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Inactivation du SARS-CoV-2 par exposition à l’ozone sur différents matériaux

13 Nov 2021

efficacité de l'oozne sur le sars selon les surfaces

Inactivation rapide du SARS-CoV-2 par exposition à l’ozone et aux UV-C sur différents matériaux

 

Un article de chercheurs issus du Laboratoire de microbiologie et virologie (Université Vita-Salute San Raffaele, Milan, Italie),  de Dipartimento di Elettronica e Informazione, WEMSY (Lab, Politecnico di Milano, Italie), de la Faculté de médecine de l’Université Vita-Salute San Raffaele (Milan, Italie).

Cet article a été publié en ligne en février 2021 sous les références Microbes et infections émergents , 01 déc. 2021 , 10(1) : 206-210. DOI : 10.1080/22221751.2021.1872354  PMID : 33399524  PMCID : PMC7872580. 

Les différents chercheurs ayant collaboré à cet article sont :

  • Elena Criscuolo
  • Roberta A. Diotti
  • Roberto Ferrarese
  • César Alipi
  • Gabriele Viscardi
  • Carlo Signorelli
  • Nicasio Mancini
  • Massimo Clémenti
  • Nicolas Clémenti

 

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Article sur l’incidence de l’ozone et des UV-C

 

La propagation extrêmement rapide du SRAS-CoV-2 a déjà entraîné plus d’un million de décès signalés de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). La capacité des particules infectieuses à persister sur les surfaces environnementales est potentiellement considérée comme un facteur de propagation virale. Par conséquent, la limitation de la diffusion virale dans les environnements publics doit être réalisée avec une désinfection correcte des objets, des tissus et des vêtements. Cette étude prouve comment deux systèmes de désinfection répandus, la lumière ultraviolette à courte longueur d’onde (UV-C) et l’ozone (O3), sont actifs in vitro sur différents matériaux couramment utilisés. Le développement d’appareils équipés d’UV-C, ou générateurs d’ozone, peut empêcher le virus de se propager dans les lieux publics.

 

 

oms et ozone

 

 

L’Organisation mondiale de la santé (OMS) a déclaré le SRAS-CoV-2 une pandémie le 11 mars 2020. Au 3 novembre 2020, il y a eu plus de 46,8 millions de cas confirmés de COVID-19 et plus d’un million de décès signalés [ 1 ]. La principale voie de transmission de ce virus semble être via les aérosols [ 2 ], et un autre mode suggéré implique des vecteurs passifs [ 3 ]. La persistance du SRAS-CoV-2 sur les surfaces environnementales est potentiellement considérée comme un facteur critique pour la propagation virale, bien qu’il existe des rapports contradictoires sur le maintien de l’infectiosité du SRAS-CoV-2 sur différentes surfaces [ 4 , 5]. Pour cette raison, la désinfection correcte des surfaces, des tissus et des vêtements peut jouer un rôle important pour limiter la diffusion virale dans les hôpitaux, les hôtels, les maisons de retraite et les logements. L’activité virucide sur le SRAS-CoV-2 de différents systèmes tels que les désinfectants à base d’alcool, la chaleur, les produits chimiques et, récemment, le rôle de DUV-LED sur une surface en plastique, a été étudiée [ 6 ]. Dans l’ensemble, ces données révèlent que l’infectivité virale sur les surfaces est influencée par de nombreux facteurs, dont la charge virale absorbée sur les surfaces environnementales. Pour mieux traduire les données générées en laboratoire dans la vie de tous les jours, la charge virale, utilisée dans les différents protocoles expérimentaux, devrait être similaire à celle éventuellement présente sur les surfaces contaminées. Les données publiées équivalent à une quantité de virus de 10 5 TCID50 /mL à une valeur de seuil de cycle (Ct) allant de 20 à 22, selon les plateformes de diagnostic adoptées, pour la PCR en temps réel SARS-CoV-2 [ 4 ] et d’autres études ont rapporté des patients COVID-19 avec un très haut charge virale sur écouvillonnage nasopharyngé correspondant à des valeurs de Ct allant de 13 à 15 [ 7 ]. Ainsi, une concentration virale de 1,5 × 10 6 TCID 50 / mL peut représenter une quantité raisonnable de virus pouvant être déposé sur une surface pour évaluer expérimentalement l’activité virucide des procédures de stérilisation. Aucun rapport évalué par des pairs ne prédit la concentration de virus à partir des gouttelettes d’éternuement ou de toux, mais un manuscrit pré-imprimé de Schijven et al.décrit que la plage de concentration observée du SRAS-CoV-2 dans les échantillons d’écouvillonnage de 10 2 à 10 11 copies d’ARN/mL a conduit à la plage calculée de concentrations virales dans l’air (de 10 à 4 à 10 2 par litre d’air), qui englobent les valeurs des concentrations atmosphériques de SRAS-CoV-2 observées dans les chambres d’hôpital avec des patients atteints du SRAS-CoV-2 [ 8 ].

