Das SARS-CoV-2-Viruspartikel besteht aus einem Kern aus Nukleinsäuresträngen, die die genetische Information des Virus enthalten. Die Nukleinsäurestränge sind von einer Lipidmembran umgeben, auf der sich Proteinvorsprünge befinden. Jede Komponente ist für eine Infektion erforderlich. Neue Forschungsergebnisse zeigen, wie Licht verwendet werden kann, um infektiöse Coronavirus-Partikel zu zerstören, die Oberflächen kontaminieren. Wissenschaftler interessieren sich dafür, wie man Umgebungen wie Operationssäle gründlich von Viren wie SARS-CoV-2, dem Virus, das die COVID-19-Pandemie verursacht, desinfiziert.
Forscher der University of Southampton untersuchten, wie ultraviolette Laser Viren zerstören, indem sie diese Schlüsselkomponenten beeinflussen. Durch den Einsatz spezieller UV-Laser mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen konnten die Wissenschaftler bestimmen, wie jede Viruskomponente unter hellem Licht abgebaut wird. Sie fanden heraus, dass das genomische Material sehr anfällig für Abbau war und dass die Proteinspitzen ihre Fähigkeit verloren, sich an menschliche Zellen zu binden.
Ultraviolettes Licht umfasst UVA-, UVB- und UVC-Licht. Mit Frequenzen unter 280 Nanometern erreicht nur sehr wenig ultraviolettes Licht der Sonne die Erdoberfläche. Es ist diese weniger erforschte Form von UV-Licht, die das Southampton-Team aufgrund seiner desinfizierenden Eigenschaften in seiner Studie verwendete. UV-Licht wird von verschiedenen viralen Komponenten, einschließlich genetischem Material (ca. 260 Nanometer) und Proteinspitzen (ca. 230 Nanometer), stark absorbiert. Daher wählte das Team für dieses Projekt Laserfrequenzen von 266 Nanometern und 227 Nanometern.
Wissenschaftler der University of Southampton unter der Leitung von Professor Sumeet Mahajan arbeiteten eng mit Wissenschaftlern des Laserherstellers MSquared Lasers zusammen, um gemeinsam einen Forschungsbericht zu verfassen, der in der Zeitschrift „ACS Photonics“ der American Chemical Society veröffentlicht wurde. Das Forschungsteam fand heraus, dass 266-Nanometer-Licht bei geringer Leistung RNA-Schäden verursachen und die genetische Information des Virus beeinträchtigen kann. 266-Nanometer-Licht stört auch die Struktur des SARS-CoV-2-Spike-Proteins und verringert seine Fähigkeit, sich an menschliche Zellen zu binden, indem es Disulfidbindungen und aromatische Aminosäuren aufbricht.
Licht mit einer Wellenlänge von 227 Nanometern verursacht weniger wirksam RNA-Schäden, ist aber wirksamer bei der Zerstörung von Proteinen durch Oxidation (eine chemische Reaktion unter Beteiligung von Sauerstoff), die die Proteinstruktur zerstört. Wichtig ist, dass SARS-CoV-2 eines der größten Genome unter den RNA-Viren besitzt. Dies macht es besonders empfindlich gegenüber genomischen Schäden.
Professor Mahajan sagte: „Durch Licht inaktivierte, aus der Luft übertragene Viren stellen ein vielseitiges Werkzeug für die Desinfektion unserer öffentlichen Räume und empfindlichen Geräte dar, die ansonsten mit herkömmlichen Methoden möglicherweise nur schwer zu dekontaminieren wären. Nachdem wir nun die unterschiedliche Empfindlichkeit molekularer Komponenten in Viren gegenüber Lichtinaktivierung verstanden haben, bietet uns dies die Möglichkeit, Desinfektionstechniken zu optimieren.“
Der Grund, warum die lichtbasierte Deaktivierungstechnologie große Aufmerksamkeit erhalten hat, liegt darin, dass sie ein breites Anwendungsspektrum hat und herkömmliche flüssigkeitsbasierte Deaktivierungsmethoden nicht geeignet sind. Da nun der Mechanismus der Deaktivierung besser verstanden ist, ist dies ein wichtiger Schritt zur Verallgemeinerung der Technologie.
Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily