Prof. dr. Diana Adlienė. Fizika ir COVID-19: apsauginių priemonių problemos I

Svarbiausios | 2020-04-27

Mokslas anksčiau ar vėliau paaiškina daugelį nežinomų, net „mistinių“, reiškinių ar procesų. Taip atsitiko ir su fotonu, ir su Higgs‘o bozonu,  ar su gravitacinėmis bangomis. Tačiau tam reikia žinių ir laiko patikrintų duomenų.

Pastaruoju metu kilo pandemija, kurią sukėlė iki šiol nežinomas virusas, pavadintas SARS-CoV-2 (kitaip COVID-19), ir  mokslininkai atsidūrė prieš faktą – laiko ir duomenų nėra, problemą reikia spręsti greitai ir efektyviai, remiantis  žiniomis  tik apie kitus virusus. Viruso „siautėjimo“ laikotarpiu visuomenė irgi jau spėjo susiformuoti vienokią ar kitokią nuomonę  apie COVID-19 viruso sukeltą sveikatos sutrikdymą, karantiną, apsauginių priemonių naudą karantino sąlygomis. Situaciją valdyti būtų paprasčiau, jei tos žinios būtų mokslu grįstos. Tačiau ką daryti, jei žinių apie šį virusą nepakanka, o mokslininkai, kartais ir aktyvūs visuomenės veikėjai, ypač neturintys medicininio išsilavinimo, mėgina spekuliuoti bakterijų ir virusų tematika, kurios  dažniausiai neišmano, ar propaguoti moksliškai teisingus, bet neveiksmingus kovos su COVID-19 metodus ir modelius. Sutikite, kad keistai skamba teiginys, jog būtent COVID-19 galima greitai identifikuoti matuojant asmens temperatūrą nuotoliniu termometru. Juk temperatūra yra tik vienas iš galimų COVID-19 simptomų, būdingų daugeliui susirgimų! Arba, naujausias pavyzdys: 2020-04-24 spaudos konferencijoje JAV prezidento D. Trumpo išsakytas teiginys, kad vertėtų pagalvoti apie UV spinduliuotės panaudojimą COVID-19 infekuotų pacientų apšvitai / gydymui.  Jei  tai būtų tiesa, kiltų klausimas, kodėl prasidėjus epidemijai kiekviename oro uoste nebuvo pastatyti UV lempų postai, pro kuriuos praėjus užsikrėtusiam keleiviui, virusas būtų sunaikintas?  Paprasta ir efektyvu? Ir nebūtų įvežtinės viruso sklaidos? O medicinos personalui nekiltų problemų dėl daugkartinių apsaugos priemonių  (veido kaukių ir respiratorių) sterilizacijos?

Į JAV prezidento pasisakymą akimirksniu suregavo Pasaulio sveikatos organizacija (PSO), perspėdama, kad UV lempos yra galimai tinkamos daugkartinių apsaugos priemonių (respiratorių) dezinfekavimui, tačiau negali būti naudojamos žmogaus išorinio paviršiaus (odą) dezinfekavimui, nes gali sukelti ženklių odos pažeidimų. Taip yra todėl, kad tam tikrais virusais užterštų paviršių dezinfekavimui yra naudojamos > 1 J/cm2 UV-C apšvitos dozės, kurios yra žymiai didesnės už norminiuose aktuose nustatytą leistinąją  (100 μW/cm2, esant 1 min. apšvitos trukmei) apšvitos dozę odai.

Į klausimą: „Ar tokio UV-C spinduliuotės poveikio tikrai pakanka COVID-19 virusu galimai  infekuotų apsaugos priemonių sterilizacijai?“, – bus galima atsakyti vėliau, kai mokslininkai turės daugiau duomenų, nes COVID-19 priklauso kitam virusų štamui nei gripo ar ŽIV virusai, jis yra mažesnis už kitus žinomus virusus (skersmuo ~ 120 nm), atsparus įvairiems poveikiams ir, tikėtina, pasižymi sezoniškumu.

Jau pirmosios pandemijos bangos atveju susidūrėme su apsaugos priemonių trūkumu, todėl yra ir buvo tikrinamos įvairios hipotezės, sprendžiant veiksmingų ir efektyvių daugkartinių apsaugos priemonių dezinfekavimo / sterilizacijos problemas čia ir dabar, nes pandemija tęsiasi ir, tikėtina, kad COVID-19 sugrįš. Šiandien yra žinoma keletas hipotetiškai patikimų ir efektyvių daugkartinių apsaugos priemonių (ypač respiratorių) dezinfekavimo / sterilizavimo metodų, patikrintų kitų virusų ir bakterijų atvejui [1], kuriuos, esant poreikiui, būtų galima naudoti didesnėse ligoninėse: mikrobanginis (netrumpesnė nei 2 min proceso  trukmė, priklausomai nuo įrenginio galios, pavieniai objektai), įvairūs cheminiai metodai ir ultravioletinės UV-C (bangos ilgis 100-285 nm) apšvitos metodas.

