Nieuw onderzoek heeft onthuld hoe licht kan worden gebruikt om besmettelijke coronavirusdeeltjes te vernietigen die oppervlakken verontreinigen. Wetenschappers zijn geïnteresseerd in hoe omgevingen, zoals operaties, grondig kunnen worden gedesinfecteerd tegen virussen zoals SARS-CoV-2 die de COVID-19-pandemie hebben veroorzaakt.

SARS-CoV-2-virale deeltjes bestaan ​​uit een kern van nucleïnezuurketens die de genetische informatie van het virus bevatten, omgeven door een lipidemembraan met uitstekende eiwitpieken. Elk onderdeel is nodig voor infectie.

Onderzoekers van de Universiteit van Southampton onderzochten hoe ultraviolet laserlicht het virus vernietigt door elk van deze cruciale componenten te beïnvloeden. Door een gespecialiseerde ultraviolette laser op twee verschillende golflengten te gebruiken, konden de wetenschappers bepalen hoe elke virale component onder het felle licht afbrak. Ze ontdekten dat het genomische materiaal zeer gevoelig was voor afbraak en dat eiwitpieken hun vermogen verloren om zich aan menselijke cellen te binden.

UV-licht omvat UVA-, UVB- en UVC-licht. Zeer weinig UVC-licht met frequenties onder 280 nm bereikt het aardoppervlak vanaf de zon. Het is dit minder bestudeerde UVC-licht dat het team in Southampton voor hun onderzoek gebruikte vanwege de desinfecterende eigenschappen.

UVC-licht wordt sterk geabsorbeerd door verschillende virale componenten, waaronder het genetisch materiaal (~260 nm) en de eiwitpieken (~230 nm), waardoor het team voor het project laserfrequenties van 266 nm en 227 nm kan selecteren.

Wetenschappers van de Universiteit van Southampton, onder leiding van professor Sumeet Mahajan, werkten nauw samen met wetenschappers van de laserfabrikant, genaamd M Squared Lasers, en het resulterende co-auteuronderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift ACS Photonics . Het artikel is getiteld:"Mechanismen van SARS-CoV-2-inactivatie met behulp van UVC-laserstraling."

Het team ontdekte dat 266 nm-licht bij lage vermogens RNA-schade veroorzaakte, waardoor de genetische informatie van het virus werd aangetast. Bovendien beschadigde 266 nm-licht de structuur van het SARS-CoV-2-spike-eiwit, waardoor het vermogen om zich aan menselijke cellen te binden werd verminderd door disulfidebindingen en aromatische aminozuren af ​​te breken.

Het 227 nm-licht was minder effectief in het veroorzaken van RNA-schade, maar effectiever in het beschadigen van eiwitten door oxidatie (een chemische reactie waarbij zuurstof betrokken is) waardoor de structuur van het eiwit ontvouwt.

Belangrijk is dat SARS-CoV-2 een van de grootste genomen voor RNA-virussen heeft. Dit maakt het bijzonder gevoelig voor genomische schade.

Professor Mahajan zei:“De deactivering door licht van virussen in de lucht biedt een veelzijdig hulpmiddel voor de desinfectie van onze openbare ruimtes en gevoelige apparatuur die anders moeilijk te ontsmetten zou kunnen zijn met conventionele methoden. Nu we de verschillende gevoeligheid van moleculaire componenten in virussen begrijpen voor deactivering door licht, opent dit de deur de mogelijkheid van een nauwkeurig afgestemde desinfectietechnologie vergroten."

Op licht gebaseerde deactivatie heeft veel aandacht gekregen vanwege het brede scala aan toepassingen waarvoor conventionele op vloeistoffen gebaseerde deactiveringsmethoden niet geschikt zijn. Nu het mechanisme van deactivering beter wordt begrepen, is dit een belangrijke stap in de uitrol van de technologie.

Meer informatie: George Devitt et al, Mechanismen van SARS-CoV-2-inactivatie met behulp van UVC-laserstraling, ACS Photonics (2023). DOI:10.1021/acsphotonics.3c00828

Journaalinformatie: ACS Fotonica

Aangeboden door Universiteit van Southampton