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UVC lejano

La ubicación de la radiación 'UVC lejana' (200-235 nm) en el espectro electromagnético

La radiación ultravioleta lejana (UVC) es un tipo de radiación germicida ultravioleta que se está estudiando y desarrollando comercialmente por su combinación de propiedades de inactivación de patógenos y efectos negativos reducidos para la salud humana cuando se utiliza dentro de las pautas de exposición. [1] [2] [3] [4]

La radiación ultravioleta lejana (UVC) (200-235 nm), si bien forma parte del espectro más amplio de la radiación ultravioleta C (100-280 nm), se distingue por sus efectos biofísicos únicos en los tejidos vivos. A diferencia de las lámparas UV-C convencionales (que suelen tener emisiones máximas a 254 nm), la radiación ultravioleta lejana (UVC) muestra una penetración significativamente reducida en el tejido biológico. Esta profundidad de penetración limitada se debe principalmente a la fuerte absorción por parte de las proteínas en longitudes de onda inferiores a 240 nm. [5] En consecuencia, los fotones de la radiación ultravioleta lejana se absorben principalmente en las capas protectoras externas de la piel y los ojos antes de llegar a las células sensibles, [6] [7] lo que da como resultado efectos mínimos para la salud. Sin embargo, la radiación ultravioleta lejana puede provocar efectos negativos para la salud a través de subproductos reactivos como el ozono.

Si bien la tecnología se ha estudiado desde principios de la década de 2010, la mayor demanda de herramientas desinfectantes durante la pandemia de COVID-19 jugó un papel importante en estimular el interés académico y comercial en la luz ultravioleta lejana (UVC). A diferencia de las lámparas UV-C germicidas convencionales, que se limitan a la inactivación de patógenos en la parte superior de la habitación (por encima de las cabezas de las personas [8] ) o al uso en espacios desocupados debido a sus efectos negativos en la piel y los ojos humanos, la luz ultravioleta lejana se considera prometedora para la inactivación de patógenos en toda la habitación debido a su mayor seguridad. Esto permite la instalación de luces UVC lejanas en los techos, lo que potencialmente permite la desinfección directa de la zona de respiración mientras las personas están presentes.

Si bien la luz ultravioleta lejana muestra potencial para su implementación en una amplia variedad de casos de uso, su adopción más amplia como estrategia de prevención de pandemias requiere más investigaciones sobre su seguridad y eficacia.

Desarrollo histórico

El desarrollo de la tecnología Far-UVC fue liderado principalmente por la investigación del Dr. David J. Brenner y sus colegas (incluidos David Welch y Manuela Buonanno) en el Centro de Investigación Radiológica de la Universidad de Columbia . A principios de la década de 2010, Brenner estudió inicialmente la tecnología Far-UVC por su potencial como desinfectante de sitios quirúrgicos . [9] Durante la siguiente década, su laboratorio comenzó a estudiar la tecnología por su capacidad para prevenir la transmisión aérea de patógenos, así como sus efectos sobre la salud en la piel de los mamíferos. [10] En 2018, un artículo seminal publicado por el laboratorio de Brenner anunció la tecnología como una tecnología económica y segura para reducir la propagación de enfermedades microbianas transmitidas por el aire como la tuberculosis y la influenza . [3]

Durante la pandemia de COVID-19, aumentaron los esfuerzos de investigación y comercialización de la luz ultravioleta lejana. [11] [2] Actualmente, se está estudiando más a fondo la tecnología por su seguridad y eficacia, en particular en lo que respecta a su efecto en la creación de ozono y las interacciones con la química del aire interior y el entorno construido . [12] [13] Los últimos estudios respaldan la evidencia inicial sobre la eficacia germicida de la tecnología en entornos realistas similares a habitaciones. [1]

Seguridad y eficacia

Las investigaciones del laboratorio Brenner y otros científicos han demostrado que la luz ultravioleta C lejana tiene un perfil de seguridad y eficacia mejorado en comparación con otras longitudes de onda ultravioleta. [5] Al evaluar las luces germicidas ultravioleta, la salud de los ojos y la piel son las principales preocupaciones. La luz UV-B , predominantemente responsable de los efectos nocivos de la luz solar, plantea el mayor riesgo de eritema , fotoqueratitis , quemaduras solares y cáncer de piel . [14] [15] [16] Si bien las longitudes de onda más largas de la luz UV-C y la luz UV-A también pueden causar daños, sus efectos son menos graves que los de la luz UV-B.

