[論文レビュー] Possibility of Disinfection of SARS-CoV-2 (COVID-19) in Human Respiratory Tract by Controlled Ethanol Vapor Inhalation

T. Shintake|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2020

Inhalation and Respiratory Drug Delivery参考文献 8被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、50–60°Cでエタノール蒸気を吸入することで、鼻の粘膜に蒸気が凝縮され、約36% v/vの濃度に達し、SARS-CoV-2を呼吸器で不活化できる可能性を提唱している。この方法は、膜様のウイルスを不活化するのに十分な濃度に達する。また、粘膜クリアランスを促進し、ウイスキーまたはサケなどの一般的なアルコール飲料を用いても実用的である。

ABSTRACT

Viruses such as SARS-CoV-2 and Influenza are lipophilic, enveloped viruses, and are relatively easy to inactivate by exposure to alcohols. The envelope mainly consists of the lipid bilayer, taken from the host cells at assembly/budding stage of the viral life cycle. Therefore the constitution of the lipid bilayer should be common in all SARS, MERS and influenza viruses, even after mutations, and thus these closely-related viruses will be disinfected by exposure to ethanol with the same concentration. Existing experimental data indicate that an ethanol concentration of 30~40 v/v% is sufficient to inactivate Influenza-A viruses in solution[1,2,3]. The author suggests that it may be possible to use alcoholic beverages of 16~20 v/v% concentration for this disinfection process, such as Whisky (1:1 hot water dilution) or Japanese Sake, because they are readily available and safe (non-toxic). By inhaling the alcohol vapor at 50~60$^\circ$C (122~140$^\circ$F) through the nose for one or two minutes, it will condense on surfaces inside the respiratory tract; mainly in the nasal cavity. The alcohol concentration will be intensified to ~36 v/v% by this process, which is enough to disinfect the corona virus on the mucous membrane. This method also provides more moisture into respiratory tract, and helps to clean the inside of the nasal cavity by stimulating blowing of the nose, and also makes the mucous escalator work actively so that the self-clearing mechanism in the trachea will remove viruses faster. An alternative prompt method is also discussed. We use 40 v/v% whisky or similar alcohol, dripping on a gauze, inhale the vapor slowly at room temperature. This method works well for the front part of the nasal cavity. This is suitable for clinical workers, because they may need to use prompt preventative measures at any time.

研究の動機と目的

• エタノール蒸気吸入が、非侵襲的かつ呼吸器でSARS-CoV-2を不活化できるかを検討すること。
• 希釈されたアルコール飲料（例：ウイスキー、サケ）を16–20% v/vに希釈したものを、蒸気として吸入することで、安全かつ容易に消毒できるかを検討すること。
• エタノール蒸気吸入が、粘膜クリアランスなどの呼吸器の自然な除去機構を強化できるかを評価すること。
• COVID-19パンデミックの初期段階において、医療従事者や一般大衆が迅速かつ低コストで非毒性の予防策を講じられるよう、戦略を提供すること。

提案手法

• 鼻から50–60°Cのエタノール蒸気を吸入し、呼吸器粘膜に蒸気が凝縮されるようにすること。
• ウイスキーまたは日本酒などのアルコール飲料を16–20% v/vに希釈し、エタノール蒸気の供給源とする。
• 加熱されたエタノール蒸気が、冷たい鼻腔表面に凝縮されることで、局所濃度が約36% v/vに上昇するという物理的原理を応用すること。
• 鼻腔内の自然な湿潤性と温度を活用し、蒸気の凝縮と消毒効果を高めること。
• 2段階の手法を採用する：(1) 広範囲の鼻腔へのカバーを目的とした高温蒸気吸入、(2) 潤んだガーゼから放出される室温の蒸気を用いた、鼻先への局所的消毒。
• SARS-CoV-2やその他のエンvelopedウイルスが、エタノール30–40% v/vで不活化されることを知られている脂溶性の性質に基づく。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 50–60°Cでエタノール蒸気を吸入することで、鼻粘膜に十分な局所濃度（約36% v/v）が達し、SARS-CoV-2を不活化できるか？
• RQ2 ウイスキー、サケなどの一般的なアルコール飲料を16–20% v/vに希釈したものを、呼吸器消毒用のエタノール蒸気源として使用するのは現実的か？
• RQ3 エタノール蒸気吸入は、粘膜クリアランスを向上させ、呼吸器からのウイルス粒子の自己除去を促進するか？
• RQ4 医療従事者が高リスクの状況下で、即座に使用可能な予防策として安全にこの方法を適用できるか？
• RQ5 この方法は、非侵襲的で低コストかつ非毒性の介入として、パンデミック初期段階においてどのような可能性を秘めているか？

主な発見

• 50–60°Cのエタノール蒸気を吸入することで、鼻粘膜に凝縮され、局所エタノール濃度が約36% v/vに上昇する。これは、エンvelopedウイルスを不活化するのに知られている濃度範囲内にある。
• この方法は安全で非毒性であると提唱されており、医療従事者や研究者による4週間の使用後、副作用の報告がない。
• エタノール蒸気の吸入は、鼻の湿潤を促進し、鼻をかむ行動を促進することで、粘膜エスカレーターの活動を高め、ウイルスの除去を促進する可能性がある。
• 40% v/vのウイスキーまたは同等のアルコールをガーゼに含ませ、室温の蒸気を発生させることで、鼻腔の前部を効果的に消毒できる。
• 医療従事者が即座に予防策を講じられるという点で、実用的かつ迅速であるとされる。
• このアプローチは、既知のウイルス学的原則に基づいている：エンvelopedウイルスであるSARS-CoV-2は、30–40% v/vのエタノールで非常に感受性が高く、不活化されやすい。