The impact of far-UVC radiation (200–230 nm) on pathogens, cells, skin, and eyes – a collection and analysis of a hundred years of data Translated title: Die Wirkung von Far-UVC-Strahlung (200–230 nm) auf Pathogene, Zellen, Haut und Augen – Eine Sammlung und Analyse von Daten der letzten 100 Jahre

Abstract

Background: The ongoing coronavirus pandemic requires new disinfection approaches, especially for airborne viruses. The 254 nm emission of low-pressure vacuum lamps is known for its antimicrobial effect, but unfortunately, this radiation is also harmful to human cells. Some researchers published reports that short-wavelength ultraviolet light in the spectral region of 200–230 nm (far-UVC) should inactivate pathogens without harming human cells, which might be very helpful in many applications.

Methods: A literature search on the impact of far-UVC radiation on pathogens, cells, skin and eyes was performed and median log-reduction doses for different pathogens and wavelengths were calculated. Observed damage to cells, skin and eyes was collected and presented in standardized form.

Results: More than 100 papers on far-UVC disinfection, published within the last 100 years, were found. Far-UVC radiation, especially the 222 nm emission of KrCl excimer lamps, exhibits strong antimicrobial properties. The average necessary log-reduction doses are 1.3 times higher than with 254 nm irradiation. A dose of 100 mJ/cm ² reduces all pathogens by several orders of magnitude without harming human cells, if optical filters block emissions above 230 nm.

Conclusion: The approach is very promising, especially for temporary applications, but the data is still sparse. Investigations with high far-UVC doses over a longer period of time have not yet been carried out, and there is no positive study on the impact of this radiation on human eyes. Additionally, far-UVC sources are unavailable in larger quantities. Therefore, this is not a short-term solution for the current pandemic, but may be suitable for future technological approaches for decontamination in rooms in the presence of people or for antisepsis.

Zusammenfassung

Hintergrund: Die anhaltende Coronavirus-Pandemie erfordert neue Desinfektionsansätze, besonders für Viren in der Luft. Die 254 nm Emission von Niederdruck-Quecksilberdampflampen ist bekannt für ihre antibakterielle Wirkung, allerdings ist diese Art der Bestrahlung auch für menschliche Zellen schädlich. Einige Forscher veröffentlichten Berichte, dass kurzwelliges ultraviolettes Licht im Spektralbereich von 200–230 nm (Far-UVC) Krankheitserreger inaktiviert, ohne dabei menschlichen Zellen zu schaden, was für viele Anwendungen sehr hilfreich sein könnte.

Methoden: Es wurde eine Literaturrecherche zum Einfluss von Far-UVC-Strahlung auf Krankheitserreger, Zellen, Haut und Augen durchgeführt und die log-Reduktionsdosen für verschiedene Krankheitserreger und Wellenlängen berechnet. Beobachtete Schäden an Zellen, Haut und Augen wurden gesammelt und in standardisierter Form dargestellt.

Ergebnisse: Insgesamt wurden mehr als 100 Arbeiten zur Far-UVC-Desinfektion gefunden, die in den letzten ungefähr 100 Jahren veröffentlicht wurden. Besonders 222 nm Emissionen von KrCl-Excimer-Lampen weisen starke antimikrobielle Eigenschaften auf. Die durchschnittlich benötigten log-Reduktionsdosen sind um den Faktor 1,3 höher als bei einer 254 nm Bestrahlung. Eine Dosis von 100 mJ/cm² reduziert alle Krankheitserreger um mehrere Größenordnungen, ohne dabei menschliche Zellen zu zerstören, wenn langwellige Emissionen über 230 nm durch optische Filter blockiert werden.

Schlussfolgerung: Der Ansatz ist sehr vielversprechend, speziell was den zeitlich begrenzten Einsatz angeht, jedoch sind die hierzu verfügbaren Daten relativ spärlich. Untersuchungen mit hohen Far-UVC-Dosen über einen längeren Zeitraum wurden noch nicht durchgeführt und es gibt noch keine positiven Studien über den Einfluss dieser Strahlung auf das menschliche Auge. Zudem sind Far-UVC-Quellen nicht in größeren Mengen verfügbar. Daher stellt das keine kurzfristige Lösung für die aktuelle Pandemie dar, aber ist vielleicht geeignet für künftige technologische Lösungen zur Dekontamination in Räumen in Anwesenheit von Menschen oder zur Antiseptik.