Uma lâmpada excimer para fornecer longe

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 381 (2023) Citar este artigo

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As mesas de jantar podem representar um risco para os clientes ao transmitirem bactérias e/ou vírus. Atualmente, faltam meios ecológicos e convenientes para proteger os clientes quando estão sentados juntos. Esta investigação construiu lâmpadas excimer UVC distantes para desinfetar superfícies de mesas de jantar. As lâmpadas foram montadas em diferentes alturas e orientações, e a irradiância nas superfícies das mesas foi medida. Foram fornecidas as doses de irradiação para obter diferentes eficiências de inativação para Escherichia coli (E. coli). Além disso, foi realizada modelagem numérica para a irradiância e a eficiência de inativação resultante. O modelo superfície-superfície (S2S) foi validado com a irradiância medida. Foram avaliados o desempenho germicida da irradiação UVC distante, as doses de UVC distante às quais os clientes foram expostos e o risco de exposição ao ozônio gerado. Os resultados revelaram que uma dose de irradiação de 12,8 mJ/cm2 pode desinfetar 99,9% da E. coli nas superfícies. Variando a saída de irradiância da lâmpada, o número e as posições das lâmpadas, a irradiação UVC distante pode atingir uma redução de 3 log para uma duração de jantar de 5 min. Além disso, a lâmpada UVC distante apresenta baixo risco de danos aos clientes ao atingir uma taxa de inativação efetiva. Além disso, não existe praticamente nenhum risco de exposição ao ozono numa sala de jantar com ventilação mecânica.

As mesas de jantar são facilmente contaminadas por micróbios1,2. Os micróbios nas superfícies da mesa de jantar podem ser bactérias ou vírus3,4. As bactérias podem ser transmitidas às superfícies das mesas de jantar (1) limpando as mesas com panos e esponjas poluídas, (2) deposição de microrganismos transportados pelo ar e (3) entrando em contato com alimentos contaminados5,6,7. As bactérias nas superfícies das mesas de jantar podem sobreviver durante horas ou mesmo semanas8. Os vírus podem se instalar nas mesas de jantar com as gotículas liberadas pelos clientes infectados9. Mesmo quando separado da célula hospedeira, o vírus pode permanecer vivo nas superfícies das mesas de jantar durante 2 a 7 dias em condições adequadas4. A desinfecção de micróbios em mesas de jantar pode ser uma forma eficaz de minimizar a infecção humana resultante através do toque superficial.

Os desinfetantes químicos têm sido usados ​​há muito tempo para matar micróbios em superfícies. Os desinfetantes de mesa de jantar incluem solventes clorados, álcool etílico, ácido peroxiacético e solvente de sal de amônio quaternário10, etc. Esses desinfetantes inativam os micróbios desnaturando as proteínas biológicas por meio da oxidação ou acelerando a perda de água dos corpos biológicos sob a força da tensão superficial11,12 . Os desinfetantes químicos são bastante eficazes na eliminação da grande maioria dos micróbios13. No entanto, a maioria dos desinfetantes químicos não são ecológicos. Mais criticamente, os desinfetantes químicos podem ser prejudiciais à saúde humana se a exposição exceder o limite máximo permitido. Os sintomas respiratórios e cutâneos relatados devido à exposição excessiva a desinfetantes clorados residuais durante a epidemia de Ébola em 2014 sublinham as deficiências da desinfeção química14. Portanto, a desinfecção química deve ser usada com cautela nas mesas de jantar.

A radiação ultravioleta C (UVC) também é bastante eficaz na inativação de micróbios15 e nenhum resíduo é produzido nas superfícies. O UVC tradicional com comprimento de onda de 254 nm é comumente gerado por um arco elétrico através de mercúrio vaporizado. Os fótons emitidos podem penetrar profundamente nos corpos microbianos e destruir o ácido ribonucleico (RNA) ou o ácido desoxirribonucleico (DNA) . Assim, tanto a replicação como a proliferação dos micróbios irradiados são evitadas. No entanto, o UVC254nm não pode ser usado com segurança para irradiar o corpo humano. Conjuntivite, eritema e até câncer de pele podem resultar da exposição excessiva ao UVC254nm17. Portanto, a desinfecção UVC254nm durante as refeições pode ser proibida.

Nos últimos anos, o UVC distante com comprimentos de onda variando de 207 a 222 nm tem recebido grande atenção . Os raios UVC distantes podem ser gerados por uma lâmpada excimer dentro da qual o gás nobre é ionizado por alta voltagem. O Far-UVC supostamente tem um efeito germicida semelhante em células bacterianas e vírus e é mais potente na destruição de endosporos bacterianos do que o UVC254nm19. Notavelmente, a profundidade de penetração dos raios UVC distantes nas células humanas é muito limitada porque os fótons emitidos são preferencialmente absorvidos pela córnea e depois assimilados pelas proteínas citoplasmáticas . Assim, os fótons de alta energia são impedidos de entrar no núcleo. Portanto, o UVC distante parece adequado para desinfecção na presença de humanos.