 

 

Ici, deux systèmes de désinfection répandus (la lumière ultraviolette à courte longueur d’onde (UV-C) et l’ozone (O 3 )) sont étudiés pour leur efficacité. La lampe germicide de 40 W, longueur d’onde 254 nm (UV-C) est couramment adoptée pour la stérilisation des plans de travail en acier inoxydable dans les armoires à flux laminaire ; tandis que l’ozone, un gaz hautement oxydant, est normalement utilisé pour la désinfection de l’eau municipale, des aliments et des surfaces [ 9]. L’ozone est hautement corrosif pour l’équipement et est mortel pour les humains en cas d’exposition prolongée à des concentrations supérieures à 4 ppm. La concentration maximale d’ozone autorisée dans l’air par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis pour les zones résidentielles est de 0,05 ppm d’ozone par volume. Pour les environnements de travail, la limite d’exposition admissible de l’Occupational Safety & Health Administration (OSHA) du département du Travail des États-Unis pour l’industrie générale, la construction et l’industrie maritime est une moyenne pondérée dans le temps de 0,1 ppm (0,2 mg/m 3). L’application de l’ozone pour le contact direct avec les aliments n’a été approuvée comme généralement reconnue comme sûre (GRAS) par la FDA qu’en juin 2001 en vertu de la FDA Final Rule 21 CFR Part 173.336. Plus tard dans l’année, le service d’inspection de la sécurité alimentaire du ministère de l’Agriculture des États-Unis a approuvé l’utilisation d’ozone sur les produits à base de viande et de volaille. L’ozone aqueux a été utilisé pour traiter la viande à 0,2 ppm d’ozone pendant jusqu’à 60 minutes avec un stockage jusqu’à 24 jours. La FDA a en outre reconnu l’ozone comme une bonne pratique de fabrication pour l’eau en bouteille, avec un traitement minimum de 0,1 mg/L. Dans une eau propre et potable exempte de débris organiques et de particules de sol, l’ozone est un désinfectant très efficace à des concentrations de 0,5 à 2 ppm (1 mg/L  =  1 ppm) [ 10 ].

 

 

 

À notre connaissance, il n’existe aucune étude portant sur l’activité virucide des UV-C et de l’O 3 contre les isolats cliniques du SRAS-CoV-2 absorbés sur des matériaux couramment utilisés. D’autres groupes ont décrit une inactivation entièrement virale par traitement UV-C obtenue en peu de temps (20 s à 9 min), mais avec quelques différences importantes par rapport à nos données. Tout d’abord, des traitements efficaces de moins de 1 min ont été testés sur deux stocks viraux infectieux moins logarithmiques que celui utilisé dans la présente étude [ 6 ]. En outre, un traitement de 9 minutes s’est avéré suffisant pour l’inactivation du SRAS-CoV-2 lorsque les UV-C étaient combinés aux UV-A [ 11]. Fait important, dans les deux contextes expérimentaux, le virus a été adsorbé sur des lames ou des plaques en plastique, et à seulement 2-3 cm des sources lumineuses. Comme nos résultats décrivent le traitement UV-C du virus adsorbé sur différents matériaux et à une distance de 20 cm de la source lumineuse, nos considérations pourraient être traduites de manière plus simple pour un traitement de surface rapide et réalisable.

