Кинетика инактивации УФ-излучением с длиной волны 280 нм

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 2186 (2023) Цитировать эту статью

973 Доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Нетуберкулезные микобактерии (НТМ) представляют собой условно-патогенные микроорганизмы сантехнических систем помещений (ОППП), которые вызывают тяжелые респираторные заболевания, передающиеся через воду. Из-за их устойчивости к химическим дезинфицирующим средствам и повторного роста биопленок в системах распределения питьевой воды обработку лучше проводить с использованием небольших установок ультрафиолетовой дезинфекции в месте использования (POU), например, у крана или насадки для душа. Ультрафиолетовые светодиоды (УФ-светодиоды) хорошо подходят для таких применений, но данные о флюенс-эффекте недоступны для одного из наиболее важных НТМ, Mycobacterium abscessus. В этом исследовании для облучения M. abscessus в водной матрице использовался настольный УФ-светодиодный аппарат с длиной волны 280 нм. Профиль флюенс-отклика имел сигмоидальную форму и демонстрировал явления как плеча, так и хвоста. Простая линейная регрессия и модель кинетики инактивации Гиэрда дали значения k 0,36 и 0,37 см2/мДж соответственно, показывая, что M. abscessus более устойчивы к УФ, чем Pseudomonas aeruginosa и Legionella pneumophila, что позволяет предположить, что NTM являются одними из наиболее устойчивых к УФ-излучению. ОПППы. Результаты этого исследования показывают, что УФ-светодиодное облучение с длиной волны 280 нм может быть эффективным и практичным вариантом инактивации M. abscessus в POU. Ожидается, что дезинфекционные установки, способные обеспечить плотность энергии 10 мДж/см2, обеспечат инактивацию M. abscessus почти в 2 log (99%).

В 2020 году во всем мире 2 миллиарда человек по-прежнему не имеют доступа к безопасно организованным услугам питьевого водоснабжения, а микробиологически загрязненная питьевая вода, по оценкам, является причиной 485 000 смертей от диареи каждый год1. Даже в зрелых системах питьевой воды с эффективными процессами дезинфекции наблюдается рост вспышек, вызванных условно-патогенными микроорганизмами, вызываемыми сантехническими системами помещений (OPPP) (также называемыми патогенами, связанными с биопленками), в основном состоящими из нетуберкулезных микобактерий (НТМ), видов Legionella и Pseudomonas spp., которые могут доминировать из-за селективного давления в условиях систем очистки и распределения питьевой воды2. Эти патогены устойчивы к химической дезинфекции, могут ассоциироваться со свободноживущими амебами и, как было показано, растут во всех системах водоснабжения и особенно в водопроводных системах помещений. Там длительное время пребывания, низкий уровень остаточных дезинфицирующих средств и недостаточная температура горячей воды позволяют OPPP размножаться и сохраняться в биопленках. Клинически OPPPs связаны со вспышками и представляют собой постоянный источник воздействия, особенно для уязвимых лиц. По этим причинам виды трех вышеуказанных родов были включены в Пятый список кандидатов на загрязнение питьевой воды Агентства по охране окружающей среды США (US EPA) (CCL 5)3, «список загрязнителей, которые в настоящее время не подпадают под какие-либо предлагаемые или обнародованные национальные стандарты». первичные правила питьевой воды, но известно или ожидается, что они возникнут в общественных системах водоснабжения».

Чтобы выявить наиболее значимые патогены, передающиеся через воду, Коллиер и др.4 проанализировали 17 инфекционных заболеваний, передающихся через воду, в США и обнаружили, что, хотя OPPP (NTM, Pseudomonas, Legionella) не являются причиной большинства случаев, они являются причиной большинства госпитализаций и смертей. . Из общего числа 7 150 000 случаев заболеваний, передающихся через воду внутри страны, случаи, вызванные OPPP, составили 68 900 (инфекция NTM), 15 900 (Pseudomonas pneumonia) и 11 000 (болезнь легионеров). OPPPs вызвали особенно высокий уровень госпитализации: 74,8% (инфекция NTM), 97,2% (Pseudomonas pneumonia) и 98,1% (болезнь легионеров). Инфекция NTM стала причиной большинства госпитализаций (51 400), за ней следовали наружный отит (23 200) и пневмония, вызванная Pseudomonas (15 500). Среди общего числа 6630 смертей снова преобладали OPPP, на которые, по оценкам, пришлось 3800 (инфекция NTM), 730 (Pseudomonas pneumonia) и 995 смертей (болезнь легионеров). В целом, передача инфекции через воду, вызывающая респираторные заболевания, составила 83% всех случаев смерти, связанных с водой, внутри страны. Общие прямые затраты здравоохранения на заболевания, передающиеся через воду, в США оцениваются в 3,33 миллиарда долларов, при этом на три заболевания, связанные с OPPP (представляющие внутригосударственные респираторные заболевания, передающиеся через воду), приходится 2,39 миллиарда долларов (71,8%). Инфекция NTM была самым дорогостоящим заболеванием в целом (1,53 миллиарда долларов), за ней следовали наружный отит (564 миллиона долларов) и пневмония, вызванная Pseudomonas (453 миллиона долларов). В отличие от исторических исследований, предшествовавших широкому распространению очистки воды и канализации, Collier et al. Результаты показывают, что сегодняшнее бремя болезней, передающихся через воду, обусловлено прежде всего патогенами окружающей среды (например, OPPP), а не кишечными патогенами, которые можно легко вылечить перед распространением.