Новое исследование SARS-CoV-2A впервые выявило жизненно важную роль углекислого газа (CO2) в определении продолжительности жизни вирусов, передающихся воздушно-капельным путем, а именно SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19. Оно ясно показало, что контроль уровня CO2 помогает снизить выживаемость вируса и, следовательно, риск заражения.

Исследование, проведенное Бристольским университетом и опубликованное сегодня в журнале Природные коммуникации показывает, как CO₂ является основным фактором продления жизни вариантов SARS-CoV-2, присутствующих в крошечных каплях, циркулирующих в атмосфере.

Ведущий автор доктор Аллен Хэддрелл, старший научный сотрудник по аэрозольным исследованиям на химической школе университета, сказал: «Мы знали, что SARS-CoV-2, как и другие вирусы, распространяется через воздух, которым мы дышим. Но это исследование представляет собой огромный прорыв в нашем понимании того, как и почему это происходит, и, что особенно важно, что можно сделать, чтобы это остановить.

«Это показывает, что открытие окна может быть более эффективным, чем первоначально предполагалось, особенно в многолюдных и плохо вентилируемых помещениях, поскольку свежий воздух будет иметь более низкую концентрацию CO.₂в результате чего вирус инактивируется гораздо быстрее.

«Но это также подчеркивает важность наших глобальных целей по нулевому выбросу CO2, поскольку исследование указывает даже на незначительное повышение уровня выбросов CO._2, которые увеличиваются в атмосфере с началом изменения климата, могут значительно повысить скорость выживаемости вируса и риск его распространения».

Во время пандемии COVID-19 мониторы углекислого газа использовались для оценки вентиляции в зданиях, поскольку оба CO₂ и вирус присутствуют в выдыхаемом воздухе. Но это исследование показало, как CO₂ сам по себе на самом деле заставляет вирус дольше выживать в воздухе. Исследователи также обнаружили, что разные варианты SARS-CoV-2 обладают разной аэростабильностью, а последний вариант «Омикрон» имеет увеличенный срок службы.

Исследователи сделали эти открытия, используя разработанную ими уникальную биоаэрозольную технологию под названием CELEBS – контролируемая электродинамическая левитация и экстракция биоаэрозолей на подложку, которая позволяет измерять выживаемость различных вариантов SARS-CoV-2 в лабораторных частицах, переносимых по воздуху, которые имитируют выдыхаемый аэрозоль. .

Изменяя концентрацию CO₂ в воздухе между 400 частями на миллион (ppm) (уровень в обычном наружном воздухе) и 6500 ppm, команда подтвердила корреляцию между увеличением содержания CO₂ концентрации и продолжительности времени, в течение которого вирусы, передающиеся по воздуху, остаются заразными в воздухе, что усугубляет риск передачи.

Результаты показали увеличение CO₂ концентрация всего до 800 частей на миллион (уровень, идентифицированный как хорошо вентилируемый), привела к увеличению аэростабильности вируса. Через 40 минут, по сравнению с чистым воздухом, примерно в 10 раз больше вирусов остается заразными, если в воздухе присутствует CO.₂ концентрация аналогична концентрации в переполненном помещении (3000 ppm).

Доктор Хэддрелл сказал: «Эта связь проливает важный свет на то, почему события суперраспространения могут происходить при определенных условиях. Высокий pH выдыхаемых капель, содержащих вирус SARS-CoV-2, вероятно, является основной причиной потери заразности. СО₂ ведет себя как кислота при взаимодействии с каплями. Это приводит к тому, что pH капель становится менее щелочным, в результате чего вирус внутри них инактивируется медленнее.

«Вот почему открытие окна является эффективной стратегией смягчения последствий, поскольку оно не только физически удаляет вирус из комнаты, но и делает сами капли аэрозоля более токсичными для вируса».

Недавние исследования в области климатологии прогнозируют концентрацию CO в период с настоящего момента до конца века.₂ в атмосфере, как ожидается, достигнет более 700 частей на миллион.

Доктор Хэддрелл добавил: «Поэтому эти результаты имеют более широкое значение не только для нашего понимания передачи респираторных вирусов, но и для того, как изменения в нашей окружающей среде могут усугубить вероятность будущих пандемий. Данные нашего исследования показывают, что повышение уровня CO₂ в атмосфере может совпадать с увеличением заразности других респираторных вирусов, увеличивая продолжительность их заразности в воздухе».

Соавтор профессор Джонатан Рид, директор Центра подготовки докторантов в области аэрозольных наук EPSRC в Бристольском университете, сказал: «Хотя мы еще многого не понимаем, сейчас мы получаем гораздо более полную картину роли, которую выдохнули Респираторные аэрозоли играют роль в транспортировке инфекционных вирусов между людьми и механизмами, контролирующими их выживание.

«Эти результаты могут послужить научной основой для разработки стратегий смягчения последствий, которые могли бы спасти жизни при любой будущей пандемии».

Исследование финансировалось Исследовательским советом по биотехнологиям и биологическим наукам (BBSRC), Национальным институтом исследований в области здравоохранения и ухода Великобритании (NIHR), Институтом Элизабет Блэквелл (EBI), Бристольским университетом и Центром здравоохранения. и исполнительный директор по безопасности PROTECT Национальное основное исследование COVID-19 по передаче и окружающей среде.

Бумага

«Концентрация углекислого газа в окружающей среде коррелирует с аэростабильностью SARS-CoV-2 и риском заражения», Аллен Хэддрелл, Джонатан П. Рид и др. в Природные коммуникации