Desinfección ultravioleta inmersiva de E. coli y fagos MS2 en tejidos de algodón

Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 13260 (2022) Citar este artículo

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La desinfección ultravioleta por inmersión proporciona una tecnología libre de químicos para textiles, superficies y espacios públicos más seguros al inactivar patógenos transmisibles. Este estudio examinó la desinfección UV inmersiva, utilizando un gabinete de desinfección, de E. coli y MS2 inoculadas en camisetas de algodón blancas. El impacto que tienen los materiales porosos en la desinfección UV no se comprende bien y la mayoría de las investigaciones anteriores sobre desinfección de superficies se centran en superficies duras y lisas. En este estudio se utilizaron varios enfoques para caracterizar la dinámica de la luz dentro del gabinete de desinfección, incluidos cupones de dosimetría colorimétrica, biodosimetría y espectrorradiometría. La micro y macro geometría de las superficies porosas son factores importantes a considerar cuando se utilizan tecnologías UV inmersivas. La geometría del gabinete afectó la distribución de la luz ultravioleta emitida dentro del gabinete de desinfección y las propiedades físicas de un material poroso, como el patrón tejido de algodón, contribuyen a la eficiencia de la desinfección ultravioleta. Este trabajo identificó que la distribución de la luz es crucial para las tecnologías UV inmersivas, ya que la fluencia entregada era muy variable dentro del gabinete de desinfección y resultó en una diferencia de varios registros de reducción para áreas adyacentes de muestras de camisetas. Otras áreas inoculadas lograron reducciones superiores a 1 log para MS2 y reducciones superiores a 2 log para E. coli.

El interés y el uso de tecnologías inmersivas UV-C ha aumentado dramáticamente como respuesta a la pandemia de SARS-CoV-21,2. Las tecnologías inmersivas UV-C utilizan luz germicida para desinfectar espacios compartidos u objetos de alto contacto para reducir la transmisión de enfermedades transmisibles. La pandemia de SARS-CoV-2 expuso la necesidad de espacios compartidos más seguros y la necesidad de herramientas efectivas para reducir la carga viral en superficies de alto contacto3,4,5,6. La desinfección UV-C se comprende bien en la industria del agua para el control biológico y en entornos sanitarios para la irradiación germicida de las vías respiratorias superiores7. La desinfección UV-C se considera un método de limpieza complementario para reducir los casos de infecciones adquiridas en hospitales (HAI) a través de organismos resistentes a los medicamentos8,9. En varios estudios se ha identificado como un vector viral la colocación y retirada de equipos de protección personal (EPP) en entornos sanitarios10,11,12. La desinfección con UV-C de la ropa que contiene patógenos tiene el potencial de reducir los casos de infecciones adquiridas en hospitales y puede tener usos en entornos de mucho tráfico, como edificios de oficinas, estadios y campus universitarios4,13.

La dinámica de los materiales no porosos se comprende bien desde la perspectiva UV-C, mientras que existe una brecha de conocimiento en la aplicación de tecnologías UV-C inmersivas a materiales porosos. Un estudio investigó la eficacia de los desinfectantes químicos en superficies porosas y no porosas y demostró que los textiles, como el algodón, eran menos eficientes para la desinfección en 2 log en comparación con la desinfección de superficies de vidrio14. Comprender tanto la micro como la macrogeometría de los materiales porosos tiene implicaciones significativas para la eficacia de la desinfección UV-C y debe tenerse en cuenta al desinfectar superficies complejas6,15,16,17. Por ejemplo, se utilizaron tecnologías inmersivas UV-C para la reutilización de respiradores frontales (FFR) de emergencia, donde los estudios han demostrado que el tipo de material FFR es fundamental en la eficacia de la desinfección UV-C y rige el límite superior de desinfección alcanzable1,6,17,18. Hasta donde saben los autores, no existe ningún estudio publicado que investigue la eficacia de la desinfección inmersiva UV-C en materiales porosos comunes como el algodón. La importancia de esta brecha de conocimiento se magnifica si se considera el creciente interés por desinfectar los espacios compartidos, que consisten en una mezcla de materiales porosos y no porosos.

