222纳米波：紫外线消毒的革新之路
222纳米波：紫外线消毒的革新之路
222纳米波长紫外线消毒技术是一种新型的物理消杀方式，它既能有效杀灭各种病毒和细菌，又不会对人体造成伤害。本文将为您详细介绍这种技术的原理、研究进展及其在公共卫生领域的应用前景。
222纳米波是什么？
222纳米波长紫外线消毒技术（以下简称222纳米波，特指经过提纯的222纳米波长紫外线）是一种直接照射的物理消杀方式。其光波能量可以破坏环境中病毒和细菌的RNA、DNA螺旋结构，使病原体无法繁殖，从而实现高效消毒效果。还能够通过破坏病原微生物的蛋白质，有效地切断了疾病在空气中传播的途径。222纳米波是一种广谱消杀手段，实验表明可以物理消杀各种病毒、细菌、真菌、芽孢，并对耐药菌有效[1]。更多研究结果显示，222 纳米波具有良好的生物安全性，可以完成对环境中微生物的有效消杀，并兼顾场景下的人体安全性[2]。
图1：222纳米消毒原理
2013年，哥伦比亚大学放射医学研究中心主任大卫·布伦纳（David Brenner）教授首先提出远紫外（Far-UVC，指200~230纳米波段远紫外线）是一种安全的消毒措施。2017年，David Brenner教授等人发表研究成果，证实222纳米波对皮肤和眼睛的安全性[3]。
222纳米波的有效性研究
关于222纳米波消杀效果，全球多个研究机构已展开研究工作。美国哥伦比亚大学欧文医学中心的Welch D 等[4]用 2 mJ/cm2的222纳米波成功灭活了95% 以上气溶胶中的H1N1流感病毒。Welch D 等[5] 对空气中冠状病毒也进行了消毒处理，发现用极低剂量（1.2 或1.7 mJ/cm2）222 纳米波即可灭活99.9% 的空气传播的人类冠状病毒。日本广岛大学的Kitagawa等[6]开展了222纳米波对新冠病毒SARS-CoV-2的灭活效果研究，试验结果显示，3 mJ/cm2 的 222纳米波（0.1 mW/cm2）照射10秒 能灭活88.5％的新冠病毒，照射30秒则能灭活99.7％的新冠病毒。
2020 年6 月，日本牛尾公司[7]发表的一篇关于Care222 远紫外消毒模块长距离紫外消毒的白皮书中，对卫生间进行了现场试验和空气现场模拟试验。该试验不仅对地板、马桶座、门把手和开关面板进行了细菌检查，而且在整个试验过程中，收集了空气样本，以测试空气质量和空气污染物的存在，结果显示，经过3天的照射，细菌水平持续降低后维持在相对较低的水平，并且空气中的病原体数量也有减少。
国内对于222 纳米波的研究起步虽晚，但经过几年的追赶我国技术已不逊于国外[8]。星际光（上海）实业有限公司与哥伦比亚大学、复旦大学、上海市重大传染病和生物安全研究院合作，共同研发222纳米波消毒设备。2021年，该设备为中国奥运代表团在东京奥运会提供防疫保障，777人无一新冠病例，实现了“零感染”目标。2022年，北京冬奥会期间，中国体育代表团在保障营、运动员房间、“中国之家”再次全面使用该设备，闭环内核酸检测阳性率仅为0.01%。
图2：222纳米波设备在东京奥运会与北京冬奥会
222纳米波安全性标准与研究
《GB28235-2020紫外线消毒器卫生要求》规范了我国紫外线空气消毒器在有人环境下应用的安全标准，需满足有人空间的紫外线泄露量≤ 5 μW/cm2。2021年美国UL全新制定UL8802（紫外线产品安全标准）首次规范了紫外线泄漏量的安全阈值（每日 23 mJ/cm2）；2022年美国ACGIH实施新222纳米安全阈值（眼睛每日 161 mJ/cm2，皮肤每日 479 mJ/cm2）；2023年初美国出新国标ANSI RP27.1（每日 161 mJ/cm2眼睛，每日 479 mJ/cm2皮肤）；2023年底，四个系列更新中最重要的一环——UL8802升级为美国和加拿大的国家标准（安全阈值眼睛每日 161 mJ/cm2，皮肤每日 479 mJ/cm2），标准开始落实到产品认证与应用评价，并且开始影响其他国家的标准体系与产品认证。目前市场上已存在多种222纳米波消毒设备，然而，安全使用的前提需要以滤除波长≥230 纳米的紫外线为基础[9]。
以上标准的制定和更新依据来源于各研究机构的科学实验与临床结果。2017 年，美国Buonanno 等[3]开展了222 纳米远紫外线对哺乳动物的皮肤安全性系列试验，结果表明222纳米波对皮肤无明显损害。Buonanno等[10]关于222纳米波长期重复暴露开展的研究表明，小鼠分别暴露在剂量为396、126和56 mJ/cm2 222纳米波下 66 周，5 天/周，8 小时/天，均未观察到皮肤癌诱变、皮肤异常生长的病理学改变。日本神户大学Fukui 等[11] 对20 名健康志愿者完成了临床试验，发现所有受试者在所有剂量下均未出现红斑，表明人体背部未受伤害。在现有的研究中也未观察到222纳米波对眼睛角膜的损伤。Kaidzu等[12-13]在大鼠中评估不同波长紫外线引起的角膜损伤发现，222 纳米波仅穿透角膜上皮最外层，角膜未观察到损伤。
图3：222纳米波被皮肤角质层和眼睛泪液层高度吸收，从而无法透射到下层活体细胞
