Funktionsweise
Welche Strahlen sind bakterizid?
Der Sonne werden seit Urzeiten heilende Kräfte zugesprochen. Aber erst im Jahr 1878 erkannten die Forscher Arthur Downes und Thomas P. Blunt, dass sich Mikroorganismen unter starker Sonnenbestrahlung nicht weiter vermehrten. Nach dieser Entdeckung dauerte es jedoch noch eine ganze Weile, bis man eine spezifische Wellenlängenabhängigkeit mit einem Reaktionsmaximum erkannte, einem Teil der UV-Strahlung aus dem kurzwelligen C-Band (UV-C).
Erst seit den 50er Jahren, mit der Entdeckung des strukturellen Aufbaus der DNS (Desoxyribonukleinsäure) als Doppelhelix durch die Forscher James Watson und Francis Crick, ist der Schlüssel für eine Erklärung vorhanden.
Warum ist UV-C – Strahlung keimtötend?
Die Doppelhelix-Struktur der DNS beruht auf einer Puri-und Pyrmidin-Basen Paarung. Diese Basenpaarungen sind die eigentlichen Informationsträger der DNS und man unterscheidet die vier Basen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin. Die Forschung der nachfolgenden Jahre ergab, dass die kurzwellige und energiereiche UV-C – Strahlung primär bei den Thyminen einen photochemischen Effekt hervorruft. Dieses Dimersieren (das heisst: zwei nebeneinander liegende Informationsträger verketten oder verkleben). Durch diese molekulare Veränderung wird die DNS faktisch unbrauchbar für den essentiellen biologischen Prozess der Transkription (Aufrechterhaltung des Stoffwechsels) und Replikation (Zellteilung). Eine so ausreichend geschädigte Zelle stirbt in letzter Konsequenz ab.In der inhibierneden Funktionsweise der UV-C – Technik liegt der primäre Unterschied zu chemischen, meist oxidativen, Desinfektionsverfahren. Es ist die zentrale Begründung, warum eine mutationsbedingte Resistenzbildung ausgeschlossen ist.
Zusammenhang zwischen Dosis und Wirkung
Die Wirksamkeit einer Desinfektionsmethode auf Basis von UV-C – Strahlen steht in direktem Zusammenhang mit der angewandten Dosen. Die Dosis als maßgebliche Bestimmungsgröße wird in µW*s/cm² angegeben, häufig auch in J/m².
Grundsätzlich gilt: Je einfacher ein Mikroorganismus in seiner Struktur aufgebaut ist, desto problemloser lässt sich dieser mittels UV-C – Strahlung inaktivieren. Daher lassen sich Viren oder Bakterien (prokaryotische Zellen) grundsätzlich wesentlich leichter zerstören, als komplexe Mikroorganismen wie beispielsweise Hefen und vegetative Pilzzellen (eukaryotische Zellen).Pilzsporen, deren DNS zudem noch durch eine pigmentierte Zellwand und ein konzentriertes Zytoplasma geschützt ist, können nur durch Einsatz erheblicher UV-C – Dosen inaktiviert werden.
Wirkung auf Menschen
Bei erhöhter Strahlendosis verursachen UV-C – Strahlen beim Menschen Hautrötungen (Erytheme) und schmerzhafte Augenentzündungen (Konjunktivitis). Aus diesem Grund sollten die von der EU festgelegten Grenzwerte (EU Directive 2006-25-EG) mit 6 mJ/cm², bzw. 60 J/m² täglicher Bestrahlungsdosis (bei 254 nm) nicht überschritten werden. Auf ausreichenden Schutz ist daher stets zu achten!Anders als bei UV-A oder UV-B – Strahlung ist die Eindringtiefe von UV-C – Strahlung in die menschliche Haut jedoch nur sehr gering. Die Gefahr von Hautkrebs ist daher auch bei intensiver UV-C – Bestrahlung (ungeschützter Körperteile) als äußerst gering einzustufen. Ein wissenschaftlicher Nachweis über den direkten Zusammenhang konnte bisher nicht erbracht werden.
Gefahrlose Nutzung von UV-C
UV-C – Strahlen durchdringen grundsätzlich keine festen Stoffe – auch kein Fensterglas (Borsilikat, Duran) oder klarsichtige Kunststoffe (Acrylglas, Polystyrol, etc.)!Wie die sichtbaren Wellenlängen des Lichts bewegen sich UV-C – Strahlen nur geradlinig fort und nehmen mit zunehmender Entfernung von der Quelle in Ihrer Intensität deutlich ab. Je weiter man von einer UV Quelle entfernt ist, desto ungefährlicher ist diese folglich. Von Geräten mit Blickschutzlamellen oder voll umschlossenen Gehäusen kann daher niemals eine unmittelbare Gefahr ausgehen. Sofern direkter Blick- oder Hautkontakt mit einer frei strahlenden UV-Quelle unumgänglich ist, sind einfache Maßnahmen wie z.B. eine Schutzbrille oder eine Sonnencreme mit hohem Lichtschutzfaktor völlig ausreichend.