Aplicarea clinică a inactivării cu ultraviolete C a sindromului respirator acut sever Coronavirus 2 în mediile contaminate din spitale

Wen-Lin Su^1,2, Chih-Pei Lin^2,3, Hui-Ching Huang³, Yao-Kuang Wu^1,2, Mei-Chen Yang^1,2, Sheg-Kang Chiu^2,4,5, Ming-Yieh Peng^4,5, Ming-Chin Chan⁵ și You-Chen Chao^2,6

1. Divizia de Medicină Pulmonară și Terapie Intensivă, Departamentul de Medicină Internă, Spitalul Tzu Chi din Taipei, Fundația Medicală Budistă Tzu Chi, New Taipei 23142, Taiwan; dr2639@tzuchi.com.tw (Y.-K.W.); mimimai3461@gmail.com (M.-C.Y.)
2. Facultatea de Medicină, Universitatea Tzu Chi, Hualien 970, Taiwan; cplincplin8888@gmail.com (C.-P.L.); csk33kimo@hotmail.com (S.-K.C.); chaoycmd@tzuchi.com.tw (Y.-C.C.)
3. Departamentul de Patologie și Medicină de Laborator, Spitalul Tzu Chi din Taipei, Fundația Medicală Budistă Tzu Chi, New Taipei 23142, Taiwan; jeda377@gmail.com
4. Divizia de Boli Infecțioase, Departamentul de Medicină Internă, Spitalul Tzu Chi din Taipei, Fundația Medicală Budistă Tzu Chi, New Taipei 23142, Taiwan; mingyieh88@gmail.com
5. Centrul de Control al Infecțiilor, Spitalul Tzu Chi din Taipei, Fundația Medicală Budistă Tzu Chi, New Taipei 23142, Taiwan; jmj621115@gmail.com
6. Divizia de Gastroenterologie, Departamentul de Medicină Internă, Spitalul Tzu Chi din Taipei, Fundația Medicală Budistă Tzu Chi, New Taipei 23142, Taiwan

* Corespondență: williamsu2007@gmail.com; Tel.: +886-2-6628-9779

Rezumat: Pentru a depăși pandemia actuală de boală coronavirus 2019 (COVID-19), trebuie prevenite în mod eficient căile de transmitere, cum ar fi infecția lucrătorilor din domeniul sănătății. S-a demonstrat recent că ultravioletele C (UVC) (254 nm) previn contaminarea mediului înconjurător de către pacienții infectați; cu toate acestea, studiile privind aplicarea sa în mediile spitalicești contaminate sunt limitate. În acest caz, am explorat aplicarea clinică a UVC și am determinat doza optimă a acestora. Probele de mediu (n = 267) colectate în 2021 au fost analizate printr-o reacție în lanț polimerază – transcriptază inversă și supuse iradierii cu UVC pentru diferite durate (minute). Am constatat că lavoarele au avut o rată ridicată de contaminare (45,5%). SARS-CoV-2 a fost inactivat după 15 minute (doza estimată: 126 mJ/cm2) de iradiere cu UVC, iar contaminarea a scăzut de la 41,7% înainte de iradiere la 16,7%, 8,3% și 0% după 5, 10 și, respectiv, 15 minute de iradiere (p = 0,005). Cu toate acestea, SARS-CoV-2 a fost încă detectat în lavoare după iradierea timp de 20 min, dar nu și după 30 min (252 mJ/cm2). Astfel, 15 min de iradiere cu UVC de 254 nm a fost eficientă în curățarea suprafețelor din plastic, oțel și lemn din secția de izolare. Pentru obiectele din silicon, cum ar fi lavoarele, s-a sugerat 30 de minute; cu toate acestea, sunt necesare studii suplimentare folosind probe de mediu din spitale pentru a confirma inactivarea eficientă cu UVC a SARS-CoV-2.

Cuvinte-cheie: SARS-CoV-2; COVID-19; prelevare de probe de mediu; RT-PCR; 254 nm ultraviolete C

1. Introducere

Din decembrie 2019, când boala coronavirus 2019 (COVID-19) a fost raportată pentru prima dată în Wuhan, sindromul respirator acut sever coronavirus 2 (SARS-CoV-2) a continuat să se răspândească la nivel mondial, indiferent de sezon [1]. Prin urmare, toate căile de transmitere probabile, care sunt în principal prin intermediul contactelor casnice [2,3] și în rândul lucrătorilor din domeniul sănătății [4,5], trebuie blocate pentru a preveni transmiterea de la persoană la persoană. În ceea ce privește infecțiile în rândul personalului medical, factorii de risc sunt expunerea, neutilizarea echipamentului de protecție personală, mediul de lucru și profesia [5]. Lucrătorii din spitale trebuie să respecte utilizarea corectă a echipamentului de protecție personală și a igienei mâinilor și să țină cont de influența profesiei și a cunoștințelor asupra contaminării zonelor de locuit ale pacienților din saloane, pentru a reduce riscul de infectare a acestora.

Într-o secție de izolare, SARS-CoV-2 rămâne pe suprafețe după vărsare, ceea ce sporește riscul de transmitere către lucrătorii de îngrijire a sănătății [6]. În special, SARS-CoV-2 este stabil și detectabil timp de până la 72 de ore pe plastic, 48 de ore pe oțel inoxidabil, 24 de ore pe carton și 4 ore pe cupru [7]. Într-un alt studiu, SARS-CoV-2 a fost nedetectabil pe sticlă și pe bancnote după patru zile, și pe oțel inoxidabil și pe plastic după șapte zile la temperatura camerei (22 °C) și o umiditate relativă de aproximativ 65 % [8].

Într-un mediu spitalicesc general, cu temperaturi cuprinse între 20 și 28 °C și umiditate relativă cuprinsă între 50 și 80%, aceste materiale sunt întâlnite în mod obișnuit. Astfel, mediile spitalicești oferă condiții adecvate pentru supraviețuirea SARS-CoV-2 [9].

