Ultraviyole Teknolojisi ve Sterilizasyonda Kullanımı

Şu günlerde Covid-19 (koronavirüs) sebebi ile ultraviyole (UV) ışık kavramını sıkça duyar olduk. Sterilizasyon için mevcut birçok yöntem içerisinde farklı bir alternatif ve hatta en etkili alternatif diyebiliriz. Peki bu teknoloji nedir ve UV sterilizasyon uygulamaları nasıl yapılır, nelere dikkat edilmesi gerekir?

Birçok sektörde farklı amaçlar ile kullanılan bu teknolojinin daha çok laboratuvar ortam sterilizasyonu uygulamaları üzerinde durmak istiyorum.

Ortam sterilizasyonunda etkili çözüm olan ultraviyole veya morötesi ışın kısaca “UV” olarak adlandırılır. UV ışınımın dalga boyu 100 nm ile 400 nm aralığındadır. Bu ışınım gözle görülmez çünkü gözümüz 400 nm ile 700 nm aralığında görünür ışık olarak adlandırılan dalga boylarını algılar. Görülebilen en düşük ışınımı mor olarak algıladığımızdan, mor ışıktan daha küçük bölgeye “morötesi” denilmektedir. Işık kavramında olduğu üzere ultraviyole ışımada da dalga boyunu nanometre(nm) kavramı ile tanımlarız. Nanometre metrenin milyarda biri olarak ifade edilir.

Ultraviyole (UV) Işığın Sınıflandırılması;

UV ışığın dalga boyları canlılar üzerinde farklı etkilere ve farklı karakteristik yapılarak sahiptirler. UV dalga boyları, her biri farklı bir antiseptik etkiye sahip 4 gruba ayrılır. Bunlar; UV-A (315-400 nm), UV-B (280-315 nm), UV-C (200-280 nm) ve Vakum UV (100 –200 nm) bantlardır.

 

Şekil-1’de gösterilen ultraviyole bandı kısaca tanımlamak gerekirse;

UV-A Bandı : UV bölgedeki ışımanın yaklaşık %95’ini oluşturduğu için bu bölgenin en yaygın ışınımıdır ve ozon tabakası UV-A ışınımın geçmesine izin verir. Bu bandın dalga boyu 315-400 nm aralığındadır. Bu dalga boyu bandı deriyi geçerek dokulara ulaşabilir özelliktedir. Erken cilt yaşlanması, kanser, katarakt ve vücutta karışıklığa sebep olabilir. Gün ışığında UV-B bandına göre 500 kat kadar daha fazla bulunur ve piyasadaki güneş koruyucular UV-A korumasında etkisiz kalmaktadırlar. Güneş koruyucular daha çok UV-B bandı için etki gösterirler.

UV-B Bandı: Bu bant aralığı oldukça tehlikelidir ve UV ışımanın yaklaşık %5’ini oluşturur. Bu bandın dalga boyu 280-315 nm aralığındadır. Ozan tabakası sayesinde bu ışınlar engellenir. Deriyi geçebilir ancak çok derinlere ilerleyemez. Güneş yanıklarının ve cilt kanserinin temel nedenidir.

UV-C Bandı : Bu ışınım aralığı sağlık açısından en tehlikeli aralıktır. Bu bandın dalga boyu 200-280 nm aralığındadır. Ozon tabakası bu ışınların dünyaya ulaşmasını engeller.  UV-A ve UV-B’de olan cilt üzerinde emilimin aksine UV-C ışımada cilde gelen ışığın büyük bir bölümü yansıtılır. %4-%7’lik kısmı epidermisin en üst tabakası olan stratum corneum’un ilk 2 mikrometresinde tutunur. Bu ışıktan en çok etkilenen organ gözdür. Göz aşırı doza maruz kaldıktan 1-12 saat sonra kum varmış hissi ile gözden yaş gelmeye başlar. Çok ürkütücü ve acı verici olmakla beraber genellikle 1-2 gün içerisinde kalıcı hasar olmadan atlatılır.

UV spektrumu içinde UV-C aralığı, DNA, RNA ve proteinler tarafından kolayca emilen en güçlü UV radyasyonu olarak kabul edilir. Bakterilere ve virüslere karşı yüksek sterilizasyon verimliliği nedeniyle bu aralığa genellikle antiseptik denir. En yüksek antiseptik etki 205-280 nm’de ve mikroorganizmaların maksimum antiseptik duyarlılığı 265 nm’de görülür.

Antiseptik etki, DNA ve RNA molekülleri tarafından foton emilimine dayanır. Fotokimyasal reaksiyon, mikroorganizmaların çoğalma yeteneğini engelleyen DNA ve RNA bağlarının dimerizasyonunu tetikler. Bu işlem, mikroorganizmaların inaktivasyonu olarak bilinir.

UV-GI : UV-C’nin bu ışıma dalga boyu mikrop öldürücü olarak bilinir. UV-GI 253.7 (254) nm dalga boyuna denir. Bu dalga boyunda yayılan ışıma DNA/RNA yapılarında bulunan nükleik asit tarafından absorbe edilir ve bu olay primidin moleküllerinin dimerizasyonuna neden olur. Yalnızca DNA/RNA yapılarında bulunan timin moleküllerinin dimerizasyonu öncesi DNA/RNA yapılarını tahrip eder ve etkinin devam etmesi ile mikroorganizma canlılığını yitirir. Memeli hücrelerinde tahribat oluşsa bile DNA onarım enzimleri hızlı bir şekilde tamiratı gerçekleştirir. UVGI günümüzde birçok sterilizasyon işleminde kullanıldığı gibi hiçbir antibiyotiğin etki etmediği dirençli bakterilerin oluşturduğu yaraların tedavisinde başarı göstermektedir. Bunun üzerine bilimsel çalışmalar devam etmektedir.