Tikrinant dezinfekcijos / sterilizacijos metodų efektyvumą bei jų pritaikymo galimybes Lietuvos gydymo įstaigų infrastruktūrai, pagal kompetenciją prisideda ir KTU Fizikos katedros medicinos fizikai, kurių pagrindinė veikla yra siejama su jonizuojančiosios spinduliuotės taikymu diagnozuojant ir gydant ligas.

Yra žinoma, kad didelės (dešimčių kGy eilės) jonizuojančiosios spinduliuotės dozės yra naudojamos medicininiams prietaisams sterilizuoti. Buvo iškelta ir konsultuojantis su TATENA ekspertais iš įvairių šalių tikrinama hipotezė: „Ar pakanka įrangos technologinių pajėgumų, norint panaudoti medicininius linijinius greitintuvus ar ligoninėse esančius sterilizatorius apsaugos priemonėms nuo virusų sterilizuoti?“ Žinant, kad fotonai yra labai skvarbūs, o greitintuvų generuojami didelės energijos fotonų ar elektronų pluoštai yra veiksmingi naikinant kai kuriuos virusus ir bakterijas, buvo daroma prielaida, kad panaudojant medicininius greitintuvus, būtų sukurtas efektyvus sterilizacijos metodas, leidžiantis vienu metu apšvitinti didelį kiekį daugkartinių apsaugos priemonių. Neturint duomenų apie COVID-19 sterilizaciją jonizuojančiąja spinduliuote, tyrimo metu buvo modeliuojamas įrangos parametrų derinys, leidžiantis apšvitinti objektą (SARS-CoV) tam tikra, sterilizacijos atveju – specifine D10 doze. D10 dozė yra   energijos kiekis, tenkantis vienetinei švitinamo tūrio masei, kurios pakanka sunaikinti 90 % virusų, esančių tame tūryje. (Dozės vienetas yra grėjus, 1 Gy = 1 J/kg). Remiantis preliminariais modeliavimo rezultatais ir išanalizavus turimus šykščius duomenis apie kitus virusus, pvz., 2014 m. Australijos Žemės ūkio departamento nustatytą 3.1 kGy dozę,  kurios pakanka tam tikroms koronavirusų atmainoms sunaikinti [2] ar kitų mokslininkų, pvz., F. Feldmano mokslininkų grupės atliktų tyrimų duomenis, kuriuose nurodoma, kad SARS-CoV virusui sunaikinti reikalinga dozė gali siekti 50 kGy [3], buvo nustatyta, kad dėl techninių apribojimų turima medicininė įranga negali būti pritaikyta COVID-19 sterilizacijos tikslams, nes negali užtikrinti net standartinės Europai  25 kGy dozės, reikalingos medicininei įrangai sterilizuoti [4]. Tokias apšvitos dozes galima pasiekti tik pramoniniuose švitinimo įrenginiuose, kurių Lietuvoje nėra.

Taigi, yra du galimi pasirinkimai sprendžiant apsauginių priemonių trūkumo problemas Lietuvoje:

  1. Priemonių sterilizacija, naudojant įvairius patikimus cheminius sterilizacijos metodus arba sterilizacija fizikiniais metodais, naudojant UV-C ar mikrobanginę spinduliuotę (šios ir kitos galimybė bus plačiau aptartos kitame straipsnyje).
  2. Naujos kartos nanokompozitinių medžiagų, pasižyminčių antimikrobinėmis ir savivalos savybėmis panaudojimas apsauginių kaukių ar respiratorių gamyboje. Tačiau būtina įvertinti tai, kad praeis nemažai laiko, kol ši naujai kuriama produkcija pateks į rinką, nes ji turi būti sertifikuota kaip tinkama priemonė apsaugai ir nuo COVID-19, o tam reikia atlikti patikimus tyrimus.
Prof. dr. Diana Adlienė

 

Naudota literatūra

  1. Heimbuch B., Del Harnish. ARA Final report No.HHSF223201400158C: Research to Mitigate a Shortage of Respiratory Protection Devices During Public Health Emergencies. Applied Research Associates Engineering and Science Division, Panama City, JAV, 2019. -275p.
  2. Australia Department of Agriculture. Gamma irradiation as a treatment to address pathogens of animal biosecurity concern CC BY 3.0 [online]. Canberra: Australia Department of Agriculture. 2014. Available at https://www.agriculture.gov.au/sites/default/files/sitecollectiondocuments/ba/memos/2014/gamma-irradiation-review.pdf
  3. Feldmann F, Shupert WL, Haddock E, Twardoski B, Feldmann H. Gamma irradiation as an effective method for inactivation of emerging viral pathogens. Am J. Trop. Med. Hyg., 100(5): 1,275-1,277; 2019, pp 1275-1277. DOI:10.4269/ajtmh.18-0937.
  4. International Atomic Energy Agency. Trends in radiation sterilization of health care products. Vienna: International Atomic Energy Agency [online]. 2008. Available at https://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/Pub1313_web.pdf.
We are using cookies to provide statistics that help us give you the best experience of our site. You can find out more or switch them off if you prefer. However, by continuing to use the site without changing settings, you are agreeing to our use of cookies.
Sutinku