Los gabinetes de desinfección son una tecnología UV-C inmersiva que se ha lanzado al mercado para varias aplicaciones específicas, como minoristas de ropa, vestuarios y laboratorios. Los gabinetes de desinfección brindan 360° de exposición a UV-C, lo que maximiza el área iluminada en objetos porosos y reduce el impacto de las sombras. Otro factor importante a considerar para estas tecnologías es la distribución de la luz. Una distribución inadecuada de la luz UV-C puede provocar una desinfección inadecuada de los objetos específicos. Existen varias herramientas que se pueden utilizar para caracterizar la fluencia emitida por fuentes de luz UV-C inmersivas, como tarjetas dosimétricas UV-C, biodosimetría y espectrorradiometría. Dada la novedad de los dispositivos UV-C inmersivos, no existe ningún estándar para cuantificar las fluencias de 360°. Este artículo aborda este problema caracterizando una cabina de desinfección UV-C utilizando microorganismos desafiantes comunes y técnicas radiométricas. Se utilizaron biodosimetría, dosimetría química (mediante tarjetas dosimétricas) y espectrorradiometría para caracterizar la fluencia utilizando camisetas de algodón como prenda de desafío. La tela de algodón se encuentra comúnmente en ropa, muebles y en todos los entornos para aplicaciones UV-C y sirve como sustituto de materiales porosos. Los resultados de este estudio informan tanto a la industria de la salud como a la de UV-C sobre las mejores prácticas al considerar la desinfección de materiales porosos.

Para todos los estudios de validación de este manuscrito se utilizó una cabina de desinfección UV-C disponible comercialmente equipada con ocho lámparas halógenas de mercurio de baja presión19. Los tiempos de los ciclos se programaron utilizando el panel de control del gabinete que controlaba automáticamente el período de irradiancia. Se ejecutó un ciclo de calentamiento en el gabinete antes de colocar las muestras en el interior, lo que minimizó los efectos del calentamiento de la lámpara para garantizar un estado estable de brillo durante la prueba. A pesar de esta práctica, el brillo de la lámpara no estuvo estable durante los primeros 20 segundos de uso. El calentamiento de la lámpara puede aumentar la variabilidad de la eficiencia de la desinfección para fluencias más bajas. Se recomienda utilizar un ciclo de calentamiento en los casos en que el gabinete haya estado inactivo durante un tiempo prolongado para mitigar la variabilidad en aplicaciones de baja fluencia. El gabinete también estaba equipado con un mecanismo de bloqueo para evitar la exposición accidental a la luz UV-C durante el uso. Los enfoques de caracterización utilizados fueron diseñados para ser mínimamente invasivos para la función general del gabinete. Por ejemplo, se pasó un cable USB delgado a través de las puertas del gabinete para alimentar el espectrorradiómetro manteniendo intacto el sello del gabinete.

Para todas las muestras se utilizaron camisetas de hombre de tamaño mediano, blancas y 100% algodón, que se tomaron directamente de su paquete antes de su uso. Se eligió este tipo de camisa porque representaba mejor una "línea de base" del tejido de algodón y está ampliamente disponible para la reproducción de esta obra.

Se eligieron MS2 y E. coli como organismos de desafío debido a su respuesta predecible a la luz UV-C y se usaron para todos los organismos de desafío microbiano en todas las pruebas microbiológicas y se inocularon en las áreas objetivo de la prenda como se muestra en la Fig. 1. Bacteriófago MS2 y E. .coli se agregaron a las áreas objetivo en seis gotitas de 5 µL dentro de un área objetivo de 2 cm × 2 cm. Los volúmenes totales de inoculación superiores a 30 µL provocaron sangrado de fluidos dentro de la tela que superó los límites de 2 cm × 2 cm. Las camisetas inoculadas con MS2 se secaron durante 20 minutos en una mesa de acero inoxidable y se midió la humedad durante la experimentación utilizando un sensor de humedad DHT11. Las camisas inoculadas con E. coli no se secaron, ya que el inóculo de E. coli era susceptible a la muerte celular cuando se producía el secado. Se colocaron placas de Petri estériles entre las capas de la camiseta durante los pasos de inoculación y secado para garantizar que el inóculo no traspasara la parte posterior de la camiseta. Se quitaron los divisores de las placas de Petri antes de colocar la prenda en el gabinete UV-C.

Regiones de inoculación de camisetas para MS2 y E. coli. RS y RA se refieren a la manga derecha y la axila derecha; LS y LA se refieren a Manga Izquierda y Axila Izquierda; F1, F2 y F3 se refieren a los frentes 1, 2 y 3.

