隨著新冠病毒疫情的持續加劇,在美國,消毒清潔用品正在從貨架上迅速消失,人們擔心自己接觸到的每一個東西:地鐵扶手、熟食櫃檯和馬桶座圈。
但是新冠病毒究竟能在物體表面停留多久呢?一項新的分析發現,這種病毒可以在空氣中存活3小時,在銅上存活4小時,在硬紙板上存活24小時,在塑料和不鏽鋼上存活2至3天。不過,這篇於3月11日發表在medRxiv預印本資料庫上的論文還沒有經過同行評審。
今年2月發表在《醫院感染雜誌》上的一項研究分析了幾十篇以前關於人類冠狀病毒(除了新型冠狀病毒)的論文,以便更好地了解它們在體外能存活多久。
這一研究得出的結論是,如果這個新冠病毒與其他人類冠狀病毒類似,比如它的「表親」——SARS和MERS,那麼它可以在物體表面存活,如金屬、玻璃或塑料,長達9天(相比之下,流感病毒在表面存活只有48小時)。
但在溫度高於華氏86度(攝氏30度)的情況下,其中一些細菌不能長時間保持活性。作者還發現,家用消毒劑可以有效地清除這些冠狀病毒。
例如,根據這項研究,含有62-71%乙醇、0.5%過氧化氫或0.1%次氯酸鈉(漂白劑)的消毒劑可以在一分鐘內有效地滅活冠狀病毒。「我們預計新冠病毒也會有類似的效果。」研究人員寫道,儘管這種新型冠狀病毒與SARS冠狀病毒相似,但目前尚不清楚它是否會有同樣的表現。
根據這項研究,還不清楚在接觸病人或被汙染的表面後,手被冠狀病毒汙染的頻率有多高。作者寫道,世界衛生組織建議洗手或使用含酒精的搓手液來清潔雙手。
根據美國疾病控制與預防中心(CDC)的說法,一個人有可能通過接觸受汙染的表面或物體而感染病毒,「然後觸摸自己的嘴、鼻子,或者可能是眼睛」。「但這並不是病毒傳播的主要方式。」據美聯社報導,雖然這種病毒在空氣中仍然存在,但這項新研究不能確定人們通過從空氣中吸入這種病毒是否會感染。
據美國疾病控制與預防中心說,這種病毒最可能通過密切接觸和咳嗽、打噴嚏時的飛沫在人與人之間傳播,飛沫可能落在附近人的嘴巴或鼻子上。
新冠病毒可在空氣中存活3小時,塑料和不鏽鋼上長達2-3天
具體來看,這篇新論文題目為《Aerosol and surface stability of HCoV-19 (SARS-CoV-2) compared to SARS-CoV-1》,研究了活的HCoV-19(也就是SARS-CoV-2)在物體表面和氣溶膠中的穩定性,並與SARS CoV-1進行了比較。
截至2020年3月3日,新冠病毒已在64個國家診斷出逾8.8萬例,其中2915例死亡,目前的病死率約為2%。此次疫情的迅速擴大表明了這種病毒有效的人傳人。HCoV-19已在患者上呼吸道和下呼吸道樣本中檢測到,上呼吸道樣本中病毒載量較高。因此,病毒通過呼吸道分泌物以液滴(>5微米)或氣溶膠(<5微米)的形式傳播似乎是可能的。病毒在空氣和物體表面的穩定性可能會直接影響病毒的傳播,因為病毒顆粒從宿主體內排出後需要長時間存活才能被新的宿主吸收。
在本世紀出現的兩種人畜共患病冠狀病毒SARS-CoV-1和MERS-CoV的流行病學研究中,空氣傳播或汙染物傳播被認為發揮了重要作用。空氣傳播可能是2002-2003年SARS流行期間最大的超級傳播事件的原因,SARS- CoV -1的許多醫院超級傳播事件與產生氣溶膠的醫療程序有關。在SARS流行期間也懷疑有汙染物的傳播,一項對醫院SARSCoV-1超級傳播事件的分析得出結論,汙染物扮演了重要的角色。
總的來說,HCoV-19和SARS-CoV-1之間的穩定性非常相似。研究發現,3小時後,可在氣溶膠中檢測到活病毒,4小時後可在銅上檢測到,24小時後可在硬紙板上檢測到,在塑料和不鏽鋼上2-3天可檢測到。