Vakum UV Bandı: Bu bandın en etkili ve önemli özelliği havada fazla ilerleyememesi ve oksijen moleküllerine çarparak ozon’a dönüştürmesidir. Kullanıldığı alanlarda ozon miktarı kontrol edilmelidir.

UV Sterilizasyon Teknolojisi;  

Su, hava ve yüzey sterilizasyonu için ultraviyole teknolojisi UV-C radyasyonunun antiseptik etkisine dayanmaktadır. UV sterilizasyon teknolojisi içme suyu temini, atık su arıtımı, hava ve yüzey sterilizasyon uygulamaları için uygulanabilir.

Bu teknolojinin en büyük avantajları:

• Klora dirençli olanlar (virüsler ve protozoa oositleri) dahil olmak üzere çok çeşitli mikroorganizmalara karşı yüksek verimlilik sunar.
• Su ve havanın fiziksel, kimyasal ve organoleptik özellikleri üzerinde hiçbir etkisi yoktur; yan ürün yok; tehlikeli doz aşımı yok; düşük sermaye maliyetleri, güç tüketimi ve işletme maliyetleri sağlar.
• UV sistemleri etkilidir ve kullanımı kolaydır; özel operasyonel güvenlik önlemlerine gerek yoktur.

Endüstriyel UV ışığın ana kaynakları düşük basınçlı amalgam lambalar ve orta basınçlı cıva lambalardır. Orta basınç lambası teknolojisi, lamba başına daha yüksek güce (birkaç kW) sahiptir, ancak% 35-40 arasında verimlilik ve 1000 watt’a kadar lamba başına güç ile düşük basınçlı lamba teknolojisine kıyasla önemli ölçüde daha düşük verime (% 9-12) sahiptir.

Amalgam lamba teknolojisine sahip UV sistemleri genellikle biraz daha büyük fiziksel ayak izine sahiptir, ancak önemli ölçüde daha fazla enerji verimlidir.

UV Işık Kullanımı ve Dikkat Edilmesi Gerekenler;

UV-C ışıklar sterilizasyon amacıyla laboratuvar alanlarında sıklıkla kullanılır. Özellikle biyogüvenlik kabinlerinin iç ortamının sterilizasyonu için birçok güvenlik kabininin üzerinde bulunan bir ekipmandır. Her çalışma öncesi ve sonrası kullanılmaktadır. Bununla birlikte tüm alanın sterilizasyonu amacıyla üretilmiş UV lambalar vardır. Bunlar genellikle duvara veya tavana monte edilen ve alanın ihtiyaç duyduğu ışık şiddeti hesaplanarak üretilen lambalardır.

UV kullanımında güvenlik ve etkinlik olmak üzere iki esas konu vardır. Bunlara dikkat edilerek laboratuvar uygulamaları güvenli ve etkin yapılabilir.

1- Güvenlik

UV ışık göz ile görülemez. Gördüğümüz mavi ışık ise UV değil ışık tayfının en uç noktalarında oluşan saçılmadır.

UV kullanımında alana göre etki ve kullanım değeri olan ELVs ( Exposure Limitvalues) değerler aşılmamalıdır. Bu değerler korumasız çıplak göz ve cilt için belirlenmiştir. Farklı ülkeler farklı değerler belirlemiştir. Ülkemiz için “Optical Radiation 2006/25/EC Directive” ve “The Control of Artificial Optical Radiation at Work Regulations 2010” dikkate alınır.

Özetle bu değerler,

8 saatlik çalışma için (1 günlük mesai)

• 180 nm – 400 nm aralığında maksimum 30 j/m2 eff
• 315 nm – 400 nm aralığında 10000j/m2

Bu değerler ışık kaynağı için değil insan için verilmiştir.

UV kullanılan alanda personel güvenliği sağlamak için;

• UV-C koruyucu gözlük ve tam yüz maskesi kullanılmalı
• UV çalıştırılmadan önce alanda bulunan personelin tamamı çıkartılmalı ve UV ışığın alanın dışına çıkması engellenmelidir.
• UV ışık alan dışından açıp kapatılabilmelidir.
• Çalıştırma zamanları en az yoğun saatler seçilmelidir.

2- Etkinlik; 

Kurulacak UV sterilizasyon sisteminin dizaynında hangi mikroorganizmaları ne oranda steril edeceğimiz önemlidir. %90 etkinliğe göre hesapladığımız dozu iki katına çıkardığımızda %99, üç katına çıkardığımızda %99.9, dört katına çıkardığımızda %99.99 etkinliğe ulaşırız.

UV uygulamasının tasarımı, gerekli UV dozuna, akış hızına ve dezenfekte edilecek ortamın fiziksel ve kimyasal parametrelerine bağlıdır. Tesis tasarım kriterleri, esnek, ekonomik ve sürdürülebilir çalışma da belirleyici tasarım parametreleridir.

 

Orhan ÇAKAN;

 

Kaynaklar;

1-https://ehs.princeton.edu/sites/ehs/files/media_files/Ultraviolet%20Light%20Safety%20in%20the%20Laboratory.pdf

2- http://htl.com.tr/images/uploads/7bcb0a925a5e4ddc901fa309cc8c6d4b_uvgi-uvc-ile-yuzey-sterilizasyonu-ve-uygulamada-dikkat-edilecek-konul….pdf

3- https://www.lit-uv.com/technology/

4- https://tr.wikipedia.org/wiki/Mor%C3%B6tesi