Combattre la maladie avec la lumière ultraviolette

Les chercheurs détermineront les niveaux d'ultraviolet et les temps d'exposition des meilleures pratiques afin que des dispositifs de désinfection à base d'ultraviolets puissent être développés pour tuer les virus en suspension dans l'air dans les pièces et sur les surfaces. Crédit : Alyssa LaGrange, Collège Mary Baldwin. Tous les droits sont réservés.

26 mai 2020

Par Mariah Chuprinski

UNIVERSITY PARK, Pennsylvanie – Maintenant et dans les mois à venir, les hôpitaux et les bâtiments commerciaux seront chargés de désinfecter les grands environnements intérieurs pour empêcher la transmission de virus comme le SRAS-CoV-2, qui cause le COVID-19. Une nouvelle étude financée par une subvention de démarrage pourrait fournir la base de connaissances nécessaire pour développer des produits de rayonnement optique utilisés dans de tels processus d'assainissement à grande échelle.

William Bahnfleth, co-chercheur principal (PI) et professeur d'ingénierie architecturale à Penn State, rejoint le co-PI Suresh Kuchipudi, professeur clinicien de sciences vétérinaires et biomédicales au Penn State's College of Agricultural Sciences, pour étudier la capacité du rayonnement optique à désinfecter les surfaces et réduire la transmission des virus.

Bahnfleth et ses collaborateurs ont reçu environ 90 000 $ en fonds de démarrage pour le projet de six mois des instituts Huck des sciences de la vie de Penn State, du Collège d'ingénierie et des instituts de l'énergie et de l'environnement.

Les chercheurs testeront un coronavirus humain de substitution similaire au SRAS-CoV-2, qui cause le COVID-19, contre différentes longueurs d'onde de lumière ultraviolette dans un réacteur en forme d'armoire, comme celui illustré. Crédit : Département de génie architectural / Penn State. Creative Commons

"Certaines longueurs d'onde de la lumière ultraviolette ont la capacité d'inactiver les micro-organismes, comme les champignons et les virus, en endommageant leur ADN ou leur ARN afin qu'ils ne puissent plus se reproduire", a déclaré Bahnfleth. "Notre question de recherche pour ce projet demande dans quelle mesure différentes longueurs d'onde fonctionnent pour désactiver ou tuer les coronavirus comme COVID-19."

À l'intérieur d'un réacteur en forme d'armoire, Bahnfleth, Kuchipudi et son collaborateur Jim Freihaut, professeur d'ingénierie architecturale à Penn State, mesureront le degré de désinfection d'échantillons de coronavirus exposés à la lumière ultraviolette de longueurs d'onde de 254 ou 365 nanomètres pour différentes périodes d'exposition . Les chercheurs utiliseront un coronavirus humain de substitution similaire au virus COVID-19 dans leurs tests, qui sera fourni par le Penn State Department of Veterinary and Biomedical Sciences. Les tests auront lieu dans un laboratoire de niveau de biosécurité 2 au Penn State University Park.

"Lorsque les niveaux d'ultraviolets et les temps d'exposition conformes aux meilleures pratiques sont déterminés, des dispositifs de désinfection à base d'ultraviolets peuvent alors être conçus pour désactiver les virus en suspension dans l'air des systèmes d'alimentation en air des bâtiments, des surfaces des pièces ou des équipements, des masques faciaux et des équipements d'échantillonnage de virus", a déclaré Freihaut. "La même technologie pourrait être utilisée, à l'avenir, pour désactiver également les bactéries et d'autres types de virus, mais les niveaux de lumière ultraviolette devront peut-être être ajustés pour chaque contaminant cible spécifique."

En fin de compte, a déclaré Freihaut, les parties prenantes pourraient appliquer ces mêmes capacités dans les systèmes CVC des écoles et des salles de conférence, qui sont des foyers importants pour la propagation des virus de la grippe de tous types.

Dans le deuxième segment du projet, Donghyun Rim de Penn State, professeur adjoint d'ingénierie architecturale, et Richard Mistrick, professeur agrégé d'ingénierie architecturale, travailleront avec Bahnfleth pour appliquer les résultats de la partie expérimentale de l'étude à la modélisation numérique de la dynamique des fluides et simulation d'éclairage. Les simulations serviront à prédire l'effet du système d'irradiation germicide combiné aux efforts de ventilation et de filtration sur la viabilité des échantillons de coronavirus.

"Nous développerons un plan pour contrôler différents éléments qui entrent dans le modèle spatial, ainsi que le risque d'infection qui se déplace dans l'espace de distribution d'air", a déclaré Rim. "Nous modéliserons également le mouvement d'air typique d'une pièce, qui est généralement retiré, nettoyé puis remis en circulation dans un espace."

En fusionnant les données de test du système de réacteur et les simulations, les chercheurs compareront ensuite les facteurs de sensibilité aux ultraviolets à ceux qui ont été rapportés dans la littérature pour d'autres types de virus, comme le virus causant la poliomyélite ou le virus de la grippe H1N1, selon Freihaut .

Bahnfleth a souligné la composante pratique de cette étude, ou ce qui la rendra utile pour les futurs consommateurs et promoteurs immobiliers. Avec des découvertes réussies, une lampe pourrait être fabriquée qui a à la fois des éléments germicides et d'éclairage, où l'élément germicide pourrait être éteint et allumé aussi facilement qu'en engageant un interrupteur d'éclairage.

"Il s'agit d'une technologie vieille de 100 ans, mais elle n'a eu qu'une pénétration modérée en dehors des marchés spécialisés comme les soins de santé", a déclaré Bahnfleth. "Cependant, beaucoup se rendent compte maintenant qu'il s'agit d'une technologie qui a le potentiel de protéger les personnes dans de nombreux types de bâtiments contre le virus SARS-CoV-2 qui cause le COVID-19 et d'autres agents pathogènes dangereux."

Sez Atamturktur, professeur Harry et Arlene Schell et chef du département d'ingénierie architecturale, a souligné à quel point de nouvelles recherches en ingénierie architecturale - comme ce que Bahnfleth, Freihaut, Rim et Mistrick poursuivent - sont nécessaires pour remodeler l'avenir de la construction et de la conception de bâtiments méthodes dans les années à venir.

"Cette recherche peut servir à accélérer le retour aux espaces de construction partagés comme les bureaux", a-t-elle déclaré.

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