Parâmetros otimizados para SARS eficaz

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 16664 (2022) Citar este artigo

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A propagação das infecções por SARS-CoV-2 e a gravidade da pandemia da doença coronavírus de 2019 (COVID-19) resultaram no rápido desenvolvimento de medicamentos, vacinas e contramedidas para reduzir a transmissão viral. Embora estejam disponíveis novas estratégias de tratamento para prevenir a infecção por SARS-CoV-2, as mutações virais continuam a ser uma séria ameaça para a comunidade de saúde. Portanto, são necessários dispositivos médicos equipados com recursos de erradicação de vírus para prevenir a transmissão viral. Os LEDs UV estão ganhando popularidade na área médica, utilizando o espectro UVC mais germicida, que atua através da formação de fotoprodutos. Aqui, desenvolvemos um dispositivo médico portátil e recarregável que pode desinfetar o SARS-CoV-2 em menos de 10 segundos em 99,9%, com duração de 6 horas. Utilizando este dispositivo, investigamos o efeito antiviral do LED UVC (275 nm) contra o SARS-CoV-2 em função da distância de irradiação e do tempo de exposição. Distância de irradiação de 10–20 cm, tempo de exposição < 10 s e doses de UV > 10 mJ/cm2 foram determinadas como ideais para eliminação de SARS-CoV-2 (≥ 99,99% de redução viral). Os sistemas UVC-LED apresentam vantagens como rápida estabilização da intensidade e insensibilidade à temperatura, podendo contribuir para o desenvolvimento de dispositivos médicos capazes de conter a infecção por SARS-CoV-2. Ao demonstrar a inativação do SARS-CoV-2 com irradiação UVC-LED de muito curto prazo, nosso estudo pode sugerir diretrizes para garantir um ambiente médico mais seguro.

A pandemia da doença coronavírus de 2019 (COVID-19) espalhou-se por todo o mundo desde o seu surto inicial em 2019, causando grave morbilidade e mortalidade. É causada pelo SARS-CoV-2 (síndrome respiratória aguda grave coronavírus 2), um vírus altamente contagioso, detectado principalmente em amostras do trato respiratório e locais nasofaríngeos em pacientes com COVID-191. Os relatórios indicam a transmissão entre humanos no prazo de 2 a 10 dias, mostrando que o vírus se espalha através do contacto direto, como mãos e superfícies contaminadas, e por via aérea2. Sob condições ambientais, o SARS-CoV-2 permanece viável em aerossóis por até 3 horas e é mais estável em plástico e aço inoxidável (até 72 horas) do que em cobre (4 horas) e papelão (24 horas)3. A exposição a materiais ambientais contaminados pode ser evitada por muitas técnicas de controle, incluindo esterilização por calor, desinfecção química, filtração, desinfecção de superfícies e irradiação ultravioleta (UV)4. Os possíveis danos materiais causados ​​pela esterilização térmica e a toxicidade dos desinfetantes químicos, e a escassez de filtros no mercado constituem um grande desafio ao longo da pandemia, gerando uma procura alarmante de sistemas de desinfecção mais sustentáveis4. Dada a rápida transmissão do vírus, é importante desenvolver medidas e tecnologias sustentáveis ​​que possam inactivar o vírus e limitar a transmissão.

O crescimento global do mercado UVC (ultravioleta-C) foi impactado positivamente pelo surto de COVID-19. Durante a pandemia, a desinfecção UV do ar e de superfícies atraiu a atenção para os dispositivos UV e muitos produtos tornaram-se disponíveis no mercado4. Vários locais públicos com diferentes níveis de ar contaminado e materiais ambientais começaram a utilizar sistemas de desinfecção de superfícies UV4. Os raios UV são classificados em três tipos básicos de acordo com o comprimento de onda: UVA (320–400 nm), UVB (280–320 nm) e UVC (100–280 nm)5. Vários centros de investigação e laboratórios estão a desenvolver produtos à base de UVC para prevenir a propagação da infecção. Os díodos emissores de luz UV (LED-UV) são dispositivos isentos de mercúrio que podem ser utilizados para operações a pedido6. Enquanto as lâmpadas de mercúrio emitem luz apenas num determinado comprimento de onda, os LED UV são capazes de emitir luz em vários comprimentos de onda individuais5. Como medida de saúde pública e de segurança ambiental, o Programa das Nações Unidas para o Ambiente (PNUMA) proibiu os produtos que contêm mercúrio em 2013 e, a partir de 2020, as lâmpadas de mercúrio de baixa pressão deveriam ser substituídas por novas fontes emissoras de UV7. A irradiação UV é uma abordagem antimicrobiana emergente devido à sua flexibilidade, disponibilidade e fácil controle dos padrões de radiação8. Dispositivos médicos equipados com UV-LEDs estão ganhando popularidade na área médica, com o UVC, que atua por meio da formação de fotoprodutos, considerada a região germicida mais eficaz dentro do espectro UV9. Além disso, um estudo recente relatou que a intensidade do LED UVC não foi afetada pelas mudanças de temperatura ou pelo tempo de aquecimento10. Além disso, o LED UVC inativa patógenos através de vários mecanismos, incluindo danos a ácidos nucleicos ou proteínas e produção de radicais de oxigênio11,12. Um estudo recente relatou que a irradiação com LED UVC em um comprimento de onda de 280 ± 5 nm inativou rapidamente o SARS-COV-2 isolado de um paciente com COVID-199. Além disso, outro estudo relatou a eliminação do SARS-COV-2 mediante tratamento com alta temperatura (> 56 °C) e irradiação UVC (100–280 nm)13. Várias tecnologias para desinfetar COVID-19 empregando UV incluem a tecnologia de oxidação fotoeletroquímica (PECO) usada no desenvolvimento de um purificador de ar, em que a luz UV-A foi utilizada para ativar um catalisador no filtro coberto de nanopartículas para oxidar os contaminantes do ar14. De acordo com essas descobertas, desenvolvemos um dispositivo médico portátil e recarregável para desinfecção do SARS-CoV-2, que pode ser utilizado para esterilizar áreas ou superfícies de difícil acesso que mancharão ou reagirão ao contato com produtos químicos de limpeza. No presente estudo, demonstramos reduções dependentes do tempo de exposição e da distância no SARS-COV-2 por UVC e pretendemos otimizar e validar o desempenho do dispositivo UVC-LED desenvolvido.