用紫外光使小隐孢子虫和贾第虫属孢囊灭活的方法技术

一种使隐孢子虫属卵囊、贾第虫属孢囊和类似生物体灭活的方法，该方法包含用剂量为大约１ｍＪ／ｃｍ↑［２］至大约１７５ｍＪ／ｃｍ↑［２］的紫外光对水进行照射。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在水中使Cryptosporidium parvum灭活的方法，特别涉及用低剂量的紫外光防止Cryptosporidium parvum和其他原生生物如Giardia muris在人体宿主中造成感染(正如通过对感染新生小鼠的能力所测量的)的方法。交叉引用本申请是1998年5月13日提交的序列号为09/078,116、标题为“用紫外光防止Cryptosporidium parvum复制的方法”的部分继续申请。
技术介绍
众所周知，要想使原生动物的卵囊不能感染易感宿主，杀死或使其灭活是必需的。这一点对饮用水尤其重要。这类方法之一是使用紫外(“UV”)光。现有技术认为要使Cryptosporidium parvum(Lorenzo-Lorenzo等人，J.Parasitol.1993，79，67-70)和Giardia muris(E.L.Jarol，“杀菌剂对贾第虫属(Giardia)孢囊的影响”，CRC CriticalReviews in Environmental control，1988，18，1-28)灭活，至少需要UV的剂量为3000mJ/cm2。Snowball及其同事(英国专利申请#9416287.2，1984年11月8日；Wat.Res.，1995，29，2583-2586)开发了一种仪器，首次过滤出隐孢子虫属(Cryptosporidium)卵囊并将其暴露在剂量为700-800mJ/cm2的UV下。该专利提出使用2μm的筛网过滤器来捕获隐孢子虫属卵囊，然后用UV剂量为350-400mJ/cm2的低压汞灯系列对其进行照射。然后将该过滤器反洗到第二个过滤器上并重复照射，总剂量为700-800mJ/cm2。该专利公开指出这种方法能“杀死”生物体。M.J.Lorenzo-Lorenzo，M.E.Area-Mazea，I.Villacorta-Martinez.De Maturana and D.Duran-Oreiro曾报告在暴露于(大概是)来自低压汞灯的UV至少150分钟后防止小鼠感染的情况。尽管该论文不是很清晰，但可以推断出要想使感染力降低2个对数以上，施加的UV剂量应高于5000mJ/cm2。这些作者宣称暴露于UV下150分钟或更长时间将“消除”感染力，但他们除了说明“UV照射通过引起胸腺嘧啶二聚体(thymine dimer)的形成瓦解DNA，高水平可以导致细胞死亡”外，没有给出作用机理。根据他们施加的UV剂量，观察到的结果几乎肯定地是由于细胞死亡引起的。在A.Bushnell，W.Clark，J.Dunn and K.Salisbury的一篇论文中，描述了用于含有细菌、真菌、孢子、病毒、原生动物和卵囊的表面进行灭菌的脉冲紫外技术。据报告需要使用的UV剂量超过1000mJ/cm2。用小鼠的感染力对该种方法的效力进行了测定。根据报告的UV剂量，相信结果是由于细胞的死亡引起的。在R.LaFrenz的论文中，描述了类似的脉冲系统。文章没有给出太多的细节，但可以看出使用了小鼠感染力测定，在大约200mJ/cm2和更强的能量水平下，获得了6个对数的隐孢子虫属灭活。该文宣称脉冲UV克服了“DNA的修复机理”；但是，施加的UV剂量远大于本文中使用稳态中压或低压汞灯所要求的剂量。从上面引述的参考资料，我们可以推断出现有技术认为要想通过“杀死”生物体的方法使隐孢子虫属灭活，需要非常大的UV剂量(大于200mJ/cm2并上至5000mJ/cm2)。因此，本专利技术的目的就是提供一种以有效方式用紫外光处理水的方法，以使隐孢子虫属卵囊不能感染易感宿主，或者换言之，对可能存在隐孢子虫属卵囊的水进行“消毒”。本专利技术的另一个目的是提供一种使用来自中压汞灯的紫外光使隐孢子虫属卵囊丧失感染能力的方法。