После открытия микроорганизмов биологами вскоре было обнаружено, что многие разновидности этих существ можно обезвредить путем воздействия на них солнечным светом. Когда же в 1801 году был открыт ультрафиолетовый диапазон спектра, то ученые приписали летальное действие солнечного света именно этой невидимой энергии. В дальнейшем, благодаря результатам, основанным на большом количестве экспериментальных данных, собранных в течение десятилетий после выдвижения этих первоначальных гипотез, ученые нашего времени определили, что почти всех бактерий можно либо полностью обезвредить, либо как минимум ослабить некоторыми волнами ультрафиолетового диапазона. Огромное разнообразие микроорганизмов, присутствующих в окружающей среде, способствует тому, что их резистентность и скорость лизиса клеток каждого вида сильно варьируют. В целом же классическим методом стерилизации для уничтожения бактерий, если брать применительно к тем видам, которые являются целевой областью воздействия, прекратили пользоваться примерно в начале 1900-х в связи с развитием технологии стерилизации путем хлорирования и озонирования. Несмотря на это, в последние несколько десятилетий в промышленности наблюдалась общая тенденция перехода к использованию УФ-излучения, поскольку при бактерицидной очистке этот метод не дает токсичных химических побочных продуктов.
Объяснение с точки зрения фотохимии
Ультрафиолетовый диапазон охватывает волны длинной примерно от 200 до 400 нанометров. Выражаясь относительной терминологией можно сказать, что УФ-излучение является прослойкой между видимым излучением с более высокой энергией, мягким рентгеновским излучением и видимым излучением с более низкой энергией. Механизм очистки при обработки объекта УФ-излучением является уникальным по сравнению с таковым других видов стерилизации по той причине, что излучение не всегда приводит к гибели целевого микроорганизма. Точнее, оно не уничтожает патоген напрямую, а эффективно изменяет структуру его генетического материала. То есть происходит стерилизация бактерий на генетическом уровне вследствие повреждения ДНК целевой клетки. Это приводит к тому, что микроорганизм больше не способен размножаться и вызывать заболевание.
Бактерицидные ультрафиолетовые лампы
На основании данных экспериментов по сравнению эффективности воздействия различных источников света на степень выживаемости разных видов бактерий, ученые смогли определить длину волны УФ-излучения, которая имеет максимальную бактерицидную эффективность. Определенная длина волны составила 253,7 нм. Эти результаты объясняют слабую эффективность солнечного света при использовании его в лечении заболеваний, вызванных патогенными микроорганизмами. Кроме того, эта длина волны находится далеко за пределами коротковолновой границы солнечного света.
Применение стерилизации УФ-излучением в промышленности
В последнее десятилетие стерилизация с помощью УФ-излучения приобрела достаточно широкую популярность. Промышленность подхватила эту технологию благодаря её удобству, безопасности и относительной экономичности. Ниже приведены её специфические области применения:
- стерилизация в пищевой промышленности,
- УФ-системы очистки воды,
- стерилизация воздуха.
Использование УФ-излучения в боксах биологической безопасности
Использование УФ-излучения в боксах биологической безопасности (БББ) имеет давнюю историю. Действующая редакция международного стандарта 49 NSF запрещает использование УФ-излучения в БББ. CDC и NIH в их совместной брошюре «Первичное сдерживание биологических опасностей: выбор, монтаж и использование боксов биологической безопасности, 2-е изд.» заняли аналогичную позицию.
ABSA (Американская ассоциация по биологической безопасности) на сегодняшний день пока не сделала никакого официального заявления. Исследователи продолжают указывать, чтобы покупаемые боксы были оснащены УФ-лампами, а все производители предлагают их в качестве опции. К настоящему моменту в США 80—90 % всех боксов биологической безопасности класса II типа A2, произведенных в течение последних 15 лет время, поставлялись с установленными ультрафиолетовыми бактерицидными лампами.
Недостатки
Использовании в боксе биологической безопасности ультрафиолетового излучения приводит к возникновению сразу нескольких проблем. Во-первых, было высказано мнение, что УФ-излучение несет различные риски для здоровья работающих с ним людей от поражения зрения до раковых заболеваний. Во-вторых, УФ-излучение вызывает образование озона, который может повреждать материалы внутри бокса, оно также неэффективно при высоких уровнях влажности, синяя лампа остается постоянно синей даже несмотря на то, что эмиссия эффективного излучения больше не происходит, УФ-излучение убивает только поверхностные бактерии, оно также создает у человека ложное чувство безопасности и, помимо всего перечисленного, УФ-лампы необходимо еженедельно очищать для предотвращения снижения их производительности и эффективности.
Несмотря на то, что в подавляющем большинстве боксов, оснащенных УФ-лампами, используются механизмы действия этого излучения, операторы этих БББ для обеспечения полной дезинфекции бокса дополнительно используют химические дезинфицирующие средства [изопропанол является наиболее распространенным дезинфицирующим средством в областях, где работают с тканевыми культурами]. На основании этого было высказано мнение, что нет необходимости использовать УФ-излучение, если БББ прошел надлежащую дезинфекцию с использованием других подходящих асептических методов.
Меры предосторожности
- УФ-излучение не должно воздействовать на человека, работающего в БББ. Следует убедится в том, что УФ-лампа в БББ выключена. Большинство БББ имеют реле блокировки ламп люминисцентного и УФ света, которое срабатывает при закрытии или открытии окна бокса с включением УФ-лампы в закрытом положении.
- Тщательно и дочиста протирайте УФ-лампу как минимум один или два раза в неделю.
- Периодически выполняйте проверку лампы с помощью измерителя УФ-излучения для удостоверения в её эффективности.
- При утилизации отработанной УФ-лампы руководствуйтесь правилами для опасных отходов.
- Остерегайтесь озона, создаваемого излучением, он может привести к старению пластмассовых/резиновых изделий/компонентов/деталей.
- Нет смысла использовать УФ-излучение при очистке внутренней поверхности бокса с помощью дезинфицирующего средства.
Справочная литература
- Luckiesh, M, Holladay, L. L., Taylor, A. H., “Sterilization through Utilization of Ultraviolet Radiation”, Solar Light Co. 1999
- Meechan, P. J., Wilson, C., “Use of Ultraviolet Lights in Biological Safety Cabinets: A Contrarian View”, Applied Biosafety, 11[4] pp., 222-227 @ ABSA 2006
- University of Minnesota, Environmental Health and Safety, “UV Lights” June 14, 2010
- Burgener, Jyl., “Position Paper on the Use of Ultraviolet Lights in Biological Safety Cabinets”, Applied Biosafety, 11[4] pp., 228-230 @ ABSA 2006
Спасибо! Очень интересно. Я как-то даже не задумывался про УФ-излучение, а по факту получается, что нет никакого бактерицидного действия. Создаем потенциальных мутантов такой обработкой. В результате можем получить в боксе достаточно резистентную флору, а что уже говорить про обработку кварцевыми лампами помещений и в ЛПУ. Там и подавно будет формироваться полирезистентная флора, да и еще куча других неизвестных форм, с которыми потом придется бороться сильными бактерицидами. Так это обработка поверхностей, а что говорить про больных, которые могут подхватить таких мутантов, микроорганизмы ведь мутируют намного быстрее и новые подштаммы также очень быстро формируются.