Der aktuelle Ausbruch von Covid-19 hat ein wachsendes Interesse an einer neuartigen Desinfektionstechnologie geweckt. Vor allem die “berührungsfreie” automatische Raumdesinfektion hat viel Aufmerksamkeit erhalten: Neben unserem eigenen ozonbasierten STERISAFE PRO-Gerät gehören Wasserstoffperoxid-Nebelgeräte und UV-Licht-Roboter zu den Hauptakteuren in diesem Sektor. Dieser kurze Überblick befasst sich mit den UV-basierten Lösungen und zielt darauf ab, ein grundlegendes Verständnis der Technologie und einen direkten Vergleich mit dem STERISAFE PRO zu vermitteln.

Was ist UV?

Ultraviolettes (UV) Licht ist ein Teil des für das menschliche Auge unsichtbaren Lichtspektrums. Es wird typischerweise in drei Typen kategorisiert, abhängig vom Wellenlängenbereich: UVA, UVB und UVC. Die einzige Art, die sich für biozide Zwecke eignet, ist das UVC-Licht (200-280 nm), das bekanntlich Zellschäden auf DNA- oder RNA-Ebene verursacht und die Inaktivierung von Mikroorganismen bewirkt. Außerdem ist bekannt, dass UVC in der Lage ist, andere zelluläre Ziele wie Zellwände zu oxidieren. Die Erzeugung von UVC-Licht kann durch verschiedene Mittel und Typen von Glühbirnen erfolgen, die sich in ihrer Intensität, ihrer Emissionsart (z.B. kontinuierlich vs. gepulst) und schließlich in ihrer Wirksamkeit unterscheiden. Die lichtbasierte Wirkung der UV-Technologie bringt ein offensichtliches Manko mit sich: Sie kann die Bereiche, die sie nicht “sehen” kann, nicht desinfizieren. Man nennt dies den “Schatteneffekt”, bei dem im Gegensatz zu gasbasierten Lösungen wie der Ozonierung ein UV-Gerät niemals in der Lage sein wird, jeden Winkel eines Raumes zu desinfizieren. Dies ist zwar der wichtigste und offensichtlichste Nachteil dieser Technologie, aber es gibt auch andere Aspekte, die Anlass zu berechtigten Bedenken geben könnten. Diese Bedenken hängen hauptsächlich mit der Wirkungsweise des UV-Lichts zusammen, dessen Wirksamkeit stark abhängig ist von (1) der Intensität und Dosis des UV-Lichts, (2) dem Abstand zwischen der Lichtquelle und der zu dekontaminierenden Oberfläche und (3) der Expositionszeit.

Diese drei Faktoren sind unvermeidlich miteinander verbunden, da ein kürzerer Abstand zwischen der Lichtquelle und der Zieloberfläche eine höhere Intensität liefert, aber eine kleinere Oberfläche behandelt; und die erforderliche Belichtungszeit muss daher für alle behandelten Oberflächen berücksichtigt werden. Es ist daher von größter Wichtigkeit, sicherzustellen, dass auf UV-Licht basierende Desinfektionssysteme richtig eingesetzt werden, um eine angemessene Desinfektion zu gewährleisten. Dafür ist die korrekte Überwachung der wichtigen Parameter (Abstand zu den Zieloberflächen, Einwirkzeit aller Oberflächen) zu jedem Zeitpunkt des Prozesses entscheidend – mit STERISAFE PRO wird diese ständige Echtzeit-Überwachung durch die integrierten Ozon- und Feuchtigkeitsdetektoren gewährleistet. Die meisten seriösen Unternehmen werden natürlich Wirksamkeitstests durch Dritte durchgeführt haben, um ihre Angaben zu validieren, aber dies ist auf europäischer Ebene nicht gesetzlich vorgeschrieben, da UV-Licht unter den meisten Umständen nicht unter die Biozid-Produkte-Verordnung (BPR) fällt. Und die kontrollierten Bedingungen solcher Tests lassen sich in realen Bedingungen kaum reproduzieren.