Metodele standard de dezinfecție, cum ar fi înălbitorul, au fost eficiente într-un studiu viral, iar lucrătorii din domeniul serviciilor de mediu erau încă în pericol dacă curățau încăperea și tratau fomitele, dar nu luau în serios purtarea echipamentului individual de protecție [8]. Cu toate acestea, iradierea cu ultraviolete C (UVC) înainte de curățarea cu înălbitor poate reduce riscul de infectare a lucrătorilor din serviciile de curățenie. Radiația ultravioletă este eficientă împotriva virusurilor, inclusiv a virusurilor ARN monocatenare (ssRNA) [10]. SARS-CoV-2, un virus ssRNA [11], poate fi inactivat după iradierea cu UVC a soluțiilor virale [12]. Cu toate acestea, nu există date clinice colectate din mediile contaminate cu SARS-CoV-2 din spitale înainte și după iradierea cu UVC.

Acest studiu a urmărit să determine doza optimă de UVC necesară pentru inactivarea SARS-CoV-2 într-un mediu clinic spitalicesc.

2. Materiale și metode

2.1. Colectarea probelor

Primul focar de COVID-19 din Taiwan a apărut între 14 mai 2021 și 15 august 2021, cu 451 de pacienți COVID-19 spitalizați, 112 internări de persoane-timp în unități de terapie intensivă de izolare și 422 de internări de persoane-timp în secții de izolare obișnuite. Valorile de prag de ciclu (CtV) ale reacției în lanț polimerază – transcriptază inversă (RT-PCR) a SARS-CoV-2 au fost obținute cu ajutorul specimenelor de tampon nazal ale acestor pacienți la Spitalul Tzu Chi din Taipei. Studiul a fost aprobat de Comitetul de Evaluare Instituțională al Spitalului Tzu Chi din Taipei și al Fundației Medicale Budiste Tzu Chi (număr de aprobare: 10-X-066; data aprobării: 16 august 2021) și a fost efectuat în conformitate cu liniile directoare ale Declarației de la Helsinki modificată. Consimțământul în cunoștință de cauză a fost abandonat de consiliul de revizuire instituțională deoarece datele pacienților au fost anonimizate.

2.2. Locațiile de eșantionare

Pacienții COVID-19 au fost internați fie în secția obișnuită, fie în unitatea de terapie intensivă (ICU) cu camere de izolare cu presiune negativă standard sau într-o singură cameră cu presiune negativă ușoară. În camerele cu presiune negativă standard, diferențele de presiune negativă au variat între -14 și -15 Pa între secție și zonele tampon și între -8 și -9 Pa între coridorul curat și zona tampon. Schimbul de aer a fost efectuat de 12 ori pe oră. Temperatura din salon a variat între 23,4 și 24,1 °C, iar umiditatea relativă a variat între 58,2 și 59,3%. În secția de terapie intensivă, temperaturile au fost cuprinse între 24,8 – 28,9 °C, iar umiditatea relativă a fost de 55,4 – 62,5%.

Un filtru de schimb de căldură și umiditate (VH-3110 FHME, Great Group Medical Co., Ltd., Changhua, Taiwan) a fost instalat pentru pacienții intubați pentru a preveni pătrunderea virusului în ventilatorul mecanic prin bucla de tubulatură. Pentru a preveni izbucnirea de aerosoli în timpul aspirării sputei, a fost conectat și un dispozitiv de aspirare închis (T20005 PAHSCO, Pacific Hospital Supply Co., Ltd., Miaoli, Taiwan). În cazul pacienților fără ventilator, au fost purtate măști chirurgicale după terapia cu canulă nazală cu debit scăzut sau ridicat.

Curățarea mediului înconjurător a fost efectuată în mod regulat la fiecare 3 zile în secție și în zonele tampon folosind soluții de hipoclorit de sodiu (5-6%) (înălbitor) diluate la 1:100 (v/v) pentru aplicarea pe podea și la 1:10 pentru alte suprafețe.

Scăderea încărcăturii virale în tractul respirator superior al unui pacient cu un CtV < 25 se poate întinde pe o durată mai lungă [13]. În studiul nostru preliminar, dintre cele 72 de probe de mediu colectate din salonul unui pacient cu tampoane nazale cu SARS-CoV-2 RT-PCR CtV > 25 au fost testate absolut negativ pentru contaminare virală. Prin urmare, nu s-au recoltat probe în acest caz. Cu toate acestea, au fost colectate probe din zona tampon (adică din secția de terapie intensivă și din salon) ca grupuri de control. Probele de mediu au fost colectate în fiecare săptămână din secția în care un pacient COVID-19 cu un tampon nazal cu SARS-CoV-2 CtV < 25 a fost internat timp de cel puțin 3 zile.

Prelevarea constantă de probe de mediu a avut ca scop asigurarea curățării periodice cu înălbitor și a unei curățări ulterioare imediate în cazul în care SARS-CoV-2 era detectat pe suprafețele secției sau ale locului de muncă. Probele de mediu au fost prelevate din 8-10 locuri înainte de curățarea de rutină cu ajutorul unor tampoane sterile pentru gât (LIBO Specimen Collection and Transport Swabs, LIBO Medical Products Inc., New Taipei, Taiwan) și transportate într-un mediu de transport viral (CMP®, New Taipei, Taiwan). Pentru a crește rata de eșantionare pozitivă, probele au fost colectate din trei locuri diferite de pe fiecare suprafață a echipamentelor. Pe baza formei suprafeței din instalațiile de mediu, a fost selectată o suprafață totală de 15 cm2 în fiecare instalație și împărțită în trei locații de 5 cm2. Probele de mediu au fost prelevate în mod aleatoriu cu ajutorul unor tampoane de gât sterile din trei locații diferite. Pentru a evalua relația doză-efect, probele de mediu au fost recoltate după iradierea cu UVC.

