Während die primäre Ausbreitung von SARS-CoV-2 über Aerosole und Atemtropfen zu erfolgen scheint, können Fomite ebenfalls einen wichtigen Beitrag zur Übertragung des Virus leisten. Die Übertragung durch Fomite hat sich als wichtiger Faktor bei der Ausbreitung anderer Coronaviren erwiesen, z. B. des porcinen epidemischen Diarrhöevirus, und wird auch für das Coronavirus des Mittleren Ostens, die humanen Coronaviren 229E und OC43 sowie für SARS-CoV-2 vermutet.
In dieser Studie wurde eine Viruskonzentration von 4.97 × 107/mL in einer Standardlösung verdünnt, die die Zusammensetzung der Körperflüssigkeit nachahmt (Endkonzentration von 3,38 × 105/10 µL Inokulum), was einem Zyklusschwellenwert (CT) von 14,2, 14,0 bzw. 14,8 für die Echtzeit-RT-PCR des N-Gens, E-Gens und RdRp-Gens entspricht (unveröffentlichte Daten). Frühere Studien haben gezeigt, dass einige Patienten mit hohen Viruslasten CT-Werte zwischen 13 und 15 aufwiesen. van Doremalen et al. beschrieben, dass ihr Testmaterial (105 TCID50/ml) einen CT-Wert von 20-22 aufwies, was in etwa den CT-Werten entspricht, die von klinischen Patienten berichtet wurden. Der in dieser Studie verwendete Virustiter ist zwar hoch, stellt aber eine plausible Virusmenge dar, die sich auf einer Oberfläche ablagern kann.
Die vorliegende Studie hat gezeigt, dass SARS-CoV-2 unter kontrollierten Bedingungen bei einer Ausgangsviruslast und in einer Flüssigkeitsmatrix, die derjenigen entspricht, die typischerweise von infizierten Patienten ausgeschieden wird, mindestens 28 Tage lang lebensfähig bleibt, wenn es bei 20 °C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit auf nicht porösen Oberflächen getrocknet wird. Untersuchungen am ursprünglichen SARS-Virus zeigten ebenfalls, dass sich das infektiöse Virus erholt, wenn es bis zu 28 Tage lang bei Raumtemperatur und 40-50 % relativer Luftfeuchtigkeit auf Kunststoff getrocknet wird. Kürzlich veröffentlichte Daten zur Überlebensfähigkeit von SARS-CoV-2 auf PSA in Krankenhäusern zeigen, dass lebensfähige Viren bis zu 21 Tage nach der Inokulation sowohl auf Kunststoff als auch auf N95-Maskenmaterial überleben, wenn sie bei Raumtemperatur aufbewahrt werden, was mit den Daten dieser Studie übereinstimmt. Die Persistenz von SARS-CoV-2 auf Oberflächen, die hier und von Kasloff et al. vorgestellt wurde, zeigt deutlich längere Zeiträume als die zuvor veröffentlichten Daten für SARS-CoV-2 . Diese früheren Studien berichteten über eine Erholung von infektiösem SARS-CoV-2 bis zu 3 Tage nach der Inokulation bzw. 4 Tage auf nicht porösen Oberflächen. Der in dieser Studie verwendete Virustiter ist mindestens 2 Logarithmen höher als der in der Arbeit von van Doremalen et al. verwendete, was die längere Überlebensdauer erklären könnte. Die Arbeit von Lai et al. hat gezeigt, dass die Stabilität des SARS-Virus mit höheren Konzentrationen verbessert wurde. Sowohl die Temperatur als auch die Luftfeuchtigkeit sind kritische Faktoren für die Überlebensfähigkeit des Virus, wobei sich ein Anstieg der beiden Faktoren nachteilig auf das Überleben des Virus auswirkt. Die Überlebensfähigkeit des transmissiblen Gastroenteritis-Virus und des murinen Hepatitis-Virus (beides Coronaviren) auf Edelstahl-Coupons wurde mit höherer Luftfeuchtigkeit und Temperatur verringert, und auch die Überlebensfähigkeit des Coronavirus des Middle East Respiratory Syndroms folgte einem ähnlichen Muster. Die von Chin et al. verwendete höhere Luftfeuchtigkeit von ~ 65% RH könnte die kürzere Persistenz des Virus im Vergleich zu den hier präsentierten Daten erklären.
