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Scientific Reports 12권, 기사 번호: 22588(2022) 이 기사 인용

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다양한 병원성 바이러스 및 박테리아로부터 보호하기 위한 새로운 소독 기술의 개발 및 실증에 대한 수요가 높습니다. 이러한 맥락에서 자외선(UV) 조사는 병원성 미생물을 비활성화하는 효과적이고 편리한 방법을 제공합니다. UV 살균 효능의 정량적 평가는 Bunsen-Roscoe가 제안한 단순 시간-선량 상호성 법칙에 의존합니다. 그러나 문헌에 보고된 비활성화 속도 상수는 동일한 조사량과 파장에서도 매우 다양합니다. 따라서 UV 불활성화의 물리적 메커니즘은 단순한 시간-선량 상호 법칙으로 설명할 수 없으며 과학적 근거를 명확히 하기 위해 확인되어야 하는 2차 불활성화 과정이 필요할 수 있습니다. 본 논문에서는 동일한 용량으로 대장균을 사용하여 UV 불활성화 실험을 수행했지만 조사량과 조사 기간을 달리하여 조사량을 2~3배로 변화시켰습니다. 우리는 UV 발광 다이오드 조사에 의해 얻은 비활성화 효능이 동일한 선량에서 한 자리수만큼 크게 다르지만 고정 파장에서는 조사량이 다르다는 것을 보여주었습니다. 이를 설명하기 위해 우리는 플루언스 기반 UV 비활성화율과 함께 DNA 및/또는 단백질 손상에 기여하는 활성산소종(ROS)으로 인한 것과 같은 2차 비활성화율을 도입하는 확률론적 모델을 구축했습니다. 이 모델을 기반으로 한 미분 방정식을 풀어 동일한 UV 선량 조건에서 조사량 및 조사 기간의 함수로서 비활성화의 효능을 명확하게 밝혔습니다. 제안된 모델은 UV 불활성화에 적어도 두 가지 불활성화율이 관련되어 있음을 명확하게 보여주며, 일반적으로 사용되는 UV 불활성화율은 조도에 의존하지 않지만 ROS로 인한 불활성화율은 조도에 따라 달라집니다. 우리는 현재까지 얻은 UV 불활성화 결과가 단순히 이 두 가지 불활성화 비율을 중첩한 하나의 불활성화 비율에 의해 맞춰졌다는 결론을 내렸습니다. 낮은 조사량이지만 동일한 선량으로 장기간 UV 조사의 효율성은 방사선 조사량과 위험을 줄일 수 있기 때문에 UV를 사용하는 병실과 같은 넓은 공간의 소독과 같은 미래 소독 기술에 유용한 정보를 제공합니다. 인체에.

다양한 병원성 바이러스 및 박테리아로부터 보호하기 위한 효율적인 소독 기술의 개발 및 실증에 대한 수요가 높습니다. 이러한 상황에서 자외선(UV) 조사에 의한 살균은 특별한 관심을 끌고 있습니다. 왜냐하면 UV 조사는 코로나바이러스를 포함한 병원성 미생물을 비활성화하는 효과적이고 편리한 방법을 제공하기 때문입니다1,2,3,4,5.

멸균 원리는 Bunsen-Roscoe6가 제안한 시간-선량 상호 법칙, Log(N/N0) = − Γ × D에 의존합니다. 여기서 Γ(cm2/mJ)는 파장에 따른 불활성화 속도 상수, D = τ입니다. × P, D(mJ/cm2)는 UV 조사량, P(mW/cm2)는 UV 조사량, τ(s)는 조사 지속 시간(이하에서는 D를 UV 조사량, P를 UV 조사량, τ를 사용함) 조사 기간으로.). 이 상호 법칙은 광중합, 광전도도, 광분해 및 UV 살균과 같은 다양한 범주의 광반응 공정에 적용되었습니다7. 상호 법칙은 광화학 반응 과정의 속도가 빛 조사량(선형 확률론적 과정)에 비례하여 과정의 양이 D에만 의존한다고 가정합니다. 이는 빛 조사량에서 대부분의 1차 광화학 반응 과정에 해당됩니다. 비선형 효과를 유도하지 않는 경우, 라디칼 중합과 같이 상당한 범위의 반응 조건에서 상호 법칙을 따르지 않는 반응이 많이 있습니다8. 또한, 문헌에 보고된 UV 조사에 의한 많은 박테리아 및 바이러스의 비활성화 속도 상수는 동일한 조사 파장과 동일한 유형 및 계통의 박테리아 및 바이러스가 사용된 연구에서도 매우 다양합니다9,10,11. 보고된 이러한 광범위한 값은 UV 불활성화의 물리적 메커니즘이 단순한 시간-선량 상호 법칙으로 설명될 수 없음을 암시하는 것 같습니다. 대신, 과학적 근거를 명확히 하기 위해 2차 비활성화 과정을 확인해야 합니다7.