O urgență pentru publicarea unei descrieri complete a sistemului NIST este ca cercetătorii să prevadă utilizarea acestui sistem UV pentru noi experimente care depășesc studiul apei potabile și în dezinfectarea suprafețelor solide și a aerului. Aplicațiile potențiale ar putea include o mai bună dezinfecție UV a camerelor spitalului și chiar studii despre modul în care lumina soarelui inactivează coronavirusul responsabil pentru COVID-19.
& quot; Din câte știu, nimeni nu a duplicat această lucrare, cel puțin nu pentru cercetarea biologică," Spuse Larason." De aceea&# 39 vrem să scoatem această lucrare acum."
Destul de bun pentru a bea
Lumina ultravioletă are lungimi de undă prea scurte pentru ca ochiul uman să le vadă. UV variază de la aproximativ 100 nanometri (nm) la 400 nm, în timp ce oamenii pot vedea un curcubeu de culoare de la violet (aproximativ 400 nm) la roșu (aproximativ 750 nm).
O modalitate de dezinfectare a apei potabile este iradarea acesteia cu lumină UV, care descompune microorganismele dăunătoare' ADN și molecule conexe.
La momentul studiului inițial, majoritatea sistemelor de iradiere a apei foloseau o lampă UV care emitea cea mai mare parte a luminii UV la o singură lungime de undă, 254 nm. De ani de zile, totuși, companiile de servicii de apă au manifestat un interes tot mai mare pentru un alt tip de lampă de dezinfecție care era" policromatică" adică a emis lumină UV la mai multe lungimi de undă diferite. Dar eficiența noilor lămpi nu a fost bine definită, a declarat Karl Linden, inginer de mediu al Universității din Colorado Boulder (CU Boulder) care a fost investigator principal în studiul din 2012.
În 2012, un grup de microbiologi și ingineri de mediu condus de CU Boulder a fost interesat să adauge la baza de cunoștințe pe care o aveau companiile de servicii de apă cu privire la dezinfecția UV. Cu finanțare de la Water Research Foundation, o organizație nonprofit, oamenii de știință au căutat să testeze metodic cât de sensibili erau diferiții germeni la diferite lungimi de undă ale luminii UV.
În mod normal, sursa de lumină pentru aceste experimente ar fi fost o lampă care generează o gamă largă de lungimi de undă UV. Pentru a restrânge cât mai mult banda de frecvențe, cercetătorii' planul era să strălucească lumina prin filtre. Însă acest lucru ar fi produs benzi de lumină relativ largi, de 10 nm, iar frecvențele nedorite ar fi sângerat prin filtru, ceea ce face dificilă determinarea exactă a lungimilor de undă care inactivează fiecare microorganism.
Microbiologii și inginerii doreau o sursă mai curată și mai controlabilă pentru lumina UV. Deci, au apelat la NIST pentru a ajuta.
NIST a dezvoltat, construit și operat un sistem pentru a furniza un fascicul UV bine controlat pe fiecare probă de microorganisme testate. Setarea a presupus punerea probei în cauză - o cutie Petri umplută cu apă cu o anumită concentrație a unuia dintre exemplare - într-o incintă etanșă la lumină.
Ceea ce face acest experiment unic este că NIST a proiectat fasciculul UV pentru a fi livrat de un laser reglabil." Reglabil" înseamnă că poate produce un fascicul de lumină cu o lățime de bandă extrem de îngustă - mai mică decât un singur nanometru - pe o gamă largă de lungimi de undă, în acest caz de la 210 nm la 300 nm. Laserul a fost, de asemenea, portabil, permițând oamenilor de știință să îl aducă la laboratorul în care se desfășura lucrarea. Cercetătorii au folosit, de asemenea, un detector UV calibrat NIST pentru a măsura lumina care lovește placa Petri înainte și după fiecare măsurare, pentru a se asigura că știau cu adevărat câtă lumină lovește fiecare probă.
Au existat o mulțime de provocări pentru ca sistemul să funcționeze. Cercetătorii au transportat lumina UV către placa Petri cu o serie de oglinzi. Cu toate acestea, diferite lungimi de undă UV necesită materiale reflectorizante diferite, așa că cercetătorii NIST au trebuit să proiecteze un sistem care să utilizeze oglinzi cu diferite acoperiri reflectorizante pe care să le poată schimba între teste. De asemenea, au fost nevoiți să procure un difuzor de lumină pentru a lua fasciculul laser - care are o intensitate mai mare în centru - și a-l întinde astfel încât să fie uniform pe întreaga probă de apă.
Rezultatul final a fost o serie de grafice care au arătat modul în care diferiții germeni au răspuns la lumina UV de diferite lungimi de undă - primele date pentru unii dintre microbi - cu o precizie mai mare decât oricând măsurată până acum. Și echipa a găsit câteva rezultate neașteptate. De exemplu, virușii au prezentat o sensibilitate crescută pe măsură ce lungimile de undă au scăzut sub 240 nm. Dar pentru alți agenți patogeni, cum ar fi Giardia, sensibilitatea la razele ultraviolete a fost aproximativ aceeași, chiar dacă lungimile de undă au scăzut.
& quot; Rezultatele acestui studiu au fost utilizate destul de frecvent de companiile de servicii de apă, agențiile de reglementare și altele din domeniul UV care lucrează direct pe dezinfectarea apei și a aerului," a spus inginerul de mediu CU Boulder, Sara Beck, primul autor pe trei lucrări produse din această lucrare din 2012." Înțelegerea lungimilor de undă ale luminii care inactivează diferiți agenți patogeni poate face practicile de dezinfecție mai precise și mai eficiente," ea a spus.
Eu, robot UV
Același sistem pe care NIST l-a proiectat pentru a furniza o bandă îngustă și controlată de lumină UV probelor de apă poate fi, de asemenea, utilizat pentru experimentele viitoare cu alte aplicații potențiale.
De exemplu, cercetătorii speră să exploreze cât de bine lumina UV distruge germenii de pe suprafețe solide precum cele găsite în camerele spitalului și chiar germenii suspendați în aer. Într-un efort de a reduce infecțiile dobândite de spital, unele centre medicale au aruncat camere cu un fascicul sterilizant de radiații UV transportat de roboți.
Dar nu există încă standarde reale pentru utilizarea acestor roboți, au spus cercetătorii, așa că, deși pot fi eficienți,' este greu să știți cât de eficienți sau să comparați punctele tari ale diferitelor modele.
& quot; Pentru dispozitivele care iradiază suprafețele, există o mulțime de variabile. De unde știi că&funcționează?" Spuse Larason. Un sistem precum NIST&# 39 ar putea fi util pentru dezvoltarea unui mod standard de testare a diferitelor modele de roboți de dezinfecție.
Un alt proiect potențial ar putea examina efectul luminii solare asupra noului coronavirus, atât în aer, cât și pe suprafețe, a spus Larason. Și colaboratorii originali au spus că speră să folosească sistemul laser pentru viitoarele proiecte legate de dezinfecția apei.
& "; Sensibilitatea microorganismelor și a virușilor la diferite lungimi de undă UV este încă foarte relevantă pentru practicile actuale de dezinfecție a apei și aerului, &"; Beck a spus, &, mai ales având în vedere dezvoltarea de noi tehnologii, precum și noile provocări de dezinfecție, cum ar fi cele asociate cu COVID-19 și infecțiile dobândite de spital, de exemplu."
