Skupione światło ultrafioletowe jako narzędzie do zapobiegania zakażeniom

Napisane przez dr Sachiko Kaidzu i dr n. med. Masaki Taneto.

Amerykańska Konferencja Rządowych Higienistek Przemysłowych (ACGIH) podjęła niedawno krok w sprawie progu bezpieczeństwa oczu dla ekspozycji na promieniowanie ultrafioletowe C (UVC), pierwszej takiej zmiany od 50 lat, i zwiększyła wartość progową (TLV) dla UVC w celu inaktywacji wirusa. .

Zmiana wartości progowej bezpieczeństwa UVC umożliwia stosowanie lamp UVC z inaktywacją wirusów (lampa 222 nm) z bardziej zaawansowanymi ustawieniami. Nasze dane eksperymentalne na zwierzętach mogły odegrać ważną rolę w tym długo oczekiwanym przeglądzie.

rodzaje promieniowania

Promienie ultrafioletowe dzielą się na UVA o długości fali od 315-400 nm, UVB 280-315 nm i UVC 200-280 nm w kolejności malejącej. Niezależnie od długości fali, promienie ultrafioletowe są szkodliwe dla ludzkiego organizmu, chroniczne narażenie na promieniowanie ultrafioletowe nie tylko powoduje przedwczesne starzenie się skóry, znane jako fotostarzenie, ale może również powodować raka skóry.

W oku przeprowadzono kilka badań dotyczących wpływu promieniowania ultrafioletowego, które wykazały, że powoduje ono ostre zapalenie rogówki, skrzydlik, nowotwory spojówek i zaćmę. Jednak większość badań donosi o wpływie promieni UVA i UVB, a tylko kilka na wpływ promieni UV, ponieważ są one pochłaniane przez warstwę ozonową i nie docierają do powierzchni Ziemi.

Ostatnio stało się jasne, że krótkofalowe promienie ultrafioletowe, zwane Far-UVC, mają działanie bakteriobójcze na wirusy i bakterie, ale są znacznie mniej niebezpieczne dla organizmów żywych, w tym ludzi. Wraz z rozprzestrzenianiem się COVID-19, 222 nm UVC, UVC dalekiego zasięgu, cieszy się dużym zainteresowaniem jako nowe narzędzie do zapobiegania infekcjom, które można stosować u ludzi. ACGIH ustalił 8-godzinny dzienny limit ekspozycji na promieniowanie UV jako TLV, który wynosi około 22 mJ/cm2 dla 222 nm UVC. Jednak wartość ta została określona na podstawie badania zgłoszonego ponad 40 lat temu.

Prace prowadzące do zmienionego TLV dla UVC

Ponownie oceniliśmy uszkodzenia rogówki wywołane promieniowaniem UV, naświetlając rogówki myszy

Następnie światło UV o 5 różnych długościach fal oceniło uszkodzenie rogówki za pomocą dwóch wskaźników, pierścienia Mayera i barwienia fluoresceiną, i porównało je z nienapromieniowanymi rogówkami. Długość fali wychwytu kwasu nukleinowego i uszkodzenia rogówki wystąpiły przy dawce promieniowania wynoszącej zaledwie 20 mJ/cm2.

Uszkodzenie rogówki zaobserwowano również przy 300 mJ/cm2 dla 235 nm UVC i 600 mJ/cm2 dla 311 nm UVB, podczas gdy 222 i 207 nm UVC, maksymalne UVC, powodowało uszkodzenie rogówki przy 5000 i 15 000 mJ/cm2, Straight. Wartości te są 250 i 750 razy wyższe niż te dla UVC 254 nm, co wskazuje, że Far-UVC jest znacznie mniej niebezpieczne dla rogówki.

Przeprowadziliśmy inne badanie, w którym zbadaliśmy głębokość penetracji każdej długości fali światła UV w tkance rogówki za pomocą dimeru cyklobutano-pirymidyny, markera uszkodzenia DNA indukowanego przez promieniowanie UV, jako wskaźnika. Nabłonek rogówki jest zależny od długości fali, a Far-UVC o długości fali 207 i 222 nm penetruje tylko powierzchowne warstwy nabłonka rogówki, który złuszcza się w ciągu ~24 godzin poprzez fizjologiczny cykl zwrotny. Ta bardzo niska penetracja do rogówki i szybki obrót nabłonka rogówki mogą być główną przyczyną mniej dotkliwego działania promieni dalekiego ultrafioletu (Far-UVC).

Głębokość wnikania promieniowania UV do nabłonka rogówki szczura była również zależna od długości fali; Promienie UV-207- i 222-nm docierały tylko do powierzchniowej warstwy nabłonka rogówki rąbka, a nie do obszaru podstawy, w którym znajdują się komórki macierzyste nabłonka rogówki. Wyniki te wskazują, że Far UVC nie wpływa na cykl wymiany nabłonka rogówki i że jest mało prawdopodobne, aby rozwinęły się guzy skrzydlika i spojówki, będące wynikiem ekspozycji na promieniowanie UV. Wnioski z badania są takie, że dalekie promienie ultrafioletowe są mniej niebezpieczne dla oczu, niż wcześniej sądzono.

Drugie spojrzenie ACGIH

W 2022 r. ACGIH po raz pierwszy od prawie 50 lat zrewidowało TLV dla krótkofalowego promieniowania UV poniżej 240 nm, a nie tylko podniosło TLV dla 222 nm UV-C z 22 mJ/cm2 do około 160 mJ/cm cm2. 7-krotny wzrost, ale osobno oceniane są także oczy i skóra, które wcześniej oceniano łącznie.

Badania przeprowadzone na Uniwersytecie Shimane były znaczącym wkładem w ten przegląd. UV 222 nm ma tę zaletę, że nie wytwarza opornych bakterii i nie jest podatny na mutacje wirusowe, oprócz tego, że może być stosowany u ludzi. Oczekuje się, że w wyniku zmienionej wartości TLV 222 nm UVC będzie można stosować efektywniej, a zakres jego zastosowań będzie dalej rozszerzany.

dr Sachiko Kaidzu

E-mail: [email protected]

Sachiko Kaidzu, MD, z Wydziału Okulistyki, Shimane University School of Medicine, Izumo, Shimane, Japonia.

Dr n. med. Masaaki Taneto

E-mail: [email protected]

Dr n. med. Masaaki Taneto jest przewodniczącym Wydziału Okulistyki Shimane University College of Medicine, Izumo, Shimane, Japonia.

Bibliografia

1 Kaidzu S, Sugihara K, Sasaki M i in. Ocena ostrego uszkodzenia rogówki wywołanego przez światło ultrafioletowe 222 nm i 254 nm u szczurów Sprague-Dawley. Darmowy Wyścig Radka 2019; 53: 611-617. doi: 10.1080/10715762.2019.1603378. Epub 2019 27 maja.

2 Kaidzu S, Sugihara K, Sasaki M i in. Ponowna ocena uszkodzenia rogówki szczura przez krótkofalowe promieniowanie UVB ujawniła o wiele mniej niebezpieczną charakterystykę dalekiego UV-C. Fotochem Fotobiol 2021; 97: 505-516. doi: 10.1111/php.13419. Epub 2021 3 maja.