SARS-CoV-2 wird unter simuliertem Sonnenlicht nachweislich schnell inaktiviert. Um einen möglichen Zerfall durch Lichtquellen auszuschließen, wurden die beimpften Coupons für die Dauer des Versuchs im Dunkeln aufbewahrt.
Die dezimale Reduktion (D-Wert; die Zeit, die benötigt wird, um den Titer um 1 log zu reduzieren) für SARS-CoV-2 bei 20 °C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit reichte von 5,57 bis 9,13 Tagen (Durchschnitt 6,82) für alle getesteten Oberflächen. Diese Daten liegen deutlich über den von Guillier et al. durchgeführten Modellvorhersagen. Die hier vorgestellten Daten wurden unter kontrollierten Bedingungen mit festen Temperaturen, relativer Luftfeuchtigkeit, Suspensionsmatrix und unter Ausschluss von Licht durchgeführt, was die in dieser Studie beobachtete verbesserte Überlebensfähigkeit erklären könnte. Die Ermittlung der Z-Werte bei verschiedenen Temperaturen ermöglicht auch die Extrapolation der D-Werte für jede Oberfläche bei anderen Temperaturen. Der Z-Wert stellt die Temperaturänderung dar, die erforderlich ist, um den D-Wert um 1 log zu ändern. Für nichtrostenden Stahl wurde ein D-Wert von 6,48 Tagen bei 20 °C und ein Z-Wert von 13,62 °C ermittelt. Würde also die Temperatur von 20 °C um 13,62 °C (d. h. auf 6,38 °C) sinken, so würde sich der D-Wert von 6,48 Tagen auf über 64 Tage erhöhen. Diese Daten könnten daher eine vernünftige Erklärung für die Ausbrüche von COVID-19 im Umfeld von Fleischverarbeitungs- und Kühllagereinrichtungen liefern. Die Daten stützen auch die Ergebnisse einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung über das Überleben von SARS-CoV-2 auf frischen und gefrorenen Lebensmitteln.
Edelstahl ist eine gängige Oberfläche zur Untersuchung der viralen Stabilität und wurde zur Untersuchung der Persistenz einer Reihe von Viren wie Ebola-Virus, Hepatitis-Virus, Influenza A und Coronaviren verwendet. Diese Studie zeigt, dass SARS-CoV-2 auf Edelstahloberflächen bei Raumtemperatur extrem stabil ist (> 28 Tage bei 20 °C/50% RH), bei höheren Temperaturen jedoch weniger stabil ist (7 Tage bei 30 °C und < 48 h bei 40 °C). Die Erholung infektiöser Viren auf rostfreiem Stahl wurde für das murine Hepatitis-Virus und das transmissible Gastroenteritis-Virus bis zu 28 Tage lang beobachtet, allerdings bei einer niedrigeren Luftfeuchtigkeit von 20 % RH. Interessanterweise zeigte dieselbe Studie, dass die Überlebensfähigkeit bei 20 °C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit deutlich geringer war (4-5 Tage), was darauf hindeutet, dass die Luftfeuchtigkeit eine wichtige Rolle für das Überleben des Virus spielt.
Die Persistenz des Virus sowohl auf Papier- als auch auf Polymerwährungen ist von besonderer Bedeutung, wenn man die Häufigkeit des Umlaufs und das Potenzial für die Übertragung lebensfähiger Viren sowohl zwischen Einzelpersonen als auch an geografischen Orten bedenkt. Während andere Studien gezeigt haben, dass Papierscheine mehr Krankheitserreger beherbergen als Polymerscheine, zeigen diese Daten, dass SARS-CoV-2 sowohl auf Papierscheinen als auch auf Polymerscheinen mindestens 28 Tage bei 20 °C persistiert, wenn auch mit einer schnelleren Inaktivierungsrate auf Polymerscheinen. Die in dieser Studie vorgelegten Daten für Banknoten sind deutlich länger als die für andere Atemwegsviren wie Influenza A (H3N2), die bei Raumtemperatur eine Überlebensdauer von bis zu 17 Tagen aufweisen. Es sei auch darauf hingewiesen, dass China, bevor SARS-Cov-2 zur Pandemie erklärt wurde, mit der Dekontaminierung seiner Papierwährung begonnen hatte, was darauf hindeutet, dass zu diesem Zeitpunkt Bedenken hinsichtlich der Übertragung durch Papierbanknoten bestanden. Auch die Vereinigten Staaten und Südkorea haben als Folge der Pandemie Banknoten unter Quarantäne gestellt. Es ist wichtig zu erwähnen, dass nach 28 Tagen infektiöses SARS-CoV-2 auch von Edelstahl, Vinyl und Glas wiedergefunden wurde, was darauf hindeutet, dass sich die Überlebensfähigkeit auf Papier- oder Polymerbanknoten nicht sehr von den anderen untersuchten nicht-porösen Oberflächen unterscheidet.
