El maig de l’any passat, en plena primera onada de la pandèmia de covid-19, hi hagué debats sobre les estratègies de desinfecció de superfícies. La banda de radiació ultraviolada C llunyana, de longituds d’ona entre 200 i 220 nm era proposada com un mecanisme de desinfecció segur per a humans. En aquell context, Isla Rose Mary Barnard (de la School of Physics and Astronomy de la University of St Andrews), Ewan Eadie (de la Photobiology Unit de Ninewells Hospital and Medical School, de Dundee) i Kenneth Wood (de St Andrews) aportaven evidències en un article publicat a Photodermatology, Photoimmunology & Photomedicine que l’UVC-llunyà difícil pot produir eritema o lesions pre-mutagèniques en la pell humana. El punt de partida era un estudi pilot fet en voluntaris sans per Julie A. Woods et al. (2014) amb una làmpada de 222 nm. Barnard et al. (2020) empraven codis de transferència de raciació de Monte Carlo per estudiar el transport de radiació ultraviolada en la pell. En un article que apareix aquest solstici d’estiu a Photochemistry & Photobiology, Ewan Eadie et al. valoren comparativament, amb una simulació computacional, el dany genètic d’una làmpada d’UVC amb la radiació solar rebuda en dues localitats, Harwell a Anglaterra, i Tessalònica a Grècia.
Fotografia de Tevfik Teker que ens mostra el litoral de Tessalònica el 22 de setembre del 2013
La formació de dímers de pirimidina ciclobutà com indicatiu de dany a l’ADN
En aquesta recerca, a més d’Eadie, Barnard i Wood, hi han participat Paul O’Mahoney (de Dundee), Louise Finlayson (de St Andrews) i Sally Helen Ibbotson (de Dundee). Eadie et al. investiguen, a través d’una modelatge computacional, el dany d’ADN induït per radiació. Per simplificar, redueixen el dany d’ADN per radiació UV a la formació de dímers de pirimidina ciclobutà (CPD).
Entre les lesions a l’ADN induïdes per la radiació ultraviolada destaquen la formació de dímers de pirimidina, és a dir la formació d’enllaços covalents entre timines (T) o citosines (C), com ara 6-4 fotoproductes (esquerra) o ciclobutans (dreta). Aquesta alteració de la seqüència d’ADN és premutagènica, en el sentit que la replicació de l’ADN afectat, dóna lloc a canvis permanents de la seqüència
Eadie et al. comparen, d’una banda, l’exposició a la llum UVC llunyana (longitud d’ona de 222 nm) d’una làmpada de clorur de criptó i la de la radiació solar.
Les làmpades d’excímers són fonts quasimonocromàtiques de llum basades en la formació de dímers excitats (en la imatge, una làmpada de 172 nm basada en el dímer de xenó). La formació de dímers de criptó (Kr) i clor (Cl), amb una energia de 5,58 eV, condueixen a l’emissió corresponent d’UVC en la banda de 222 nm
Les dades per al model computacional són extretes de l’article de Barnard et al. de l’any passat, i es contemplen quatre situacions:
– radiació UVC de 222 nm de làmpada de KrCl* sense filtrar.
– radiació UVC de 222 nm de làmpada KrCl* amb filtre.
– radiació solar en el clima temperat de Harwell (Oxfordshire).
– radiació solar en el clima mediterrani de Tessalònica.
Vista aèria del Campus de Ciència i Innovació de Harwell, que ocupa el lloc de l’antic aeroport de la RAF i de l’Atomic Energy Research Establishment.
Seguint els límits d’exposició de l’American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH), Eadie et al. obtenen les equivalències següents en nombre de CPD:
– 10 minuts de radiació solar amb un índex ultraviolat de 4 (valor típic d’un dia a Harwell des de la primavera a la tardor).
– 700 hores de radiació UVC-llunyana sense filtrar.
– 30.000 hores de radiació UVC-llunyana filtrada en la capa basal.
Evolució de l’índex d’ultraviolat al llarg del dia
L’epidermis té un paper cabdal en el filtratge de la radiació UVC. De fet, si hom fa la comparació en la part superficial de l’epidermis, 10 minuts d’exposició a llum solar d’índex UV 4 equivalen a 30 hores sota la làmpada de KrCl* sense filtrar (i a 300 hores amb filtre).
Les diferents capes de l’epidermis (a dalt) tenen un efecte de filtrat sobre les bandes més llunyanes de la radiació ultraviolada (a sota)
Si més no, en termes d’inducció de dany d’ADN (i, concretament, de formació de CPD), l’exposició a la llum solar excedeix enormement el risc de les làmpades desinfectants d’UVC llunyà. Eadie et al., però, són conscients de la simplificació de reduir tot el risc de les radiacions a la formació de dímers de timina en l’ADN. És en l’stratum corneum de l’epidermis on es produeix la major part de l’absorció de l’UVC-llunyà, i no són del tot conegudes les conseqüències d’aquest procés.
Dins de la radiació ultraviolada, que va de longituds d’ona de 100 nm a 400 nm, l’UV-C és la part més energètica (100-280 nm; amb energies que van de 4,43 a 12,4 eV). La capa d’ozó absorbeix completament la UV-C solar i, com veien en aquests estudis, també té una pobra penetració en l’epidermis humana. Caldria passar de nou a experiments en voluntaris humans per esclarir els possibles efectes nocius en l’estrat corni de l’epidermis.
Lligams:
– Computer Modeling Indicates Dramatically Less DNA Damage from Far-UVC Krypton Chloride Lamps (222 nm) than from Sunlight Exposure. Ewan Eadie, Paul O’Mahoney, Louise Finlayson, Isla Rose Mary Barnard, Sally Helen Ibbotson, Kenneth Wood. Photochem. Photobiol. (2021).
– Further evidence that far-UVC for disinfection is unlikely to cause erythema or pre-mutagenic DNA lesions in skin. Isla Rose Mary Barnard, Ewan Eadie, Kenneth Wood. Photodermatol. Photoimmunol. Photomed. 36: 476-477 (2020).
Des de la Mediterrània 