tomaron en cada posición de suspensión dentro del gabinete y se recolectaron desde cinco orientaciones diferentes y se ilustran en la Fig. 4. La fluencia en cada ubicación de suspensión dentro del gabinete se calculó luego promediando la irradiancia medida para cada orientación del espectrorradiómetro. La medición de la irradiancia en múltiples orientaciones en la misma posición de suspensión permite comprender la distribución de la luz dentro de un volumen cerrado iluminado con UV-C.

Orientación del espectrorradiómetro para mediciones de irradiancia.

La penetración de la luz UV-C a través de las capas de la camiseta se investigó utilizando un haz colimado de UV-C. La penetración de la luz UV-C se probó en capas simples (L1) y dobles (L2) de tela de algodón blanco usando una lámpara colimada de mercurio de baja presión de 40 W que estaba a 25,5 cm del tejido objetivo. Los haces colimados emiten luz UV-C en una dirección, mientras que el gabinete UV-C proporciona una exposición de luz de 360°. Se utilizó un espectrorradiómetro Ocean Optics USB4000 para medir la penetración de la luz y determinar la proporción de luz UV-C que bloquean las capas de algodón. La penetración de la luz mediante un haz colimado es un sustituto del gabinete de desinfección, ya que imita una estimación conservadora del bloqueo de la luz UV-C. El experimento de penetración de la luz consistió en las condiciones L1 y L2. Se aseguraron cupones de algodón a la superficie del detector del espectrorradiómetro que luego se colocó debajo del centro del haz colimado y se muestra en la Fig. 5.

Penetración de la luz UV-C a través de diferentes capas de algodón camiseta. L1 = una capa; L2 = dos capas combinadas (n = 30).

La dosimetría reveló que la distribución de la luz dentro del gabinete de desinfección no es uniforme a pesar de la emisión de 360° de radiación UV-C. Durante el proceso de caracterización se utilizaron lámparas de 15 y 25 W. Se probaron múltiples vatajes debido a las restricciones de la cadena de suministro que podrían limitar la disponibilidad de ciertos modelos de lámparas. Los resultados de la dosimetría se resumen en la Tabla 1. La dosimetría proporciona un rango colorimétrico específico para una fluencia UV-C en lugar de un valor cuantitativo. El ciclo de irradiación de 30 s expuso todas las áreas del gabinete a una fluencia de al menos 43,8 mJ cm−2. La fluencia mínima suministrada para el caso de uso más breve supera un valor de reducción logarítmico de 3 para virus patógenos como el SARS-CoV-2 en superficies duras21.

El ciclo de exposición de 70 s dio como resultado que el dispositivo lograra una fluencia mínima de 50 mJ cm−2 en todas las áreas del gabinete. También cabe señalar que varias zonas estaban muy cerca del umbral de 100 mJ cm−2 de los dosímetros. Lograr una fluencia sin obstrucciones mayor que la necesaria para una superficie dura es clave, ya que una superficie porosa reduce la fluencia suministrada debido a las características de sombreado, geometría y textiles22. La fluencia calculada para el caso de uso del gabinete de desinfección supera la fluencia requerida necesaria para una reducción de 3 log de SARS-CoV-221,23,24. Los cupones de dosimetría tienen un límite superior de detección y son de naturaleza cualitativa, lo que restringió su uso como herramienta de caracterización.

Los datos del espectrorradiómetro indicaron asimetría dentro del gabinete de desinfección en todas las orientaciones. La Tabla 2 muestra la fluencia, dada un ciclo de 70 s, promediada entre las posiciones de suspensión y para cada orientación del radiómetro. La orientación hacia arriba proporcionó la fluencia más baja, lo que se esperaba ya que no hay lámparas montadas en el techo del gabinete. Toda la luz ultravioleta detectada en la posición ARRIBA se refleja en las paredes internas del gabinete. Se observa un patrón similar para la orientación Frontal, ya que la mayoría de la luz ultravioleta detectada desde esta posición se refleja en las puertas del gabinete. La distancia desde el techo para detectar era aproximadamente el doble de la distancia desde el detector hasta las puertas. En particular, las fluencias para las orientaciones Derecha y Frontal del detector fueron aproximadamente la mitad de las fluencias para la orientación Posterior e Izquierda. La causa de esta discrepancia no está clara, ya que el diseño del gabinete es lateralmente simétrico.

