Können wir uns mit ultraviolettem Licht vor Coronaviren schützen?
Die Bedrohung durch COVID-19 ist auf der ganzen Welt allgegenwärtig. Wir benötigen dringend effektive Wege zur Bekämpfung des neuartigen Coronavirus. Spezielles ultraviolettes Licht scheint in der Lage zu sein Oberflächen (möglicherweise auch Luft und Wasser) zu dekontaminieren, wenn diese zuvor mit dem SARS-CoV-2-Virus in Kontakt gekommen sind.
Bei der aktuellen Untersuchung der University of California wurde festgestellt, dass spezielles ultraviolettes Licht zur Bekämpfung des SARS-CoV-2-Virus verwendet werden könnte. Die Ergebnisse der Studie wurden in der englischsprachigen Fachzeitschrift „ACS Photonics“ publiziert.
Wofür könnte das Licht verwendet werden?
Eine Hauptanwendung solcher ultravioletten LEDs ist beispielsweise die Desinfektion von persönlicher Schutzausrüstung, Oberflächen und Böden. Es gibt bereits einen kleinen Markt für UV-C-Entkeimungsprodukte im medizinischen Kontext, berichten die Forschenden.
Wirksamkeit muss erst noch nachgewiesen werden
In der Tat hat sich in letzter Zeit viel Aufmerksamkeit auf die Kraft des ultravioletten Lichts zur Inaktivierung des neuartigen Coronavirus gerichtet. Als Technologie gibt es die Desinfektion mit ultraviolettem Licht schon seit einiger Zeit. Und obwohl sie praktisch einsetzbar ist, muss ihre großflächige Wirksamkeit gegen die Ausbreitung von SARS-CoV-2 erst noch nachgewiesen werden.
99,9 prozentige Sterilisation des Coronavirus durch UV-LEDs
Anfang April wurde nach Aussage der Forschungsgruppe bereits über eine 99,9 prozentige Sterilisation des Coronavirus (COVID-19) in nur 30 Sekunden durch die Verwendung von UV-LED-Produkten berichtet. Diese Technologie wird derzeit für den Einsatz in Kraftfahrzeugen übernommen, in UV-LED-Lampen, die den Innenraum unbesetzter Fahrzeuge sterilisieren.
Nicht alle Wellenlängen von UV-Licht sind gleich
Es ist in diesem Kontext erwähnenswert, dass nicht alle UV-Wellenlängen gleich sind. Natürliche UV-A- und UV-B-Wellen werden beispielsweise durch die Sonne produziert. UV-C dagegen ist ultraviolettes Licht. Solches Licht kann nur durch vom Menschen verursachte Prozesse erzeugt werden.
UV-C-Licht kann der Haut schaden
UV-C-Licht im Bereich von 260 – 285 nm ist für die aktuellen Desinfektionstechnologien am meisten relevant, berichten die Forschenden. Allerdings ist dieses Licht auch schädlich für die menschliche Haut, daher wird es derzeit meist in Anwendungen eingesetzt, bei denen zum Zeitpunkt der Desinfektion niemand anwesend ist, erläutert Studienautor Christian Zollner von der der University of California in einer Pressemitteilung.
WHO warnt vor möglichen Gefahren
Die Weltgesundheitsorganisation WHO warnt beispielsweise davor, ultraviolette Desinfektionslampen zur Desinfektion von Händen oder anderen Hautpartien zu verwenden. Selbst eine kurzzeitige Exposition gegenüber UV-C-Licht kann zu Verbrennungen und Augenschäden führen.
Wie werden die neuen LEDs produziert?
Bei der neuen Methode zur Herstellung hochwertiger Tief-Ultraviolett (UV-C)-LEDs wird ein Film der Halbleiterlegierung Aluminium-Gallium-Nitrid (AlGaN) auf einem Substrat aus Siliziumkarbid (SiC) angewendet. Laut Zollner ermöglicht die Verwendung von Siliziumkarbid als Substrat ein effizienteres und kostengünstigeres Wachstum von hochwertigem UV-C-Halbleitermaterial als die dafür eigentlich übliche Verwendung von Saphir. Dies sei darauf zurückzuführen, dass die atomaren Strukturen der Materialien eng aufeinander abgestimmt sind.
Wie lässt sich eine hohe Materialqualität erreichen?
„Als allgemeine Faustregel gilt: Je ähnlicher (in Bezug auf die atomare Kristallstruktur) das Substrat und der Film einander strukturell sind, desto einfacher ist es, eine hohe Materialqualität zu erreichen”, erklärt der Experte.
Eine höhere Qualität verbessert Effizienz und Leistung der LEDs
Je besser die Qualität, desto besser ist die Effizienz und Leistung der LEDs. Saphir ist strukturell unähnlich, und die Herstellung von Material ohne Fehler und Fehlausrichtungen erfordert oft komplizierte zusätzliche Schritte. Siliziumkarbid ist keine perfekte Ergänzung, aber es ermöglicht eine hohe Qualität ohne die Notwendigkeit kostspieliger, zusätzlicher Methoden, berichtet Zollner weiter.
Eigentliches Ziel der Forschung war eine effektive Wasseraufbereitung
Bei der Entwicklung ihrer UV-C-LED-Technologie hatten die Forschenden eigentlich vor allem die tragbare, schnell wirkende Wasserdesinfektion im Sinn. Die Langlebigkeit, die Zuverlässigkeit und der kleine Formfaktor der Dioden würden in weniger entwickelten Gebieten der Welt, in denen kein sauberes Wasser zur Verfügung steht, eine entscheidende Rolle spielen.
Wie könnte die neue LED-Technologie zur Bekämpfung von COVID-19 verwendet werden?
Das Aufkommen der COVID-19-Pandemie hat eine weitere Dimension hinzugefügt. Da die Welt auf der Suche nach Impfstoffen, Therapien und Heilmitteln für die Krankheit ist, sind Desinfektion, Dekontamination und Isolation die wenigen Möglichkeiten, die uns zur Verteidigung zur Verfügung stehen. Zusätzlich zur Wasseraufbereitung könnte UV-C-Licht in Systeme integriert werden, die sich einschalten, wenn niemand anwesend ist. So könnten kostengünstige, chemikalienfreie und bequeme Möglichkeiten geschaffen werden, um öffentliche, persönliche und medizinische Räume zu desinfizieren. (as)
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