UV als Flächendesinfektionsmittel

Insbesondere basieren die Angaben zur UV-Wirksamkeit (falls vorhanden) auf Testergebnissen, die aus einem festen Abstand (normalerweise 30 cm, 50 cm oder 1 m) gemacht wurden. Da Licht jedoch einem umgekehrten quadratischen Gesetz unterliegt, nimmt die Intensität des UV-Lichts mit zunehmender Entfernung exponentiell ab. Das bedeutet, dass bei einer Verdoppelung der Entfernung die verbleibende Intensität zum Erreichen der Zieloberfläche nur noch ein Viertel beträgt. Dies ist in Abbildung 1 zu sehen: Ab einer Entfernung von 1,2 m von der Quelle fällt die UV-Intensität auf nur noch 6,3% der Ausgangsintensität ab. Aufgrund dieser Besonderheit ist der Intensitätsverlust gleichbedeutend mit einem Verlust an biozider Wirksamkeit; daher werben die Hersteller in der Regel mit einer logarithmischen Reduktion zwischen 2 und 4, weit entfernt von einer logarithmischen Reduktion von 6, wie sie bei anderen Technologien zu beobachten ist (Link zu unserer Wirksamkeitstabelle). Zusätzlich muss ein statisches UV-Lichtsystem, um effizient zu sein, an 3 oder 4 verschiedenen Positionen innerhalb eines Raumes platziert werden, um eine korrekte Abdeckung der Oberflächen zu gewährleisten. Während eine einzelne Zykluszeit für UV-Licht in der Tat schnell ist und normalerweise auf etwa 15 Minuten festgelegt wird, muss die Gesamtzykluszeit für einen einzelnen Raum mit der Anzahl der unterschiedlichen Positionen multipliziert werden.

Abbildung 1. Die UV-Lichtintensität nimmt mit zunehmender Entfernung von der Quelle ab, wobei ein inverses Quadratgesetz befolgt wird (I entspricht der Intensität, dder Entfernung von der Quelle)

Die Automatisierung des UV-Prozesses wurde entwickelt, um dieses Problem zu umgehen. Obwohl sie praktischer in Bezug auf Autonomie und allgemeine Abdeckung sind, können die inhärenten Grenzen von UV-basierten Systemen nicht umgangen werden, und die Gewährleistung der vollen Intensität auf allen Oberflächen ist immer noch fast undurchführbar. Abbildung 2 veranschaulicht dieses Problem, wobei ein Vergleich zwischen einem passiven UV-System, einem automatisierten Prozess und einem STERISAFE PRO-Zyklus vorgenommen wird. Schatteneffekte sind gut illustriert, ebenso wie der Unterschied in dem Expositionsniveau zwischen verschiedenen Oberflächen. Da niedrigere Expositionsniveaus zu einer geringeren Inaktivierungsrate führen könnten, ist es wichtig zu beachten, dass einige Organismen auch Mechanismen besitzen, um mit UV-geschädigter DNA umzugehen, von denen die wichtigste als Photoreaktivierungbezeichnet wird. Wie bei allen Arten von Bioziden kann eine partielle Desinfektion gefährlich sein und zu einer erhöhten Resistenz führen. Daher ist eine ordnungsgemäße Standardarbeitsanweisung (SOP) bei der Verwendung von UV-basierter Technologie unerlässlich. Automatisierte UV-Lösungen stützen sich dabei in der Regel auf künstliche Intelligenz (KI), während passive Lösungen einen entsprechend geschulten Bediener erfordern.

Abbildung 2. Expositionsvergleich zwischen (1) passiver UV-basierter Technologie (links); (2) automatisierter UV-basierter Technologie; und (3) einem STERISAFE PRO-Zyklus.

