Gebündelte UV-C-Strahlen sollen zukünftig dabei helfen, die Übertragung von Sars-CoV-2 in Innenräumen unwahrscheinlicher zu machen. Forscher haben eine Art unsichtbaren Vorhang entwickelt, der die Viren in der Luft mit Hilfe der kurzwelligen UV-Strahlung abtöten soll. Den Entwicklern zufolge tötet ihr System über 99 Prozent der Krankheitserreger ab und ist dank einer automatischen Abschalteinrichtung unbedenklich für den Menschen. Schon ab April 2022 wollen sie die ersten Modelle ausliefern.

Das Coronavirus Sars-CoV-2 wird vor allem über virushaltige Tröpfchen und Aerosole übertragen, die von infizierten Personen beim Husten, Niesen, Sprechen und Atmen ausgestoßen werden. Insbesondere in Innenräumen sind die infektiösen Aerosole ein Problem, da sie anders als größere Tröpfchen nicht rasch zu Boden sinken, sondern über längere Zeit in der Luft bleiben. Bekannt ist, dass sich Sars-CoV-2, ebenso wie viele andere Krankheitserreger, mit Hilfe von UV-C-Strahlung abtöten lässt. Dieses extrem kurzwellige UV-Licht kann jedoch beim Menschen Haut- und Augenschäden verursachen und gilt als krebserregend. Daher kam UV-C-Strahlung bislang vor allem in geschlossenen Systemen zum Einsatz.

Ein Team um Andreas Wieser von der Ludwig-Maximilians-Universität München nutzt nun UV-C-Licht für eine Art unsichtbare Schutzwand, die die Ausbreitung von Sars-CoV-2 und anderen Krankheitserregern in Innenräumen eindämmen soll und dabei zeitgleich eine uneingeschränkte Bewegungsfreiheit im Raum ermöglichen soll. „Unser System kann man wie eine Lampe an der Decke aufhängen, um Räume abzutrennen“, erklärt Wieser. „Das UV-C-Licht strahlt gebündelt nach unten ab. Wie mit einem Schutzvorhang werden dabei Pathogene inaktiviert, sobald sie auf Aerosol-Partikeln ‚hindurchschweben‘.“ Da das UV-C-Licht das Erbgut der Krankheitserreger zerstört, wirkt es gleichermaßen gegen alle Varianten des Virus.

Eine Herausforderung bei dem Projekt war, das UV-C-Licht so zu bündeln, dass es nicht aus dem dafür vorgesehenen Bereich abstrahlt. Gelöst haben die Forscher dieses Problem mit Hilfe von Reflektoren innerhalb des Systems sowie UV-absorbierenden Elementen auf dem Boden. Auf diese Weise können rechtliche Vorgaben wie Grenzwerte für UV-Strahlung am Arbeitsplatz eingehalten werden. Damit sich die Menschen im Raum ungehindert bewegen können – auch durch die unsichtbare Trennwand hindurch – hat das System zusätzlich eine automatische Abschalteinrichtung: Sobald sich ein Gegenstand oder ein Körperteil dem Strahlungsbereich nähert, schaltet sich die UV-Strahlung aus und geht erst wieder an, wenn der Strahlungsbereich frei ist.

Die Schutzwirkung ihres Systems haben die Forscher mit verschiedenen Modellorganismen geprüft, darunter neben Sars-CoV-2 auch die Bakterien E. coli und Staphylococcus aureus. Als Luftgeschwindigkeit nahmen sie zehn Zentimeter pro Sekunde an. Etwa so schnell bewegt sich die Luft in einem Meter Entfernung von einem Menschen, der gerade geniest hat. Durchquerten Sars-CoV-2, E. coli und S. aureus den UV-Vorhang mit dieser Geschwindigkeit, wurden mehr als 99 Prozent von ihnen inaktiviert. „In den meisten Räumen wird eine geringere Luftbewegungsgeschwindigkeit vorherrschen, was zu einer noch höheren Inaktivierungsrate führt“, schreiben die Forscher.

Ihre unsichtbare Schutzwand kombinieren sie zudem mit einem Luftfilter: „Mit einem patentierten Schutzmechanismus desinfiziert das System die im Raum befindliche Atemluft durch Ansaugen und langsames Einblasen in den Leuchtbereich der UV-C-Lichtwand“, erklärt Co-Autor Christoph Haisch von der TU München. „Dies verhindert zusätzlich zur direkten Barrierewirkung der Lichtwand eine Anreicherung infektiöser Aerosole im Raum.“

Aus Sicht der Forscher könnte ihr System Menschen in Zukunft ermöglichen, sich wieder ohne Maske gemeinsam in Innenräumen aufzuhalten. „Die wirksamste Art, sich gegen Krankheitserreger zu schützen, die durch Aerosole übertragen werden, sind Atemschutzmasken, die sehr eng anliegen und keine undichten Stellen aufweisen“, schreiben die Forscher. Medizinische Masken allerdings böten Schlupflöcher für Aerosole und auch FFP2-Masken würden in der Praxis oft nicht passgenau sitzen. Luftfilter allein dagegen könnten zwar hohe Konzentrationen infektiöser Aerosole in einem Raum verhindern, aber nicht die direkte Übertragung blockieren.

Ihre UV-Wand dagegen könnte, ebenso wie Masken, auch eine Barriere für die direkte Übertragung darstellen. Während die Luft im Raum ungehindert zirkulieren kann, würde der Raum für die Krankheitserreger in virtuelle kleinere Räume unterteilt, deren unsichtbare Grenzen sie nicht überwinden können. Die Entwickler möchten nun ihre Virenschutzwände so schnell wie möglich auf den Markt bringen. „Parallel zur wissenschaftlichen Validierung des Systems haben wir mit namhaften Zulieferern aus der Automobilbranche bereits angefangen, die Produktion vorzubereiten“, berichtet Reiner Prohaska, der zur Vermarktung des Systems das Start-up Smart United gegründet hat. „Ab Anfang Januar beginnen wir mit unseren ersten Kunden die Raumplanung. Ab Anfang April werden wir bereits die ersten UV-C-Licht-Virenschutzwände ausliefern – mit dem Ziel, den Menschen wieder ein Stück Normalität zurück zu geben.“

Quelle: Andreas Wieser (LMU München) et al., medRxiv, doi: 10.1101/2021.12.16.21267937

© wissenschaft.de - Elena Bernard

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