Inactivarea rapida a SARS-CoV-2 cu ajutorul UV-C si expunerii la ozon pe diferite materiale

Revista “Emerging Microbes & Infections” Volumul 10, 2021 - Issue 1

Autori: Elena Criscuolo ,Roberta A. Diotti ,Roberto Ferrarese ,Cesare Alippi ,Gabriele Viscardi,Carlo Signorelli
Publicat online:02 Feb 2021

REZUMAT

Răspândirea extrem de rapidă a SARS-CoV-2 a dus deja la mai mult de 1 milioane de decese raportate bolii coronavirus 2019 (COVID-19). Capacitatea particulelor infecțioase de a persista pe suprafețele de mediu este potențial considerată un factor de răspândire virală. Prin urmare, limitarea difuziei virale în mediile publice ar trebui realizată prin dezinfectarea corectă a obiectelor, țesuturilor și hainelor. Acest studiu dovedește modul în care două sisteme de dezinfectare pe scară largă, lumina ultravioletă cu lungime de undă scurtă (UV-C) și ozonul (O3) sunt active in vitro pe diferite materiale utilizate în mod obișnuit. Dezvoltarea dispozitivelor echipate cu UV-C sau generatoare de ozon poate împiedica răspândirea virusului în locuri publice.
Organizația Mondială a sănătății (OMS) a declarat SARS-CoV-2 o pandemie la 11 martie 2020. Din 3 noiembrie 2020, s-au raportat 46.8 milioane de cazuri COVID-19 confirmate și peste 1 milioane de decese. Principala cale de transmisiune a acestui virus pare să fie prin aerosoli iar un alt mod sugerat implică fomiți. Persistența SARS-CoV-2 pe suprafețele din mediul inconjurator este considerată un factor critic pentru răspândirea virală, deși există rapoarte contradictorii privind menținerea infecțiozității SARS-COV-2 pe diferite suprafețe. Din acest motiv, dezinfecția corectă a suprafețelor, țesuturilor și îmbrăcămintei poate juca un rol important în limitarea difuziei virale prin spitale, hoteluri, cămine de bătrâni și locuințe.  În general, aceste date arată că infecțiozitatea virală pe suprafețe este influențată de mulți factori, inclusiv încărcătura virală absorbită pe suprafețele mediului inconjurator. Pentru a traduce mai bine datele generate în condiții de laborator în viața de zi cu zi, încărcătura virală, utilizată în diferite protocoale experimentale, ar trebui să fie similară cu cea care poate fi prezentă pe suprafețele contaminate. Datele publicate echivalează cu o cantitate de virus 105 DICT50/ml până la o valoare a pragului ciclului (CT) de la 20 la 22, în funcție de platformele de diagnosticare adoptat, Pentru PCR în timp real SARS-CoV-2 și alte studii au raportat pacienți COVID-19 cu o încărcătură virală foarte mare pe corespondență a tampoanelor nazofaringiene la valori CT cuprinse între 13 și 15. Astfel, o concentrație a virusului de 1.5 × 106 DICT50/ ml poate determina o cantitate rezonabilă de virus care poate fi depozitată pe o suprafață pentru a evalua experimental activitatea virucidală a procedurilor de sterilizare. Nici un raport revizuit inter pares prezice concentrația virusului din picăturile de strănut sau tuse, Dar un manuscris de pre-imprimare de Schijven et al. descrie că intervalul concentrației observate de SARS-CoV-2 în probele de tampoane de 102–1011 de copii ARN/ml a condus la intervalul calculat de concentrații virale în aer (de la 10–4–102 per litru de aer), Care cuprind valorile SARS-CoV-2 concentrate, observate în aer în camerele spitalicești cu pacienți SARS-CoV-2

