當2020年初出現COVID-19大流行時，紫外線(UV)輻射成為防止SARS-CoV-2病毒傳播的首選方法之一，同時還有口罩、洗手液和社交距離。一個問題是：幾乎沒有研究表明多少劑量的紫外線可以殺死病毒。使用多少波長？照射多長時間？紫外線系統是否可以安裝在公共場所如機場、公共汽車站、火車站和商店而不會對人們造成長期傷害？
在一項新發表的研究中，來自賓漢姆頓大學托馬斯-J-沃森工程和應用科學學院的科學家們回答了這當中的許多問題並為關於什麼能提供真正的消毒的健康標準奠定了基礎。
這篇題為《SARS-CoV-2紫外線消毒的系統評估和建模(Systematic evaluating and modeling of SARS-CoV-2 UVC disinfection)》的論文發表在《科學報告》上，由生物醫學工程系主任Kaiming Ye教授、BME副教授Guy German和BME教授Sha Jin和博士生Sebastian Freeman、21歲博士Zachary Lipsky及亞利桑那州立大學生物設計研究所的Karen Kibler共同撰寫。
這項研究的想法來自於個人防護設備(PPE)在大流行初期的短缺，其啟發了葉、德國和賓漢姆頓大學的工作人員迅速為該地區的醫院建立紫外線消毒站以便N-95口罩和其他物品可以重複使用。
“科學文獻中有很多關於紫外線劑量的研究，但都不是以一種系統的方式。當我們開始這個項目時，確實沒有任何數據或實驗，因為大流行病發生得非常快，”Ye說道。
據了解，Ye和German通過國家科學基金會提供的182,728美元的2020年中期撥款獲得了研究他們問題的資金。賓漢姆頓大學的研究小組則將類似於SARS-CoV-2的逆轉錄病毒添加到三種不同的培養基中（一種細胞培養基、水和人工再造的人類唾液），然後將它們暴露在三種不同波長的紫外線範圍內。紫外線通過破壞它們的DNA和RNA來殺死病毒和其他微生物，而DNA和RNA是生命的生物有機組成部分。
Ye指出：“消毒效率在很大程度上受病毒所在的介質的影響。當病毒懸浮在唾液、水和細胞培養基中時，我們使用相同的劑量、相同的光強度和相同的波長，但效率完全不同。”
在研究過程中，最好的結果來自260至280納米的範圍，這在LED紫外線燈中非常常用。低於260納米的波長則只能部署在無人居住的空間，因為它們會損害人類的皮膚和眼睛。
“有很多公司聲稱他們的產品可以完全消毒且完全安全。然而在這篇文章中，我們證明了遠紫外線（222納米）和普通紫外線（254納米）都會降低皮膚表層角質層的機械完整性，並導致開裂的可能性變得更高。這意味着討厭的細菌和其他微生物可以進入並有可能感染你的皮膚，”German解說道。
根據研究結果，Ye和German設計了一套對人體皮膚損害更小的LED光消毒系統。眼下，他們正在做額外的測試，然後計劃為其申請專利。
此外，賓漢姆頓大學的團隊還發現，兩種氨基酸（L-色氨酸和L-酪氨酸）和一種維生素（煙酰胺）是紫外線的強吸收劑，如果紫外線消毒在公共場所變得更加普遍，這一發現可能會導致阻斷接觸並防止皮膚損傷的洗劑。
Ye認為這項研究最重要的部分是，它為標準化和規範紫外線消毒設備製造商的聲明提供了科學依據。“我們想出的系統可以成為任何人想要標準化劑量的模式。這就是如何確定使用紫外線根除SARS-CoV-2–也許還有SARS-CoV-3、SARS-CoV-4、SARS-CoV-5。我們希望我們永遠不會到達那裡，但我們需要做好準備。”