Die Persistenz auf Glas ist ein wichtiges Ergebnis, da Touchscreen-Geräte wie Mobiltelefone, Bankautomaten, Selbstbedienungskassen in Supermärkten und Check-in-Kioske in Flughäfen Oberflächen mit hohem Berührungsgrad sind, die möglicherweise nicht regelmäßig gereinigt werden und daher ein Übertragungsrisiko für SARS-CoV-2 darstellen. Es wurde nachgewiesen, dass Mobiltelefone Erreger beherbergen können, die für eine nosokomiale Übertragung verantwortlich sind, und im Gegensatz zu Händen nicht regelmäßig gereinigt werden. Die in dieser Studie vorgelegten Daten stimmen gut mit den zuvor veröffentlichten Daten für Influenza A (H1N1) überein, bei denen das infektiöse Virus bis zu 22 Tage bei 22 °C und 7 Tage bei 35 °C überdauert hat. Die Persistenz von SARS-COV-2 auf Glas und Vinyl (beides gängige Materialien für Bildschirme und Bildschirmschutz) legt nahe, dass Touchscreen-Geräte eine potenzielle Übertragungsquelle darstellen und regelmäßig desinfiziert werden sollten, insbesondere in Umgebungen mit mehreren Benutzern.
Die Persistenz von SARS und SARS-CoV-2 auf Baumwolle ist nachweislich deutlich kürzer als auf nicht porösen Oberflächen. Die hier vorgestellten Daten zeigen auch einen signifikanten Rückgang des Titers des wiedergewonnenen Virus nach nur einer Stunde Trocknung bei Raumtemperatur (20 °C). Die Menge des wiedergewonnenen Virus von Baumwollgeweben war um etwa 99 % geringer als bei vergleichbaren Viruswiedergewinnungszeitpunkten für nicht poröses Material. Um die verringerte Rückgewinnung auf Baumwolle zu überprüfen, wurde das Virus 5 Minuten nach dem Aufbringen auf die Baumwolle sowie 1 Stunde eluiert. Der Titer des rückgewonnenen Virus nach 5 Minuten war ähnlich wie bei nicht porösen Oberflächen (Daten nicht gezeigt), was darauf hindeutet, dass der Prozess des Abtrocknens ein wichtiger Faktor für Baumwollmaterial, nicht aber für nicht poröse Oberflächen war. Die Wiederfindung des Virus von porösen Substraten ist wahrscheinlich auch aufgrund der Anhaftung des Virus an den Stofffasern geringer als bei nicht porösen Substraten. Betrachtet man die Geschwindigkeit der Virusinaktivierung über die Zeit und nicht die grobe Reduktion des anfänglichen Inokulums, ergibt sich ein subtilerer Unterschied zu den nicht-porösen Oberflächen. Die D-Werte für Baumwolle bei 20 °C unterscheiden sich im Vergleich zu anderen Materialien nicht signifikant von anderen Substraten (z. B. 5,6 Tage für Baumwolle gegenüber 6,3 Tagen für Vinyl), und die Steigungen der Linie, die darauf schließen lassen, dass die Abbaugeschwindigkeit des Virus bei allen Substraten ähnlich ist. Diese Studie zeigt auch eine deutlich längere Überlebenszeit auf Baumwolle (7 Tage) als in früheren Berichten. Dieser Unterschied könnte auf die unterschiedlichen Arten des verwendeten Baumwollmaterials zurückzuführen sein: In der aktuellen Studie wurde ein Stoff aus 100 % Baumwolle verwendet, während in früheren Studien entweder ein Baumwollkittel oder ein Baumwoll-T-Shirt verwendet wurde.