Los resultados de la Tabla 2 resaltan aún más las limitaciones de los cupones de dosimetría. Todas las orientaciones del espectrorradiómetro están por encima del límite de detección superior de 100 mJ cm−2 de la escala del cupón colorimétrico. Este resultado indica que se debe considerar la consideración adecuada de los inconvenientes del cupón de dosimetría antes de su uso.

La penetración de la luz usando un haz colimado simula la luz de una sola fuente que pasa a través de un textil. El espectrorradiómetro midió una irradiancia promedio de 3,97 W m−2 (n = 30) cuando no había tela cubriendo el detector. Se bloqueó el 82,1 % y el 93,0 % de la luz UV-C al medir la penetración de la luz a través de L1 y L2, respectivamente.

La medición directa de la radiación UV-C mediante espectrorradiometría cuantifica la intensidad de la luz y aborda las limitaciones de sensibilidad de la dosimetría de cupón. La fluencia promedio suministrada es constante en todas las posiciones de suspensión y supera los 100 mJ cm−2, pero existen diferencias en la irradiancia medida para orientaciones específicas del espectrorradiómetro. Las fluencias más bajas se calcularon en todas las posiciones del espectrorradiómetro donde el detector estaba dispuesto en las orientaciones Frontal y Arriba como se indica en la Fig. 5. Los datos del espectrorradiómetro están alineados con los datos de dosimetría que mostraron patrones similares para esta parte del gabinete. A pesar de las diferencias en la irradiancia, los resultados experimentales indican que la luz procedente de cada dirección dentro de la cabina supera con creces los 100 mJ cm−2 en condiciones en las que las sombras y la microgeometría textil no son factores. Una tabla detallada que contiene estos datos se puede encontrar en "Información complementaria".

El impacto de las prendas colgadas adyacentes se examinó después de determinar la distribución de la luz para un armario vacío. El espectrorradiómetro se colgó de cada una de las posiciones internas dentro del gabinete (P1, 2, 3, 4), mientras que las camisetas se colgaron de cada posición dentro del gabinete. Luego se calculó la proporción de luz bloqueada y se resume en la Tabla 3. Las posiciones 1 a 3 tenían una dinámica de luz similar, mientras que P4 tenía una menor proporción de luz bloqueada.

La dinámica de la luz dentro del gabinete de desinfección cambia a medida que se colocan objetos dentro. Por ejemplo, un gabinete lleno (elementos colgados en cada posición) complicaría la dinámica de la luz dentro del volumen irradiado. La caracterización de las condiciones de vacío y lleno proporciona información sobre la cantidad de luz que se bloquea en cada caso de uso. En general, el método descrito en este trabajo para calcular una fluencia promedio direccional proporciona una herramienta para comprender los dispositivos UV-C inmersivos.

MS2 y E. coli se usaron como organismos de desafío para evaluar las capacidades de desinfección del gabinete de desinfección. Se midió la humedad relativa de la habitación y varió de 12 a 24%. La humedad relativa puede haber afectado el umbral de recuperación de MS2 y E. coli. El aire seco puede conducir a una mayor desecación de virus y bacterias en una prenda antes de ser tratada dentro del gabinete.

Los valores logarítmicos de reacción para MS2 en cada una de las regiones inoculadas se proporcionan en la Fig. 6. Las concentraciones de inóculo de control de MS2 oscilaron entre 7,5 y 8,5 PFU cm−2. La transmitancia ultravioleta (UVT) del inóculo fue en promedio del 72%. La eficiencia de recuperación de MS2 fue variable, con un promedio de 15,5% ± 23,5%.

MS2 LRV para cada lugar de inoculación en camisetas colgadas (n = 3). RS y RA se refieren a). Lado Derecho (RS) y Brazo Derecho (RA); manga izquierda (LS) y axila izquierda (LA); Frente 1,2,3 (F1, F2 y F3).

