科学探索|NIST科学家正寻找用于消灭冠状病毒的最佳紫外线灯 NIST科学家正寻找用于消灭冠状

NIST和DHS的研究合作揭示了哪些波长的紫外线对COVID-19病毒的消毒效果最好。要对一个表面进行消毒，你可以用紫外线（UV）照射它，它的波长比人眼能看到的更蓝。但是要专门灭活SARS-CoV-2（引起COVID-19的病毒），哪种波长的光最好？以及多少辐射才足够？

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要回答这些问题，科学家必须克服两个主要障碍。首先，他们需要将病毒与环境中的无关物质完全分离。第二，他们必须一次用单一波长的紫外线照射病毒，在测试之间尽量不改变实验装置。
最近的一项研究克服了这两个障碍，完成了可能是有史以来对几种不同的紫外线和可见光波长如何影响SARS-CoV-2的最彻底测试。这项研究是美国国家标准与技术研究所（NIST）和美国国土安全部（DHS）科学与技术局实验室--国家生物防御分析与对策中心（NBACC）之间的一项合作。
在最近发表在《应用光学》杂志上的一篇新论文中，合作者描述了他们在一个安全的实验室里将单一波长的光投射到COVID-19病毒样品上的新颖系统。该实验室被列为生物安全3级（BSL-3），旨在研究吸入后有可能致命的微生物。他们的实验比迄今为止对引起COVID-19的病毒的任何其他研究测试了更多波长的紫外线和可见光。

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该装置的照片。左图：包含激光到光纤耦合系统的盒子内部特写。中间。BSL-3门外走廊上的激光系统。右图。BSL-3里面的实验装置特写，包括放置SARS-CoV-2样本的房间。资料来源：NIST
那么，SARS-CoV-2有特殊弱点吗？事实证明，没什么特别的。SARS-CoV-2病毒容易受到与其他病毒相同波长的紫外线的影响，比如那些导致流感的病毒。最有效的波长是222和280纳米（nm）之间的"UVC"范围内的波长。UVC光（全范围从200到280纳米）比导致晒伤的UVB波长（280到315纳米）短。
科学家们还表明，病毒的周围环境可以对病毒产生保护作用。在实验中，将病毒放在纯水中时，所需的紫外线剂量比放在模拟唾液中时要小，后者含有实际人类唾液中的盐、蛋白质和其他物质。将病毒悬浮在模拟唾液中创造了一种类似于涉及打喷嚏和咳嗽的真实世界情景。这一细节可能使研究结果比以前的研究更具有直接信息性。
NBACC的Michael Schuit说："我认为这项研究的一大贡献是，我们能够表明，我们在大多数研究中看到的那种理想化的结果并不总是能预测在有更现实的情况下会发生什么。当你有像病毒周围的模拟唾液这样的物质时，这可能会降低紫外线净化方法的功效。"
紫外线消毒设备的制造商和监管机构可以利用这些结果来帮助了解医疗机构、交通工具甚至液体的表面应该被照射多长时间以实现SARS-CoV-2病毒的灭活。
"现在有很大的推动力让紫外线消毒进入商业氛围，"NIST研究员Cameron Miller说。"长期而言，希望这项研究将导致测量灭活SARS-CoV-2和其他有害病毒所需的紫外线剂量的标准和其他方法。"
这个项目建立在NIST团队与另一个合作者就灭活水中微生物所做的早期工作之上。
根据不同的波长，紫外光以不同的方式损害病原体。一些波长可以破坏微生物的RNA或DNA，使它们失去复制的能力。其他波长可以分解蛋白质，破坏病毒本身。
尽管人们知道紫外线的消毒能力已经有一百多年了，但在过去的十年里，紫外线消毒研究出现了爆炸性增长。原因之一是，传统的紫外线光源有时含有有毒物质，如汞。最近，使用无毒的LED灯作为紫外线光源已经减轻了其中的一些担忧。