2.3. Analiza RT-PCR a SARS-CoV-2

Toate probele au fost analizate pentru SARS-CoV-2 utilizând RT-PCR într-un laborator de nivel de biosecuritate 2 (BSL-2) cu o cameră cu presiune negativă încorporată pentru testarea imediată a RT-PCR și au fost comparate efectele dozării UVC [14]. Pentru a detecta prezența SARS-CoV-2 au fost utilizate RT-PCR specifice care vizează polimeraza ARN dependentă de ARN și genele E și N, în conformitate cu ghidul OMS [15]. Probele au fost păstrate la 4 °C și analizate în termen de 2 zile dacă au fost obținute în mod obișnuit. Acizii nucleici au fost extrași cu ajutorul unui mini kit LabTurbo Viral DNA/RNA pe un sistem LabTurbo™ 48 Compact System, Taipei, Taiwan. Pe scurt, 0,5 ml de soluție de conservare au fost adăugate la probele de tampoane, iar 25 gL de proteinază K și 0,5 ml de tampon VXL au fost introduse într-un nou tub de probă. Soluția a fost amestecată cu o micropipetă de 3-5 ori. Au fost pregătite, de asemenea, controlul pozitiv de extracție (PEC) și controlul negativ de extracție (NEC). Procesul de extracție a acidului nucleic a inclus descompunerea particulelor de virus din probă, legarea acidului nucleic al virusului de membrana coloanei tubulare, curățarea membranei de silicon și recuperarea acidului nucleic al virusului de pe membrană.

Pentru genele E, N și RdRP s-a realizat o reacție de 25 µL cu 6 µL de ARN șablon și 19 µL de amestec PCR master mix, iar ARN-ul a fost detectat cu un kit de testare ARN LabTurbo™ AIO COVID-19 (nr. de catalog Acov11240, Taipei, Taiwan) pe un sistem LabTurbo™ 48 AIO (Lab Turbo Biotech Co., Ltd., Taipei, Taiwan). Ciclul termic a fost efectuat la 55 °C timp de 10 min pentru transcriptaza inversă, urmat de activarea termică la 95 °C timp de 1 min și de 45 de cicluri de amplificare la 95 °C timp de 10 s (denaturare) și 60 °C timp de 15 s (recoacere/extensie). Gena umană RNAse P a fost utilizată ca martor de extracție și ca martor secundar negativ [16]. Pentru probele de tampoane nazale, o constatare pozitivă a fost definită ca fiind cea mai mică valoare a genei E, N sau RdRP. Pentru probele de mediu, orice detectare a CtV al genei E, N sau RdRP a fost considerată ca fiind o constatare pozitivă a contaminării mediului. În timpul pandemiei COVID-19, pentru a finaliza rapid un număr mare de teste RT-PCR SARS-CoV-2, gena RdRP a fost testată numai atunci când orice genă E sau N din proba de mediu era pozitivă. Numărul de cicluri necesare pentru ca semnalul fluorescent să treacă pragul în timpul RT-PCR a fost determinat ca fiind CtV-uri. În general, CtV-urile mai mici au fost asociate cu sarcini virale mai mari.

Rata de contaminare (%) a fost calculată după cum urmează: numărul de rezultate pozitive/numărul total de eșantioane de mediu x 100 %.

2.4. Iradierea cu UVC

Iradierea a fost efectuată la 254 nm (UVC) cu ajutorul unui robot de dezinfecție cu hiperlumină (Medi-land Co., Ltd., Taoyuan, Taiwan). Am calculat o doză de 42 mJ/cm2 după 5 min de iradiere UVC a unei singure încăperi cu o lățime estimată de 3 m. Efectele de curățare legate de doză au fost evaluate după iradiere timp de 5, 10, 15, 20 și 30 min cu doze de energie estimate la 42, 84, 126, 168 și, respectiv, 252 mJ/cm2. Mediland Co., Ltd. (Taoyuan, Taiwan) a calculat doza de iradiere estimată (mJ/cm2) după 5-30 min de iradiere cu o lățime de 3 m. Doza de iradiere a fost măsurată cu ajutorul aparatelor de măsurare a energiei UV.

Pentru a stabili procedura standard de iradiere cu UVC de 254 nm pentru curățarea mediului, au fost efectuate o serie de studii pentru a testa efectul său legat de doză asupra mediilor contaminate cu SARS-CoV-2. Douăsprezece locații din secția de izolare au fost selectate pentru prelevarea de probe de mediu înainte de curățare.

2.5. Analiza statistică

Datele continue sunt prezentate ca medie ± eroare standard. Datele categorice sunt exprimate ca frecvențe și procente. Caracteristicile demografice și de mediu ale grupurilor din secție și de la terapie intensivă au fost comparate cu ajutorul testului t Student. Analiza de varianță a fost utilizată pentru comparațiile datelor pentru secție, ICU și zonele tampon. Testul chi-pătrat a fost utilizat pentru a compara datele categorice pentru grupurile de saloane și de terapie intensivă pe baza diferitelor doze de iradiere cu UVC. Tendințele liniare ale efectelor legate de doză ale iradierii cu UVC asupra SARS-CoV-2 au fost, de asemenea, testate cu ajutorul testului chi-pătrat. Datele au fost analizate cu ajutorul SPSS (versiunea 24.0; IBM Corp., Armonk, NY, SUA), iar semnificația statistică a fost stabilită la p < 0,05.

