新冠病毒在表面的存活時間及病毒活性衰減速度

時間:2020-07-24 11:29:31 來源: 點擊量:

2020年3月17日,《新英格蘭醫學雜志》(The New England Journal of Medicine)發表了一篇來自美國科學家的通訊 (Correspondence),研究了新冠病毒 (SARS-CoV-2) 在氣溶膠中和在各種環境表面的存活時間,并與SARS冠狀病毒 (SARS-CoV-1) 相比較[1],還用貝葉斯回歸模型估算了病毒活性的衰減速度。
該文數據包括這兩個病毒在溫度為21℃至23°C,相對濕度為40%的五個環境中的存活時間。五個環境分別為:直徑小于5微米的氣溶膠中、塑料表面、不銹鋼表面、銅表面和紙板表面。
病毒的滴度(virus titer,指一定體積中病毒的數量)直接決定病毒的感染能力,也決定了病毒失去活性的難易程度。濃度越高,越容易導致感染,失活越難。如果用核酸檢測法來定量的話,該文選用的病毒的起始滴度和病人呼吸道中觀察到的相似。
結果用一張圖全部概括了:
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圖1:SARS-CoV-1(SARS冠狀病毒)和SARS-CoV-2(新冠病毒)在氣溶膠和各種環境表面上的穩定性。
總結下來就是:
在氣溶膠中,新冠病毒與SARS病毒的觀察結果相似:在整個實驗過程(3個小時)中都能檢測到有感染力的病毒,感染滴度略有降低 (幅度約為1log10)。
新冠病毒在不同環境表面的穩定性排名是:塑料 > 不銹鋼 > 紙板 > 銅表面。
在塑料表面, 有感染力的新冠病毒可以存在72小時。
在不銹鋼表面,可以存在48小時。但是有感染力的病毒滴度降低很明顯。
在銅表面,4小時后就檢測不到有感染力的新冠病毒了。
在紙板上,24小時以后檢測不到有感染力的新冠病毒。
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圖2
另一個新的研究,用的病毒起始滴度較高,結果也類似,在室溫(22°C)、相對濕度約為65%的環境下:溫濕度對新冠病毒體外存活的影響,暫時還沒有直接的數據,但我們可以了解一下其他冠狀病毒的情況。
有一篇研究得很具體。這個研究原本是要看SARS冠狀病毒在物體表面的存活期,但因為SARS的高傳染性,就用了兩個分屬于不同類別的動物冠狀病毒代替。實驗測量了這兩個病毒在不同的溫濕度組合下,在硬質無孔的不銹鋼表面的存活時間。這個實驗的病毒的起始量是104-105 個 (MPN,most probable number) 有感染力的病毒顆粒。在實際生活中,病毒的起始量有高有低。起始量越高,病毒完全失活越難。
研究結論用一句話總結就是:病毒存活時間和濕度溫度有關。注意室內溫度一般20°C,濕度40-50%左右:
在4°C,相對濕度20%的環境下,兩種病毒都能存活高達28天。相對濕度越高,病毒失活越快。
在20°C,兩種病毒失活都加快了。在50%相對濕度,而不是80%,失活最快。3-28天后能檢測到有感染力的病毒。
在40°C,病毒失活更快了。濕度越高,失活越快。
根據以前的研究,SARS患者的鼻咽抽吸物里含有每毫升105  - 108個 病毒 (用基因組模板來定量,因此不能確保都有感染力)。假設鼻咽抽吸物里的大部分病毒顆粒都有感染力,如果這些抽取物落在有空調的室內環境里 (約20°C,50%的相對濕度) 的不銹鋼表面,用這篇文章的數據推算,五天后,具有感染力的病毒顆粒還會有1/1000 的起始量。也就是說,在這一環境下,1毫升鼻咽抽吸物中起碼還會有約100到10萬個病毒顆粒仍然具有感染力。
病毒濃度是否要達到一定的量,互相“合作”才會導致感染?單個病毒顆粒會導致感染或疾病嗎?一個2009年的研究利用昆蟲病毒證明單個病毒顆粒就可能導致感染。新冠病毒能夠感染人的最低劑量還沒有被確認。
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圖3:兩種動物冠狀病毒在不同的相對濕度和溫度里的不銹鋼表面的存活期。每條曲線代表一種病毒
另一篇直接看的SARS冠狀病毒,結論和上一篇非常相似:研究人員把SARS冠狀病毒 (有活性的病毒滴度為10^7/毫升,和SARS感染者的鼻咽抽吸物里的總病毒滴度差不多) 滴在塑料上 (無孔硬表面)。在溫度22?25°C,相對濕度40-50%的環境下,5天以后,塑料上干了的病毒仍然有106/毫升的感染力,只少了一個log10的滴度而已。2周以后,有感染力的病毒還有不少。4周以后仍然可以檢測到有感染力的病毒。他們也發現,溫度和濕度越高,病毒失活越快。
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圖4:SARS冠狀病毒在體外不同環境條件下的失活率
 
關于冠狀病毒,還有兩點補充:
pH值對冠狀病毒的影響:大多數冠狀病毒在弱酸性(pH=6~6.5)下比堿性(pH=8)下更穩定。
在糞便中,可檢測到新冠病毒存在。根據對SARS病毒的研究,在成年人的正常糞便中,SARS病毒不能存活超過24小時;而在新生兒的糞便中(pH值酸性),存活時間不能超過3小時。然而,它在pH值可能達到9的腹瀉糞便中可以存活很長時間,最多可達4天。
同時,一個新的研究發現,48.5%的COVID-19病人有消化系統癥狀,如腹瀉、嘔吐和腹痛等 [18]。因此對可能患有新冠肺炎的病人,其腹瀉糞便一定要及時小心處理。
雖然到底病毒的濃度要達到多少會引起感染還沒有結論,但是這些結果表明,新冠病毒很有可能通過氣溶膠 (在高濃度病毒條件下的小概率事件) 和接觸傳播。
新冠病毒從被污染的環境表面轉移到手上的效率有多高?暫時還沒有看到數據。但是,對甲型流感病毒的研究表明,只要接觸被污染的環境表面5秒鐘,就會有31.6%的病毒載量轉移到手上。
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