客观日本

名古屋市立大学利用可见脉冲光消毒杀菌,不使用危险的紫外线对人体安全

2022年02月18日 生物医药

名古屋市立大学研究生院医学研究科的立野一郎讲师和长谷川忠男教授与该校艺术工学研究科的松本贵裕教授等人组成的联合研究团队全球首次证实,照射可见脉冲光能有效杀死细菌和病毒。利用可见脉冲光可以安全、简便地杀死各种致病性病毒和细菌,有望成为取代紫外线杀菌的新杀菌技术。相关内容已经发布在《Scientific Reports》上。

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经验证,名古屋市立大学开发的可见脉冲光照射技术可以有效杀死大肠杆菌。【左】照射前大肠杆菌产生的菌落数【中】照射后大肠杆菌产生的菌落数【右】表示大肠杆菌的数量减少99.99%的条形图(供图:名古屋市立大学)

此前有报告证明紫外线(UVC)可以杀死致病性病毒和细菌,但UVC会被人体细胞和蛋白质强烈吸收,引发皮肤癌等,因此可以使用的场景有限。另一方面,可见光虽然是无害的光,但直接照射的情况下,它无法有效地杀死病毒和细菌。

研究团队发现,照射纳秒级瞬时高亮度可见光(像闪光灯一样)可以有效杀死病毒和细菌,并利用自主开发的纳秒可变波长脉冲激光杀菌装置验证了效果。

细菌和病毒具有在可见光范围内也能有效吸收光的波长区域。在有色细菌铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌中,这种特征尤为明显。利用可变波长脉冲激光器产生与这个有效吸收光的波长区域相匹配的光谱成分的光,并瞬间(纳秒级时间)对细菌和病毒进行高亮度照射发现,人体细胞等较大细胞的温度几乎不会上升,而比细胞小的细菌和病毒很容易就达到300℃以上的高温,并可进行灭菌处理。该方法将共振激发法导入了致病性病毒和细菌的杀菌方法中,是物理学与生物学相结合的成果。

研究团队将金颗粒当作细菌和病毒,利用纳秒可变波长脉冲激光杀菌装置测量了金颗粒的温度上升情况,发现溶液温度仅上升了2℃,而金颗粒吸收脉冲激光,瞬间达到1000℃以上的高温并熔化。另外,在向大肠杆菌菌落照射光的实验中,也将大肠杆菌菌落成功减少了99.99%。

今后,该团队将继续推进研发可见脉冲光杀菌技术,目的是不仅安全地安全地杀死大肠杆菌,还将此技术广泛应用到其他各种病原性细菌和病毒。

该技术有望成为一种新型的光消毒技术,能够安全、简便的方式对室内传播的各种致病性病毒和细菌进行消毒,而不使用对人体危险的紫外线。另外,高亮度可见光的脉冲闪光可利用目前的半导体发光元件(LED)制作技术可轻松实现,因此将来还有望实现在LED照明器具中配备脉冲闪光杀菌灯的混合型照明器具。

原文:《科学新闻》
翻译编辑:JST客观日本编辑部