3. Rezultate

În total au fost colectate 267 de probe de mediu de rutină din secție, din secția de terapie intensivă și din zona tampon în timpul perioadei de studiu (tabelul 1). Au existat 16 probe pozitive la SARS-CoV-2 și 86 de probe negative în secție (rata de contaminare de 15,7%); 3 și 112 în secția de terapie intensivă (rata de contaminare de 15,7%); și 0 și 50 în zona tampon (rata de contaminare de 0%). Lavoarul (45,5%), pervazul ferestrei (20%) și ceainicul (16,7%) din secția de izolare au avut cea mai mare contaminare a mediului cu SARS-CoV-2 (Figura 1a). Ratele de contaminare au fost de 18,2%, 12% și 7,7% pentru toaletă, noptiere și, respectiv, balustradele patului. Rata de contaminare a comutatorului de aspirare a fost de 9,1%, iar cea a cablului de electrocardiogramă a fost de 8,3% în secția de terapie intensivă (figura 1b). CtV-urile tampoanelor nazale ale pacienților din salon au fost semnificativ mai mici decât cele din secția de terapie intensivă (medie ± ES: 20,7 ± 0,5 față de 22,9 ± 0,6; p < 0,001). Ratele globale de contaminare au fost de 15,7 %, 2,6 % și 0 % în secție, în secția de terapie intensivă și, respectiv, în zonele tampon (p < 0,001 în tabelul 1). Tendințe similare au fost obținute pentru genele E, N și RdRP, cu cea mai mare rată de contaminare constatată în secție față de secția de terapie intensivă (8,8 % față de 2,6 %, 15,7 % față de 1,7 % și, respectiv, 6,9 % față de 2,6 %) și 0 % în zona tampon. CtV-ul genei E din secție a fost semnificativ mai mic decât cel din secția de terapie intensivă (31,8 ± 0,7 vs. 36,4 ± 2,1, p = 0,02). Ratele de pozitivitate a genei umane RNAse P în secție, secția de terapie intensivă și zonele tampon au fost de 43,1 %, 23,5 % și, respectiv, 16 %; diferențele au fost semnificative (p < 0,001), ceea ce indică faptul că pacienții ambulatorii din secție pot avea rate mai mari de detectare a celulelor umane din mediu. Cu toate acestea, CtV-ul genei umane RNAse P nu s-a modificat semnificativ (p = 0,430).

În analiza subgrupurilor (tabelul 1 și figura 1), ratele de contaminare a „zonei comune” au fost aceleași pentru secție și pentru terapie intensivă. Secția a avut rate de contaminare a genei N (14 %, p = 0,011) și a genei umane RNAse P (35,1 %, p = 0,011) mai mari decât secția de terapie intensivă (1,4 % și, respectiv, 15,7 %). În cealaltă analiză de subgrup, au fost comparate secția exclusivă și secția de terapie intensivă. Am constatat că secția a avut rate mai mari de contaminare (17,8%, p = 0,045) și de contaminare a genei N (17,8%, p = 0,03) decât secția de terapie intensivă (4,4% și, respectiv, 2,2%).

CtV CtCR RT-PCR SARS-CoV-2 pe tampon nazal al pacientului a fost de 13 (tabelul 2). Înainte de iradiere, cinci (41,7%) locații au fost contaminate pozitiv. După expunerea la radiații UVC timp de 5 min, 10 min și 15 min, rata de contaminare a scăzut la 25%, 8,3% și, respectiv, 0% (p = 0,005). Rata de pozitivitate a genei umane RNAse P a scăzut, de asemenea, de la 58,3% (martor) la 25%, 16,7% și 16,7% după iradierea cu UVC timp de 5 min, 10 min și, respectiv, 15 min (p = 0,025). Celulele umane au fost, de asemenea, distruse de iradierea UVC; prin urmare, pacienții trebuie să părăsească secția de izolare înainte de procedurile de curățare cu UVC.

Tabelul 1. Detectarea SARS-CoV-2 și contaminarea genetică în diferite medii spitalicești (N = 267).

SARS-CoV-2 RT-PCR	Secție (n = 102)	Terapie intensivă (n = 115)	Zona tampon (n = 50)	P
CtV pacient, medie ± ES	20,7 ± 0,5	22,9 ± 0,6	NA	0,004 *
Rată totală de contaminare, n (%)	16 (15,7)	3 (2,6)	0	<0,001 *
Genă RNAse P umană a, n (%)	44 (43,1)	27 (23,5)	8 (16,0)	<0,001 *
CtV, medie ± ES	33,3 ± 0,4	32,4 ± 0,8	33,5 ± 1,2	0,430
Genă E, n (%)	9 (8,8)	3 (2,6)	0	0,021 *
CtV, medie ± ES	31,8 ± 0,7	36,4 ± 2,1	NA	0,02 *
Genă N, n (%)	16 (15,7)	2(1,7)	0	<0,001 *
CtV, medie ± ES	31,7 ± 0,6	31,9 ± 0,7	NA	0,930
Genă RdRP, n (%)	7(6,9)	3 (2,6)	0	0,078
CtV, medie ± ES	31,0 ± 0,4	32,3 ± 0,4	NA	0,128
Rata de contaminare în diferite zone
Zona comună, n (%)	8/57 (14,0)	1/70(1,4)	NA	0,011 *
Genă RNAse P umană, n (%)	20/57 (35,1)	11/70(15,7)	NA	0,011 *
CtV, medie ± ES	33,5 ± 0,7	32,9 ± 1,3	NA	0,688
Genă E, n (%)	4/57 (7,0)	1/70(1,4)	NA	0,173
CtV, medie ± ES	32,4 ± 0,9	33,2	NA	0,716
Genă N, n (%)	8/57(14)	1/70(1,4)	NA	0,011 *
CtV, medie ± ES	31,5 ± 0,7	31,1	NA	0,861
Genă RdRP, n (%)	3/57 (5,3)	1/70(1,4)	NA	0,218
CtV, medie ± ES	31,0 ± 0,4	32,6	NA	0,192
Secție exclusivă sau terapie intensivă, n (%)	8/45 (17,8)	2/45 (4,4)	NA	0,045 *
Genă RNAse P umană, n (%)	24/45 (53,3)	16/45 (35,6)	NA	0,09
CtV, medie ± ES	33,2 ± 0,5	32,1 ± 1,0	NA	0,301
Genă E, n (%)	5/45 (11,1)	2/45 (4,4)	NA	0,434
CtV, medie ± ES	31,4 ± 1,1	38,0 ± 2,4	NA	0,03 *
Genă N, n (%)	8/45 (17,8)	1/45(2,2)	NA	0,03 *
CtV, medie ± ES	31,8 ± 1,0	32,6	NA	0,818
Genă RdRP, n (%)	4 (8,9)	2 (4,4)	NA	0,398
CtV, medie ± ES	31,0 ± 0,8	32,1 ± 0,7	NA	0,349

CtV, valoarea de prag a ciclului; SE, eroare standard; NA, nu se aplică. Variabilele categorice sunt prezentate ca n (%), n: prezentat ca număr de rezultate pozitive ale prelevării de probe de mediu, (%): prezentat ca procent de rată pozitivă. Variabilele continue sunt prezentate ca medie ± ES; ^a gena umană RNAse P a fost detectată ca un control procedural de extracție a acidului nucleic și control secundar negativ (* p < 0,05).

