280 nm UV의 비활성화 동역학

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 2186(2023) 이 기사 인용

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비결핵성 마이코박테리아(NTM)는 부담스러운 수인성 호흡기 질환을 일으키는 기회감염 전제 배관 병원체(OPPP)입니다. 화학 소독제에 대한 저항성과 식수 분배 시스템의 생물막 재성장으로 인해 수도꼭지나 샤워기 등 사용 지점(POU)에서 소형 자외선 소독 장치를 사용하면 처리가 더 잘 수행될 수 있습니다. 자외선 발광 다이오드(UV-LED)는 이러한 응용 분야에 매우 적합하지만 가장 중요한 NTM 중 하나인 Mycobacterium abscessus에 대한 플루언스 반응 데이터는 제공되지 않습니다. 본 연구에서는 벤치 규모의 280 nm UV-LED 장치를 사용하여 물 매트릭스에서 M. abscessus를 조사했습니다. 플루언스-반응 프로파일은 S자형이었으며 숄더 현상과 테일링 현상을 모두 나타냈습니다. 단순 선형 회귀 및 Geeraerd의 비활성화 동역학 모델은 각각 0.36 및 0.37 cm2/mJ의 k 값을 산출했으며, 이는 M. abscessus가 Pseudomonas aeruginosa 및 Legionella pneumophila보다 UV에 대한 저항성이 더 높다는 것을 나타냅니다. 이는 NTM이 가장 UV에 대한 저항성이 가장 높은 것 중 하나임을 시사합니다. OPPP. 이 연구 결과는 280nm UV-LED 조사가 POU에서 M. abscessus를 비활성화하는 효과적이고 실용적인 옵션이 될 수 있음을 시사합니다. 10mJ/cm2의 플루언스를 전달할 수 있는 소독 장치는 M. abscessus의 거의 2log(99%) 불활성화를 달성할 것으로 예상됩니다.

2020년에도 전 세계적으로 20억 명의 사람들이 여전히 안전하게 관리되는 식수 서비스에 접근하지 못하고 있으며, 미생물학적으로 오염된 식수로 인해 매년 485,000명의 설사병 사망자가 발생할 것으로 추산됩니다1. 효과적인 소독 공정을 갖춘 성숙한 음용수 시스템에서도 주로 비결핵항산균(NTM), 레지오넬라균, 식수 처리 및 배수 시스템 조건의 선택압으로 인해 우세할 수 있는 Pseudomonas spp.2. 이러한 병원체는 화학적 소독에 저항성이 있고 자유 생활 아메바와 연관될 수 있으며 물 분배 시스템, 특히 구내 배관 전체에서 자라는 것으로 나타났습니다. 거기에서 긴 체류 시간, 낮은 잔류 소독제 수준 및 불충분한 온수 온도로 인해 OPPP는 생물막에서 증폭되고 지속됩니다. 임상적으로 OPPP는 발병과 연관되어 있으며 특히 취약한 개인에게 지속적인 노출 소스를 제공합니다. 이러한 이유로 위의 세 속의 종은 미국 환경 보호국(US EPA)의 5차 식수 오염 물질 후보 목록(CCL 5)3에 합류했습니다. 1차 식수 규정은 없지만 공공 수자원 시스템에서 발생할 것으로 알려져 있거나 발생할 것으로 예상됩니다."

가장 중요한 수인성 병원체를 식별하기 위해 Collier 등4은 미국에서 17개의 수인성 전염병을 검토한 결과 OPPP(NTM, Pseudomonas, Legionella)가 가장 많은 사례를 차지하지는 않았지만 대부분의 입원과 사망을 초래했다는 사실을 발견했습니다. . 국내에서 발생한 수인성 질병 총 7,150,000건 중 OPPP로 인한 경우는 68,900건(NTM 감염), 15,900건(슈도모나스 폐렴), 11,000건(재향군인병)으로 추산되었습니다. OPPP는 74.8%(NTM 감염), 97.2%(슈도모나스 폐렴), 98.1%(재향군인병)의 눈에 띄게 높은 입원율을 유발했습니다. NTM 감염으로 인해 가장 많은 입원(51,400건)이 발생했고, 외이도염(23,200건), 슈도모나스 폐렴(15,500건)이 그 뒤를 이었습니다. 총 6,630명의 사망자 중에서 OPPP가 다시 우세하여 3,800명(NTM 감염), 730명(슈도모나스 폐렴), 995명(재향군인병)으로 추정됩니다. 전체적으로 호흡기 질환을 일으키는 수인성 전염은 국내에서 발생한 수인성 사망자의 83%를 차지했습니다. 미국의 수인성 질병에 대한 직접 의료 비용 총액은 33억 3천만 달러로 추산되었으며, 그 중 OPPP 관련 3가지 질병(국내 획득 수인성 호흡기 질환을 대표함)이 23억 9천만 달러(71.8%)를 차지했습니다. NTM 감염은 전체적으로 가장 비용이 많이 드는 질병(15억 3천만 달러)이었고, 외이염(5억 6천 4백만 달러), 슈도모나스 폐렴(4억 5천 3백만 달러)이 그 뒤를 이었습니다. 광범위한 수처리 및 위생 처리 이전의 역사적 연구와 달리 Collier et al. 결과는 오늘날의 수인성 질병 부담이 유통되기 전에 쉽게 치료할 수 있는 장내 병원균이 아닌 주로 환경 병원체(예: OPPP)에서 비롯된다는 것을 시사합니다.

4 log inactivation of M. abscessus. Studies of the distal sites of drinking water distribution systems have found total culturable mycobacteria concentrations from 10 to 3500 CFU/L32. We recommend that UV-LED disinfection units be designed with fluences > ~ 15 mJ/cm2 to virtually eliminate the M. abscessus fraction./p> 4 log reduction in the mixed suspension CFU after 4 days of daily treatment, although the difference between treated and control bottles was only significant for the SteriPEN system. This was likely due to immersion of the SteriPEN device, whereas the Mountop lamp was located in the bottle lid. Mixed suspension and biofilm-associated CFU were assayed after 56 days, and a > 4 log reduction was maintained in both bottles. Both UV systems used a small LP UV mercury lamp with a 90 s cycle, and a single treatment significantly reduced the bacterial burden in either bottle (0.8–1.8 log). Since fluence rate was not determined, it is difficult to compare their results to the current study. Overall, the effectiveness of both in-line POU and batch systems for controlling NTM in a convenient, accessible, and practical manner has been clearly demonstrated. The results of this study are expected to improve the design of UV-LED disinfection units./p>

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