Background: Healthcare workers and large parts of the population are currently using personal protective equipment, such as face masks, to avoid infections with the novel coronavirus SARS-CoV-2. This equipment must be sterilized as gently as possible before reuse. One possibility is thermal inactivation, but professional autoclaves with their high temperatures are often not available or suitable. If the inactivation period is long enough, coronavirus inactivation can also be carried out at relatively low temperatures. The required duration was determined in this study. Material and methods: Data from published thermal inactivation studies on coronaviruses were applied to determine the temperature dependence of the rate constant k(T) for each coronavirus by employing Arrhenius models. Results: The data obtained exhibit large variations, which appear to be at least partially caused by different sample properties. Samples with high protein content or samples in dry air sometimes seem to be more difficult to inactivate. Apart from this, the Arrhenius models describe the thermal inactivation properties well and SARS-CoV and SARS-CoV-2 can even be represented by a combined model. Furthermore, the available data suggest that all samples, including critical ones, can be mathematically included by a worst-case Arrhenius model. Conclusion: Coronaviruses can already be inactivated at relatively low temperatures. For most samples, application times of approximately 32.5, 3.7, and 0.5 minutes will be sufficient at 60°C, 80°C, and 100°C, respectively, for a 5 log-reduction. For difficult conditions, the worst-case model provides significantly longer application times of 490, 55, and 8 minutes for the temperatures mentioned.
Hintergrund: Um Infektionen mit dem neuen Coronavirus SARS-CoV-2 zu vermeiden, setzen sowohl Beschäftigte im Gesundheitswesen als auch große Teile der Bevölkerung derzeit persönliche Schutzausrüstung, wie Gesichtsmasken, ein. Diese Ausrüstung muss vor der Wiederverwendung möglichst schonend sterilisiert werden. Eine Möglichkeit dafür ist die thermische Inaktivierung. Professionelle Autoklaven mit ihren hohen Temperaturen sind jedoch oft nicht verfügbar oder geeignet. Bei Coronaviren kann die Inaktivierung aber auch bei niedrigeren Temperaturen erfolgen, wenn die Inaktvierungsdauer lang genug ist. Diese notwendige Dauer soll hier bestimmt werden. Material und Methoden: Daten aus publizierten thermischen Inaktivierungsstudien an Coronaviren werden herangezogen, um mit Hilfe von Arrhenius-Modellen für jedes Coronavirus die Temperaturabhängigkeit der Ratenkonstante k(T) zu bestimmen. Ergebnisse: Die ermittelten Daten weisen große Variationen auf, die möglicherweise auch auf unterschiedliche Probeneigenschaften zurückzuführen sind. Coronaviren in Proben mit hohem Proteingehalt oder Proben an trockener Luft scheinen manchmal schwerer zu inaktivieren sein. Abgesehen davon scheint das Arrhenius-Modell die thermischen Inaktivierungseigenschaften gut zu beschreiben, wobei sich SARS-CoV und SARS-CoV-2 durch ein gemeinsames Modell darstellen lassen. Darüber hinaus deuten die verfügbaren Daten darauf hin, dass alle Proben mathematisch durch ein Worst-Case-Modell berücksichtigt werden können, das auch potentiell kritische Proben miteinschließt.Schlussfolgerung: Coronaviren lassen sich bereits durch relativ niedrige Temperaturen inaktivieren. Für Standardproben sind z.B. bei 60°C, 80°C und 100°C Anwendungsdauern von ca. 32,5, 3,7 und 0,5 min notwendig, um eine Reduktion von 5 Logstufen zu erreichen. Für eine sicherere Inaktivierung liefert das Worst-Case-Modell für die genannten Temperaturen deutlich längere Anwendungszeiten von 490, 55 und 8 min.
Keywords: MERS-CoV; SARS-CoV; SARS-CoV-2; coronavirus; heat; sterilization; thermal inactivation.
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