Tabelul 2. Efectul dozei de radiație UVC de 254 nm la diferite perioade de iradiere.

n = 12	Control	Iradiere 5 min	Iradiere 10 min	Iradiere 15 min	p
Rată pozitivitate, n (%)	5 (42)	3(25)	1 (8)	0 (0)	0,045 a
RNAse P umană, n (%)	7 (58)	3 (25)	2(17)	2(17)	0,077 b
CtV, medie ± ES	32,5 ± 0,9	32,0 ± 0,2	32,4 ± 1,2	33,7 ± 1,5	0,837
Genă E, n (%)	3 (25)	0(0)	1 (8)	0 (0)	0,088 c
CtV, medie ± ES	30,4 ± 1,1	NA	34,8	NA	0,188
Genă N, n (%)	5 (42)	3 (25)	1 (8)	0 (0)	0,045 d
CtV, medie ± ES	30,2 ± 0,9	33,8 ± 0,8	33,1	NA	0,071
Genă RdRP, n (%)	3 (25)	1(8)	1 (8)	0 (0)	0,237 e
CtV, medie ± ES	30,3 ± 0,6	31,4	35,3	NA	0,105

CtV SARS-CoV-2 RT-PCR de pe tampoanele nazale ale pacientului a fost de 13. CtV, valoarea de prag a ciclului; SE, eroare standard; NA, nu se aplică. Variabilele categorice sunt prezentate ca n (%), n: prezentat ca număr de rezultate pozitive ale prelevării de probe de mediu, (%): prezentat ca procent de rată pozitivă. Variabilele continue sunt prezentate ca medie ± ES. ^a p = 0,005 semnificație pentru tendința liniară, efect al dozei; ^b p = 0,025 semnificație pentru tendința liniară, efect al dozei; ^c p = 0,064; ^d p = 0,005 semnificație pentru tendința liniară, efect al dozei; ^e p = 0,06.

Figura 1. Ilustrație a secțiilor de izolare COVID-19 (a) și a secțiilor de terapie intensivă (b), indicând zonele de prelevare a probelor. Rata de contaminare a fiecărei zone este după cum urmează: Zona comună: (1) suportul pentru perfuzii și pompa de perfuzie (rata = 0/11, 0%); (2) balustrada patului (rata = 4/52, 7,7%); (3) salteaua (rata = 0/11, 0%); (4) echipamentul de perete: sonerie de apel, debitmetru de oxigen, întrerupător de lumină (rata = 0/17, 0%) ; (5) noptieră (rata = 3/25,12%) (6) toaletă: scaunul de toaletă și butonul de tragere a apei (rata = 2/11,18,2%); (7) zona tampon (rata = 0/50, C%); Secția exclusivă: (8) ceainic (rata = 2/12,16,7%); (9) mânerul ușii (rata = 0/12, 0%); (10) chiuvetă, inclusiv periuța de dinți și paharul de gură (rata = 5/11,45,5%); (11) pervazul ferestrei (rata = 1/5, 20%); (12) dulapul (rata = 0/5, 0%); Terapie intensivă exclusivă: (13) ventilator (rata = 0/11, 0%); (14) monitor (rata = 0/11, 0%); (15) comutator de aspirație (rata = 1/11, 9,1%); și (16) cablu EKG (rata = 1/12, 8,3%).

Am determinat, de asemenea, perioada optimă de iradiere cu UVC pentru dezinfecția mediului înconjurător de SARS-CoV-2. Studiile repetate privind efectul dozei de iradiere cu UVC au fost efectuate timp de 15-30 min în a doua zi de activitate regulată a pacienților (tabelul S1). SARS-CoV-2 a fost inactivat după 15 min de iradiere cu UVC; cu toate acestea, o zonă din lavoar a fost testată pozitiv pentru prezența genei N (8,3) după 20 min de iradiere. La 30 de minute de iradiere cu UVC, toate zonele au fost testate negativ pentru prezența genelor SARS-CoV-2 (tabelul S1). Rata de pozitivitate a genei umane RNAse P a scăzut de la 41,7 % la 8,3 %, 16,7 % și 8,3 % după iradierea cu UVC timp de 15 min, 20 min și, respectiv, 30 min (p = 0,118). În a patra zi de activitate regulată a pacienților, lavoarul a fost împărțit în patru zone pentru prelevare de probe (tabelul S2). Înainte de iradiere, două dintre aceste zone (50 %) au fost testate pozitiv pentru genele E și N. S-a efectuat o curățare cu înălbitor în zonele C și D. După 15 minute de iradiere cu UVC, nu au fost detectate genele SARS-CoV-2.

4. Discuție

Contaminarea suprafețelor în secțiile de izolare SARS-CoV-2 poate să fi avut loc fără curățarea mediului, în special în acele locuri în care pacienții au fost internați în termen de 3 zile cu un CtV SARS-CoV-2 RT-PCR de tampon nazal < 25. Secția de izolare a avut o rată de contaminare mai mare decât secția de terapie intensivă, în special în ceea ce privește lavoarele. Iradierea cu UVC la 254 nm timp de cel puțin 15 minute a fost eficientă pentru inactivarea SARS-CoV-2. Cu toate acestea, pentru suprafețele care conțin silicon, cum ar fi lavoarele și alte suprafețe cu o umiditate relativă ușor ridicată, se sugerează o iradiere cu UVC timp de 30 de minute.

