Una lampada ad eccimeri per fornire lontano

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 381 (2023) Citare questo articolo

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I tavoli da pranzo possono rappresentare un rischio per i commensali trasmettendo batteri e/o virus. Attualmente mancano mezzi convenienti e rispettosi dell’ambiente per proteggere i commensali quando sono seduti insieme. In questo studio sono state costruite lampade ad eccimeri far-UVC per disinfettare le superfici dei tavoli da pranzo. Le lampade sono state montate a diverse altezze e orientamenti ed è stata misurata l'irradianza sulle superfici dei tavoli. Sono state fornite le dosi di irradiazione per ottenere diverse efficienze di inattivazione per Escherichia coli (E. coli). Inoltre, è stata condotta una modellazione numerica per l'irradianza e la conseguente efficienza di inattivazione. Il modello superficie-superficie (S2S) è stato validato con l'irradianza misurata. Sono state valutate le prestazioni germicide dell’irradiazione far-UVC, le dosi di far-UVC a cui sono stati esposti i commensali e il rischio di esposizione all’ozono generato. I risultati hanno rivelato che una dose di irradiazione di 12,8 mJ/cm2 può disinfettare il 99,9% di E. coli sulle superfici. Variando l'emissione di irradianza della lampada, il numero e le posizioni delle lampade, l'irradiazione UVC lontana può ottenere una riduzione di 3 log per una durata della cena di 5 minuti. Inoltre, la lampada Far-UVC presenta un basso rischio di danni ai commensali quando si raggiunge un tasso di inattivazione efficace. Inoltre, in una sala da pranzo ventilata meccanicamente non esiste praticamente alcun rischio di esposizione all’ozono.

I tavoli da pranzo sono facilmente contaminati dai microbi1,2. I microbi sulle superfici dei tavoli da pranzo possono essere batteri o virus3,4. I batteri possono essere trasmessi alle superfici dei tavoli da pranzo (1) pulendo i tavoli con stracci e spugne contaminati, (2) depositando microrganismi presenti nell'aria e (3) entrando in contatto con alimenti contaminati5,6,7. I batteri sulle superfici dei tavoli da pranzo possono sopravvivere per ore o addirittura settimane8. I virus possono depositarsi sui tavoli da pranzo con le goccioline rilasciate dai commensali infetti9. Anche se separato dalla cellula ospite, il virus può rimanere vivo sulle superfici del tavolo da pranzo per 2-7 giorni in condizioni adeguate4. La disinfezione dei microbi sui tavoli da pranzo può essere un modo efficace per ridurre al minimo l’infezione umana risultante attraverso il contatto superficiale.

I disinfettanti chimici sono stati a lungo utilizzati per uccidere i microbi sulle superfici. I disinfettanti per il tavolo da pranzo includono solventi clorurati, alcol etilico, acido perossiacetico e solvente salino di ammonio quaternario10, ecc. Questi disinfettanti inattivano i microbi denaturando le proteine ​​biologiche attraverso l'ossidazione o accelerando la perdita di acqua dai corpi biologici sotto la forza della tensione superficiale11,12 . I disinfettanti chimici sono piuttosto efficaci nell’uccidere la stragrande maggioranza dei microbi13. Tuttavia, la maggior parte dei disinfettanti chimici non sono rispettosi dell’ambiente. Ancora più critico, i disinfettanti chimici possono essere dannosi per la salute umana se l’esposizione supera il limite massimo consentito. I sintomi respiratori e cutanei segnalati dovuti alla sovraesposizione a disinfettanti clorurati residui durante l’epidemia di Ebola nel 2014 sottolineano le carenze della disinfezione chimica14. Pertanto, la disinfezione chimica dovrebbe essere utilizzata con cautela sui tavoli da pranzo.

Anche le radiazioni ultraviolette C (UVC) sono piuttosto efficaci per inattivare i microbi15 e non vengono prodotti residui sulle superfici. Il tradizionale UVC con lunghezza d'onda di 254 nm è comunemente generato da un arco elettrico attraverso mercurio vaporizzato. I fotoni emessi possono penetrare in profondità nei corpi microbici e distruggere l’acido ribonucleico (RNA) o l’acido desossiribonucleico (DNA)16. In questo modo si impedisce sia la replicazione che la proliferazione dei microbi irradiati. Tuttavia, UVC254nm non può essere utilizzato in modo sicuro per irradiare il corpo umano. Congiuntivite, eritema e persino cancro della pelle possono derivare da un'eccessiva esposizione ai raggi UVC254nm17. Pertanto, la disinfezione UVC254nm durante i pasti potrebbe essere vietata.

Negli ultimi anni, l’UVC lontano con lunghezze d’onda comprese tra 207 e 222 nm ha ricevuto grande attenzione18. I raggi UVC lontani possono essere generati da una lampada ad eccimeri all'interno della quale il gas nobile viene ionizzato mediante un'alta tensione. Secondo quanto riferito, il far-UVC ha un effetto germicida simile su cellule batteriche e virus ed è più potente nell’uccidere le endospore batteriche rispetto all’UVC254nm19. In particolare, la profondità di penetrazione dei raggi UVC lontani nelle cellule umane è molto limitata perché i fotoni emessi vengono assorbiti preferenzialmente dal corneo e poi assimilati dalle proteine ​​citoplasmatiche20. Pertanto, ai fotoni ad alta energia viene impedito di entrare nel nucleo. Pertanto, il far-UVC sembra adatto alla disinfezione in presenza di esseri umani.