 

 

 

 

Par conséquent, nous avons conçu deux paramètres expérimentaux visant à évaluer et à comparer la capacité de stérilisation de ces deux systèmes à forte dose de SARS-CoV-2 adsorbé sur différents matériaux.

Un isolat clinique hCoV-19/Italy/UniSR1/2020 (GISAID accession ID: EPI_ISL_413489) a été isolé et propagé dans des cellules Vero E6, le surnageant a été collecté 48 hpi et stocké à -80°C dans le milieu Eagle modifié de Dulbecco (DMEM) complété avec des acides aminés non essentiels (NEAA, 1x), pénicilline/streptomycine (P/S, 100 U/mL), tampon HEPES (10 mM) et 2% (v/v) de sérum bovin fœtal (FBS), comme décrit précédemment [ 12 ] (Annexe). Ensuite, le titre viral a été déterminé par 50% culture tissulaire dose infectieuse (TCID 50 ) et de dosage plaque (unités formant des plages, PFU).

Dans le premier cadre expérimental visant à évaluer l’activité UV-C, des aliquotes de stock viral (50 L, 1,5  ×  10 6 TCID 50 /mL, égal à 8,2  ×  10 5 PFU/mL) ont été placées dans une plaque de 24 puits dans de la glace pour contrer l’échauffement de l’échantillon dérivé de l’irradiation, et irradié avec environ 1,8 mW/cm 2 à une distance de travail de 20 cm pendant une plage de temps (15, 30 et 45 min, correspondant à 1,62, 3,24 et 4,86 ​​J/cm 2 , respectivement [ 13]). Ensuite, 500 L de milieu sans FBS ont été ajoutés aux puits, collectés après 5 min, et conservés à -80°C pour être à nouveau titrés sur cellules Vero E6 afin d’évaluer si le traitement a éliminé toutes les particules virales infectieuses. Brièvement, des cellules Vero E6 (4 x 10 5 cellules / ml) ont été ensemencées dans des plaques à 96 puits et infectées avec une base 10 dilutions du milieu recueilli, chaque condition testée en triple exemplaire. Après 1 h d’adsorption à 37°C, le milieu complet a été ajouté aux cellules après un lavage PBS 1x. Après 72 h, les cellules ont été observées pour évaluer le CPE. La TCID 50 /mL a été calculée selon la méthode de Reed-Muench. Le titrage en retour a été préféré à la PCR en temps réel car la détection des génomes viraux n’est pas adaptée pour faire la distinction entre les particules infectieuses et non infectieuses[ 14]. Les taux de réduction du titre infectieux ont été calculés comme (1–1/10 log10 (N0/Nt) ) × 100 (%), où Nt est le titre de l’échantillon irradié aux UV et N0 est le titre de l’échantillon sans irradiation [ 6 ]. Les résultats ont montré que 15 min d’irradiation étaient suffisantes pour réduire le titre viral de > 99,9 % (30 et 45 min ont entraîné une réduction de > 99,9 % des titres infectieux).

 

 

Ainsi, la capacité d’inactivation virale des UV-C sur différentes surfaces a été testée avec un temps d’irradiation de 15 min. Nous avons sélectionné six types de matériaux d’usage courant : le verre (lamelles rondes en verre de 13 mm), le plastique (bouchon de tube PCR de 0,2 ml), la gaze (tampon de gaze stérile), le bois (abaisse-langue en bois stérile), le molleton et la laine (tous deux stérilisé par blanchiment). Des échantillons de tissu et de bois ont été préparés en coupant 0,5 cm x Échantillons de 0,5 cm. Les échantillons ont été placés dans 24 puits sur de la glace, irradiés, et le virus a été élué et collecté à -80°C pour un titrage en retour. Les taux de réduction du titre infectieux ont montré une inactivation complète (> 99,9 %) sur le verre, le plastique et la gaze, et un effet virucide moins marqué sur les deux autres tissus (90 % pour le molleton, 94,4 % pour la laine) (Tab. S1). L’irradiation utilisée n’était pas suffisante pour réduire le titre de virus sur l’échantillon de bois (0%).