Se colgaron camisetas blancas con una percha de plástico y se colocaron dentro del gabinete en una ubicación aleatoria en una de las cuatro posiciones dentro del gabinete. La manga izquierda de cada camiseta se colocó más cerca de las puertas del gabinete en todos los experimentos y la indexación de las posiciones para colgar se muestra en la Fig. 2. Esta orientación aseguró que las ubicaciones de muestreo fueran consistentes en su relación con las lámparas UV-C dentro del gabinete. . Las regiones de inoculación para camisetas se muestran en la Fig. 2. 'R', 'F' y 'L' se refieren al lado derecho, frontal e izquierdo de la camiseta respectivamente. 'S' y 'A' se refieren a la manga y la axila de la camiseta. Después de la exposición a UV-C, se cortaron cupones de las áreas inoculadas con tijeras esterilizadas y se recogieron en un tubo Falcon de 50 ml y se resuspendieron en solución tampón fosfato (PBS).

Indexación posicional para colgar camisetas dentro del gabinete de desinfección UV-C.

Las muestras de MS2 se enumeraron utilizando el método de doble capa de agar con recuentos en placa basados en las unidades formadoras de placas (UFP) observadas siguiendo los protocolos EPA 160120. E. coli se sembró utilizando agar Chromocult® Coliform (Millipore Sigma), un medio de cultivo cromogénico selectivo y diferencial para el análisis microbiológico de muestras de agua. El uso de este medio selectivo proporciona una cuantificación sólida de las muestras tratadas con UV-C y, al mismo tiempo, reduce el riesgo de contaminación cruzada de las muestras, lo cual es fundamental cuando se trabaja con artículos no esterilizados, como textiles de algodón. Se tomaron mediciones de UV254 en un Hach DR5000 para muestras de control para tener en cuenta la transmitancia de UV-C del inóculo.

Los experimentos de dosimetría se realizaron en dos fases para caracterizar un ciclo de desinfección completo. Las muestras dosimétricas utilizadas fueron colorimétricamente sensibles a 25, 50 y 100 mJ cm-2 y proporcionaron una indicación de la fluencia interna lograda para todas las áreas dentro del gabinete. La primera fase consistió en un tiempo de exposición de 30 s y la segunda fase consistió en un tiempo de exposición de 70 s. Los tiempos de exposición se eligieron en función del caso de uso objetivo del dispositivo y también en consulta con el fabricante del gabinete19. Los cupones tienen un reverso adhesivo para fijarlos a las superficies. Los cupones se colocaron en una matriz de 2 × 2 que abarcaba las dimensiones de una camiseta colgada en las paredes laterales interiores del gabinete. La matriz de cupones de la pared posterior cubría la distancia entre el centro de cada lámpara UV-C. Se colocó un cupón en la puerta de cada gabinete a la altura del centro de una prenda colgada. También se colocaron cupones en los estantes en cada posición para colgar dentro del gabinete. La Figura 3 muestra imágenes de la configuración del cupón de dosimetría dentro del gabinete.

Disposición interna de cupones dosimétricos dentro del gabinete UV-C.

Se tomaron fotografías de las muestras dosimétricas inmediatamente después de la exposición a los rayos UV-C para mitigar la decoloración del color del indicador. Los cupones de dosimetría tendían a desvanecerse hasta alcanzar los colores iniciales si se dejaban reposando durante más de cuatro horas. Se tomaron fotografías de cupones expuestos a UV-C en condiciones de iluminación constantes para controlar el impacto de la luz ambiental dentro del laboratorio y se tomaron en el mismo lugar dentro del laboratorio para cada ejecución experimental.

La irradiancia UV-C se midió utilizando un espectrorradiómetro OceanOptics USB4000 (OceanOptics, EE. UU.) con un cable USB de alambre plano que permitió que el radiómetro funcionara en el gabinete mientras mantenía un sello en las puertas del gabinete. Se tomaron mediciones del espectrorradiómetro en cada posición colgante dentro del gabinete y se recolectaron desde cinco orientaciones diferentes y se ilustran en la Fig. 4. Luego se calculó la fluencia en cada ubicación colgante dentro del gabinete promediando la irradiancia medida para cada orientación del espectrorradiómetro. La medición de la irradiancia en múltiples orientaciones en la misma posición de suspensión permite comprender la distribución de la luz dentro de un volumen cerrado iluminado con UV-C.

Orientación del espectrorradiómetro para mediciones de irradiancia.