Deoarece secția de izolare a avut o rată de contaminare mai mare, aceasta a fost selectată pentru teste suplimentare. Desimmie et al. au raportat că valorile CtV SARS-CoV-2 din tampoanele nazale ale pacienților internați în secția de izolare între perioada de incubație și ziua apariției simptomatice au fost scăzute [17]. La șapte zile de la debutul simptomelor, pacienții au devenit grav bolnavi; prin urmare, sugerăm că CtV a fost mai mare la pacienții internați în secția de terapie intensivă decât la cei internați în secția de izolare. După cum se arată în tabelul 1, CtV-urile probelor din secție au fost semnificativ mai mici decât cele din secția de terapie intensivă. Acest lucru este susținut de riscul de infecție mai mare în secția de izolare decât în secția de terapie intensivă.

În studiul nostru, obiectele din plastic și silicon, cum ar fi periuțele de dinți, cănile, ceainicele, butoanele de aspirație, chiuvetele, noptierele și toaletele, au avut cele mai mari rate de contaminare. SARS-CoV-2 a fost detectat, de asemenea, pe suprafețe din oțel inoxidabil (balustrade de pat și EKG). Între timp, suprafețele din lemn (dulap, pervaz) au fost mai puțin contaminate. Aceste constatări sunt atribuite tendinței SARS-CoV-2 de a rămâne mai mult timp pe suprafețele neporoase decât pe cele poroase [18]. Prezența luminii solare este, de asemenea, un factor care implică o dezinfecție naturală cu UVC, iar condițiile de temperatură și umiditate afectează longevitatea SARS-CoV-2 (unele pervazuri și garderoba) [9,19,20].

Dozele de iradiere cu UVC au variat în diferite studii. În cazul virusurilor cu ssARN, doza de iradiere cu UVC necesară pentru o reducere virală de 90% a variat între 1,32-3,2 mJ/cm2 [10]. Pentru o reducere virală de 99% a fost preconizată o doză dublă de expunere la radiații. Un alt studiu a raportat că inactivarea completă a SARS-CoV-2 poate fi obținută după 16,9 mJ/cm2 de iradiere cu UVC [12]. Shimoda et al. au evaluat efectul lungimii de undă UVC asupra inactivării SARS-CoV-2 [21] și au raportat că, pentru reduceri de 3 log în titlurile virale, au fost necesare doze de iradiere de 4,5 mJ/cm2, 4,4 mJ/cm2 și 8,2 mJ/cm2 la 265 nm, 254 nm și 280 nm UVC. Dozele de 254 nm și 265 nm UVC au fost mai mici decât cele de 280 nm pentru inactivarea SARS-CoV-2. Ruetalo et al. au investigat efectul dependent de doză al iradierii cu UVC de 254 nm asupra inactivării SARS-CoV-2 într-o placă cu șase godeuri [22]. SARS-CoV-2 cu titru ridicat, uscat la suprafață (3 până la 5×10⁶ UI/mL) a fost inactivat în totalitate de UVC de 254 nm la 16 mJ/cm2. Mai mult, o doză de 1500 mJ/cm2 a fost sugerată pentru 10 µL de stoc viral SARS-CoV-2 (8×10⁷ TCID₅₀/mL) pe baza unei simulări de contaminare cu SARS-CoV-2 a respiratoarelor N95 [23]. Cu toate acestea, acest studiu s-a axat pe echipamentele de protecție personală și nu pe dispozitivele sau echipamentele găsite în camerele de izolare contaminate. Studiul nostru este primul studiu care investighează efectul iradierii cu UVC a suprafețelor contaminate din mediile spitalicești; iradierea cu UVC de 254 nm la 15-30 min (126-252 mJ/cm2) a fost sugerată pentru inactivarea totală a SARS-CoV-2. În comparație cu alte studii pe SARS-CoV-2, studiul nostru a arătat că doza necesară pentru dezinfectarea cu UVC de 254 nm a suprafețelor din mediul înconjurător a fost mai mică decât cea pentru aparatele de respirație N95 (1500 mJ/cm2), dar mai mare decât cea pentru cercetarea de bază (16 mJ/cm2).

Gena umană RNAse P nu este întotdeauna detectată în mediul înconjurător, cu excepția cazului în care pacienții sau lucrătorii din domeniul sănătății atingeau instalațiile de mediu. Prin urmare, gena umană RNAse P nu poate fi utilizată ca martor intern în prelevările de probe de mediu. Cu toate acestea, gena RNAse P umană poate implica contaminarea mediului cu SARS-CoV-2 și poate fi legată de transmiterea la om. În rezultatele studiului nostru (tabelele 1 și 2), fiecare rezultat pozitiv al RT-PCR pentru SARS-CoV-2 a prezentat, de asemenea, un rezultat pozitiv pentru gena RNAse P umană în același timp. Zona tampon a fost negativă pentru SARS-CoV-2 și s-a observat o rată de pozitivitate de 16% pentru gena RNAse P umană (tabelul 1), ceea ce indică faptul că în zonele tampon au rămas celule umane și că este necesară o curățare de rutină a mediului în ciuda rezultatelor negative pentru ARN-ul SARS-CoV-2.

Iradierea cu UVC prezintă un efect bactericid pe suprafețele din sticlă, plastic și oțel și este mai puțin eficientă pe cele din teflon și silicon [24]. În studiul nostru, lavoarele și toaletele au prezentat o contaminare mai mare cu SARS-CoV-2 (Figura 1 și Tabelul S2). Lavoarul a necesitat 30 de minute de radiații pentru a inactiva SARS-CoV-2 (tabelul 2). Lavoarele și toaletele conțin materiale din silicon și sunt de obicei amplasate în încăperi cu temperaturi relativ scăzute, fără lumină solară. În ceea ce privește lavoarele, stropirea cu apă apare frecvent atunci când pacienții fac gargară. Suprafețele care conțin apă pot avea o umiditate mai mare; umiditatea relativă a lavoarului a fost cu 70-73% mai mare decât cea a celorlalte suprafețe. Umiditatea ridicată poate, de asemenea, să diminueze efectul de inactivare cu UVC și poate fi necesară creșterea dozei de radiație [10]. Am arătat că lavoarul a necesitat o iradiere cu UVC timp de 30 de minute pentru a asigura eradicarea totală a virusului.