Dans le cadre expérimental visant à évaluer l’activité de l’ozone, l’Ozonext Defender 10 (Cea SpA, Lecco, Italie) a été adapté pour être utilisé à l’intérieur d’un système composé d’une chambre en plexiglas contenant les échantillons contaminés connectée à un détecteur d’ozone, pour surveiller la concentration de gaz (partie par million, ppm) tout au long de toutes les sessions expérimentales. Tout d’abord, les six matériaux ont été placés dans une plaque de 24 puits et testés à l’aide de 0,2 ppm, une concentration de gaz non toxique pour l’homme [ 10 ], pendant 2 h, car ce moment reproduit le traitement le plus long pouvant être sélectionné sur générateurs d’ozone ( Figure 1UNE). Cela permettrait, éventuellement, l’assainissement des lieux sans fermer l’accès au public. Les résultats ont montré qu’une désinfection complète n’était obtenue que sur échantillon de toison (>99,9%), alors qu’une réduction moins marquée a été observée sur les autres matériaux (96,8% sur gaze, 93,3% sur bois, 90% sur verre), les pires données étant observé sur plastique (82,2%) (Tab. S2). Une toxicité inattendue a été observée lors d’expériences de titrage en retour sur Vero E6 pour des spécimens de laine, peut-être en raison d’une stérilisation chimique pré-expérimentale. Ainsi, il n’a pas été inclus dans l’expérience suivante.

Surveillance de l’O 3concentration. La concentration de gaz dans la chambre en plexiglas a été surveillée pendant les expériences. A) La concentration de 0,2 ppm a été testée pour un seul point de temps de deux heures ; en dépit d’être très faible, le système a réussi à maintenir les oscillations de la concentration souhaitée au minimum. B) Les effets d’une concentration plus élevée (4 ppm) ont été testés à 4 moments, et les pics du graphique correspondent à l’ouverture de la chambre en plexiglas, démontrant comment ils n’ont pas affecté la concentration du gaz à l’intérieur. Comparaison de la réduction du titre SARS-CoV-2 sur différents matériaux, en utilisant l’exposition aux UV-C et à l’ozone. C) L’effet de 0,2 et 4 ppm sur les titres viraux après 2 h d’exposition. D) L’effet du traitement avec de l’ozone concentré faible et élevé est comparé à l’exposition aux UV-C à leurs points de temps testés les plus courts (2 h, 30 et 15 min, respectivement).50 /mL a été calculé comme la différence entre les titres obtenus à partir de matériaux traités et non traités.

Pour étudier une éventuelle utilisation de l’ozone pour la désinfection rapide des lieux fermés en l’absence de personnes, une concentration d’ozone plus élevée (4 ppm) a été évaluée à différents moments d’exposition : 30, 60, 90 et 120 min ( Figure 1 B). Les résultats des expériences de réduction du titre ont montré que l’effet sur le verre et la gaze était maximal (une réduction du titre viral de 98,2 % et 99,8 %, respectivement) après 90 min d’exposition, tandis que 120 min sont nécessaires pour désinfecter presque complètement la toison (99,8 %), et plastique de 90 % (Tab. S3). La réduction des titres infectieux, rapportée dans les tableaux S2 et S3, décrit la réduction de la capacité infectieuse du virus adsorbé sur différents matériaux au cours du temps. Les résultats sont obtenus par comparaison entre O 3-virus traité et virus non traité, laissés à température ambiante jusqu’à 120 min. Les données ont montré comment les stocks de virus non traités étaient également affectés par une diminution de l’infectiosité au fil du temps, à différents moments. Cette observation n’est pas en désaccord avec les données de la littérature sur la persistance du SARS-CoV-2 [ 5 , 15 ] . Enfin, dans nos conditions expérimentales, le bois ne peut être désinfecté mieux que 93,3%, un résultat déjà obtenu après un traitement de 30 min.