Las tres secciones frontales (F1, F2, F3) que se muestran en la Fig. 6 tienen valores promedio de reducción logarítmica (LRV) de 1,58, 1,63 y 1,27 respectivamente. Además, las secciones RA y RS lograron 1.34 y 1.36 LRV. Las ubicaciones de LA y LS tuvieron el LRV más bajo con 0,47 para LA y -0,07 para LS. Un ANOVA de una vía (α = 0,05) con la ubicación de la camiseta como factor y el valor LRV como respuesta confirmó que existe una diferencia significativa entre las ubicaciones de las camisetas. Una prueba post-hoc de Tukey reveló que las secciones frontales (F1, F2, F3) y las secciones derechas (RA y RS) no son significativamente diferentes entre sí (valor P > 0,05). Por lo tanto, existe una diferencia significativa entre las secciones LA y LS y el resto de las ubicaciones ensayadas.

E. coli se inoculó de la misma manera que MS2; sin embargo, se implementaron modificaciones al protocolo para compensar las dificultades en la recuperación de E. coli de los cupones de camisetas. El stock de inoculación de E. coli se ajustó a una concentración de aproximadamente 10,5 log cm−2 para compensar las pérdidas por muerte celular en medio de algodón seco. Además, E. coli tenía una mayor sensibilidad a la desecación en comparación con MS2, lo que hacía que el inóculo fuera irrecuperable cuando se secaba. Esto condujo a la eliminación del paso de secado de 20 minutos para la experimentación con E. coli. La UVT del inóculo de E. coli fue prácticamente 0 debido a la concentración necesaria para la recuperación. La eficiencia de recuperación de E. coli resultó en un promedio de 4,0% ± 1,0.

F1, F2 y F3 lograron valores de LRV promedio más altos de 3.1, 2.9 y 2.4 respectivamente, como se muestra en la Fig. 7. Además, las secciones RA y RS lograron un LRV promedio de 2.3 y 2.0. Los datos de LA y LS mostraron los LRV más bajos de 0,7 y 0,9 en promedio. La sección LA también resultó con la mayor variabilidad, con valores que oscilan entre 0,45 y 2,8 LRV.

E. coli LRV para cada ubicación de inoculación en camisetas colgadas (n = 3). Lado Derecho (RS) y Brazo Derecho (RA); manga izquierda (LS) y axila izquierda (LA); Frente 1,2,3 (F1, F2 y F3).

ANOVA unidireccional (α = 0,05) con la ubicación de la camiseta como factor y LRV como respuesta reveló una diferencia significativa entre las ubicaciones de las camisetas. Una prueba Tukey Post-Hoc reveló que las secciones F1, F2, F3 y RA eran significativamente diferentes de LA, LS. La sección RA no fue significativamente diferente de ninguna de las secciones. Se estima que la falta de diferencia para esta región se debe a la variabilidad de los datos y no a un fenómeno físico. Se supone que la orientación de las regiones LA y LS dentro del gabinete es la causa raíz de la falta de desinfección en estas áreas en comparación con las áreas derecha (RA y RS) y frontal (F1, F2 y F3) de la camiseta.

El diseño físico del gabinete de desinfección es la fuente principal de diferencias significativas en la desinfección de las regiones de camisetas. Los bastidores colgantes dentro del gabinete están centrados con respecto a las dimensiones de la pared interior y no en relación con la disposición de las lámparas UV-C. La desalineación de las fuentes de luz y las posiciones de suspensión provoca una distribución desigual de la luz dentro del gabinete. Este trabajo destaca la importancia de comprender la distribución de la luz al diseñar e implementar tecnologías de luz UV-C inmersivas.

El tipo de material también tiene un impacto en la eficiencia de la desinfección además de la distribución de la luz. Según el conocimiento de los autores, no hay manuscritos publicados actualmente que examinen la desinfección de textiles utilizando tecnologías UV-C inmersivas. Sin embargo, existe una gran cantidad de conocimientos que examinan el uso de tecnologías de desinfección UV en el tratamiento del agua. Las diferencias entre la desinfección de superficies no porosas y porosas son comparables a la desinfección del agua potable frente a la desinfección de las aguas residuales. UV-C es eficaz para ambas matrices de agua, pero hay factores adicionales que deben tenerse en cuenta para un uso adecuado. El mismo concepto se aplica a las superficies no porosas frente a las superficies porosas.

Dado que las tecnologías basadas en UV se utilizan en aplicaciones más amplias en áreas como escuelas, aeropuertos o estadios, se deben considerar los impactos que los materiales porosos tienen en la eficiencia de UV. Este trabajo proporciona datos de referencia que muestran que las fluencias requeridas para lograr la desinfección en una superficie porosa son órdenes de magnitud mayores que las fluencias necesarias para desinfectar una superficie dura.

