Инновационный метод оценки дезинфекции воздуха за минуты

Ученые из одного из ведущих технических университетов разработали революционный способ оценки эффективности систем очистки воздуха, который позволяет получать результаты всего за несколько минут. Это открытие может значительно ускорить разработку и внедрение передовых технологий борьбы с вирусными инфекциями, передающимися воздушно-капельным путем.

Новая методика основана на использовании ультрафиолетовой флуоресценции — явлении, при котором молекулы поглощают УФ-свет, а затем излучают энергию на другой длине волны. Исследования показали, что вирусные аэрозоли демонстрируют более яркое свечение до обработки дезинфицирующими средствами, чем после нее. Это свойство позволяет быстро и косвенно отслеживать эффективность работы воздухоочистительных устройств.

Прорыв в области мониторинга

«Наши результаты свидетельствуют о возможности быстрого обнаружения изменений в инфекционности аэрозолей в режиме реального времени без трудоемких лабораторных процедур», — отмечает один из авторов исследования, научный сотрудник университета. По его словам, эта технология может стать ценным инструментом для изучения поведения патогенных аэрозолей и их способности к заражению, что крайне важно для формирования рекомендаций в области общественного здравоохранения.

Традиционный метод оценки эффективности дезинфекции воздуха требует сбора проб патогенов до и после обработки. Для вирусов это предполагает заражение клеток-хозяев с последующим микроскопическим анализом признаков инфекции. Этот процесс занимает много времени и позволяет получить лишь одно измерение эффективности за раз.

Как работает новая технология

В отличие от традиционного подхода, новая методика позволяет получить результаты уже через несколько минут после отбора небольшой части воздушного потока на входе и выходе из дезинфекционного устройства или камеры. Отобранные пробы воздуха поступают в специальный прибор, который измеряет размер каждой частицы, подвергает ее воздействию УФ-света и фиксирует интенсивность свечения. За пару минут проводится тысячи таких измерений, и естественные вариации между частицами формируют колоколообразную кривую распределения интенсивности флуоресценции.

Эта кривая смещается в сторону более низких значений по мере увеличения доли инактивированных вирусных аэрозолей в процессе дезинфекции. Сравнивая интенсивность свечения проб воздуха до и после обработки, исследователи могут определить эффективность дезинфекции. Как только для конкретного патогена установлено ожидаемое смещение кривой между обработанными и необработанными вирусами, оценка эффективности занимает всего несколько минут.

Для разработчиков дезинфекционных систем, таких как группа ученых под руководством профессора гражданской и экологической инженерии, это означает возможность быстрого прототипирования и тестирования при различных параметрах воздушного потока, температуры, влажности и других факторов.

«Даже с учетом изменения парадигмы в отношении значимости передачи заболеваний воздушно-капельным путем, технологии дезинфекции воздуха, не основанные на фильтрации, развиваются медленно из-за трудоемкости традиционных методов подтверждения инактивации патогенов», — поясняет руководитель исследования. «Наличие косвенного индикатора инфекционности патогенов, должным образом откалиброванного, может значительно ускорить этот процесс».

Ограничения и перспективы применения

Исследователи отмечают, что мониторинг флуоресценции может быть эффективен и для других методов дезинфекции, таких как использование озона или хлора. Однако для технологий, разрушающих геном вируса, например, ультрафиолетового излучения, этот метод не подходит. Геном находится слишком глубоко внутри вируса, чтобы его можно было обнаружить с помощью флуоресцентных методов, поэтому их сигнатуры не изменяются аналогичным образом.

Группа ученых изучает взаимодействие аэрозолей с сильными электрическими полями, которые создают нетепловую плазму — области, содержащие заряженные молекулярные фрагменты. Эти фрагменты повреждают вирусы и делают их безвредными. В лабораторных условиях, а также на закрытых животноводческих предприятиях, было продемонстрировано снижение количества инфекционных вирусов в воздушном потоке на 99,9%. На основе этой технологии был создан прототип защитного респираторного оборудования, который в настоящее время проходит испытания на одном из предприятий по переработке мяса птицы в Мичигане.

*Instagram, Meta и Facebook признаны экстремистскими организациями и запрещены на территории РФ.