Două sisteme de dezinfectare pe scară largă (lumină ultravioletă cu lungime scurtă (UV-C) și ozon (O3)) sunt investigate pentru eficacitatea lor. Lampa germicidă de 40 W, lungimea de undă 254 nm (UV-C) este adoptată în mod obișnuit pentru sterilizarea blatului de lucru din oțel inoxidabil în dulapurile cu flux laminar; în timp ce, ozonul, un gaz foarte oxidant, este utilizat în mod normal pentru dezinfectarea apei municipale, a alimentelor și a suprafețelor  Ozonul este foarte coroziv pentru echipament și este letal pentru oamenii cu expunere prelungită la concentrații de peste 4 ppm. Concentrația maximă permisă de ozon în aerul din SUA Food and Drug Administration (FDA) pentru zonele rezidențiale este de 0.05 ppm ozon în funcție de volum. Pentru mediile de lucru, limita de expunere admisă a Departamentului pentru siguranța muncii și sănătate (OSHA) din SUA pentru industria generală, construcții și maritimă este o medie ponderată în timp de 0.1 ppm (0.2 mg/m3). Aplicarea ozonului pentru contactul direct cu alimentele nu a fost aprobată de FDA până în iunie 2001, în conformitate cu regula finală FDA 21 CFR partea 173.336, ca fiind general recunoscută ca sigură (GRAS). Mai târziu în acel an, Departamentul de inspecție a siguranței alimentare din SUA a aprobat ozon pentru utilizarea pe carne și produse din păsări de curte. Ozonul apos a fost utilizat pentru tratarea cărnii la 0.2 ppm ozon timp de până la 60 min, cu o depozitare de până la 24 zile. FDA a recunoscut în continuare ozonul ca fiind o bună practică de fabricație pentru apa îmbuteliată, cu un tratament minim de 0.1 mg/l. În apa curată, potabilă fără reziduuri organice și particule din sol, ozonul este un detergent foarte eficient la concentrații de 0.5–2 ppm (1 mg/l = 1 ppm) .

Astfel capacitatea de inactivare a virusului UV-C pe diferite suprafețe a fost testată cu un timp de iradiere de 15 min. Am selectat șase tipuri de materiale de uz comun: Sticlă (sticlă rotundă de 13 mm), plastic (capac de 0.2 ml tub PCR), tifon (tampon steril de tifon), lemn (depresor steril limbă lemn),  fleece și lână (ambele sterilizate prin albire). Probele de tesatura si lemn au fost preparate prin taierea swatches de 0.5 cm x 0.5 cm. Probele au fost puse în 24 godeuri pe gheață, iradiate, iar virusul a fost preluat și colectat la -80°C pentru titrarea înapoi. Ratele de reducere a titrului infecțios au arătat o inactivare completă (>99.9%) pe sticlă, plastic și tifon și un efect virucidal mai puțin marcat asupra celorlalte două țesături (90% pentru fleece, 94.4% pentru lână) (Tab. (A). Iradierea utilizată nu a fost suficientă pentru a reduce titrul virusului pe proba de lemn (0%).

În cadrul experimental destinat evaluării activității ozonului, Ozonext Defender 10 (cea S.p.A., Lecco, Italia) a fost adaptat pentru a fi utilizat într-un sistem compus dintr-o cameră de plexiglas care conține probele contaminate conectate la un detector de ozon, pentru a monitoriza concentrația de gaz (parte pe milion, ppm) pe parcursul tuturor sesiunilor experimentale. În primul rând, cele șase materiale au fost introduse într-o placă cu 24 de puț și testate utilizând 0.2 ppm, o concentrație a gazului netoxic pentru om , timp de 2 h, deoarece acest punct de timp reproduce cel mai lung tratament care poate fi selectat pe generatoarele de ozon disponibile în comerț (figura 1A). Acest lucru ar permite, eventual, igienizarea locurilor fără a închide accesul publicului. Rezultatele au arătat că dezinfectarea completă a fost obținută numai pe proba de lână (>99.9%), în timp ce o reducere mai puțin marcată a fost observată pe celelalte materiale (96.8% pe tifon, 93.3% pe lemn, 90% pe sticlă), cele mai proaste date fiind observate pe plastic (82.2%) (Tab. 2). S-a observat o toxicitate neasteptata in experimentele de titrare pe Vero E6 pentru specimenele de lana, poate din cauza sterilitatii chimice pre-experimentale. Astfel, nu a fost inclusă în experimentul ulterior.

