Dankzij een speciale filtertechnologie is het Amerikaanse artsen, wetenschappers en een Japans bedrijf gelukt een desinfecterende lamp te ontwikkelen die veilig is voor mensen. De uv-lamp kan worden ingezet in operatiekamers of op treinstations en zou daar het coronavirus onschadelijk maken. De eerste exemplaren zijn net in een Japans ziekenhuis geïnstalleerd.

De desinfecterende werking van uv-licht is al langer bekend. Uv-straling in de lagere golflengten van tussen de 160 en 280 nanometer (uv-c genoemd), doodt bacteriën en maakt virussen onschadelijk door moleculen te beschadigen. Dergelijke uv-c-lampen worden al gebruikt, onder meer voor de desinfectie van medische instrumenten.

Ze worden echter nooit toegepast in een omgeving waar zich mensen bevinden. Voor mensen is dit niet-zichtbare licht namelijk schadelijk. Uv-c-stralen kunnen leiden tot huidkanker of grijze staar, een vertroebeling van het oog.
 


Aerosole microben

In het gevecht tegen de vele wondinfecties op operatiekamers, veelal het gevolg van resistente bacteriën, startte de Amerikaanse Columbia University ongeveer tien jaar geleden een onderzoekproject om 'een instrument te vinden dat zowel de lucht in operatiekamers als ook de oppervlakten van gebruiksapparatuur kan desinfecteren', terwijl artsen en verpleging aan de patiënt werken.

Een team van wetenschappers rond David Brenner, radioloog en directeur van het Center for Radiological Research aan Columbia University Medical Center, zocht de oplossing in het vermijden en wegfilteren van de schadelijke straling van conventionele uv-c-lampen. Zo werkten ze met stralingen in de smallere uv-c-bandbreedte. Die hebben wél een anti-microbiële werking, maar dringen niet door in menselijke (huid)cellen in het oog.
 

Filtertechnologie voor binnenshuis

Uv-stralen worden met specificieke vacuümlampen gegenereerd, zogeheten excimer-lampen, Die zijn gevuld met gas en bij een elektrische activatie produceren ze een uv-fotonenstoot. Brenners team koos voor het gas KrCl (kryptonchloride), met een fotonenpiek op 222 nanometer.
 


De fotonen-curve van de KrCl-lamp vertoont echter aan de hoge kant lichte golven (zie illustratie). Juist zulke 'fotonenbobbels' kunnen schade veroorzaken.

Brenner en collega's ontwikkelden een speciaal stralenfilter, een optisch banddoorlaatfilter, om die bobbels uit te vlakken. Het is deze filtertechnologie die de uv-c-lichttechnologie in hoge mate veilig voor mensen maakt. Hoe het filter precies werkt, willen de makers om concurrentieoverwegingen niet kwijt. 

Columbia University patenteerde de uitvinding. In 2015 kwam het Japanse bedrijf Ushio Inc., producent van uv-lampen en andere specialistische lichtbronnen, als partner in het project. Het kreeg in dit vroege stadium de exclusieve licentierechten op de uitvinding, die nu onder de naam Care222® op de markt komt.

 

Muizen en mensen

Proeven bij muizen toonden algauw aan dat er bij de knaagdieren geen huid- en oogbeschadigingen optreden. Maar dat de techniek werkt, blijkt wel uit de activatiegraad van een reeks menselijke virussen als H1N1 (Spaanse griep), MERS-CoV en SARS-CoV (van de epidemie van 2003) waarmee ze testten: die daalde binnen twintig minuten met 99 procent.

Afgelopen zomer bleek dat ook bestralingsproeven op mensen positieve resultaten had opgeleverd. Er tredengeen afwijkingen op de huid of in de ogen op, aangezien de stralen niet door de huid kunnen doordringen.

Gezegd moet worden dat ook bij deze testen, en straks ook in de praktijk, een stralendosis wordt ingezet die ver onder de veilige grenslimiet ligt (tot drie microjoule per vierkante centimeter per uur). Ushio Europe's woordvoerder, Sam Rogers, wijst er met nadruk op dat het om de excimer-lampen met geïntegreerd optisch filter gaat: 'Zonder filter is het geen veilig instrument voor mensen.'

Of het 222 nm verre uv-c-licht ook het coronavirus dat COVID-19 veroorzaakt, onschadelijk maakt, wordt nog door verschillende instanties uitgetest. Eerste resultaten stemmen positief. Japan is de eerste markt waar Ushio nu een Care222-plafondbox verkoopt. Begin oktober kreeg het eerste ziekenhuis dertig exemplaren geleverd. Die hangen nu in de entreelobby en wachtkamers.
 


 

Geen wondermiddel

Ushio is het productieproces aan het versnellen om wereldwijd modulen te kunnen leveren om in te bouwen in conventionele verlichting of ventilatoren. Voor de Aziatische markt ontwikkelt Toshiba inmiddels Care222-modulen voor treinstellen, stations, operatiekamers, scholen en hotellobby's.

In de Verenigde Staten werkt Ushio met het bedrijf Acuity. Dat zegt eind dit jaar met functionele producten op de markt te komen. In Europa vinden momenteel gesprekken met geïnteresseerde eindproducenten plaats.

'De belangstelling is gigantisch,' zegt Rogers vanuit Ushio's Europees hoofdkantoor in Amsterdam. 'De verwachtingen dat het om een effectief corona-bestrijdingsmiddel gaat, zijn hoog.' De woordvoerder tempert het enthousiasme enigszins. 'Je moet Care222-producten als een extra instrument zien naast andere hygiënische en preventieve maatregelen.'

Virussen in een lichaam kunnen de lampen bovendien niet onschadelijk maken, enkel deeltjes in de lucht of op tafels, deurknoppen enzovoort. Dus wanneer gefilterde uv-c-lampen binnenkort in onze wereld een plaats krijgen, moeten we doorgaan met onze handen regelmatig wassen, in de elleboog niezen en afstand houden.
 

Tekst: Judith Stalpers
Beeld: Ushio