Determinar la dosis de radiación ultravioleta necesaria para inactivar un microorganismo es uno de los parámetros fundamentales para diseñar correctamente un sistema de desinfección mediante UV-C. Sin embargo, comparar resultados obtenidos en diferentes investigaciones no siempre resulta sencillo: pequeñas variaciones en la longitud de onda, la irradiancia, el tiempo de exposición, la distribución de la radiación sobre la muestra o la temperatura del LED pueden modificar de forma significativa los resultados.
Nichia y la Universidad de Tokushima han tratado de reducir parte de esta incertidumbre mediante un programa conjunto de investigación que evalúa, bajo condiciones de irradiación controladas, la respuesta de diferentes hongos, bacterias y virus frente a LED ultravioletas. Su último trabajo reúne ahora las dosis necesarias a 280 nm para alcanzar niveles de inactivación del 90%, 99% y 99,9% en 29 microorganismos diferentes: seis especies de hongos, once muestras bacterianas y doce virus.
Los resultados muestran diferencias muy amplias entre microorganismos y ponen de relieve una cuestión relevante para el diseño de equipos UV-C: utilizar una determinada longitud de onda no permite establecer una dosis universal de desinfección. Cada objetivo microbiológico requiere unas condiciones específicas.
La dosis necesaria cambia de forma significativa según el microorganismo
La dosis UV depende de la irradiancia que recibe el microorganismo y del tiempo de exposición. Por ello, conocer la potencia del LED no es suficiente: es necesario establecer cuánta energía debe llegar realmente al objetivo.
Entre las bacterias analizadas, Vibrio parahaemolyticus necesitó 3,8 mJ/cm² para alcanzar un 99,9% de inactivación, mientras que Escherichia coli requirió 7,7 mJ/cm².
También se observaron diferencias importantes dentro de una misma especie. En Bacillus subtilis, las células vegetativas necesitaron 8,3 mJ/cm² para alcanzar una reducción del 99,9%, frente a los 61 mJ/cm² requeridos por sus esporas.
Entre los virus, SARS-CoV-2 necesitó 7,6 mJ/cm² para alcanzar un 99,9% de inactivación y el virus de la influenza A H1N1, 9,4 mJ/cm². Otros virus presentaron una mayor resistencia, como el calicivirus felino F9, que requirió alrededor de 30 mJ/cm².
Las mayores dosis correspondieron a algunos hongos. Penicillium roqueforti necesitó 105 mJ/cm² para alcanzar el 99,9% de inactivación, Botrytis cinerea 187 mJ/cm² y Aspergillus brasiliensis alrededor de 400 mJ/cm². El caso más extremo fue Cladosporium halotolerans, que requirió 2.250 mJ/cm² para alcanzar una reducción del 99,9%.
Los datos evidencian que no existe una dosis UV-C única aplicable a todos los microorganismos y que el dimensionamiento debe realizarse en función del objetivo microbiológico concreto.
Una referencia para diseñar sistemas UV-C
Los ensayos forman parte del programa de investigación que Nichia y la Universidad de Tokushima desarrollan desde 2023 mediante una plataforma capaz de controlar parámetros como longitud de onda, irradiancia, tiempo de exposición y temperatura de funcionamiento de los LED.
Aunque investigaciones anteriores del mismo grupo situaron la máxima sensibilidad de algunos microorganismos alrededor de 267-270 nm, esta nueva recopilación se centra en 280 nm, una longitud de onda utilizada en los LED UV-C que Nichia fabrica comercialmente.
El interés del trabajo está, por tanto, en trasladar los resultados microbiológicos hacia criterios útiles para el diseño de equipos reales. A partir de la dosis necesaria puede estimarse la combinación de irradiancia y tiempo de exposición requerida para alcanzar un determinado nivel de reducción.
Estos valores no pueden trasladarse directamente a cualquier instalación, ya que en condiciones reales intervienen factores como la distancia, la geometría, las sombras, la absorción del medio, la suciedad o el envejecimiento de los emisores. Sin embargo, disponer de resultados obtenidos bajo condiciones controladas ofrece una referencia útil para comparar objetivos microbiológicos y dimensionar sistemas UV-C.
Papers de referencia:
- Accumulated melanin in molds provides wavelength dependent UV tolerance
- Efficacy of ultraviolet light emitting diodes in bacterial inactivation and DNA damage via sensitivity evaluation using multiple wavelengths and bacterial strains
- Viral Inactivation by Light-Emitting Diodes: Action Spectra Reveal Genomic Damage as the Primary Mechanism
- Evaluation and Comparison of the UV-LED Action Spectra for Photochemical Disinfection of Coliphages and Human Pathogenic Viruses
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