La penetración de la luz UV-C a través de las capas de la camiseta se investigó utilizando un haz colimado UV-C. La penetración de la luz UV-C se probó en capas simples (L1) y dobles (L2) de tela de algodón blanco usando una lámpara de mercurio colimada de baja presión de 40 W que estaba a 25,5 cm del tejido objetivo. Los haces colimados emiten luz UV-C en una dirección, mientras que el gabinete UV-C proporciona una exposición de luz de 360°. Se utilizó un espectrorradiómetro Ocean Optics USB4000 para medir la penetración de la luz y determinar la proporción de luz UV-C que es bloqueada por las capas de algodón. La penetración de la luz mediante un haz colimado es un sustituto del gabinete de desinfección, ya que imita una estimación conservadora del bloqueo de la luz UV-C. El experimento de penetración de la luz consistió en condiciones L1 y L2. Se fijaron cupones de algodón a la superficie del detector del espectrorradiómetro, que luego se colocó debajo del centro del haz colimado y se muestra en la Fig. 5.

Penetración de la luz UV-C a través de diferentes capas de algodón de la camiseta. L1 = una capa; L2 = dos capas combinadas (n = 30).

La dosimetría reveló que la distribución de la luz dentro del gabinete de desinfección no es uniforme a pesar de la emisión de irradiación UV-C de 360°. Durante el proceso de caracterización se utilizaron lámparas de 15 y 25 W. Se probaron múltiples potencias debido a restricciones en la cadena de suministro que podrían limitar la disponibilidad de ciertos modelos de lámparas. Los resultados de la dosimetría se resumen en la Tabla 1. La dosimetría proporciona un rango colorimétrico específico de una fluencia de UV-C en lugar de un valor cuantitativo. El ciclo de irradiación de 30 s expuso todas las áreas del gabinete a una fluencia de al menos 43,8 mJ cm-2. La fluencia mínima entregada para el caso de uso más corto supera un valor de reducción de 3 log para virus patógenos como el SARS-CoV-2 en superficies duras21.

El ciclo de exposición de 70 s dio como resultado que el dispositivo alcanzara una fluencia mínima de 50 mJ cm-2 en todas las áreas del gabinete. También cabe señalar que varias áreas estaban muy cerca del umbral de 100 mJ cm-2 de los dosímetros. Lograr una fluencia sin obstrucciones mayor que la necesaria para una superficie dura es clave, ya que una superficie porosa reduce la fluencia entregada debido al sombreado, la geometría y las características textiles22. La fluencia calculada para el caso de uso del gabinete de desinfección excede la fluencia requerida para una reducción de 3 registros de SARS-CoV-221,23,24. Los cupones dosimétricos tienen un límite superior de detección y son de naturaleza cualitativa, lo que restringió su uso como herramienta de caracterización.

Los datos del espectrorradiómetro indicaron asimetría dentro del gabinete de desinfección en todas las orientaciones. La Tabla 2 muestra la fluencia, dado un ciclo de 70 s, promediada entre las posiciones colgantes y para cada orientación del radiómetro. La orientación hacia arriba proporcionó la fluencia más baja, lo que se esperaba ya que no hay lámparas montadas en el techo del gabinete. Toda la luz ultravioleta detectada en la posición ARRIBA se refleja en las paredes interiores del gabinete. Se observa un patrón similar para la orientación frontal, ya que la mayor parte de la luz ultravioleta detectada desde esta posición se refleja en las puertas del gabinete. La distancia desde el techo a detectar era aproximadamente el doble de la distancia desde el detector hasta las puertas. En particular, las fluencias para las orientaciones Derecha y Frontal del detector fueron aproximadamente la mitad de las fluencias para las orientaciones Atrás e Izquierda. La causa de esta discrepancia no está clara, ya que la disposición del mueble es lateralmente simétrica.

Los resultados de la Tabla 2 resaltan aún más las limitaciones de las cupones dosimétricas. Cada orientación del espectrorradiómetro está por encima del límite de detección superior de 100 mJ cm-2 de la escala de cupón colorimétrico. Este resultado indica que se deben considerar adecuadamente los inconvenientes del cupón de dosimetría antes de su uso.

La penetración de la luz mediante un haz colimado simula la luz de una única fuente que atraviesa un tejido. El espectrorradiómetro midió una irradiancia promedio de 3,97 W m-2 (n = 30) cuando no había tela cubriendo el detector. Se bloqueó el 82,1% y el 93,0% de la luz UV-C al medir la penetración de la luz a través de L1 y L2 respectivamente.

