Una urgència per publicar una descripció completa del sistema NIST és que els investigadors prevegin utilitzar aquesta configuració UV per a nous experiments que van més enllà de l’estudi de l’aigua potable i la desinfecció de superfícies sòlides i aire. Les possibles aplicacions podrien incloure una millor desinfecció UV de les habitacions de l’hospital i fins i tot estudis de com la llum solar inactiva el coronavirus responsable del COVID-19.
& quot; Pel que sé, ningú ha duplicat aquest treball, almenys no per a la investigació biològica," Va dir Larason." És per això que&# 39 volem treure aquest document ara."
Prou bo per beure
La llum ultraviolada té longituds d’ona massa curtes per a la vista de l’ull humà. Els raigs ultraviolats oscil·len entre els 100 nanòmetres (nm) i els 400 nm, mentre que els humans poden veure un arc de Sant Martí de color violeta (uns 400 nm) al vermell (uns 750 nm).
Una manera de desinfectar l’aigua potable és irradiar-la amb llum UV, que trenca els microorganismes nocius' ADN i molècules relacionades.
En el moment de l'estudi original, la majoria dels sistemes d'irradiació d'aigua utilitzaven una làmpada UV que emetia la major part de la seva llum UV a una sola longitud d'ona, 254 nm. No obstant això, durant anys, les empreses de serveis d’aigua havien mostrat un interès creixent en un tipus diferent de llum de desinfecció que era" policromàtica" el que significa que emetia llum UV a diverses longituds d'ona diferents. Però l'eficàcia de les noves làmpades no estava ben definida, va dir Karl Linden, enginyer ambiental de la Universitat de Colorado Boulder (CU Boulder) que va ser investigador principal de l'estudi del 2012.
El 2012, un grup de microbiòlegs i enginyers ambientals dirigits per CU Boulder es va interessar a afegir a la base de coneixement que les empreses de serveis públics d’aigua tenien sobre la desinfecció UV. Amb el finançament de la Water Research Foundation, una organització sense ànim de lucre, els científics intentaven provar metòdicament la sensibilitat de diversos gèrmens a les diferents longituds d’ona de la llum UV.
Normalment, la font de llum d’aquests experiments hauria estat una làmpada que genera una àmplia gamma de longituds d’ona UV. Per reduir al màxim la banda de freqüències, els investigadors' el pla era fer brillar la llum a través de filtres. Però això encara hauria produït bandes de llum relativament àmplies de 10 nm i freqüències no desitjades haurien sagnat a través del filtre, cosa que dificultaria determinar exactament quines longituds d’ona inactivaven cada microorganisme.
Els microbiòlegs i els enginyers volien una font més neta i controlable per a la llum UV. Per tant, van demanar ajuda al NIST.
NIST va desenvolupar, construir i operar un sistema per lliurar un feix UV ben controlat a cada mostra de microorganismes que s’està provant. La configuració consistia a posar la mostra en qüestió (una placa de Petri plena d’aigua amb una certa concentració d’un dels exemplars) en un recinte hermètic.
El que fa que aquest experiment sigui únic és que NIST va dissenyar el feix UV per ser lliurat per un làser sintonitzable." Sintonitzable" significa que pot produir un feix de llum amb una amplada de banda extremadament estreta (inferior a un nanòmetre) en una àmplia gamma de longituds d'ona, en aquest cas de 210 nm a 300 nm. El làser també era portàtil, cosa que permetia als científics portar-lo al laboratori on es realitzava el treball. Els investigadors també van utilitzar un detector UV calibrat per NIST per mesurar la llum que colpejava la placa Petri abans i després de cada mesura, per assegurar-se que realment sabien quanta llum colpejava cada mostra.
Hi havia molts reptes perquè el sistema funcionés. Els investigadors van transmetre la llum UV a la placa de Petri amb una sèrie de miralls. No obstant això, diferents longituds d'ona UV requereixen materials reflectants diferents, de manera que els investigadors del NIST van haver de dissenyar un sistema que utilitzés miralls amb diversos recobriments reflectants que poguessin canviar entre proves. També van haver d’adquirir un difusor de llum per agafar el feix làser (que té una intensitat més alta al centre) i estendre’l de manera que fos uniforme a tota la mostra d’aigua.
El resultat final va ser una sèrie de gràfics que van mostrar com diferents gèrmens responien a la llum UV de diferents longituds d’ona (les primeres dades d’alguns dels microbis) amb una precisió més gran que mai mesurada abans. I l’equip va trobar uns resultats inesperats. Per exemple, els virus presentaven una sensibilitat augmentada a mesura que les longituds d'ona disminuïen per sota de 240 nm. Però per a altres agents patògens com Giardia, la sensibilitat als raigs UV era gairebé la mateixa, fins i tot quan les longituds d'ona van baixar.
& quot; Els resultats d’aquest estudi han estat utilitzats amb molta freqüència per empreses de serveis d’aigua, organismes reguladors i altres en el camp dels UV treballant directament sobre la desinfecció de l’aigua i també de l’aire," va dir Sara Beck, enginyera ambiental de CU Boulder, primera autora de tres articles produïts a partir d’aquest treball del 2012." Comprendre quines longituds d’ona de la llum inactiven diferents patògens pot fer que les pràctiques de desinfecció siguin més precises i eficients," ella va dir.
Jo, robot UV
El mateix sistema que NIST va dissenyar per proporcionar una banda estreta controlada de llum UV a mostres d'aigua també es pot utilitzar per a futurs experiments amb altres possibles aplicacions.
Per exemple, els investigadors esperen explorar fins a quin punt la llum UV mata gèrmens en superfícies sòlides com les que es troben a les habitacions de l’hospital i fins i tot gèrmens suspesos a l’aire. En un esforç per reduir les infeccions adquirides a l’hospital, alguns centres mèdics han explotat les habitacions amb un feix esterilitzant de radiació ultraviolada transportat pels robots.
Els investigadors van dir que encara no hi ha estàndards reals per a l’ús d’aquests robots, de manera que, tot i que poden ser efectius,&# 39 és difícil saber l’eficàcia o comparar els punts forts de diferents models.
& quot; Per als dispositius que irradien superfícies, hi ha moltes variables. Com saps que funcionen &?" Va dir Larason. Un sistema com NIST&# 39 podria ser útil per desenvolupar una manera estàndard de provar diferents models de robots de desinfecció.
Un altre projecte potencial podria examinar l’efecte de la llum solar sobre el nou coronavirus, tant a l’aire com a les superfícies, va dir Larason. I els col·laboradors originals van dir que esperaven utilitzar el sistema làser per a futurs projectes relacionats amb la desinfecció de l'aigua.
& quot; La sensibilitat de microorganismes i virus a diferents longituds d'ona UV encara és molt rellevant per a les pràctiques actuals de desinfecció de l'aigua i l'aire," Beck va dir, &, sobretot tenint en compte el desenvolupament de noves tecnologies i els nous reptes de desinfecció, com ara els associats amb COVID-19 i les infeccions adquirides a l'hospital."
