نوارهای باریک نور UV باعث از بین رفتن میکروب ها می شود

در سال 2012 ، دانشمندان NIST و همكاران آنها مقالات مختلفی را درباره برخی یافته های اساسی با مزایای بالقوه برای شركت های آب رسانی منتشر كردند. اما این مقالات هرگز به طور کامل نحوه تشعشع را که کار را ممکن کرده توضیح ندادند.

اکنون ، برای اولین بار ، محققان NIST جزئیات فنی این آزمایش منحصر به فرد را که با استفاده از لیزر قابل حمل برای آزمایش میزان طول موج های مختلف نور UV ، میکروارگانیسم های مختلف موجود در آب را غیرفعال می کرد ، منتشر می کنند. این اثر امروز در Review of Scientific Instruments (RSI) ظاهر می شود.

& quot؛ ما&# 39 ؛ سالهاست که می خواهیم این مطلب را بصورت رسمی بنویسیم ،"؛ گفت: NIST&# 39؛ s Tom Larason." ؛ اکنون وقت داریم که در مورد آن به جهانیان بگوییم."؛

یک فوریت برای انتشار شرح کامل سیستم NIST این است که محققان تصور می کنند برای آزمایشات جدید فراتر از مطالعه آب آشامیدنی و ضد عفونی سطوح جامد و هوا ، از این روش UV استفاده کنند. این برنامه های کاربردی بالقوه می توانند شامل ضد عفونی با اشعه ماورا بنفش بهتر در اتاق های بیمارستان و حتی بررسی چگونگی غیرفعال شدن نور خورشید از ویروس کرونا باشد که مسئول COVID-19 است.

& quot ؛ تا آنجا که من می دانم ، کسی این کار را تکرار نکرده است ، حداقل نه برای تحقیقات بیولوژیکی ،"؛ لاراسون گفت."؛ به همین دلیل&# 39 ؛ چرا ما می خواهیم این مقاله را بیرون بیاوریم."؛

نوشیدن کافی است

نور ماوراlet بنفش دارای طول موج هایی است که برای دیدن چشم انسان بسیار کوتاه است. محدوده UV از حدود 100 نانومتر (nm) تا 400 nm است ، در حالی که انسان می تواند رنگین کمان رنگی از بنفش (حدود 400 nm) تا قرمز (حدود 750 nm) را ببیند.

یکی از راه های ضد عفونی کردن آب آشامیدنی ، تابش آن با نور ماورا بنفش است که میکروارگانیسم های مضر را تجزیه می کند DNA و مولکول های مربوطه.

در زمان مطالعه اولیه ، اکثر سیستم های تابش آب از یک لامپ ماورا most بنفش استفاده می کردند که بیشتر نور ماورا بنفش خود را در یک طول موج واحد ، 254 نانومتر منتشر می کرد. سالهاست که شرکتهای تاسیساتی آب به نوع متفاوتی از لامپهای ضد عفونی که&"polychromatic"" بود ، علاقه روزافزونی نشان داده بودند. به این معنی که نور ماورا بنفش را در چندین طول موج مختلف منتشر می کند. کارل لیندن ، مهندس محیط زیست دانشگاه کلورادو بولدر (CU Boulder) که یک محقق اصلی در مطالعه 2012 بود ، گفت: اما کارایی لامپهای جدید به خوبی مشخص نشده است.

& quot؛ ما در اواسط دهه 2000 کشف کردیم که منابع اشعه ماورا بنفش پلی کروماتیک برای غیرفعال سازی ویروس م moreثرتر هستند - مخصوصاً به دلیل اینکه این لامپ ها در طول موج های کم ، زیر 230 نانومتر نور ماورا بنفش تولید می کنند ،&لیندن گفت." ؛ اما تعیین کمیت موثرتر و مکانیسم های آن اثربخشی دشوار بود."؛

در سال 2012 ، گروهی از میکروبیولوژیست ها و مهندسان محیط زیست به سرپرستی CU Boulder علاقه مند شدند به دانش دانش شرکت های آبگرم در زمینه ضد عفونی UV اضافه کنند. با تأمین بودجه بنیاد تحقیقات آب ، یک سازمان غیرانتفاعی ، دانشمندان در تلاش بودند روش حساسیت میکروبهای مختلف را نسبت به طول موجهای مختلف نور ماورا UV بنفش آزمایش کنند.

به طور معمول ، منبع نور برای این آزمایشات می تواند یک لامپ باشد که طیف گسترده ای از طول موج های UV را تولید می کند. برای محدود کردن باند فرکانسها تا آنجا که ممکن است ، محققان&# 39؛ برنامه تاباندن نور از طریق فیلترها بود. اما هنوز هم می توان باندهای نسبتاً وسیع و 10 نانومتری نور تولید کرد و فرکانسهای ناخواسته از فیلتر خون می گرفتند ، و این دقیقاً مشخص می کند که کدام طول موج ها میکروارگانیسم ها را غیرفعال می کند.

میکروب شناسان و مهندسان می خواستند منبع تمیزتر و قابل کنترل تری برای نور UV باشد. بنابراین ، آنها NIST را به کمک دعوت کردند.

NIST سیستمی را برای انتقال پرتوی ماورا بنفش به خوبی کنترل شده به هر نمونه از میکروارگانیسم های در حال آزمایش توسعه ، ساخته و راه اندازی کرد. این راه اندازی شامل قرار دادن نمونه مورد نظر - ظرف پتری پر از آب با غلظت مشخصی از یکی از نمونه ها - در محفظه ای محکم و سبک بود.