Kitagawa et al. au raportat că 1-3 mJ/cm2 de iradiere cu UV de 222 nm a redus încărcătura virală SARS-CoV-2 cu 88,5 – 99,7%, care a fost detectată ca fiind doza infecțioasă de 50% din cultura de țesut (TCID₅₀) [25]. În studiul lor, culturile virale viabile par mai sensibile și mai potrivite decât RT-PCR pentru a detecta efectul dozei de iradiere cu UVC asupra suspensiilor virale la o concentrație relativ mare de 5×10⁶ TCID₅₀/mL. Cu toate acestea, studiul nostru clinic de mediu cu urme de virus nu a elucidat relația dintre CtV și contaminarea viabilă cu SARS-CoV-2, deoarece nu am putut realiza acest lucru din cauza indisponibilității unui laborator BSL de nivel III. Prin urmare, studiile viitoare trebuie să efectueze prelevarea de probe de mediu pe culturi SARS-CoV-2 sau teste de placă in vitro pentru a clarifica această relație.

5. Concluzii

Am demonstrat că iradierea cu UVC la 254 nm, la o doză estimată de 126 mJ/cm2 este eficientă pentru curățarea mediului înconjurător a suprafețelor din plastic, oțel și lemn într-o secție de izolare clinică pentru inactivarea SARS-CoV-2. Pentru recipientele de apă și obiectele din silicon, cum ar fi lavoarele, cu temperatură scăzută și umiditate relativă ușor ridicată, sugerăm doze mai mari de iradiere cu UVC de 252 mJ/cm2; cu toate acestea, sunt necesare studii suplimentare pentru a confirma doza optimă de iradiere cu UVC.

Materiale suplimentare: Următoarele sunt disponibile online la adresa https://www.mdpi.com/article/10.3390/v13122367/s1, Tabelul S1: Efectul dozei de radiație UVC de 254 nm pe diferite perioade de timp; Tabelul S2: Iradierea cu 254 nm pe lavoare.

Contribuții ale autorilor: Conceptualizare, W.-L.S. și Y.-C.C.; metodologie, W.-L.S., C.-P.L. și H.- C.H.; software, W.-L.S.; validare, Y.-K.W., M.-C.Y. și S.- K.C.C.; analiză formală, W.-L.S.; investigație, C.-P.L. și H.-C.H.; resurse, Y.-K.W. și M.-C.Y.; prelucrare de date, M.-Y.P. și M.- C.C.C.; redactare – pregătirea proiectului original, W.-L.S.; redactare-revizuire și editare, Y.-C.C.; vizualizare, W.-L.S. și S.-K.C.; supraveghere, W.-L.S.; administrarea proiectului, M.-Y.P. și M.-C.C.; obținerea de fonduri, W.-L.S. Toți autorii au citit și au fost de acord cu versiunea publicată a manuscrisului.

Finanțare: Acest studiu a fost susținut de Spitalul Tzu Chi din Taipei, Fundația Medicală Budistă Tzu Chi (număr de grant: TCRD-TPE-109-16-2/2). Finanțatorul nu a avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Declarație a Comitetului de Revizuire Instituțională: Studiul a fost aprobat de Consiliile de Revizuire Instituțională (IRB) ale Spitalului Tzu Chi din Taipei, Fundația Medicală Budistă Tzu Chi (număr de aprobare: 10-X-066 și data aprobării: 16 august 2021) și a fost efectuat în conformitate cu liniile directoare ale Declarației de la Helsinki.

Declarație de consimțământ în cunoștință de cauză: Consimțământul în cunoștință de cauză a fost renunțat de către IRB instituțional, iar drepturile de confidențialitate ale pacienților, care acoperă orice date individuale sub orice formă (inclusiv detalii individuale, imagini sau videoclipuri), au fost respectate.

Declarație privind disponibilitatea datelor: Datele care susțin constatările acestui studiu sunt disponibile la Spitalul Tzu Chi din Taipei, Fundația Medicală Budistă Tzu Chi, dar se aplică restricții privind disponibilitatea acestor date, care au fost utilizate sub licență pentru studiul actual, și nu sunt disponibile publicului. Cu toate acestea, datele sunt disponibile de la autori la o cerere rezonabilă și cu permisiunea Spitalului Tzu Chi din Taipei, Fundația Medicală Budistă Tzu Chi.

Mulțumiri: Autorii doresc să-i mulțumească lui Chih-Yu Chan, pentru desenarea figurii 1. El lucrează la Divizia de Medicină Pulmonară și de Îngrijire Critică, Departamentul de Medicină Internă, Spitalul Tzu Chi din Taipei, Fundația Medicală Budistă Tzu Chi, New Taipei, Taiwan.

Conflicte de interese: Autorii nu declară niciun conflict de interese.