本专利技术的再一个目的是提供一种使用紫外光处理饮用水的有效益的方法，以消除隐孢子虫属卵囊和贾第虫属孢囊造成感染的可能性。本专利技术的最后一个目的是提供一种使用来自低压汞灯的紫外光使隐孢子虫属卵囊和贾第虫属囊丧失感染能力的方法。专利技术概要通常，人们已经发现用紫外光“杀死”病原体如Cryptosporidiumparvum或Giardia muris以防止感染是没有必要的；人们只需要施加足够的紫外光阻止生物体的“复制”即可。本专利技术的方法是通过使DNA灭活阻止复制(细胞有丝分裂)从而防止感染。阻止复制所需的UV剂量在数量级上低于“杀死”卵囊所需的剂量。这就意味着用UV处理防止隐孢子虫属卵囊感染的成本将显著地低。人们已经发现当生物体暴露在范围为200至300nm的紫外光(UV)时，UV可以被DNA、RNA和蛋白质吸收。蛋白质吸收紫外线可以导致细胞壁破裂和生物体的死亡。已知，DNA或RNA(特别是胸腺嘧啶碱)吸收紫外线会通过形成胸腺嘧啶二聚体引起DNA或RNA双螺旋股灭活。如果在DNA中产生了足够的这种二聚物，DNA的复制过程将被中断，因而在有丝分裂中细胞不能复制。不能复制的细胞不能感染。本专利技术利用数量级上实质性低于引起卵囊死亡所需剂量的UV剂量(UV达到复制受阻的状态)。本专利技术优选利用一个宽带(200-300nm)中压汞UV灯达到消毒目的。在本专利技术的另外一个实施方案中，也可以采用一个UV低压汞(必须是单色的)UV灯。用中压灯所需剂量测出为11mJ/cm2，能达到好于5.9个对数的消毒效果。从这里可以推断7mJ/cm2的剂量可以达到好于4个对数的消毒效果(99.99％)和3.6mJ/cm2可以达到好于2个对数的消毒效果(99％)。对低压灯来说，要想达到4.1和4.3个对数的消毒效果，需要的剂量分别是8和16mJ/cm2。因此，UV剂量水平显著低于以前所用的剂量，导致达到这些结果所需的动力水平显著降低。目前已经发现隐孢子虫属和类似的生物体如贾第虫属的灭活从大约1mJ/cm2剂量就发生了。因此，就可能存在的隐孢子虫属卵囊和贾第虫属孢囊的污染饮用水的消毒而言，本方法在UV的成本效益方面提供了一个实质性的改进。其他优点可以从细读下列本专利技术优选实施方案的详细描述明显看出。附图简述附图说明图1是显示小型实验与示范规模实验之间的相关关系以及“体外”与“体内”方法之间差异的图。图2是显示用低压和中压汞UV灯所做实验之间相关关系的图。目前优选的实施方案在两套不同的仪器上进行实验一套是小型(bench-scale)平行光束装置(collimated beam apparatus)，另一套是示范规模(demonstration scale)UV反应器。实验中使用了人们熟知的小型平行光束仪器。上部的灯罩里可以含有一个15W的低压汞灯(单色的，254nm)或者一个1KW的Rayox中压汞灯(在200-300nm的宽范围内发射)。每个灯在下部的机罩中都有自己的动力供应。从灯罩处垂直延伸下来一个中间有气动开关的黑塑料平行光管(collimator)(长48cm，直径6.4cm)。将要被照射的细胞悬浮液(在来自加拿大安大略Kitchener的Mannheim水处理厂处理过的水中)放置在一个位于平行光管下面的搅拌马达顶部的Petri盘(带一个搅拌棒)中，暴露一个固定的时间以达到需要的UV剂量。UV辐射度用配有SED240型检测器的国际光模型1400辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
使隐孢子虫属卵囊、贾第虫属孢囊以及类似生物体灭活的方法，其包含用足以负面影响所述隐孢子虫属和类似生物体复制的紫外光剂量对含有它们的水进行照射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JR博尔顿，RDS史蒂文斯，B杜塞特，
申请(专利权)人：卡尔贡碳公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]