Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

הכימיה מעקר ניידת (PCS), D-הביצות, ו-D-אדאג הכל: דו תחמוצת כלור רומן טיהור טכנולוגיות עבור הצבא

Published: June 29, 2014 doi: 10.3791/4354

Summary

Terilizer C ortable P S hemical (PCS) הוא, טכנולוגיה מהפכנית, אנרגיה עצמאית כמעט ללא מים עיקור ליחידות רפואיות בצבא. PCS מייצר דו תחמוצת כלור מחומרים כימיים יבשים מעורבבים עם מים באתר, ובשלב של שימוש (פולו) במזוודת פלסטיק ב- רצונו. Isinfectant D - המרסס לoods F וanitation EN vironmentally ידידותי S (D-מייבשים) וisinfectant D לecontamination D vironmentally ידידותי EN, לכל המטרה (D-להדוף ALL) מימית דו תחמוצת כלור לייצר בבקבוק תרסיס מתקפל והתגלמויות פוטנציאליות אחרות. טכנולוגיות טיהור תכליתית אלה להרוג חיידקים ביישומים דואלי שימוש מגוונים עצום עבור צרכנים צבאיים ואזרחיים.

Abstract

צבא האמור יש צורך ב, טכנולוגית מעקר הלא קיטור שדה נייד שיכול לשמש את צוותים כירורגיים קדימה, חברות שיניים, וטרינריה שירות תמיכת פלוגות, בתי חולים תומכים לחימה, ומעבדות רפואיות פינת לעקר מכשירי ניתוח ולעקר פתולוגי דגימות לפני הסילוק בחדרי ניתוח, באזורי טיפול חירום, ויחידות לטיפול נמרץ. אנסמבל של רומן, טכנולוגיות דו תחמוצת כלור "נקי וירוק" הבא הם מגוונים וגמיש כדי להתאים לפגוש מספר הצרכים הצבאיים חיוניים לטיהור 6,15. באופן ספציפי, terilizer C ortable P S hemical (PCS) הומצא כדי לענות על הצרכים של שדה קרב דחוף ולסגור את פערי יכולת קריטיים עבור אנרגיה עצמאות, ניידות קלה, ניידות מהירה, ועמידות מחוספסת בפריסות קדימה בעוצמה גבוהה 3. כפריצת דרך טכנולוגית מהפכני בsterilizat כירורגיתטכנולוגית יונים, PCS היא שדה החיטוי מודרני הנשען על באתר, נקודה של שימוש, ב- רצון דור של דו תחמוצת כלור במקום קיטור. שני (2) יחידות PCS לעקר 4 מגשים כירורגית בשעה 1, שהוא שווה ערך התפוקה של החיטוי אחד גדול אדים (שזכה לכינוי "ברטה" בפריסות בגלל גודל שלה מסורבל, מגושמים ממדים ומשקל). עם זאת, PCS פועל באמצעות 100% פחות חשמל (0 לעומת 9 כ"ס) ו98% פחות מים (10 לעומת 640 עוז.), מפחית באופן משמעותי במשקל על ידי 95% (לעומת 20 450 £, מעלית 4 איש) וקובייה על ידי 96% (לעומת 2.1 60.2 רגל 3), ולמעשה מבטלת את האתגרים הקשים בפריסות קדימה של תיקונים ותחזוקת פעולה אמינה, הרמת ושינוע, וחשמל הנדרש לאוטוקלאב קיטור.

