Uzak-UVC: Hava Yoluyla Bulaşan Hastalıklara Karşı Yeni Bir Silah mı?

2024 Ocak ayında, Covid, tüberküloz ve grip gibi solunum yolu hastalıklarıyla mücadelede nispeten yeni ve çok umut vadeden bir yaklaşım üzerine büyük bir yazı yazdım. Bu yaklaşımın adı "uzak-UVC". Yaklaşık 200 ila 235 nanometre dalga boylarında bir ultraviyole ışık türü olan uzak-UVC, hedeflediği hava yoluyla yayılan patojenlerin büyük çoğunluğunu, uzun dalga boylu UV ışınlarının yaptığı gibi insan cildine veya gözlerine zarar vermeden öldürebiliyor.

Buradaki potansiyel muazzam. Hastalık bulaşmasının yaygın olduğu önemli odalara – okullar ve kreşler, hastaneler, perakende mağazaları ve ofisler gibi – birkaç lamba yerleştirebildiğinizi ve havada yayılan hastalıkların büyük çoğunluğunu öldürebildiğinizi hayal edin. Hem acil halk sağlığı açısından hem de Covid gibi salgınların erken dönemlerinde yayılmasını önleme yeteneği açısından faydaları çok büyük olurdu. Bu lambalar havadaki Covid virüslerinin %99,9’undan fazlasını öldürebilir ve hava yoluyla yayılan yeni salgınlara karşı da benzer şekilde etkili olurdu.

Peki neden şu anda uzak-UVC kullanmıyoruz? Bugüne kadar teknolojiyi geride tutan en az iki önemli faktör vardı, ancak benim yazım yayınlanmasından bu yana geçen bir buçuk yılda, her ikisi hakkında da umut verici bilgiler edindik.

Şu anda, 222 nm ultraviyole ışığı (uzak-UVC için standart) elde etmek istiyorsanız, eksimer lamba denilen bir şeye ihtiyacınız var. Bunlar, tıpkı floresan ampullerin yaptığı gibi çalışır: bir gaz içeren bir tüpe elektrik yükü vererek, gazı ışık yaymaya zorlar. Farklı gazlar ve etkileşimli elementler kullanarak farklı dalga boylarında ışık elde edebilirsiniz; uzak-UVC’de, olağan kombinasyon kripton ve klor gazıdır.

Bu yaklaşımın birkaç sorunu var. Kripton-klorür lambaları çoğunlukla 222 nm ışık üretir, ancak yalnızca değil. Eksimer lambaları, diğer dalga boylarını yaymaktan kaçınmak için filtreler içermelidir; bazı filtreler diğerlerinden daha iyi çalışır ve arızalı bir filtre, daha tehlikeli dalga boylarının geçmesine izin vererek bir güvenlik riski oluşturabilir. Kripton-klorür tüpleri de sonsuza kadar dayanmaz ve periyodik olarak değiştirilmesi gerekir, bu da uzak-UVC dezenfeksiyonunun fiyatını artırır.

O zaman hayal, "katı hal" lambaları oldu. Bunlar, gaz dolu tüp yaklaşımını bırakıp yalnızca belirli bir dalga boyunda ışık yayan mekanizmalar kullanacaktı. Bugüne kadar en öne çıkan yaklaşım, bilgisayar/TV ekranlarında ve modern ampullerde kullanılan LED’ler oldu. LED’ler, kullandığınız dalga boyu kısaldıkça daha az verimli hale gelir, bu da bir zorluk oluşturur. Bununla birlikte, sonunda görünür ışık spektrumunun kısa ucunda olan mavi ışık yayan LED’lerimiz oldu ve NS Nanotech gibi girişimler uzak-UVC için LED’ler yapma konusunda uzun bir yol kat etti.

Ancak bu haftanın büyük haberi, başka bir yaklaşımda: ikincil harmonikler. Temelde, lazerler içinden geçirildiğinde lazer ışığının frekansını ikiye katlayan, bu da dalga boyunu yarıya indiren kristaller tasarlayabilirsiniz. Yani uygun bir kristale 444 nm’lik bir mavi lazer tutarsanız, tam olarak 222 nm’lik uzak-UVC ışığı geri alırsınız.

Bu ay gizliden ortaya çıkan, deneyimli fotonik mühendislerinden oluşan bir ekibe sahip ve 6,6 milyon dolarlık başlangıç ​​sermayesiyle desteklenen Raleigh merkezli bir startup olan Uviquity, bu süreci laboratuvarlarında çalışır hale getirdiklerini söyledi. Mavi lazerler bu noktada eski bir teknoloji (Blu-ray adının geldiği yer), olgun bir tedarik zincirine sahip, yani bunları inşa etmek nispeten ucuz ve kolay.