La medición directa de la irradiancia UV-C mediante espectrorradiometría cuantifica la intensidad de la luz y aborda las limitaciones de sensibilidad de la dosimetría de cupón. La fluencia promedio entregada es consistente en todas las posiciones colgantes y supera los 100 mJ cm-2, pero existen diferencias en la irradiancia medida para orientaciones específicas del espectrorradiómetro. Se calcularon fluencias más bajas en todas las posiciones del espectrorradiómetro donde el detector estaba dispuesto en las orientaciones Frontal y Arriba como se indica en la Fig. 5. Los datos del espectrorradiómetro están alineados con los datos de dosimetría que mostraron patrones similares para esta parte del gabinete. A pesar de las diferencias en la irradiancia, los resultados experimentales indican que la luz de cada dirección dentro del gabinete supera con creces los 100 mJ cm-2 en condiciones donde las sombras y la microgeometría textil no son factores. Puede encontrar una tabla detallada que contiene estos datos en “Información complementaria”.

Se examinó el impacto de las prendas colgadas adyacentes después de determinar la distribución de la luz en un armario vacío. El espectrorradiómetro se colgó de cada una de las posiciones internas dentro del gabinete (P1, 2, 3, 4), mientras que las camisetas se colgaron entre sí dentro del gabinete. Luego se calculó la proporción de luz bloqueada y se resume en la Tabla 3. Las posiciones 1 a 3 tenían una dinámica de luz similar, mientras que P4 tenía una menor proporción de luz bloqueada.

La dinámica de la luz dentro del gabinete de desinfección cambia a medida que se colocan objetos en su interior. Por ejemplo, un gabinete lleno (artículos colgados en cada posición) complicaría la dinámica de la luz dentro del volumen irradiado. La caracterización de las condiciones tanto vacías como llenas proporciona información sobre la cantidad de luz que se bloquea en cada caso de uso. En general, el método descrito en este trabajo para calcular una fluencia promedio direccional proporciona una herramienta para comprender los dispositivos UV-C inmersivos.

Se utilizaron MS2 y E. coli como organismos de desafío para evaluar las capacidades de desinfección del gabinete de desinfección. Se midió la humedad relativa de la habitación y osciló entre 12 y 24%. La humedad relativa puede haber afectado el umbral de recuperación de MS2 y E. coli. El aire seco puede provocar una mayor desecación de virus y bacterias en una prenda antes de ser tratada dentro del gabinete.

Los valores de corrección logarítmica para MS2 en cada una de las regiones inoculadas se proporcionan en la Fig. 6. Las concentraciones de inóculo de control de MS2 oscilaron entre 7,5 y 8,5 PFU cm-2. La transmitancia ultravioleta (UVT) del inóculo fue en promedio del 72%. La eficiencia de recuperación de MS2 fue variable, con un promedio de 15,5% ± 23,5%.

MS2 LRV para cada lugar de inoculación en camisetas colgadas (n = 3). RS y RA se refieren a). Lado Derecho (RS) y Brazo Derecho (RA); Manga Izquierda (LS) y Axila Izquierda (LA); Frente 1,2,3 (F1, F2 y F3).

Las tres secciones frontales (F1, F2, F3) que se muestran en la Fig. 6 tienen valores promedio de reducción logarítmica (LRV) de 1,58, 1,63 y 1,27 respectivamente. Además, las secciones RA y RS alcanzaron 1,34 y 1,36 LRV. Las ubicaciones de LA y LS tuvieron el LRV más bajo con 0,47 para LA y −0,07 para LS. Un ANOVA unidireccional (α = 0,05) con la ubicación de la camisa como factor y el valor LRV como respuesta confirmó que existe una diferencia significativa entre las ubicaciones de las camisas. Una prueba post-hoc de Tukey reveló que las secciones frontales (F1, F2, F3) y las secciones derechas (RA y RS) no son significativamente diferentes entre sí (valor P > 0,05). Por tanto, existe una diferencia significativa entre los tramos LA y LS y el resto de localizaciones analizadas.

Se inoculó E. coli de la misma manera que MS2; sin embargo, se implementaron modificaciones al protocolo para compensar las dificultades para recuperar E. coli de los cupones de camisetas. El stock de inoculación de E. coli se ajustó a una concentración de aproximadamente 10,5 log cm-2 para compensar las pérdidas por muerte celular en medios de algodón secos. Además, E. coli tenía una mayor sensibilidad a la desecación en comparación con MS2, lo que hacía que el inóculo fuera irrecuperable cuando se secaba. Esto llevó a la eliminación del paso de secado de 20 minutos para la experimentación con E. coli. La UVT del inóculo de E. coli fue prácticamente 0 debido a la concentración necesaria para la recuperación. La eficiencia de recuperación de E. coli resultó en un promedio de 4,0% ± 1,0.