Por el contrario, la luz ultravioleta lejana ha mostrado resultados notablemente diferentes. Los estudios realizados tanto en ratones de laboratorio como en humanos no han encontrado ningún impacto significativo en la salud de la piel, [17] [18] [6] incluso en dosis que superan con creces las pautas actuales. [19] Esta mayor seguridad se atribuye a la dificultad de la luz ultravioleta lejana para penetrar la capa más externa de la epidermis llamada estrato córneo . [5] El estrato córneo es eficaz para bloquear la luz ultravioleta lejana, ya que está compuesto principalmente de células muertas llenas de proteína queratina , que absorbe la luz ultravioleta lejana.

En cuanto a la seguridad ocular, si bien aún se encuentran pendientes estudios exhaustivos en humanos, se han realizado investigaciones limitadas sobre la exposición de los ojos humanos a las lámparas UVC lejanas en el techo. Estos estudios no han encontrado evidencia de daño o aumento de la incomodidad. [20] [21] Además, la investigación en ratas ha revelado una penetración y daño significativamente reducidos de la UVC lejana en comparación con otras longitudes de onda UV. [7] [22] [23] Estos hallazgos sugieren un perfil de seguridad prometedor para la UVC lejana, aunque se necesitan más investigaciones, particularmente en los ojos humanos, para establecer completamente sus efectos a largo plazo.

Cuando la radiación ultravioleta lejana interactúa con el oxígeno del aire , produce ozono y otros subproductos, [24] [25] [26] [27] un efecto que se ha demostrado en entornos de laboratorio y del mundo real. [28] [29] [30] Si bien el grado en que este ozono producido conduce a efectos negativos para la salud es objeto de una investigación activa, [31] [32] [33] el mecanismo por el cual el ozono causa enfermedades cardiovasculares y mortalidad prematura se ha establecido en entornos al aire libre. [34]

Una preocupación clave para las implementaciones de UVC lejano es equilibrar la dosis de radiación y las tasas de inactivación microbiana. [35] Aunque se ha demostrado que la UVC lejana es eficaz para inactivar una amplia gama de virus en dosis que caen por debajo de los límites de exposición, [36] [37] la dosis óptima para lograr una desactivación suficiente y estándares de calidad del aire interior requieren más estudios. [38]

Se pueden perder atributos positivos de seguridad para la piel y los ojos si una lámpara de UVC lejana determinada produce emisiones no deseadas en longitudes de onda distintas a las especificaciones establecidas para el dispositivo. Por este motivo, se han sugerido filtros ópticos como un dispositivo de mitigación. [39] También se han estudiado técnicas de mitigación para la producción de ozono. [40]

Soldados de la Guardia Nacional parados en círculo hacen un gesto hacia un pequeño dispositivo blanco montado en el techo de una instalación militar similar a una oficina.
Se utiliza una lámpara excimer de cloruro de criptón Far-UVC para desinfectar el aire en una instalación de la Guardia Nacional.

Dispositivos Far-UVC y comercialización

El dispositivo más común utilizado para generar radiación UVC lejana es una lámpara excimer de cloruro de criptón (KrCl) , que emite luz en la longitud de onda de 222 nm. Tras el aumento repentino de la demanda de herramientas desinfectantes provocado por la pandemia de COVID-19, varias empresas comenzaron a comercializar y vender dispositivos UVC lejana para el consumidor. Estos dispositivos vienen en muchas configuraciones y factores de forma comerciales diferentes. No hay estimaciones públicas disponibles para el tamaño de la industria de dispositivos UVC lejana.

Regulación

Teniendo en cuenta la naturaleza evolutiva de la tecnología, los organismos reguladores de todo el mundo aún no han creado normas vinculantes sobre lo que se considera una dosis segura y eficaz para las implementaciones de UVC lejano, ni han creado certificaciones o aprobado regulaciones para la seguridad de los dispositivos comerciales de UVC lejano. Se ha propuesto una legislación para regular la producción de ozono a partir de luz ultravioleta germicida en California. [41] En lugar de regulaciones o normas formales, las asociaciones profesionales establecen directrices para los límites de exposición y la calidad del aire interior. [5] [42] [43] Algunos han sugerido que estos límites de exposición son demasiado conservadores y deben revisarse para la radiación UV-C de longitud de onda más corta. [44]

Referencias

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