Paramètres optimisés pour un SRAS efficace

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 16664 (2022) Citer cet article

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La propagation des infections par le SRAS-CoV-2 et la gravité de la pandémie de maladie à coronavirus de 2019 (COVID-19) ont entraîné le développement rapide de médicaments, de vaccins et de contre-mesures pour réduire la transmission virale. Bien que de nouvelles stratégies thérapeutiques soient disponibles pour prévenir l’infection par le SRAS-CoV-2, les mutations virales restent une menace sérieuse pour la communauté des soins de santé. Par conséquent, des dispositifs médicaux équipés de fonctionnalités d’éradication des virus sont nécessaires pour prévenir la transmission virale. Les LED UV gagnent en popularité dans le domaine médical, utilisant le spectre UVC le plus germicide, qui agit par formation de photoproduits. Ici, nous avons développé un dispositif médical portable et rechargeable capable de désinfecter le SRAS-CoV-2 à 99,9 % en moins de 10 s, pendant 6 h. À l’aide de cet appareil, nous avons étudié l’effet antiviral des UVC-LED (275 nm) contre le SRAS-CoV-2 en fonction de la distance d’irradiation et du temps d’exposition. Une distance d'irradiation de 10 à 20 cm, un temps d'exposition < 10 s et des doses UV > 10 mJ/cm2 ont été jugées optimales pour l'élimination du SRAS-CoV-2 (réduction virale ≥ 99,99 %). Les systèmes UVC-LED présentent des avantages tels qu’une stabilisation rapide de l’intensité et une insensibilité à la température, et peuvent contribuer au développement de dispositifs médicaux capables de contenir l’infection par le SRAS-CoV-2. En démontrant l’inactivation du SRAS-CoV-2 avec une irradiation UVC-LED à très court terme, notre étude pourrait suggérer des lignes directrices pour garantir un environnement médical plus sûr.

La pandémie de maladie à coronavirus de 2019 (COVID-19) s’est propagée dans le monde entier depuis son apparition initiale en 2019, entraînant une morbidité et une mortalité graves. Elle est causée par le SRAS-CoV-2 (coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère), un virus hautement contagieux, détecté principalement dans des échantillons provenant des voies respiratoires et des sites nasopharyngés chez des patients atteints de COVID-191. Les rapports indiquent une transmission entre humains dans un délai de 2 à 10 jours, montrant que le virus se propage par contact direct, tel que des mains et des surfaces contaminées, et par voie aérienne2. Dans des conditions environnementales, le SARS-CoV-2 reste viable dans les aérosols jusqu'à 3 h et est plus stable sur le plastique et l'acier inoxydable (jusqu'à 72 h) que sur le cuivre (4 h) et le carton (24 h)3. L'exposition à des matériaux environnementaux contaminés peut être évitée par de nombreuses techniques de contrôle, notamment la stérilisation thermique, la désinfection chimique, la filtration des surfaces désinfectantes et l'irradiation ultraviolette (UV)4. Les éventuels dégâts matériels causés par la stérilisation thermique et la toxicité des désinfectants chimiques, ainsi que la pénurie de filtres sur le marché, constituent un défi majeur tout au long de la pandémie, générant une demande alarmante de systèmes de désinfection plus durables4. Compte tenu de la transmission rapide du virus, il est important de développer des mesures et des technologies durables capables d’inactiver le virus et de limiter la transmission.

La croissance du marché mondial des UVC (ultraviolets-C) a été positivement impactée par l’épidémie de COVID-19. Pendant la pandémie, la désinfection UV de l’air et des surfaces a attiré l’attention sur les appareils UV et de nombreux produits sont devenus disponibles sur le marché4. Divers lieux publics présentant différents niveaux d’air contaminé et de matériaux environnementaux ont commencé à utiliser des systèmes de désinfection de surfaces par UV4. Les rayons UV sont classés en trois types de base selon leur longueur d'onde : UVA (320 à 400 nm), UVB (280 à 320 nm) et UVC (100 à 280 nm)5. Divers centres de recherche et laboratoires développent des produits à base d'UVC pour prévenir la propagation des infections. Les diodes électroluminescentes UV (UV-LED) sont des dispositifs sans mercure qui peuvent être utilisés pour des opérations à la demande6. Alors que les lampes au mercure émettent de la lumière uniquement à une longueur d'onde particulière, les LED UV sont capables d'émettre de la lumière à plusieurs longueurs d'onde individuelles5. Par mesure de santé publique et de sécurité environnementale, le Programme des Nations Unies pour l’environnement (PNUE) a interdit les produits contenant du mercure en 2013 et, à partir de 2020, les lampes au mercure à basse pression devaient être remplacées par de nouvelles sources émettant des UV7. L'irradiation UV est une approche antimicrobienne émergente en raison de sa flexibilité, de sa disponibilité et de la facilité de contrôle des diagrammes de rayonnement8. Les dispositifs médicaux équipés de LED UV gagnent désormais en popularité dans les domaines médicaux, les UVC, qui agissent par la formation de photoproduits, étant considérés comme la région germicide la plus efficace du spectre UV9. De plus, une étude récente a révélé que l’intensité des LED UVC n’était pas affectée par les changements de température ou le temps de préchauffage10. De plus, les UVC-LED inactivent les agents pathogènes par plusieurs mécanismes, notamment les dommages aux acides nucléiques ou aux protéines et la production de radicaux oxygène11,12. Une étude récente a rapporté qu’une irradiation avec des LED UVC à une longueur d’onde de 280 ± 5 nm inactivait rapidement le SRAS-COV-2 isolé chez un patient atteint de COVID-199. En outre, une autre étude a rapporté l’élimination du SRAS-COV-2 lors d’un traitement à haute température (> 56 °C) et d’une irradiation UVC (100-280 nm)13. Diverses technologies pour désinfecter le COVID-19 utilisant les UV comprennent la technologie d'oxydation photoélectrochimique (PECO) utilisée dans le développement d'un purificateur d'air, dans laquelle la lumière UV-A a été utilisée pour activer un catalyseur dans le filtre recouvert de nanoparticules afin d'oxyder les contaminants de l'air14. Conformément à ces résultats, nous avons développé un dispositif médical portable et rechargeable pour la désinfection du SRAS-CoV-2, qui peut être utilisé pour stériliser les zones difficiles d'accès ou les surfaces qui se tacheront ou réagiront d'une autre manière au contact de produits chimiques de nettoyage. Dans la présente étude, nous démontrons des réductions du SRAS-COV-2 par UVC en fonction du temps d’exposition et de la distance et visons à optimiser et à valider les performances du dispositif UVC-LED développé.