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Mit Licht gegen Keime – Studie der Uniklinik Tübingen zeigt, wie effektiv UVC-Desinfektion ist

Aktualisiert: Okt 19

Nach über eineinhalb Jahren Pandemie sind kostengünstige, zuverlässige und schnelle Technologien zur Desinfektion und Dekontamination sehr gefragt. Viele flüssige, chemische Desinfektionsmittel sind für die Flächendesinfektion auf dem Markt erhältlich. Doch mit diesen ist ein hoher Verbrauch von Chemie und Ressourcen verbunden. Das Hygieneempfinden aller hat sich geändert, und gleichzeitig ist das Thema Umweltschutz wieder verstärkt in den Fokus gerückt. Gibt es keine nachhaltigeren Alternativen, um Flächen von Keimen zu befreien?


Seit Jahren wird UVC-Strahlung in der Medizin und der Lebensmittelindustrie für die Desinfektion verwendet. Dass UVC-Licht auch SARS-CoV-2 unschädlich macht wurde in verschiedenen Studien belegt, die jedoch keine realistischen Bedingungen wie bei der regelmäßigen Desinfektion eines Tisches abbildeten. Daher schufen die Wissenschaftler Natalia Ruetalo, Ramona Businger und Michael Schindler vom Institut für Medizinische Virologie und Epidemiologie der Viruskrankheiten an der Universitätsklink in Tübingen diese Bedingungen. Die Studie zeigte, dass schon eine kurze Bestrahlung der SARS-CoV-2 Viren mit UVC-Licht diese vollständig inaktivierten. Sie waren nicht mehr infektiös.


UVC-Strahlung zur Desinfektion und Dekontamination von Oberflächen und Aerosolen ist eine lange etablierte Technologie. Die bisherigen Studien und Untersuchungen zeigten zwar eine sehr hohe Wirkung gegen das SARS-CoV-2 Virus, jedoch nicht unter realen Bedingungen. Auch waren in den bisherigen Studien die UV-Dosen, also wie lange und mit welchem Abstand eine entsprechende Oberfläche bestrahlt werden sollte, um die Viren zu inaktivieren, nur unzureichend definiert.


Inzwischen ist allen bekannt, dass sich das Virus hauptsächlich durch Aerosole verbreitet. Doch wie infektiös ist das ausgeatmete Virus auf Oberflächen? Wie effizient wirkt UVC-Strahlung auf diese Viren? Und, wie lange und mit welcher Intensität muss eine Oberfläche bestrahlt werden?


Infektiöse Viren auf Oberflächen

Um die Effizienz der UVC-Desinfektion zu testen und die Minimaldosis für eine Inaktivierung der Viren herauszufinden, wurden die Viren in sogenannte 6-Well-Platten getupft und für zwei Stunden getrocknet. Die anschließende Untersuchung zeigte, dass die Viren auch nach der Trocknung im Grunde genommen noch genauso infektiös waren, wie „frisch“ aufgebracht. Das lässt die Vermutung zu, dass ausgeatmete Viren für eine gewisse Zeit auf Oberflächen infektiös bleiben.


Anschließend wurden die getrockneten Viren der UVC-Strahlung ausgesetzt. Verwendet wurden drei UVC-Desinfektionsgeräte von Heraeus, die Soluva® pro UV-Desinfektionskammer, das Soluva® pro HP UV-Desinfektionshandgerät und das akkubetriebene Handgerät SOLUVA® Zone H, alle mit einer Wellenlänge von 254 Nanometern (nm).


In der Desinfektionskammer wurden die Proben für sechzig Sekunden der UVC-Strahlung ausgesetzt. Mit dem Soluva®pro UV-Desinfektionshandgerät wurden die Platten für zwei Sekunden, jeweils bei fünf und zwanzig Zentimeter Abstand bestrahlt. Zusätzlich wurde mit dem Handgerät im Abstand von zwanzig Zentimetern die Effizienz mit einer schnellen und einer langsamen Bewegung über die Virusproben getestet, um eine Desinfektion von Oberflächen mit dem Handgerät zu simulieren.


