Kohlendioxid trägt dazu bei, die Lebensdauer von über die Luft übertragenen Viren wie COVID zu verlängern
Nach neuen Forschungsergebnissen könnte Kohlendioxid eine entscheidende Rolle bei der Superausbreitung während der COVID-Pandemie gespielt haben.
Kohlendioxid (CO2) spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Lebensdauer von Viren, die über die Luft übertragen werden, wie SARS-CoV-2, das Virus, das COVID-19 verursachte, wie eine neue Studie zeigt.
Die Studie, die in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, unterstreicht auch die Bedeutung der Kontrolle des CO2-Gehalts, um das Überleben des Virus zu verringern und das Infektionsrisiko zu minimieren.
CELEBS Technologie
Die Forscher haben eine einzigartige Bioaerosol-Technologie namens CELEBS (Controlled Electrodynamic Levitation and Extraction of Bioaerosols on a Substrate) entwickelt, um zu zeigen, dass CO2 ein Faktor ist, der dazu beiträgt, die Lebensdauer von SARS-CoV-2-Varianten zu verlängern.
Die CELEBS-Technologie ermöglicht die Messung des Überlebens verschiedener Varianten von SARS-CoV-2 in im Labor erzeugten Partikeln in der Luft, die das ausgeatmete Aerosol nachahmen sollen. Durch Variation der CO2-Konzentration in der Luft zwischen 400 Teilen pro Million (ppm), dem Niveau normaler Außenluft, und 6.500 ppm bestätigte das Team einen Zusammenhang zwischen dem Anstieg der CO2-Konzentration und der Aerostabilität der verschiedenen SARS-CoV-2-Varianten.
"Wir wussten, dass sich SARS-CoV-2, wie andere Viren auch, über die Atemluft verbreitet. Aber diese Studie stellt einen Durchbruch dar, um genau zu verstehen, wie und warum dies geschieht und, was entscheidend ist, was getan werden kann, um es zu stoppen", erklärt der Hauptautor Dr. Allen Haddrell, ein Forscher im Bereich Aerosolwissenschaft an der Universität Bristol.
Haddrell sagt, dass die Forschung auch zeigt, dass das Öffnen eines Fensters "wirksamer sein kann als ursprünglich angenommen, besonders in schlecht belüfteten Räumen, da die frische Luft eine niedrigere Konzentration von CO2 hat, was dazu führt, dass das Virus viel schneller inaktiviert wird".
Super-Vermehrer-Ereignisse
Die Erhöhung der Konzentration von CO2 auf nur 800 ppm, ein Wert, der als gut gelüftet gilt, führte zu einer erhöhten Aero-Stabilität der Viren. Nach 40 Minuten waren etwa zehnmal mehr Viren infektiös, wenn die Luft eine CO2-Konzentration aufwies, die der eines überfüllten Raums (3.000 ppm) entsprach, als bei sauberer Luft.
"Diese Beziehung wirft ein wichtiges Licht auf die Frage, warum es unter bestimmten Bedingungen zu einer Supervermehrung kommen kann", erklärt Haddrell. "Der hohe pH-Wert der ausgeatmeten Tröpfchen, die das SARS-CoV-2-Virus enthalten, ist wahrscheinlich ein wichtiger Faktor für den Verlust der Infektiosität", sagte er.
CO2 verhält sich wie eine Säure, wenn es mit den Tröpfchen interagiert. Dadurch wird der pH-Wert der Tröpfchen weniger alkalisch, und das Virus in den Tröpfchen wird langsamer inaktiviert.
Aus diesem Grund sei das Öffnen eines Fensters eine wirksame Bekämpfungsstrategie: Es entfernt das Virus physisch aus dem Raum und macht die Aerosoltröpfchen für das Virus giftiger.
Klimaforschung
Jüngste wissenschaftliche Studien über das Klima deuten darauf hin, dass die Konzentration von CO2 in der Atmosphäre bis zum Ende des Jahrhunderts voraussichtlich mehr als 700 ppm erreichen wird.
"Diese Ergebnisse haben daher nicht nur weitreichende Auswirkungen auf unser Verständnis der Übertragung von Atemwegsviren, sondern auch darauf, wie Veränderungen in unserer Umwelt die Wahrscheinlichkeit künftiger Pandemien erhöhen können", so Haddrell.
"Obwohl wir noch vieles nicht verstehen, erhalten wir jetzt ein viel vollständigeres Bild von der Rolle, die ausgeatmete Aerosole bei der Übertragung infektiöser Viren zwischen Menschen spielen, und von den Mechanismen, die ihr Überleben kontrollieren", fügt Jonathan Reid, Professor an der Universität Bristol, hinzu. "Diese Erkenntnisse könnten als wissenschaftliche Grundlage für die Entwicklung von Minderungsstrategien dienen, die bei einer künftigen Pandemie Leben retten könnten", sagte er.
Quellenhinweis:
Haddrell, A. et al. Ambient carbon dioxide concentration correlates with SARS-CoV-2 aerostability and infection risk. Nature Communications, 2024