Zusätzlich zu den Schwächen, die damit verbunden sind, eine Beleuchtungsquelle zu sein, hat die UV-basierte Technologie einige gemeinsame Probleme mit anderen Arten der Desinfektion. Hersteller von UV-Lichtgeräten behaupten oft, dass keine direktenNebenprodukte entstehen; dennoch werden bei der Reaktion mit UVC-Licht Nebenprodukte gebildet, abhängig von der Art der Verbindungen, die bereits im zu behandelnden Raum vorhanden sind. Einige organische Verbindungen oxidieren teilweise in der Gegenwart von UV-Licht und erzeugen so genannte Desinfektionsnebenprodukte (DBPs). Dazu gehören gasförmige Verbindungen wie Formaldehyd, Benzaldehyd, Essigsäure, Acetaldehyd, Ameisensäure und Kohlenmonoxid. Auch Feinstaub, ähnlich der Smogbelastung in dichten städtischen Gebieten, wird sich bilden. Partikel- und gasförmige Stoffe sind für das so genannte Sick-Building-Syndrom (SBS) verantwortlich, das zuverlässig für Kopfschmerzen, schleppende Arbeitsleistung, Konzentrationsschwäche und erhöhte Krankheitstage der Arbeitnehmer verantwortlich ist.

Die Entstehung solcher Verbindungen ist am deutlichsten am Restgeruch zu erkennen, der manchmal nach einer UV-Behandlung vorhanden ist – verbrannte Partikel von Haaren oder Haut werden beispielsweise in der Luft vorhanden sein. Abhängig von den Anfangsbedingungen kann die Intensität des Restgeruchs so stark sein, dass er bei den Arbeitern ein gewisses Unbehagen auslösen kann. Es ist wichtig zu beachten, dass praktisch alle Desinfektionsmittel, einschließlich Ozon, das Potenzial besitzen, mit organischen Verbindungen zu reagieren, die ursprünglich auf einer zu behandelnden Oberfläche oder in der Luft vorhanden sind. Aber während STERISAFE PRO mit einem elektrostatischen Abscheider (ESP) ausgestattet ist, der diese Partikelüberreste herausfiltert, um sie zusammen mit einigen gasförmigen Stoffen auf ein sicheres Niveau zu reduzieren, verfügt unseres Wissens nach kein UV-basiertes Gerät über diese Funktion (siehe unser Whitepaper zu diesem Thema unter https://sterisafe.eu/direct-handling-of-disinfection-products-dangers-and-solution/). Darüber hinaus wird, wie bei praktisch jedem Biozid, das, was für Mikroorganismen schädlich ist, wird auch für den Menschen schädlich sein. Das UVC-Licht kann die Haut durchdringen und dadurch Personen schädigen, die ihm ausgesetzt sind; Schäden an der Haut und der Netzhaut sind potentiell aufgeführte Gefahren. Verschiedene Arten von UVC können unterschiedliche Folgen oder variable Gefahren haben, daher ist es wichtig, die mit der Technologie verbundenen Sicherheitsmaßnahmen zu kennen.

STERISAFE PRO vs. UV Technologie

Zusammengefasst hat die UV-basierte Desinfektionstechnologie, genau wie Ozon oder Wasserstoffperoxid, sowohl ihre eigenen Vor- als auch Nachteile. Und wenn es um die Wahl einer Lösung geht, ist es wichtig, sich der Besonderheiten der einzelnen Technologien bewusst zu machen. Im Vergleich zu seinen Konkurrenten wird UV-Licht einen Vorteil bei der Behandlungszeit und der Benutzerfreundlichkeit bei der Raumvorbereitung haben. Der STERISAFE PRO und seine auf Ozon basierende Technologie werden jedoch immer zuverlässigere Ergebnisse liefern, aufgrund der konstanten Echtzeit-Überwachung seiner bioziden Parameter und der Garantie, dass praktisch jede Oberfläche innerhalb eines behandelten Raumes gleich behandelt wird.

Vergleichstabelle zwischen Technologien

VERWEISE

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4. NHS Scotland (2019). Literaturübersicht und Praxisempfehlungen: Bestehende und neu aufkommende Technologien zur Dekontaminierung des Gesundheitsumfelds – Ultraviolettes Licht. Health Protection Scotland, https://www.hps.scot.nhs.uk/web-resources-container/literature-review-and-practice-recommendations-existing-and-emerging-technologies-used-for-decontamination-of-the-healthcare-environment-uv-light/

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7. Yousif & Haddad (2013). Photodegradation and photostabilization of polymers, especially polystyrene: review. Springerplus 2: 398