Uviquity’nin kullandığı kristal, alüminyum nitrattan yapılmıştır, bu da elde edilmesi zor bir şey değil – CEO Scott Burroughs’un bana söylediği gibi "alüminyum bol ve nitrojen bol". Burroughs, "Bunları inşa etmek için yepyeni bir teknolojiye veya altyapıya gerek yok" diye devam etti. "Bunu fark ettiğimizde, bunun ne kadar iyi konumlandırılmış olacağını ve çok hızlı bir şekilde ölçeklenebileceğimizi de fark ettik."

Bu tür bir uzak-UVC yayıcının pazara girdikten sonraki önemini abartmak zor. Uzak-UVC lambalarının, yıllar içinde LED’lerde ve diğer çiplerde görülen şiddetli düşüşleri yansıtacak şekilde maliyetlerde düşüş görmesini sağlayabilir. Uzak-UVC dezenfeksiyonunu katlanarak daha ucuz hale getirmek, fikrin ana akım haline gelmesini ve benimsenmesini hızlandırmaya başlayabilir.

Uzak-UVC’nin çekiciliğinin büyük bir kısmı, güneş yanıklarına, kataraktlara ve daha kötüsüne neden olabilen daha yüksek dalga boylu UV’nin aksine, uzak-UVC’nin insanların gözleri ve ciltleri için güvenli olmasıdır. Ancak hava kalitesi üzerindeki etkisi daha az nettir. Yazımda açıkladığım gibi:

Uzak-UV ışığı oksijen moleküllerine çarptığında, bazılarını parçalayarak O3 oluşturur – daha iyi bilinen adı ozon. Ozonun kendisi tehlikelidir ve dünya çapında yılda yaklaşık 365.000 ölümden sorumludur. Ozon ayrıca, havada asılı kalan küçük karbon bazlı moleküller olan uçucu organik bileşiklerle (VOC’ler) etkileşime girer… Bu bileşikler, partikül madde oluşturmak için ozonla etkileşime girer. Ve havadaki partiküller – temelde smog – de öldürebilir.

Bu kulağa kötü geliyor, ancak temel kimya, cevaplanmamış birçok önemli soru bırakıyor. Uzak-UVC lambaları pratikte ne kadar ozon ve partikül kirliliği üretiyor? Havalandırmanın bunu temizlemesi ne kadar zor? Ek maruz kalma seviyeleri önemli bir endişe yaratacak kadar büyük mü?

Burada hala bilmediğimiz çok şey var. Araştırma grubu Blueprint Biosecurity’nin yeni bir raporunda açıkladığı gibi, uzak-UVC ile ilgili ozon hakkındaki belirsizliğin çoğu, aslında ozonun neden sizin için kötü olduğu hakkındaki belirsizliktir. Ozonun ölüm üzerindeki etkisi ozonun kendisinden kaynaklanıyorsa, odaları havalandırmak zararlı olabilir; dışarıda içeriden daha fazla ozon var ve daha iyi havalandırma sadece onu içeri çeker. Ancak ozon çoğunlukla diğer ikincil kirleticiler oluşturduğu için zararlıysa, havalandırma iyi bir fikirdir. Bilmiyoruz ve bu da uzak-UVC ve havalandırma gibi teknolojileri kullanmanın en iyi yolunu anlamayı çok zorlaştırıyor.

Bununla birlikte, bazı yeni araştırmalar, uzak-UVC’nin ozon etkilerinin endişe verici derecede büyük olmadığı konusunda beni geçici olarak daha iyimser yapıyor. Yakın zamanda yayınlanan bir makale, üretici tarafından önerilen şekilde bir uzak-UVC lambasının veya dört adet (önerilerin çok üzerinde) lambanın yerleştirildiği bir ofisi inceledi. Tek lamba odadaki ozon veya partikül seviyelerine hiçbir şey yapmadı. Dört lamba yaptı. Sonuç olarak, uzak-UVC lambaları ölçülü kullanıldığında iç mekan havasını bozmadan dezenfekte edebilir.

Başka bir makale, tek bir uzak-UVC lambasıyla mütevazı derecede daha yüksek ozon seviyeleri buldu – ancak lambanın tavana yerleştirilmesi durumunda, hem insanların ozona maruz kalmasını en aza indirdiğini hem de lambanın havayı dezenfekte etme etkinliğini en üst düzeye çıkardığını buldu.

Bunlar, hem uygun maliyetli lambalar tasarlama mühendislik zorluğu hem de hava üzerindeki etkilerini anlama epidemiyolojik zorluğu açısından uzak-UVC için hala erken günler. Her şeyden çok ihtiyacımız olan şey, ek araştırma.

Ancak geçen yıla göre, bu lambaların her yerde bulunacağı bir dünyaya doğru ilerlediğimizden biraz daha eminim. Kuş gribi gibi potansiyel pandemi tehditleri veya hatta yapay zeka yardımıyla bir laboratuvarda tasarlanan yeni tehlikeli bir solunum virüsü, onları havada öldürebilen zorlu bir yeni düşmanla karşı karşıya kalacak. Şansla, 10 veya 20 yıl içinde çocukluk gribi, tüberküloz enfeksiyonları ve hatta pandemi virüsleri bu yeni silahın çabaları sayesinde zayıflayabilir.