La luz ultravioleta puede hacer que los espacios interiores sean más seguros durante la pandemia

Profesor de Ingeniería Ambiental y Profesor Mortenson en Desarrollo Sostenible, Universidad de Colorado Boulder

Karl Linden recibe financiación de la Fundación Nacional de Ciencias para su investigación UV. Está afiliado a la Asociación Internacional UV (IUVA).

La Universidad de Colorado proporciona financiación como miembro de The Conversation US.

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La luz ultravioleta tiene una larga historia como desinfectante y el virus SARS-CoV-2, que causa el COVID-19, se vuelve fácilmente inofensivo con la luz ultravioleta. La pregunta es cuál es la mejor manera de aprovechar la luz ultravioleta para combatir la propagación del virus y proteger la salud humana mientras las personas trabajan, estudian y compran en el interior.

El virus se propaga de varias maneras. La principal vía de transmisión es a través del contacto de persona a persona a través de aerosoles y gotitas emitidas cuando una persona infectada respira, habla, canta o tose. El virus también puede transmitirse cuando las personas se tocan la cara poco después de tocar superficies que han sido contaminadas por personas infectadas. Esto es especialmente preocupante en entornos de atención de la salud, espacios comerciales donde las personas tocan con frecuencia mostradores y mercancías, y en autobuses, trenes y aviones.

Como ingeniero ambiental que estudia la luz ultravioleta, he observado que la luz ultravioleta se puede usar para reducir el riesgo de transmisión a través de ambas rutas. Las luces UV pueden ser componentes de máquinas móviles, ya sean robóticas o controladas por humanos, que desinfectan superficies. También se pueden incorporar en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado o colocarse dentro de los flujos de aire para desinfectar el aire interior. Sin embargo, los portales UV que están destinados a desinfectar a las personas cuando ingresan a los espacios interiores probablemente sean ineficaces y potencialmente peligrosos.

La radiación electromagnética, que incluye ondas de radio, luz visible y rayos X, se mide en nanómetros o millonésimas de milímetro. La radiación ultravioleta consiste en longitudes de onda entre 100 y 400 nanómetros, que se encuentran justo más allá de la porción violeta del espectro de luz visible y son invisibles para el ojo humano. UV se divide en las regiones UV-A, UV-B y UV-C, que son 315-400 nanómetros, 280-315 nanómetros y 200-280 nanómetros, respectivamente.

La capa de ozono en la atmósfera filtra las longitudes de onda UV por debajo de los 300 nanómetros, lo que bloquea los rayos UV-C del sol antes de que lleguen a la superficie de la Tierra. Pienso en UV-A como el rango de bronceado y UV-B como el rango de quema de sol. Las dosis suficientemente altas de UV-B pueden causar lesiones en la piel y cáncer de piel.

UV-C contiene las longitudes de onda más efectivas para matar patógenos. UV-C también es peligroso para los ojos y la piel. Las fuentes de luz ultravioleta artificial diseñadas para la desinfección emiten luz dentro del rango UV-C o un amplio espectro que incluye UV-C.

Los fotones UV entre 200 y 300 nanómetros son absorbidos con bastante eficacia por los ácidos nucleicos que forman el ADN y el ARN, y las proteínas también absorben bien los fotones por debajo de 240 nanómetros. Estas biomoléculas esenciales son dañadas por la energía absorbida, lo que hace que el material genético dentro de una partícula de virus o microorganismo sea incapaz de replicarse o causar una infección, inactivando el patógeno.

Por lo general, se necesita una dosis muy baja de luz ultravioleta en este rango germicida para inactivar un patógeno. La dosis UV está determinada por la intensidad de la fuente de luz y la duración de la exposición. Para una dosis requerida dada, las fuentes de mayor intensidad requieren tiempos de exposición más cortos, mientras que las fuentes de menor intensidad requieren tiempos de exposición más prolongados.