Bibliografie

1. Kumar, A.; Singh, R.; Kaur, J.; Pandey, S.; Sharma, V.; Thakur, L.; Sati, S.; Mani, S.; Asthana, S.; Sharma, T.K.; et al. Wuhan to world: The COVID-19 pandemic. Front Cell Infect. Microbiol. 2021,11, 596201. [CrossRef]
2. Lei, H.; Xu, X.; Xiao, S.; Wu, X.; Shu, Y. Household transmission of COVID-19-a systematic review and meta-analysis. J. Infect. 2020, 81, 979-997. [CrossRef]
3. Metlay, J.P.; Haas, J.S.; Soltoff, A.E.; Armstrong, K.A. Household transmission of SARS-CoV-2. JAMA Netw. Open 2021, 4, e210304. [CrossRef]
4. Celebi, G.; Piskin, N.; Celik Beklevig, A.; Altunay, Y.; Salci Keles, A.; Tuz, M.A.; Altinsoy, B.; Haciseyitoglu, D. Specific risk factors for SARS-CoV-2 transmission among health care workers in a university hospital. Am. J. Infect. Control 2020, 48, 1225-1230. [CrossRef]
5. Gholami, M.; Fawad, I.; Shadan, S.; Rowaiee, R.; Ghanem, H.; Hassan Khamis, A.H.; Ho, S.B. COVID-19 and healthcare workers: A systematic review and meta-analysis. Int. J. Infect. Dis. 2021,104, 335-346. [CrossRef]
6. Zou, L.; Ruan, F.; Huang, M.; Liang, L.; Huang, H.; Hong, Z.; Yu, J.; Kang, M.; Song, Y.; Xia, J.; et al. SARS-CoV-2 viral load in upper respiratory specimens of infected patients. N. Engl. J. Med. 2020, 382,1177-1179. [CrossRef]
7. Van Doremalen, N.; Bushmaker, T.; Morris, D.H.; Holbrook, M.G.; Gamble, A.; Williamson, B.N.; Tamin, A.; Harcourt, J.L.; Thornburg, N.J.; Gerber, S.I.; et al. Aerosol and surface stability of SARS-CoV-2 as compared with SARS-CoV-1. N. Engl. J. Med. 2020, 382,1564-1567. [CrossRef]
8. Chin, A.W.H.; Chu, J.T.S.; Perera, M.R.A.; Hui, K.P.Y.; Yen, H.L.; Chan, M.C.W.; Peiris, M.; Poon, L.L.M. Stability of SARS-CoV-2 in different environmental conditions. Lancet Microbe 2020,1, e10. [CrossRef]
9. Biryukov, J.; Boydston, J.A.; Dunning, R.A.; Yeager, J.J.; Wood, S.; Reese, A.L.; Ferris, A.; Miller, D.; Weaver, W.; Zeitouni, N.E.; et al. Increasing temperature and relative humidity accelerates inactivation of SARS-CoV-2 on surfaces. mSphere 2020, 5, e00441-20. [CrossRef]
10. Tseng, C.C.; Li, C.S. Inactivation of viruses on surfaces by ultraviolet germicidal irradiation. J. Occup. Environ. Hyg. 2007, 4, 400-405. [CrossRef]
11. V’Kovski, P.; Kratzel, A.; Steiner, S.; Stalder, H.; Thiel, V. Coronavirus biology and replication: Implications for SARS-CoV-2. Nat. Rev. Microbiol. 2021,19,155-170. [CrossRef]
12. Biasin, M.; Bianco, A.; Pareschi, G.; Cavalleri, A.; Cavatorta, C.; Fenizia, C.; Galli, P.; Lessio, L.; Lualdi, M.; Tombetti, E.; et al. UV-C irradiation is highly effective in inactivating SARS-CoV-2 replication. Sci. Rep. 2021,11, 6260. [CrossRef]
13. Aranha, C.; Patel, V.; Bhor, V.; Gogoi, D. Cycle threshold values in RT-PCR to determine dynamics of SARS-CoV-2 viral load: An approach to reduce the isolation period for COVID-19 patients. J. Med. Virol. 2021, 93, 6794-6797. [CrossRef]
14. Su, W.L.; Hung, P.P.; Lin, C.P.; Chen, L.K.; Lan, C.C.; Yang, M.C.; Peng, M.Y.; Chao, Y.C. Masks and closed-loop ventilators prevent environmental contamination by COVID-19 patients in negative-pressure environments. J. Microbiol. Immunol. Infect. 2021, 54, 81-84. [CrossRef]
15. Diagnostic Detection of 2019-nCoV by Real-Time RT-PCR. Disponibil online: https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/protocol-v2-1.pdf?sfvrsn=a9ef618c_2 (accesat pe 2 septembrie 2021).
16. 2019-Novel Coronavirus (2019-nCoV) Real-Time RT-PCR Panel Primers and Probes. Disponibil online: https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/lab/rt-pcr-panel-primer-probes.html (accesat pe 2 septembrie 2021).
17. Desimmie, B.A.; Raru, Y.Y.; Awadh, H.M.; He, P; Teka, S.; Willenburg, K.S. Insights into SARS-CoV-2 persistence and its relevance. Viruses 2021,13,1025. [CrossRef]
18. Corpet, D.E. Why does SARS-CoV-2 survive longer on plastic than on paper? Med. Hypotheses 2021,146,110429. [CrossRef]
19. Kratzel, A.; Steiner, S.; Todt, D.; V’Kovski, P.; Brueggemann, Y.; Steinmann, J.; Steinmann, E.; Thiel, V.; Pfaender, S. Temperature-dependent surface stability of SARS-CoV-2. J. Infect. 2020, 81, 452-482. [CrossRef]
20. Riddell, S.; Goldie, S.; Hill, A.; Eagles, D.; Drew, T.W. The effect of temperature on persistence of SARS-CoV-2 on common surfaces. Virol. J. 2020,17,145. [CrossRef]
21. Shimoda, H.; Matsuda, J.; Iwasaki, T.; Hayasaka, D. Efficacy of 265-nm ultraviolet light in inactivating infectious SARS-CoV-2. J. Photochem. Photobiol. 2021, 7,100050. [CrossRef]
22. Ruetalo, N.; Businger, R.; Schindler, M. Rapid, dose-dependent and efficient inactivation of surface dried SARS-CoV-2 by 254 nm UV-C irradiation. Euro Surveill. 2021, 26, 2001718. [CrossRef]
23. Ozog, D.M.; Sexton, J.Z.; Narla, S.; Pretto-Kernahan, C.D.; Mirabelli, C.; Lim, H.W.; Hamzavi, I.H.; Tibbetts, R.J.; Mi, Q.S. The effect of Ultraviolet C radiation against different N95 respirators inoculated with SARS-CoV-2. Int. J. Infect. Dis. 2020, 100, 224-229. [CrossRef]
24. Kim, D.-k.; Kang, D.-H. Effect of surface characteristics on the bactericidal efficacy of UVC LEDs. Food Control 2020,108,106869. [CrossRef]
25. Kitagawa, H.; Nomura, T.; Nazmul, T.; Omori, K.; Shigemoto, N.; Sakaguchi, T.; Ohge, H. Effectiveness of 222-nm ultraviolet light on disinfecting SARS-CoV-2 surface contamination. Am. J. Infect. Control 2021, 49, 299-301. [CrossRef] [PubMed]

Sursa articol: https://www.mdpi.com/1999-4915/13/12/2367