Introduction

תמורת טכנולוגיית PCS שמבו אין מכשיר מסחרי היה קיים בעבר ומייצר דו תחמוצת החיטוי בכלור (CLO 2) שיש לו יכולת מוכחת להרוג פתוגנים וגטטיבי על תוצרת טרייה 3,6,9-13,15 או לטהר נבגי חיידקים. 6, 14,15,17 PCS כבר מעבדה תוקף באופן ספציפי למימוש עיקור נגד תרבויות חיות של stearothermophilus Geobacillus נבגים (GS) (ראה קשורים התייחסות 8) וביו אינדיקטורים נבג של ג stearothermophilus וatrophaeus Bacillus (BA) 6,15,16. PCS גם הותאם לפעול עם תנאים פחות מחמירים כדי להבטיח את בטיחות מזון על ידי inactivating גטטיבי פתוגנים חיידקי ליסטריה וחיידקי Escherichia על תוצרת טרייה, כגון עגבניות שלמות, ולהאריך את חיי המדף של תוצרת לחתוך טרי, למשל , על ידי inactivating אנזים השחמת polyphenoloxidase בתפוחים פרוסים 6,15. כדי ליצור דו תחמוצת כלור, PCS משתמש בכימית מפעיל רומן שמתנהלת באמצעות תגובות חמצון הפחתה ב-pH קרוב לניטראלי, ובכך מבטל את השימוש בחומצות והקשיים הכרוכים במשלוח, אחסון, טיפול, וסילוק פסולת חומצית בצבא מרחיק קדימה פריסות 1,2,4,17. בנוסף לצבא, יכול לשמש גם על ידי PCS ביטחון מולדת / הגנה; אסונות טבע (Superstorm סנדי, צונאמי, הוריקן קתרינה) שלנטרל גישה לכוח, מים ראויים לשתייה, ופינוי פסולת בזמן; באתר על ידי ראשון מגיבי חירום; ובבתי חולים בקהילה או בבתי ספר במהלך הפסקות חשמל (הפסקות חשמל וחום-outs).

Isinfectant D - המרסס לoods F וanitation EN vironmentally ידידותי S (D-מייבשים) משתמש גם בכימית מפעיל (3 רכיבים כימיים) ותהליך ערבוב 2 שלבים ( I.. דילול תגובה לתגובה מראש ריכוז ואחריו השני) כדי ליצור מימית דו תחמוצת כלור, בעיקר בבקבוק תרסיס מתקפל לdecontaminating משטחים של אמצעי הצבא, ציוד טיפול במזון וציוד האכלת שדה במטבחי שדה צבא ומרכזי תברואה וחיל ים ספינות, יחידות רפואיות, מקלחות, בתי שימוש ומספר גדול של אנשים בכל מקום לפרוס להתקיים בסמיכות 5,6. בדיקות אימות הראו כי D-מייבשים מבטל את הפתוגן Staphylococcus aureus, הפתוגן במזון משותף, על משטחים נקבוביים 14. "כולם D-ידאג" (isinfectant D לecontamination EN vironmentally ידידותי D, לכל המטרה) מספק (מרכיבים כימיים 2) פשוט אלטרנטיבה נוחה יותר (1 שלב ערבוב), עם צדדיות ללא תחרות לייצור מימית דו תחמוצת כלור כדי לטהר חיידקים נבגים על טקסטיל, לחיטוי פני השטח כדי לקדם את סאניסימטרייה והיגיינה, וכדי לשפר את האיכות ובטיחות מים, עם יתרונות מסוימים ליישומים שדורשים ייצור המהיר של כמויות גדולות של דו תחמוצת כלור פתרונות לדלל באמצעות כמויות קטנות של חומרי מוצא עבור יישומים בטכנולוגיות מחזור קולחים נשטפים רומן שנועדו ליצור מים נקיים, לשתייה ל מחנות בסיס משלוח 2.

מגוון של מנגנונים קיימים בהתאם לחוק הפדרלי להעברת הטכנולוגיה כדי להקל על העברת הטכנולוגיות פדרליות לגופי nonfederal כדרך לעודד את הפיתוח ומסחור של טכנולוגיות לתועלת החומרית של האומה. בהתאם לכך, עם הפוטנציאל המתפתח שלהם לשימושים רבים צבאיים ואזרחיים, PCS, D-ביצות, ו-D-להדוף כל טכנולוגיות כבר פטנט והועברו לתעשייה למסחור באמצעות הסכמי רישוי פטנטים ורישיונות מסחריים הערכה. גרסה איטית, שחרור מבוקר של D-מייבשים (המכונה & #8220; D-מייבשי לייט ") הועבר טכנולוגיה לתעשייה מסחרית לצורך שילובם בחומרי אריזה כדי להאריך את חיי המדף של פירות יער טריים, וPCS גם הועבר טכנולוגיה לאקדמיה ובגופים ממשלתיים אחרים לבדיקה השוואתית עם טכנולוגיות אחרות, למחקר על בטיחות מזון עם סחורות תוצרת טרייה, ולשיפור חינוך מדעי לתואר ראשון. העברת הטכנולוגיה של PCS והכימיה שלה הובילה למוצר מסחרי המאושר לעיקור ביו מכסה המנוע עם שיפורים בזמן, עלות, והגנה על סביבה בהשוואה לטיפולים קונבנציונליים פורמלדהיד.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. הכימי מעקר ניידת (PCS)