En este estudio se evaluaron una variedad de métodos para medir la fluencia proporcionada por un gabinete de desinfección UV-C. Además, la dinámica de la luz y los impactos de los materiales porosos en la desinfección UV-C se examinaron mediante biodosimetría. Las superficies porosas complejas son poco conocidas y normalmente no se utilizan en la investigación UV-C debido a los desafíos inherentes a la macro y micro geometría de los materiales porosos. La necesidad de protocolos estándar cuando se utilizan tecnologías UV-C inmersivas en materiales, objetos y espacios complejos es evidente.

Este estudio también es el primero en demostrar la desinfección UV en superficies de algodón, lo que puede tener un impacto significativo en cómo se utilizan las tecnologías de desinfección en la industria textil. El gabinete de desinfección utilizado en este trabajo permite una exposición inmersiva de 360° a la luz ultravioleta para objetos complejos. Los resultados de este estudio muestran que las tecnologías UV inmersivas, cuando se diseñan correctamente, pueden lograr reducciones de 1 a 3 log en textiles complejos y porosos. Este estudio también muestra la importancia de la distribución de la luz para las tecnologías UV inmersivas. Por ejemplo, la falta de desinfección en las regiones izquierdas de las camisetas de muestra puede explicarse por la posición del estante colgante dentro del gabinete. Un pequeño error en el diseño resultó en una diferencia de aproximadamente 1 logaritmo en la eficiencia de desinfección en comparación con otras regiones de las camisetas de muestra. La desalineación en el posicionamiento provocó que las áreas de la ropa más cercanas a las puertas del gabinete recibieran una cantidad asimétrica de exposición directa a los rayos UV-C en comparación con otras regiones.

Los materiales porosos, como el algodón, deben ser considerados en futuros trabajos de desinfección de superficies y espacios compartidos. Es necesario comprender la dinámica de desinfección de los textiles y los materiales porosos para integrar adecuadamente las tecnologías UV en la vida diaria. Ignorar los factores que reducen la eficiencia de la desinfección, como la micro y macro geometría, que presentan los materiales porosos puede conducir a una desinfección insuficiente. Los autores sugieren investigar otros tipos de materiales porosos, ya que las composiciones de los materiales también afectan la eficiencia de la desinfección UV-C.

Los datos utilizados en este estudio están disponibles previa solicitud poniéndose en contacto con el autor correspondiente.

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Descargar referencias

Los autores agradecen al Consejo Nacional de Investigación de Ciencias e Ingeniería de Canadá (NSERC) por financiar este trabajo. Este estudio fue financiado con el apoyo de NSERC COVID-19 Alliance Grant (ALLRP 549988-20) y el programa NSERC Discovery Grant (RGPIN-2018-03780).

Centro de Estudios de Recursos Hídricos, Departamento de Ingeniería Civil y de Recursos, Universidad de Dalhousie, 1360 Barrington St., Halifax, NS, B3H 4R2, Canadá

Sean A. MacIsaac, Tony J. Mullin, Sebastián Muñoz, C. Carolina Ontiveros y Graham A. Gagnon

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SMI y TM coescribieron el texto principal del manuscrito y fueron responsables de las revisiones durante el proceso de redacción. SMI, SM y CO realizaron el trabajo de laboratorio para el manuscrito. SMI diseñó e ilustró todos los gráficos y tablas del manuscrito. CO realizó análisis estadísticos en R y generó cifras posteriores. GG Supervisó, revisó y editó todas las partes del manuscrito. manuscrito.

Correspondencia a Graham A. Gagnon.

Los autores también declaran que el gabinete de desinfección utilizado en este estudio fue suministrado por Energy Management Consultants LLC (EMC). Los autores declaran no tener ningún conflicto de interés potencial para este trabajo.

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Reimpresiones y permisos

MacIsaac, SA, Mullin, TJ, Muñoz, S. et al. Desinfección ultravioleta inmersiva de E. coli y fago MS2 en tejidos de algodón. Informe científico 12, 13260 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-17663-5

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Recibido: 15 de marzo de 2022

Aceptado: 28 de julio de 2022

Publicado: 02 agosto 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-17663-5

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