F1, F2 y F3 lograron valores de LRV promedio más altos de 3.1, 2.9 y 2.4 respectivamente, como se muestra en la Fig. 7. Además, las secciones RA y RS lograron un LRV promedio de 2.3 y 2.0. Los datos de LA y LS mostraron los LRV más bajos de 0,7 y 0,9 en promedio. La sección LA también resultó con la mayor variabilidad, con valores que oscilaron entre 0,45 y 2,8 LRV.

E. coli LRV para cada lugar de inoculación en camisetas colgadas (n = 3). Lado Derecho (RS) y Brazo Derecho (RA); Manga Izquierda (LS) y Axila Izquierda (LA); Frente 1,2,3 (F1, F2 y F3).

El ANOVA unidireccional (α = 0,05) con la ubicación de la camisa como factor y el LRV como respuesta reveló una diferencia significativa entre las ubicaciones de las camisas. Una prueba Tukey Post-Hoc reveló que las secciones F1, F2, F3 y RA eran significativamente diferentes de LA, LS. La sección RA no fue significativamente diferente de ninguna de las secciones. Se estima que la falta de diferencia para esta región se debe a la variabilidad de los datos y no a un fenómeno físico. Se supone que la orientación de las regiones LA y LS dentro del gabinete es la causa principal de la falta de desinfección en estas áreas en comparación con las áreas derecha (RA y RS) y frontal (F1, F2 y F3) de la camiseta.

La disposición física del gabinete de desinfección es la principal fuente de diferencias significativas en la desinfección de las regiones donde se usan camisetas. Los estantes para colgar dentro del gabinete están centrados con respecto a las dimensiones de la pared interior y no en relación con la disposición de las lámparas UV-C. La desalineación de las fuentes de luz y las posiciones de suspensión provoca una distribución desigual de la luz dentro del gabinete. Este trabajo destaca la importancia de comprender la distribución de la luz al diseñar e implementar tecnologías de luz UV-C inmersivas.

Además de la distribución de la luz, el tipo de material también influye en la eficacia de la desinfección. Hasta donde saben los autores, actualmente no hay manuscritos publicados que examinen la desinfección de textiles utilizando tecnologías inmersivas UV-C. Sin embargo, existe una gran cantidad de conocimientos que examinan el uso de tecnologías de desinfección UV en el tratamiento del agua. Las diferencias entre la desinfección de superficies porosas y no porosas son comparables a la desinfección del agua potable frente a la desinfección de las aguas residuales. UV-C es eficaz para ambas matrices de agua, pero existen factores adicionales que deben considerarse para un uso adecuado. El mismo concepto se aplica a superficies no porosas versus superficies porosas.

Dado que las tecnologías basadas en UV se utilizan en aplicaciones más amplias en áreas como escuelas, aeropuertos o estadios, se deben considerar los impactos que los materiales porosos tienen en la eficiencia de los rayos UV. Este trabajo proporciona datos de referencia que muestran que las fluencias necesarias para lograr la desinfección en una superficie porosa son órdenes de magnitud mayores que las fluencias necesarias para desinfectar una superficie dura.

En este estudio se evaluaron diversos métodos para medir la fluencia proporcionada por una cabina de desinfección UV-C. Además, se examinaron mediante biodosimetría la dinámica de la luz y el impacto de los materiales porosos en la desinfección UV-C. Las superficies complejas y porosas no se conocen bien y no suelen utilizarse en la investigación UV-C debido a los desafíos inherentes a la macro y microgeometría de los materiales porosos. Es evidente la necesidad de protocolos estándar cuando se utilizan tecnologías UV-C inmersivas en materiales, objetos y espacios complejos.

Este estudio es también el primero en demostrar la desinfección UV en superficies de algodón, lo que puede tener impactos significativos en la forma en que se utilizan las tecnologías de desinfección en la industria textil. El gabinete de desinfección utilizado en este trabajo permite una exposición inmersiva de 360° a la luz ultravioleta para objetos complejos. Los resultados de este estudio muestran que las tecnologías UV inmersivas, cuando se diseñan adecuadamente, pueden lograr reducciones de 1 a 3 log en textiles porosos complejos. Este estudio también muestra la importancia de la distribución de la luz para las tecnologías UV inmersivas. Por ejemplo, la falta de desinfección en la zona izquierda de las camisetas de muestra se puede explicar por la posición de las rejillas para colgar dentro del armario. Un pequeño error en el diseño resultó en una diferencia de aproximadamente 1 log en la eficiencia de la desinfección en comparación con otras regiones de las camisetas de muestra. La desalineación en el posicionamiento provocó que las áreas de ropa más cercanas a las puertas del gabinete recibieran una cantidad asimétrica de exposición directa a los rayos UV-C en comparación con otras regiones.