  1. ציוד. PCS היא מכשיר חדשני ל, עיקור נייד, אנרגיה שאינה תלויה בנקודה של שימוש רפואי. למטרות אלה, מזוודת פלסטיק מסחרית, פליקן נוקשה קישטה עם תכונות עיצוב מיוחדות כדי להתאים לעיקור (איור 1).
  2. עיצוב ציוד. א) כלי תגובה פעורות פה מקבלים את ריאגנטים כימיים יבשים ומים; ב) שני שסתומים סימון מותקנים במקרה הקיר מקל על לחץ בpsi 1; ג) שסתום יניקה מסוננת מאפשר לאוויר להישאב לשטיפה הקאמרית; ד) צינור במחזור מפיץ את האוויר דרך ההודעה העיקור הקאמרית; התקני ה) scrubber היבש חד פעמי פחם פעיל () engrafted מעל שסתומי הבדיקה לשקע להסיר שאריות ולהבטיח את הבריאות ובטיחות של המשתמש והסביבה; וו) קביים בבסיסו של המקרה להכיל מגש מכשיר כירורגי או מגש מחורר אחר ולמקסם את גז הזרימה במהלךשטיפה.
  3. מבצע. הנח את PCS על משטח ישר ולפתוח את המכסה. הנח מגש כירורגית המכיל מכשירים נקיים, לא סטרילי ועטוף בנייר החיטוי כחול על הקביים בתוך התיק. לערבב כימיקלים יבשים ומים (למשל, 93 chlorite נתרן גרם, 63 סולפיט הנתרן גרם, 25 ascorbate מימן נתרן גרם, ו300 מיליליטר מים - תמורות אחרות אפשריות) בכלי התגובה פעורות פה ליזום תגובה כימית, ולאחר מכן לסגור ולנעול את המכסה. בלפי 2 דקות, התגובה מייצרת sterilant שופע דו תחמוצת כלור, חום ולחות. ב25 דקות, חבר משאבה הפועלת על סוללות או באוויר ביד מופעל לשסתום היניקה וזרימת אוויר לתוך החדר עבור כ. 5 דקות (איור 2).
  4. סיום מחזור ושימוש חוזר. לפתוח את התיק ולהסיר את המגש כירורגית של מכשירים סטריליים. השלך את כלי תגובה (מים ומלחים כימיים שפירים). PCS היא זמינה לשימוש חוזר מיידי עם מגש נוסף של מכשירי ניתוח וסט טרי של כימיקלים ומים יבשים.
  5. אימות עיקור עם Bio-מחוונים. הנח זמין מסחרי B / T אינדיקטורים בטח ביולוגיים המכילים נבגים ספוגים על נייר (~ 10 5 נבגים / יחידה) של או G. stearothermophilus (המשמש לחום רטוב) או B. atrophaeus (המשמש לעיקור בגז אתילן אוקסיד) בתוך התיק למחזור עיקור. בהשלמת מחזור העיקור CLO 2, להסיר ולהפעיל את המחוונים, אז דגירה אינדיקטורים ל24-48 שעות כדי לאמת את העיקור.
  6. אימות עיקור עם מתלי Spore. הנח תרחיפים מימיים של ג נבגי stearothermophilus (~ 10 5 CFU / מיליליטר) בתוך PCS לחשיפה למחזור עיקור CLO 2. לשחזר G. נבגי stearothermophilus נחשפו לטיפולים דו תחמוצת כלור באנטיביוטיקת Assay בינוני עם 1% עמילן מסיס 8 (אין התאוששות מצביעה על סטריליות). לבחון refractility של treateנבגי ד עם מיקרוסקופ לעומת שלב (נבגים מומתים על ידי CLO 2 שומרים על אופי בהיר שלב 14).
  7. אימות עיקור של משטחים קשים. לחסן משטחים קשים, שאינם נקבוביים עשויים מזכוכית או מתכת עם תרחיפים מימיים (~ 10 5) של stearothermophilus G. נבגים. הנח חומרים מחוסן לתוך PCS לטיפול עם מחזור עיקור CLO 2. דגימת משטחי מטופלים עם מטליות Difco HY-בדוק זמינות מסחרי וקבלת ללא צמיחה מאשרת סטריליות.