HCoV-19和SARS-CoV-1在氣溶膠中表現出相似的半衰期,估計中值約為2.7小時。與銅或硬紙板相比,這兩種病毒在不鏽鋼和聚丙烯上表現出相對較長的生存能力:HCoV-19的半衰期中值估計在不鏽鋼上約為13小時,在聚丙烯上約為16小時。研究結果表明,HCoV-19的氣溶膠和汙染物傳播是可能的,因為病毒可以在氣溶膠中存活數小時,並在表面存活數天。
研究方法
HCoV-19 nCoV-WA1-2020 (MN985325.1)和SARS-CoV-1 Tor2 (AY274119.3)是研究人員比較使用的菌株。病毒在氣溶膠中的穩定性被確定為65%相對溼度(RH)和21-23℃。簡而言之,氣溶膠(< 5µm)包含HCoV-19 (105.25 TCID50/mL)或SARS-CoV-1 (106.75-7 TCID50/mL),使用3嘴Collison噴霧器和送入Goldberg大桶來創建一個霧化環境。在Goldberg大桶中保留氣溶膠,並在氣溶膠化後的0、30、60、120和180分鐘用47mm明膠過濾器(Sartorius)收集樣本。過濾器溶解在10ml含有10%胎牛血清的DMEM中。實驗重複進行了三次。
對塑料(聚丙烯、ePlastics)、AISI 304合金不鏽鋼(金屬殘留物)、銅(99.9%)(金屬殘留物)和硬紙板(本地供應商)的表面穩定性進行了評估,這些材料代表了各種家庭和醫院的情況,如前所述,使用105 TCID50/mL的接種物,在40%相對溼度(RH)和21-23℃條件下進行。該接種物的循環閾值(Ct)在20到22之間,與在人體上呼吸道和下呼吸道樣本中觀察到的值相似。簡而言之,把50µl病毒沉積在表面,通過添加1毫升的DMEM在預定的時間點恢復。通過在表面上沉積50 µl病毒並通過擦拭表面回收接種物來評估紙板的穩定性,將拭子沉積1 mL DMEM。對每個表面進行三個重複實驗。然後通過在Vero E6細胞上進行末端滴定來定量所有表面和氣溶膠樣品中的活病毒。對於塑料,鋼鐵和硬紙板,分析的檢測下限(LOD)為100.5 TCID50 / mL,對於銅則為101.5 TCID50 / mL(由於未稀釋樣品中的銅引起的毒性)。
如預期的那樣,可檢測性的持續時間取決於初始接種物和採樣方法。 為了評估病毒的固有穩定性,研究人員使用貝葉斯回歸模型估算了活病毒滴度的衰減率。這種建模方法使其能夠解決重複樣本中初始接種物水平的差異,以及滴度數據和其他實驗噪聲源的間隔檢查。 該模型可得出各種實驗條件下病毒衰減率和半衰期的後驗分布估計值,即,根據數據,估計這些參數的合理值範圍,並估計整體不確定性。
研究結果
在實驗期間(180分鐘),HCoV-19在氣溶膠中保持活性,氣溶膠化後3小時的感染性滴度從103.5下降到102.7 CID50/L(取三次重複實驗的平均值)。活病毒滴度的降低與在含有SARS-CoV-1的氣溶膠中觀察到的降低相類似,從104.3下降到103.5 TCID50/mL(取三次重複實驗的平均值)(圖1A)。
圖1(AB)
HCoV-19在塑料和不鏽鋼上最穩定,在使用後最高72小時能可檢測到活病毒(圖1B),儘管那時病毒效價大大減少(72小時後,聚丙烯從103.7下降到100.6 TCID50/mL;48小時後,不鏽鋼從103.7下降到100.6 TCID50/mL,取三次重複實驗的平均值)。SARS-CoV-1具有相似的穩定性,可在聚丙烯表面72小時和不鏽鋼表面48小時檢測到活病毒(72小時後,檢測到聚丙烯從103.4下降到100.7 TCID50/mL,48小時後檢測到在不鏽鋼從 103.6下降到100.6 TCID50/mL,取三次重複實驗的平均值)。HCoV-19和SARS-CoV-1分別在銅上放置4小時和8小時,或HCoV-19和SARS-CoV-1 110分別在紙板上放置24小時和8小時後,均無檢測到活病毒(圖1B)。