Los materiales porosos, como el algodón, deberían tenerse en cuenta en futuros trabajos de desinfección de superficies y espacios compartidos. Es necesario comprender la dinámica de desinfección de textiles y materiales porosos para integrar adecuadamente las tecnologías UV en la vida diaria. Ignorar los factores que reducen la eficiencia de la desinfección, como la micro y macro geometría, que presentan los materiales porosos, puede conducir a una desinfección insuficiente. Los autores sugieren investigar sobre tipos de materiales porosos adicionales, ya que las composiciones de los materiales también afectan la eficiencia de la desinfección UV-C.

Los datos utilizados en este estudio están disponibles previa solicitud comunicándose con el autor correspondiente.

Raeiszadeh, M. & Adeli, B. Una revisión crítica de los sistemas de desinfección ultravioleta contra el brote de COVID-19: aplicabilidad, validación y consideraciones de seguridad. Fotónica ACS 7(11), 2941–2951. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.0c01245 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Mamá, B.; Gundy, primer ministro; Gerba, CP; Sobsey, MD; Linden, KG Inactivación UV del SARS-CoV-2 en todo el espectro UVC: excímero KrCl*, vapor de mercurio y fuentes LED. 19.

Gidari, A. et al. Supervivencia del SARS-CoV-2 en superficies y efecto de la luz UV-C. Virus 13(3), 408. https://doi.org/10.3390/v13030408 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gardner, DWM & Shama, G. Modelado de la inactivación de microorganismos en superficies inducida por rayos UV. J. Prot. de Alimentos. 63(1), 63–70. https://doi.org/10.4315/0362-028X-63.1.63 (2000).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Gallardo-Moreno, AM et al. Comportamiento bactericida de superficies de Ti6Al4V tras la exposición a la luz UV-C. Biomateriales 31(19), 5159–5168. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2010.03.005 (2010).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Tseng, C.-C. y Li, C.-S. Inactivación de virus en superficies mediante irradiación germicida ultravioleta. J. Ocupar. Reinar. Hig. 4(6), 400–405. https://doi.org/10.1080/15459620701329012 (2007).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Buonanno, M., Welch, D., Shuryak, I. y Brenner, DJ La luz Far-UVC (222 Nm) inactiva de manera eficiente y segura los coronavirus humanos transmitidos por el aire. Ciencia. Rep. 10(1), 10285. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67211-2 (2020).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kreitenberg, A. & Martinello, RA Perspectivas y recomendaciones sobre los estándares para la desinfección de habitaciones completas con ultravioleta C en el sector sanitario. J.Res. Nacional. Inst. Estan. 126, 126015. https://doi.org/10.6028/jres.126.015 (2021).

Artículo de Google Scholar

Roca, C. y col. Evaluación de luz ultravioleta C como desinfección complementaria para eliminar organismos resistentes a múltiples fármacos. Clínico. Infectar. Enfermedades. 2021, ciab896. https://doi.org/10.1093/cid/ciab896 (2021).

Artículo de Google Scholar

Kanwar, A. y col. Ropa y calzado del personal como vectores potenciales de transferencia de patógenos asociados a la atención de salud a la comunidad. Soy. J. Infectar. Control 47(5), 577–579. https://doi.org/10.1016/j.ajic.2019.01.028 (2019).

Artículo PubMed Google Scholar

Casanova, L., Alfano-Sobsey, E., Rutala, WA, Weber, DJ y Sobsey, M. Transferencia de virus desde equipos de protección personal a la piel y la ropa de los empleados de atención médica. Emergente. Infectar. Dis. 14(8), 1291-1293. https://doi.org/10.3201/eid1408.080085 (2008).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Yuan, L., Chen, S. & Xu, Y. Protocolo de colocación y retirada del equipo de protección personal y puntos clave de la atención de enfermería para pacientes con COVID-19 en UCI. Accidente cerebrovascular Vasc. Neurol. 5(3), 302–307. https://doi.org/10.1136/svn-2020-000456 (2020).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Raggi, R., Archulet, K., Haag, CW & Tang, W. Impacto clínico, operativo y financiero de una intervención de desinfección terminal ultravioleta-C en un hospital comunitario. Soy. J. Infectar. Controlar 46(11), 1224-1229. https://doi.org/10.1016/j.ajic.2018.05.012 (2018).