Mit dem kabellosen Desinfektionshandgerät Soluva® Zone H wurde getestet, welche UV-Intensität bei welchem Abstand von der Oberfläche in welchem Zeitraum erreicht werden kann. Gleichzeitig wurde geprüft ab wann mindestens eine Desinfektion von 99,9999 Prozent, was der wissenschaftlichen Einstufung von log 6 entspricht, erreicht ist. Dafür wurden die getrockneten Virusproben in einem Abstand von 50 cm verschieden lang von 20 bis 2,5 Sekunden mit und ohne 97-prozentigem UV-Filter bestrahlt, was einer UV-Dosis von 14 mJ/cm2 bis 0,21 mJ/cm2 entsprach.


Anschließend wurden die bestrahlten Viren aus allen Proben sowie nicht bestrahlte Gegenproben mit in einer Nährlösung wiederhergestellt und mit einer verdünnten Version der ursprünglichen, nicht getrockneten Viren verglichen.


Signifikante Wirksamkeit

Die bemerkenswerten Ergebnisse zeigten, dass selbst bei der schnellen Bewegung im Abstand von zwanzig Zentimetern, die eine Desinfektion von üblichen Oberflächen mit dem Handgerät (Zone HP) simulieren sollte, in der Probe keine infizierten Zellen mehr nachgewiesen werden konnten. Die Berechnungen ergaben, dass für alle bestrahlten Proben eine Infektionsreduktion von mindestens 99,9999 Prozent erreicht wurde, was einer vollständigen Inaktivierung entspricht.


Die Studie hat gezeigt, dass die Viren auch nach einer längeren Trocknungszeit noch sehr infektiös auf den Oberflächen waren. Dies lässt vermuten, dass Schmierinfektionen tatsächlich eine Rolle bei der Übertragung des Virus spielen könnten. Allerdings wurden die Virenproben unter optimalen Bedingungen verarbeitet und untersucht. Ein Vergleich mit einer längeren Trocknungszeit oder einer anderen Nährlösung könnte natürlich andere Ergebnisse hervorbringen.


Mit dem Handgerät Soluva Zone H konnte aufgezeigt werden, dass bei einer Wellenlänge von 254 Nanometern mit einer Intensität von 3,5 mJ/cm2 bereits eine Reduktion der Virenlast von über 99,9999 Prozent erreicht werden konnte, mit der halben Intensität von 1,75 mJ/cm2 allerding nur noch eine Reduktion um 93 Prozent. Die Beziehung zwischen der Inaktivierung der Viren und der UVC-Bestrahlung verläuft also nicht linear.


SARS-CoV-2 besonders empfindlich

Im Vergleich zu einer vorangegangenen Studie wurde in dieser aufgezeigt, dass die benötigte UVC-Dosis um eine Reduktion der Viruslast von 99,9999 Prozent zu erreichen um ein Vielfaches niedriger liegt – 16 mJ/cm2 bei 254 nm im Gegensatz zu zuvor berichteten 1048 mJ/cm2. Eine weitere Studie, in der UV-LED-Licht eingesetzt wurde, zeigte bei einer Bestrahlungsdauer von drei Sekunden eine Virusinaktivierung von 99,7 Prozent. Eine Verlängerung der Bestrahlung auf dreihundert Sekunden veränderte das Ergebnis allerdings nicht. Im Vergleich mit anderen Erregern, wie Adenoviren oder Polioviren, zeigt sich in diesen Untersuchungen, dass SARS-CoV-2 besonders empfindlich auf UVC-Licht zu reagieren scheint.


Fazit

Die Wissenschaftler belegten damit erneut, dass UVC-Strahlung nicht nur ein sehr wirksames Mittel im Kampf gegen das SARS-CoV-2 Virus ist, sondern auch eine schnelle, kostengünstige und zuverlässige Technologie zur Desinfektion von Oberflächen.



Quellen:

bioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2020.09.22.308098 ; this version posted July 15, 2021; zuletzt aufgerufen am 01. Oktober 2021


Veröffentlicht am: 19. Oktober 2021

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