آنچه این آزمایش را منحصر به فرد می کند این است که NIST پرتوی ماورا بنفش را طراحی کرده است تا توسط لیزر تنظیم شود."؛ قابل تنظیم"؛ به این معنی که می تواند پرتویی از نور با پهنای باند بسیار باریک - کمتر از یک نانومتر - در دامنه وسیعی از طول موج ها تولید کند ، در این حالت از 210 نانومتر تا 300 نانومتر. لیزر همچنین قابل حمل بود و به دانشمندان اجازه می داد آن را به آزمایشگاهی که کار در آن انجام شده بود بیاورند. محققان همچنین از یک آشکارساز UV کالیبره شده برای اندازه گیری نور برخورد به ظرف پتری قبل و بعد از هر اندازه گیری برای اطمینان از اینکه آنها واقعاً می دانند چه میزان نور به هر نمونه می زند استفاده کردند.

چالش های زیادی برای عملکرد سیستم وجود داشت. محققان نور ماورا UV بنفش را با یک سری آینه به ظرف پتری منتقل کردند. با این حال ، طول موج های مختلف UV به مواد بازتابنده مختلفی نیاز دارند ، بنابراین محققان NIST مجبور شدند سیستمی را طراحی کنند که از آینه هایی با پوشش های مختلف انعکاسی استفاده کند که بتواند آنها را بین دوره های آزمایش عوض کند. آنها همچنین مجبور شدند یک پخش کننده نور تهیه کنند تا پرتوی لیزر - که در مرکز آن شدت بیشتری دارد - گرفته و آن را پخش کنند تا در کل نمونه آب یکنواخت باشد.

نتیجه نهایی یک سری نمودارها بود که نشان می داد چگونه میکروب های مختلف با طول موج مختلف - اولین داده برای برخی از میکروب ها - به نور ماورا UV بنفش پاسخ می دهند با دقت بیشتری نسبت به گذشته اندازه گیری شده است. و تیم نتایج غیر منتظره ای پیدا کرد. به عنوان مثال ، ویروس ها با کاهش طول موج زیر 240 نانومتر ، حساسیت بیشتری نشان دادند. اما برای سایر عوامل بیماری زا مانند ژیاردیا ، حساسیت به اشعه ماورا بنفش تقریباً یکسان بود حتی با کاهش طول موج.

& quot؛ نتایج حاصل از این مطالعه توسط شرکتهای آب ، سازمانهای نظارتی و سایر افراد در زمینه UV که مستقیماً روی ضد عفونی آب و همچنین هوا کار می کنند ، بطور مکرر استفاده شده است گفت: مهندس محیط زیست CU Boulder سارا بک ، اولین نویسنده در سه مقاله تولید شده از این اثر 2012." ؛ درک اینکه طول موج های نور باعث پاتوژن های مختلف می شود ، می تواند اقدامات ضدعفونی را دقیق تر و کارآمدتر کند ،"؛ او گفت.

من ، ربات UV

همان سیستمی که NIST برای رساندن یک باند باریک کنترل شده و اشعه ماورا بنفش به نمونه های آب طراحی کرده است ، می تواند برای آزمایش های آینده با سایر کاربردهای بالقوه نیز مورد استفاده قرار گیرد.

به عنوان مثال ، محققان امیدوارند كه بررسی كنند كه نور ماورا بنفش چگونه میكروبهای سطح جامد مانند آنچه در اتاق های بیمارستان یافت می شود و حتی میكروب های معلق در هوا را از بین می برد. در تلاش برای کاهش عفونتهای اکتسابی در بیمارستان ، برخی از مراکز درمانی در حال انفجار اتاقهایی با پرتوی ضدعفونی کننده اشعه ماورا بنفش هستند که توسط روبات ها حمل می شود.

محققان گفتند ، اما هنوز هیچ استاندارد واقعی برای استفاده از این ربات ها وجود ندارد ، بنابراین اگرچه آنها می توانند م beثر باشند ، اما دشوار است که بدانید چقدر موثر است یا مقایسه نقاط قوت مدل های مختلف.

& quot؛ برای دستگاههایی که سطح را تاب می آورند ، متغیرهای زیادی وجود دارد. از کجا می دانید که آنها&# 39 کار می کنند؟"؛ لاراسون گفت. سیستمی مانند NIST&# 39 می تواند برای ایجاد روشی استاندارد برای آزمایش مدل های مختلف ربات های ضد عفونی کننده مفید باشد.

لاراسون گفت ، یک پروژه بالقوه دیگر می تواند تأثیر نور خورشید بر ویروس کرونا را بررسی کند ، هم در هوا و هم در سطوح. و همکاران اصلی گفتند که آنها امیدوارند از سیستم لیزر برای پروژه های آینده مربوط به ضد عفونی آب استفاده کنند.

& quot ؛ حساسیت میکروارگانیسم ها و ویروس ها به طول موج های مختلف UV هنوز هم برای اقدامات ضد عفونی کننده آب و هوا بسیار مهم است ،"؛ بک گفت ،" ؛ به ویژه با توجه به پیشرفت فن آوری های جدید و همچنین چالش های جدید ضدعفونی کننده ، مانند موارد مرتبط با COVID-19 و عفونت های بیمارستانی ، به عنوان مثال"؛

منبع داستان:

موادتهیه شده توسطموسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST). نسخه اصلی توسط جنیفر لورن لی نوشته شده است. توجه: مطلب ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.