Publikationen // Studien
27.04.2020

Stabil bis zu 16 Stunden

Die Luftübertragung von SARS-CoV-2 könnte eine größere Rolle spielen als bisher angenommen. Ein amerikanisches Forscherteam fand zusammen mit mehreren kooperierenden Labors heraus, dass die Virenpartikel verteilt in Aerosolen bis zu 16 Stunden in der Luft überlebensfähig bleiben.

Ein amerikanisches Forscherteam um Dr. Chad Roy und Dr. Alyssa Fears von der Tulane University in New Oleans hat gemeinsam mit kooperierenden Labors das Potenzial von SARS-CoV-2 als luftübertragenes Virus gemessen und mit dem anderer bekannter Coronaviren, dem SARS-CoV (2002) und dem Middle Eastern Respiratory Syndrome-CoV (MERS-CoV; ab 2012) verglichen. Darüber hinaus untersuchten die Experten, wie lange die Viren ihre Infektiosität aufrechterhalten können, wenn sie in Aerosolen verteilt sind.

Potenzial der Luftübertragung

Für ihre Untersuchungen setzten die Forscher Jet-Zerstäuber ein, um virale Aerosole zu produzieren. Vergleichende Experimente wurden in vier separaten Aerobiologielabors durchgeführt. Die Aerosole wurden in Expositionskammern erzeugt. Generatoren verteilten die Aerosole in Größenordnungen von 1-3 μm und damit lungengängigen Partikelgrößen. In den Kammern wurden die Aerosole einer Gesamtströmung von einem halben bis einem Luftwechsel pro Minute ausgesetzt – abhängig vom Prüflabor.

Keine Veränderung der Struktur

Mit der Verwendung der Kammern und der entsprechenden Durchflussraten konnte das Forscherteam das dynamische Potenzial zur Luftübertragung bestimmen. Während der Initiierung der Aerosole in die Kammer durch die Zerstäuber sowie kontinuierlich über 10-30 Minuten wurden Aerosolproben gesammelt. Für die Bestimmung der Aerosoleffizienz wurde von den Forschern ein so genannter Sprühfaktor (Fs) definiert. Der Fs ist das Ergebnis zweier Werte: Dem Anfangstiter, der die Anzahl der Viren in dem über die Zerstäuber abgegebenem jeweiligen Liter bestimmt (PFU (plaque forming units)/ Liter in flüssigem Vorrat) und die Anzahl der Viren im Aerosol (PFU/Liter Aerosol). Beide Werte bilden den quantitativen Indikator mit dem das Potenzial zur Luftübertragung der Viren bewertet wurde.

Weitere Studien mit SARS-CoV-2 in einem der kooperierenden Labors bestimmten die Langzeitstabilität des luftübertragenen Virus. Eine rotierende (Goldberg) Trommel wurde verwendet, um eine Umgebung zu schaffen, in der die Absetzgeschwindigkeit der 2-3 μm Partikel durch die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel überwunden wird. Dabei entsteht eine statische Aerosolsuspension (Aerosol-Suspensions-Stabilitätsexperiment). Die gesammelten Aerosolproben wurden unterschiedlichen Verfahren zur Bestimmung der Konzentration infektiöser Viruspartikel unterzogen (Zellkultur, RNA-Bestimmung). Mit dem Rasterelektronenmikroskop wurde darüber hinaus untersucht, ob sich die Viren in der Aerosolsuspension in ihrer Struktur veränderten.

Hohe Stabilität an allen Experimenten bestätigt

Gemessen am so genannten Sprühfaktor Fs zeigte SARS-CoV-2 die höchste Konzentration an Viruspartikeln im Vergleich zu SARS-CoV und MERS-CoV. Im Aerosol-Suspensions-Stabilitätsexperiment zeigte sich, dass SARS-Cov-2 seine Fähigkeit zur Replikation und damit sein Infektiösität zu allen Zeitpunkten aufrechterhielt – selbst wenn die Probenahme bei 16 Stunden Aerosol-Suspension erfolgte. Auch in der rasterelektronenmikroskopischen Betrachtung konnten die Forscher nachweisen, dass das luftgetragene SARS-CoV-2 seine Struktur sowie seine Größen- und Seitenverhältnisse bis zu 16 Stunden aufrechterhielt. Dabei ähnelten die Viruspartikel nach 10 Min. und 16 Std. immer noch in Form und Struktur den vor der Aerosolerzeugung untersuchten Viruspartikeln, woraus das Forscherteam auf die immer noch vorhandenen Infektiosität schließt.

Diese Daten deuten den Wissenschaftlern zufolge darauf hin, dass SARS-CoV-2 im Allgemeinen die Infektiosität bei der Luftübertragung über kurze Entfernungen beibehält und das neue Coronavirus über längere Zeiträume überlebensfähiger ist, als man erwarten würde, wenn es als hoch lungengängiges Partikel erzeugt wird (2 μm).

Ein Teil der durch Husten und Atmung natürlich erzeugten Aerosole fällt in die Größenverteilung, die in den experimentellen Studien der amerikanischen Wissenschaftler verwendet wurde (<5 m="" die="" autoren="" ziehen="" daraus="" den="" schluss="" dass="" mit="" span="" data-glossaryslug="sars-cov-2" class="glossary">SARS-CoV-2 infizierte Personen die Fähigkeit haben, virale Bioaerosole zu produzieren, die über lange Zeiträume nach der Produktion durch menschliche Ausscheidung und luftübertragenen Transport infektiös bleiben können.

Quelle
4. Fears AC et al. Comparative dynamic aerosol efficiencies of three emergent coronaviruses and the unusual persistence of SARS-CoV-2 in aerosol suspensions. medRxiv preprint doi: doi: https://doi.org/10.1101/2020.04.13.20063784

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