「返朴」除了紫外线，这些光也可以杀死病毒

日常生活中，我们都在有意或无意间用过紫外线杀菌，最常见的例子就是晒被子。有专家认为，天气暖和了，新冠病毒可能自然而然就消失了，部分也是基于紫外杀菌这一原理。那么紫外线是否真的可以杀死病毒呢？事实上，除了紫外光，可见光和红外光也具有强大的杀菌本领。那么，这些光是如何杀死细菌、真菌和病毒等病原体的？这些光介导的灭菌技术又可以应用于哪些场景呢？
撰文 | 徐颖
近年来，研究人员开发了一系列光介导的灭菌技术，既能用于日常生活中的各种场景，也能用来灭活病毒制备疫苗，还可以直接用于创口的治疗等方面。根据前人的研究[1]来看，这些技术可以针对细菌、真菌和病毒等各种类型的生物武器。因此，对于最近正在各国肆虐的新冠病毒来说，这些技术理应也能够在新冠病毒的防御和治疗等方面发挥重要作用。
与化学消毒剂、杀菌剂和抗感染药物相比，光具有很多优点：

对环境友好，无污染。
相对安全无毒。
不会对周围的生物介质造成过度的损伤，无论是无机的、有机的还是有生命的。
生产成本相对较低。
反应速度很快，通常仅需几秒钟。
可应用于人类皮肤、伤口、粘膜和其他暴露部位，而不会造成不应有的伤害。
尚没有报道表明，微生物细胞对基于光的抗感染疗法会产生抗性。

我们在这里介绍几种光介导的杀菌方式，希望对新冠病毒的预防和治疗等工作有所启发。
不同波长的光及其作用
首先，我们平日所说的光由哪些“成分”组成？其中哪些对人体有损害作用，哪些善加利用将有利于杀菌、除菌等工作？
光可以根据其波长范围和与物质作用时能否产生电离效应进行分类，按波长的升序排列可将其分成γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。波长越短，频率越高，能量也越大。由于光的电磁特性，它与物质相互作用时能够引起各种现象。例如，波长小于100纳米的光波在与物质相互作用时，会导致物质原子发生电离；随着波长的增加，光波所携带的能量虽不足以引起电离作用，但可以激发电子，使物质处于高能量状态，并诱导其分子结构发生变化。

本文插图
图1：电磁光谱及其对各种微生物的生理作用
由于基于紫外线、可见光和红外线的灭菌技术在日常生活、科学研究和医疗中应用较广，在这里我们主要从这几个方面进行展开。
1、紫外线的杀菌原理和应用
紫外线 (ultraviolet ， UV) 的波长范围介于X射线 (≤100纳米) 和可见光 (>400纳米) 之间，大约在100-400纳米的范围内。根据紫外线与分子的相互作用，又可将其分为四种类型，这几种类型的紫外线对物质产生的生理效应有所差异。
·真空紫外线 (vacuum UV, VUV)
波长范围在100-200纳米。在低剂量下，它也能与氧原子及有机分子发生即时反应，是有害的。
·超短紫外线UVC
波长范围在200-280纳米之间的光。 UVC能够完全被大气层吸收，并没有天然UVC射线照射到地球表面。位于这个波段的紫外线具有杀菌作用。人们平常所说的 “紫外杀菌” ，其中的有效“成分”就是指UVC[2] ，可以通过人造光源（例如UVC LED或汞灯）获得。
UVC的穿透能力较弱，大部分会被人体皮肤的角质层和表皮层吸收，只有极少一部分会打到真皮层，而紫外线只有作用到真皮层才会引起皮肤细胞癌变，所以通常认为UVC对人体皮肤影响不大（婴儿以及对UVC过敏的人群除外）。然而，由于眼睛没有角质层保护， UVC 对人眼有伤害作用，所以在使用UVC消毒房间时，人尽量不要进入其中，若必须进入的话，一定要配戴专门的防护眼镜和防护服。