Existe un mercado establecido para los dispositivos de desinfección UV. Los hospitales han estado utilizando robots que emiten luz UV-C durante años para desinfectar las habitaciones de los pacientes, los quirófanos y otras áreas donde se pueden propagar las infecciones bacterianas. Estos robots, que incluyen Tru-D y Xenex, ingresan a habitaciones vacías entre pacientes y deambulan de forma remota emitiendo radiación ultravioleta de alta potencia para desinfectar superficies. La luz ultravioleta también se utiliza para desinfectar instrumentos médicos en cajas especiales de exposición a los rayos ultravioleta.

La luz ultravioleta se está utilizando o probando para desinfectar autobuses, trenes y aviones. Después de su uso, los robots UV o las máquinas controladas por humanos diseñadas para caber en vehículos o aviones se mueven y desinfectan las superficies a las que puede llegar la luz. Las empresas también están considerando la tecnología para desinfectar almacenes y espacios comerciales.

También es posible utilizar UV para desinfectar el aire. Los espacios interiores como escuelas, restaurantes y tiendas que tienen cierto flujo de aire pueden instalar lámparas UV-C en el techo y apuntar al techo para desinfectar el aire a medida que circula. De manera similar, los sistemas HVAC pueden contener fuentes de luz ultravioleta para desinfectar el aire mientras viaja a través de los conductos. Las aerolíneas también podrían usar la tecnología UV para desinfectar el aire en los aviones o usar luces UV en los baños entre usos.

Imagínese si todos pudieran caminar continuamente rodeados de luz UV-C. Mataría cualquier virus en aerosol que ingresara a la zona UV a su alrededor o que saliera de su nariz o boca si estuviera infectado y expulsara el virus. La luz también desinfectaría tu piel antes de que tu mano tocara tu cara. Este escenario podría ser tecnológicamente posible pronto, pero los riesgos para la salud son una preocupación importante.

A medida que disminuye la longitud de onda UV, disminuye la capacidad de los fotones para penetrar en la piel. Estos fotones de longitud de onda más corta se absorben en la capa superior de la piel, lo que minimiza el daño del ADN a las células de la piel que se dividen activamente debajo. En longitudes de onda por debajo de 225 nanómetros, la región Far UV-C, los rayos UV parecen ser seguros para la exposición de la piel en dosis por debajo de los niveles de exposición definidos por el Comité Internacional de Protección contra la Radiación No Ionizante.

La investigación está confirmando estos números utilizando modelos de ratones. Sin embargo, se sabe menos sobre la exposición de los ojos y la piel lesionada a estas longitudes de onda de UV-C lejano y las personas deben evitar la exposición directa por encima de los límites seguros.

La promesa de Far UV-C para la desinfección segura de patógenos abre muchas posibilidades para las aplicaciones UV. También ha dado lugar a algunos usos prematuros y potencialmente riesgosos.

Algunas empresas están instalando portales UV que irradian a las personas mientras caminan. Si bien es posible que este dispositivo no cause mucho daño o daño a la piel en los pocos segundos que atraviesa el portal, la baja dosis administrada y el potencial para desinfectar la ropa probablemente tampoco sean efectivos para detener la transmisión del virus.

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Lo que es más importante, la seguridad de los ojos y la exposición a largo plazo no se han estudiado bien, y estos tipos de dispositivos deben regularse y validarse para determinar su eficacia antes de usarse en entornos públicos. También es necesario comprender el impacto de la exposición continua a la irradiación germicida en el microbioma ambiental general.

A medida que más estudios sobre Far UV-C confirman que la exposición de la piel humana no es peligrosa y si los estudios sobre la exposición ocular no muestran daño, es posible que los sistemas de luz Far UV-C validados instalados en lugares públicos puedan respaldar los intentos de controlar la transmisión del virus. para SARS-CoV-2 y otros posibles patógenos virales en el aire, hoy y en el futuro.