展望
222纳米波的有效性和安全性已得到国内外专家的认可[1-2]，在具有传统紫外相同杀菌效果的同时，还具有良好的生物安全性，在新发、突发、频发的传染病形势下，222 纳米波提供了人机共存的可能性，为今后公共卫生防疫系统提供了一项新的消毒技术手段[8]。
参考文献：
【1】邵子轩，费春楠，魏秋华. 222 nm 紫外线消毒机制和安全性的研究进展[J]. 中国消毒学杂志,2023,40(8):612-616.
【2】黄飞，张梦迪 么鸿雁，等. 222 nm紫外线消毒有效性和安全性研究进展[J]. 中国消毒学杂志,2023,40(5): 379-383.
【3】Buonanno M, Ponnaiya B, Welch D, et al. Germicidal efficacy and mammalian skin safety of 222-nm UV light［J］. Radiat Res, 2017, 187(4):483–491.
【4】Welch D, Buonanno M, Grilj V, et al. Far-UVC light: A new tool to control the spread of airborne-mediated microbial diseases[J]. Nature, 2018, 8(1):2752.
【5】Buonanno M, Welch D, Shuryak I, et al. Far-UVC light (222 nm) efficiently and safely inactivates airborne human coronaviruses［J］. Sci Rep, 2020, 10(1): 10285.
【6】Kitagawa H, Nomura T, Nazmul T, et al. Effectiveness of 222-nm ultraviolet light on disinfecting SARS-CoV-2 surface contamination［J］. Am J Infect Control, 2021, 49(3):299-301.
【7】USHIO. White Paper: Testing Long-Range UV Disinfection* with Care 222® Far-UVC Disinfection Modules[R/OL].(2020-6-20)[2023-1-17]. https://www.ushio.com/files/
white-papers/ushio/care222-testing-long-range-uv-infection-prevention.pdf.
【8】韩杰, 沙斯烁, 李锦，等. 新型222 nm远紫外光源的消毒效果研究[J]. 中国消毒学杂志,2023, 40(10): 721-724.
【9】许春 , 魏秋华 , 苏裕心 , 李锦. 222 nm远紫外线技术的研究进展[J]. 中国消毒学杂志, 2023, 40(10): 779-781.
【10】Welch D, Kleiman NJ, Ardeb PC, et al. No evidence of induced skin cancer or Other Skin Abnormalities after Long-Term (66 week) Chronic Exposure to 222-nm Far-UVC Radiation[J]. Photochem Photobiol, 2023, 99(1):168-175.
【11】Fukui T, Niikura T, Oda T, Kumabe Y, et al. Exploratory clinical trial on the safety and bactericidal effect of 222-nm ultraviolet C irradiation in healthy humans［J］. PLoS One,2020,15(8):e0235948.
【12】Kaidzu S, Sugihara K, Sasaki M, et al. Re‐evaluation of rat corneal damage by short‐wavelength UV revealed extremely less hazardous property of Far‐UV‐C［J］. Photochem Photobiol, 2021, 97(3): 505-516.
【13】Kaidzu S, Sugihara K, Sasaki M, et al. Evaluation of acute corneal damage induced by 222-nm and 254-nm ultraviolet light in Sprague-Dawley rats［J］. Free Radic Res, 2019, 53(6): 611-617.
本文原文来自澎湃新闻