Artículo PubMed Google Scholar

Yeargin, T., Fraser, A., Huang, G. y Jiang, X. Recuperación y desinfección de dos sustitutos de norovirus humanos, calicivirus felino y norovirus murino, de superficies duras, no porosas y porosas blandas. J. Prot. de Alimentos. 78(10), 1842–1850. https://doi.org/10.4315/0362-028X.JFP-14-515 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Ontiveros, CC et al. Caracterización de una lámpara UV de baja presión disponible comercialmente como sistema de desinfección para la descontaminación de patógenos nosocomiales comunes en material de respirador con máscara filtrante (FFR) N95. Reinar. Ciencia. Agua Res. Tecnología. 6(8), 2089–2102. https://doi.org/10.1039/D0EW00404A (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Ontiveros, CC et al. Especificidad de la eficacia de la desinfección con LED UV-C para tres respiradores N95. Ciencia. Rep. 11(1), 15350. https://doi.org/10.1038/s41598-021-94810-4 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Pitol, AK & Julian, TR Transmisión comunitaria del SARS-CoV-2 por superficies: riesgos y estrategias de reducción de riesgos. Reinar. Ciencia. Tecnología. Letón. 8(3), 263–269. https://doi.org/10.1021/acs.estlett.0c00966 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Chandran, KM, Praveen, CR, Kanjo, K., Narayan, R. & Menon, R. Eficacia de los dispositivos ultravioleta-C para la desinfección de tejidos de equipos de protección personal y respiradores N95. J.Res. Nacional. Inst. Estan. 126, 126023. https://doi.org/10.6028/jres.126.023 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

EMC. EMC_tergoUV-Cabinet_Overview.Pdf, 2021.

EPA. Método 1601: Colífago somático y específico de macho (F+) en agua mediante procedimiento de enriquecimiento en dos pasos. 40 (2001).

Gerchman, Y., Mamane, H., Friedman, N. y Mandelboim, M. Desinfección del coronavirus con LED UV: efecto de longitud de onda. J. Fotoquímica. Fotobiol. B 212, 112044. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2020.112044 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Criscuolo, E. et al. Rápida inactivación del SARS-CoV-2 por exposición a rayos UV-C y ozono en diferentes materiales. Emergente. Infecciones por microbios 10(1), 206–210. https://doi.org/10.1080/22221751.2021.1872354 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Inagaki, H., Saito, A., Sugiyama, H., Okabayashi, T. y Fujimoto, S. Inactivación rápida del SARS-CoV-2 con irradiación LED con luz ultravioleta profunda. Emergente. Infecciones por microbios 9(1), 1744–1747. https://doi.org/10.1080/22221751.2020.1796529 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Tormenta, N. et al. Inactivación rápida y completa del SARS-CoV-2 mediante irradiación ultravioleta-C. Ciencia. Rep. 10(1), 22421. https://doi.org/10.1038/s41598-020-79600-8 (2020).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Descargar referencias

Los autores agradecen al Consejo Nacional de Investigación en Ciencias e Ingeniería de Canadá (NSERC) por financiar este trabajo. Este estudio fue financiado gracias al apoyo de la subvención de la alianza NSERC COVID-19 (ALLRP 549988-20) y el programa NSERC Discovery Grant (RGPIN-2018-03780).

Centro de Estudios de Recursos Hídricos, Departamento de Ingeniería Civil y de Recursos, Universidad de Dalhousie, 1360 Barrington St., Halifax, NS, B3H 4R2, Canadá

Sean A. MacIsaac, Tony J. Mullin, Sebastián Muñoz, C. Carolina Ontiveros y Graham A. Gagnon

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SMI y TM coescribieron el texto principal del manuscrito y fueron responsables de las revisiones durante el proceso de redacción. SMI, SM y CO realizaron el trabajo de laboratorio para el manuscrito. SMI diseñó e ilustró todos los gráficos y tablas del manuscrito. CO realizó análisis estadísticos en R y generó figuras posteriores. GG Supervisó, revisó y editó todas las partes del manuscrito. manuscrito.

Correspondencia a Graham A. Gagnon.

Los autores también declaran que el gabinete de desinfección utilizado en este estudio fue suministrado por Energy Management Consultants LLC (EMC). Los autores declaran no tener ningún potencial conflicto de intereses para este trabajo.

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Reimpresiones y permisos

MacIsaac, SA, Mullin, TJ, Muñoz, S. et al. Desinfección ultravioleta inmersiva de E. coli y fagos MS2 en tejidos de algodón. Informe científico 12, 13260 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-17663-5

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Recibido: 15 de marzo de 2022

Aceptado: 28 de julio de 2022

Publicado: 02 de agosto de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-17663-5

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