Pentru a investiga o posibilă utilizare a ozonului pentru o igienizare rapidă a locurilor închise în absența persoanelor, o concentrație mai mare de ozon (4 ppm) a fost evaluată în momente diferite de expunere: 30, 60, 90 și 120 min (Figura 1B). Rezultatele experimentelor de reducere a titrului au arătat că efectul asupra sticlei și tifonului a fost maxim (o reducere de 99.8% și, respectiv, 98.2% a titrului viral) după 90 de minute de expunere, în timp ce 120 min sunt necesare pentru a igieniza materialul fleece aproape complet (99.8%) și plasticul de 90% (Tab. S3). Reducerea titrurilor infecțioase, raportate în tabelele S2 și S3, descrie reducerea capacității infecțioase a virusului adsorbit pe diferite materiale în timp. Rezultatele se obțin prin comparație între virusul tratat cu O3 și virusul netratat, lăsat la temperatura camerei până la 120 min. Datele au arătat că și stocurile de virus netratate au fost afectate de o scădere a infecțiozității în timp, la momente diferite. Această observație nu este de acord cu datele din literatura de specialitate privind persistența SARS-CoV-2 . În cele din urmă, în condițiile noastre experimentale lemnul nu poate fi dezinfectat mai bine de 93.3%, un rezultat obținut deja după un tratament de 30 min.

Acest studiu a demonstrat pentru prima dată inactivarea SARS-CoV-2 pe diferite materiale în condiții de iradiere UV-C și expunere la ozon. În mod neașteptat, concentrația mai mare de ozon testată în experimentele noastre nu a dus la o mai bună decontaminare a suprafețelor în comparație cu cea inferioară, cu excepția plasticului (Figura 1C). Totuși, atunci când comparăm atât concentrația O3 cu tratamentele rapide UV-C, datele noastre au arătat că iradierea a fost mai eficientă pentru toate condițiile testate (Figura 1D). Intervalul diferenței dintre titrurile obținute din materiale tratate și netratate (Delta DIC50/ml) a dus la diferențe extreme între tratamentele O3 și UV-C (3,000 și 70,000 maxim cu doze mici O3 și respectiv UV-C), ceea ce face ca tratamentul cu lumină 1 să devină mai eficient în decontaminarea SARS-CoV-2 a anumitor materiale (adică plastic). Din pacate, nu a fost posibila testarea concentratiei de O3 ridicate in puncte de timp mai scurte deoarece, dupa cum se arata in figura 1B, sistemul a necesitat timp pentru a atinge concentratia dorita de gaz dupa deschiderea camerei plexiglass pentru colectarea specimenelor (scaderea presiunii gazului: - 1.369 ppm ± 0.196; restaurată în aproximativ 2 min). Astfel, analiza punctelor de timp ulterioare cu intervale mai mici de 30 min (adică 15 min) ar fi afectat fiabilitatea rezultatelor noastre. Din același motiv, nu a fost posibil să se testeze un tratament cu concentrație scăzută de O3 pentru puncte de timp mai scurte.

Interesant, lemnul nu poate fi decontaminat pe deplin cu orice protocol, probabil pentru natura sa poroasă, care poate oferi adăpost fizic particulelor de virus, dar, de asemenea, le prinde și prevenie eluția lor. Materialul fleece s-a dovedit dificil de decontaminat complet prin tratamente cu timp scurt, însă UV-C a permis reducerea cu 90%.

Am confirmat pentru prima dată că activitatea antivirală rapidă a UV-C observată de alte grupuri pe lame sau plăci de plastic la o distanță de lucru de 2-3 cm de sursa de lumină este reproductibilă pe specimene de materiale și materiale la 20 cm distanță de lampa UV-C. În detaliu, am arătat că tratamentul la fel de rapid ca 15 min este suficient pentru a inactiva complet orice particulă virală prezentă pe diferite materiale, ceea ce face considerațiile noastre ușor aplicabile pentru tratamentul de suprafață fezabil. În plus, rezultatele noastre arată că diferite tipuri și durate de expunere la ozon au condus la o reducere semnificativă a titrului viral pe materialele testate, oferind date utile pentru asigurarea mediilor publice. Un tratament rapid care utilizează 4 ppm O3 timp de 30 min a condus la o reducere a titrurilor virale de peste 90% pentru aproape toate materialele testate. După cum era de așteptat, concentrații mai mici de gaze netoxice pentru oameni au necesitat de patru ori mai mult timp pentru a obține același rezultat. Se preconizează că dezvoltarea dispozitivelor echipate cu UV-C sau utilizarea generatoarelor de ozon va limita răspândirea virusului prin obiecte și suprafețe contaminate în locuri publice foarte frecventate, cum ar fi zonele nosocomiale, unde este mai dificil să se aplice o igienă temeinică a suprafeței.

 Vezi articolul original AICI