Cette étude a démontré pour la première fois l’inactivation du SARS-CoV-2 sur différents matériaux sous irradiation UV-C et exposition à l’ozone. De manière inattendue, la concentration d’ozone plus élevée testée dans nos expériences n’a pas entraîné une meilleure décontamination des surfaces par rapport à une plus faible, à l’exception du plastique ( Figure 1 C). Cependant, en comparant à la fois la concentration d’ O 3 aux traitements rapides UV-C, nos données ont montré que l’irradiation était plus efficace pour toutes les conditions testées ( Figure 1 D). La gamme de la différence entre les titres obtenus à partir de matériaux traités et non traités (Delta TCID 50 /mL) a entraîné des différences extrêmes entre les traitements O 3 et UV-C (3 000 et 70 000 maximum avec une faible dose d’O 3et UV-C respectivement), rendant le traitement léger 1 log plus efficace dans la décontamination SARS-CoV-2 de certains matériaux (c’est-à-dire le plastique). Malheureusement, il n’a pas été possible de tester une concentration élevée en O 3 sur des périodes plus courtes car, comme le montre la figure 1 B, le système a nécessité du temps pour atteindre la concentration de gaz souhaitée après l’ouverture de la chambre en plexiglas pour collecter les échantillons (baisse du gaz pression : – 1,369 ppm  ±  0,196 ; rétablie en 2 min environ). Ainsi, l’analyse des points de temps ultérieurs avec des intervalles de moins de 30 min (c’est-à-dire 15 min) aurait affecté la fiabilité de nos résultats. Pour la même raison, il n’a pas été possible de tester un traitement à faible concentration en O 3 pour des périodes plus courtes.

Fait intéressant, le bois ne peut être entièrement décontaminé avec aucun protocole, probablement pour sa nature poreuse qui peut offrir un abri physique aux particules virales, mais aussi les piéger et empêcher leur élution. La toison s’est avérée difficile à décontaminer complètement en utilisant des traitements de courte durée, mais les UV-C ont permis d’atteindre 90 % de réduction.

 

 

Nous avons confirmé pour la première fois que l’activité antivirale rapide des UV-C observée par d’autres groupes sur des lames ou des plaques en plastique à une distance de travail de 2-3 cm de la source lumineuse est reproductible sur des échantillons de tissu et de matériaux à 20 cm de l’UV. -C lampe. En détail, nous avons montré qu’un traitement aussi rapide que 15 min est suffisant pour inactiver complètement toute particule virale présente sur différents matériaux, ce qui rend nos considérations facilement applicables pour un traitement de surface réalisable. De plus, nos résultats montrent que différents types et durées d’exposition à l’ozone ont conduit à une réduction significative du titre viral sur les matériaux testés, fournissant des données utiles pour sécuriser les environnements publics. Un traitement rapide à 4 ppm d’O 3pendant 30 min a conduit à une réduction des titres viraux au-dessus de 90 % pour presque tous les matériaux testés. Comme prévu, des concentrations de gaz plus faibles non toxiques pour l’homme ont nécessité quatre fois plus de temps pour obtenir le même résultat. Le développement d’appareils équipés d’UV-C, ou l’utilisation de générateurs d’ozone, devraient limiter la propagation du virus à travers les objets et surfaces contaminés dans les lieux publics très fréquentés, comme les zones nosocomiales, où il est plus difficile d’appliquer en profondeur la surface.

 

Pour prendre connaissance de la totalité de l’article vous pouvez vous rendre sur la page suivante : http://europepmc.org/article/MED/33399524#free-full-text