所有實驗條件下,兩種病毒的活病毒滴度均呈指數衰減,log10TCID50/mL隨時間呈線性下降(圖2A)。研究人員還計算了每種病毒在每種情況下的半衰期的後驗分布(圖2B,表1)。
圖2(AB)
在氣溶膠中,HCoV-19和SARS-CoV表現出類似的半衰期,中位數估計約2.7小時,95%可信區間(2.5% -97.5%分位數範圍),HCoV-19 為(1.65,7.24小時),SARS-CoV-1 為(1.81,5.45小時) (表1)。兩種病毒在銅上的半衰期也相似。
表1
在硬紙板上,HCoV-19的半衰期明顯長於SARS-CoV-1。
這兩種病毒在不鏽鋼和聚丙烯上都表現出明顯的更長的生存能力:HCoV-19的中位半衰期估計值在不鏽鋼上約為13小時,在聚丙烯上約為16小時。
一般來說,除了硬紙板外,在任何給定的表面上,兩種病毒的半衰期沒有統計學上可識別的差異:所有其他95%可信區間的半衰期差異重疊為0(圖2B,表1)。
討論
與SARS-CoV-1相比,HCoV-19導致了更多的病例和更高的死亡,而且被證明更難控制。研究的結果表明,與SARS-CoV-1相比,觀察到的HCoV-19更強的傳播能力不太可能是由於該病毒具有更強的環境生存能力。
相反,有一些潛在的因素可以解釋這兩種病毒之間的流行病學差異。已有早期跡象表明,感染HCoV-19的個人可能在出現症狀前或無症狀時傳播病毒。這降低了作為與SARS-CoV-1相關的控制措施的隔離和接觸者追蹤的效力。
其他可能起作用的因素包括建立感染所需的感染劑量、病毒在粘液中的穩定性以及環境因素,如溫度和相對溼度。在正在進行的實驗中,研究團隊正研究病毒在不同基質中的生存能力,如鼻分泌物、痰和糞便,以及不同的環境條件,如溫度和相對溼度。
SARS-CoV-1的流行病學以院內傳播為主,在衛生保健場所的各種表面和物體上檢測到SARS-CoV。HCoV-19傳播也發生在醫院,據報告有3000多例醫院獲得性感染。這些病例突出了衛生保健機構在HCoV-19傳播方面的脆弱性。然而,與SARS-CoV-1形成對照的是,大多數繼發性傳播已在衛生保健機構之外報告,社區內廣泛傳播正在若干機構中出現,如家庭、工作場所和群體聚會。
SARS-CoV-1的一個顯著特徵是超級傳播事件,其中一個受感染的個體導致了大量的繼發性病例,遠遠高於生殖數Reff所表示的平均數量。這種超級傳播事件的趨勢對新發傳染病的流行病學有兩個重要後果:它使任何特定的感染源更有可能偶然死亡,但當疫情確實發生時,它們是爆炸性的,可能會超出醫院和公共衛生的能力。許多關於HCoV-19超級傳播事件的假設已經被報導。考慮到SARS-CoV-1超級傳播事件與氣溶膠和汙染物傳播有關,我們發現HCoV-19在環境中的生存能力可與SARS-CoV-1相匹配,這為它也可能與超級傳播有關的假設提供了證據。
研究人員發現HCoV-19在紙板上的半衰期長於SARS-CoV-1。應該注意的是,這個表面的單個重複數據明顯比測試的其他表面噪音更大(圖S1-S5),因此研究人員建議在解釋這個結果時要謹慎。
最後,這一研究證明了HCoV-19和SARS-CoV-1在實驗條件下的穩定性是相似的。綜上所述,結果表明HCoV-19的氣溶膠和汙染物傳播是可信的,因為該病毒可以在氣溶膠中存活數小時,並在表面存活數天。