Ny forskning har avslöjat hur ljus kan användas för att förstöra smittsamma coronaviruspartiklar som förorenar ytor. Forskare är intresserade av hur miljöer, som operationer, kan desinficeras grundligt från virus som SARS-CoV-2 som orsakade covid-19-pandemin.
SARS-CoV-2-viruspartiklar är sammansatta av en kärna av nukleinsyrakedjor som innehåller den genetiska informationen från viruset, omgivna av ett lipidmembran med proteinhaltiga toppar som sticker ut. Varje komponent är nödvändig för infektion.
Forskare från University of Southampton undersökte hur ultraviolett laserljus förstör viruset genom att påverka var och en av dessa kritiska komponenter. Genom att använda en specialiserad ultraviolett laser vid två olika våglängder kunde forskarna fastställa hur varje viral komponent bröts ned under det starka ljuset. De fann att genommaterialet var mycket känsligt för nedbrytning och proteinspikar förlorade sin förmåga att binda till mänskliga celler.
UV-ljus inkluderar UVA-, UVB- och UVC-ljus. Mycket lite UVC-ljus vid frekvenser under 280nm når jordytan från solen. Det är detta mindre studerade UVC-ljus som teamet i Southampton använde för sin studie på grund av dess desinficerande egenskaper.
UVC-ljus absorberas starkt av olika virala komponenter, inklusive det genetiska materialet (~260nm) och proteintopparna (~230nm), vilket gör att teamet kan välja laserfrekvenser på 266nm och 227nm för projektet.
Forskare vid University of Southampton, ledda av professor Sumeet Mahajan, arbetade nära forskare från lasertillverkaren, kallade M Squared Lasers, och den resulterande medförfattare av studien publiceras i tidskriften ACS Photonics . Tidningen har titeln "Mechanisms of SARS-CoV-2 Inactivation Using UVC Laser Radiation."
Teamet fann att 266nm ljus orsakade RNA-skada vid låga krafter, vilket påverkade den genetiska informationen om viruset. Dessutom skadade 266 nm ljus strukturen hos spikproteinet SARS-CoV-2, vilket minskade dess förmåga att binda till mänskliga celler genom att bryta ner disulfidbindningar och aromatiska aminosyror.
227nm-ljuset var mindre effektivt för att inducera RNA-skada, men mer effektivt för att skada proteiner genom oxidation (en kemisk reaktion som involverar syre) som utvecklar proteinets struktur.
Viktigt är att SARS-CoV-2 har bland de största genomen för RNA-virus. Detta gör den extra känslig för genomskador.
Professor Mahajan sa:"Ljusdeaktivering av luftburna virus erbjuder ett mångsidigt verktyg för desinfektion av våra offentliga utrymmen och känslig utrustning som annars kan visa sig vara svår att dekontaminera med konventionella metoder. Nu förstår vi den differentiella känsligheten hos molekylära komponenter i virus för ljusdeaktivering. upp möjligheten till en finjusterad desinfektionsteknik."
Ljusbaserad deaktivering har fått mycket uppmärksamhet på grund av det breda utbudet av applikationer där konventionella vätskebaserade deaktiveringsmetoder inte är lämpliga. Nu är mekanismen för avaktivering bättre förstått, detta är ett viktigt steg i att rulla ut tekniken.
Mer information: George Devitt et al, Mechanisms of SARS-CoV-2 Inactivation Using UVC Laser Radiation, ACS Photonics (2023). DOI:10.1021/acsphotonics.3c00828
Journalinformation: ACS Photonics
Tillhandahålls av University of Southampton