2. "D-ביצות"

  1. ציוד. "D-ביצות" היא מצויד באמצעי ריסוס-הדק מופעל ביד בקבוק כף יד מתקפל. יש בקבוק הפלסטיק גמיש תחתון gusseted לעמוד-up כאשר מלא, והפלסטיק כימי עמיד מקנה מחדש שימושים מרובים לכל מרסס (איור 3).
  2. צור olution S CLO 2 מימיות. D-מייבשים משתמשים 1-10 כמות כוללת גרם מחדש יבשיםסוכנים לייצר עד 800 מיליליטר של 50-500 פתרון עמודים לדקה דו תחמוצת כלור (למשל, chlorite נתרן 4.7 גרם, נתרן סולפיט 1.6 גרם, ו1.3 נתרן ascorbate גרם, עם תמורות אפשריות). השתמש "שליטת קינטיקה," רומן הערבוב הכולל תהליך 2 שלבים:.. אני טרום ריכוז - המסת כל חומרים כימיים בנפח קטן, וii דילול פוסט תגובה - דילול הפתרון לגמר העבודה בנפח שלה, כדי ליצור כלור מימיים פתרונות דו חמצני בספריי הבקבוק ב2-9 דקות. פתרון החיטוי הוא ריסס כערפל דק או בתרסיס לחיטוי או לטהר משטחים מיועדים. הפתרון דו תחמוצת כלור בD-מייבשים נשאר יציב במשך משמרת מינימום 8 שעות וכל פתרון שנותר יכול להיות מרוקן את כיור או ניקוז רצפה בסוף המשמרת כדי לטהר biofilms.
  3. מיקרוביולוגית אימות - inoculating משטחים נקבוביים. הכן את צלחות פטרי של ביירד פרקר אגר (BPA) המכילות חלמון ביצהtellurite (EYT) ותמצית שמרים (YE) ולחסן משטח אגר עם 0.1 מיליליטר של השעיה CFU / מיליליטר ~ 10 6 של קוקטייל 3-זן של Staphylococcus aureus (S. aureus-100 שמייצר enterotoxin, aureus ס 7 ATCC 14458 שמייצרת enterotoxin B, וS. aureus 993 שמייצר enterotoxin ד '). ס aureus נבחר כאורגניזם היעד משום שהיא מייצרת מושבות שחורות במובהק ברור, אם לא מומת.
  4. מיקרוביולוגית אימות - משטחים נקבוביים בדיקה. באמצעות D-המייבשים לרסס פתרון דו תחמוצת כלור בקבוק המכיל, לרסס את פתרון החיטוי על גבי המשטח אגר הנקבובי. להשתמש בכוח עקבי, יציב לוותר כרכים כ שווים של פתרון לכל דופק תרסיס הדק. סובב את הצלחות 90 º בין פולסים רצופים ליישם כיסוי אחיד של פני השטח אגר. גם להשתמש בטכניקה זו עם מקל הוקי זכוכית והפעלת לחץ קל להפיץ chloriפתרון ne דו חמצני על פני אגר עבור שחיקה מכאנית (שווה ערך לניגוב או שפשוף - ראה איור 4).
  5. מיקרוביולוגית אימות - משטחים קשים. לחסן נירוסטה מותאמת אישית מעוקרת (סוג 304) קופונים (4 "x 4", עם סה"כ שטח פנים 10.16 2 סנטימטר) עם 0.2 מיליליטר נפח תרחיפים מימיים של תאי חיידקים (למשל, S. aureus, Escherichia coli, או חיידקי ליסטריה) ו התפשט inocula אופן אחיד על פני משטח קופון. קופונים אוויר יבשים ל30 דקות בטמפרטורת חדר במכסת מנוע לזרום למינרית. תרים קופונים מחוסנים עם מלקחיים סטריליות ולטבול ב20 מיליליטר פתרון מבחן המכיל דו תחמוצת כלור בשקית מיליליטר מחוך 100. לאחר מגע זמנים של 0.5-5 דקות, להרוות את פתרון Sanitizer על ידי הוספת כמות קטנה של נתרן סולפיט המוצק, ואז ללעוס פתרון עבור 2 דקות במחוך. הסר את השקית ובזרימה למינרית לסגת supernatant וסדר לדלל solution על גבי צלחות אגר שהוכנו מראש, ולאחר מכן דגירה של 24 שעות למנות את הניצולים.

3. PCS עבור פירות וירקות טריים

היכולת של טיפולי PCS מופחתים להרוג פתוגנים מזיקים במזון (E. coli וחיידקי L.) על תוצרת טרייה נבדקה באמצעות שיטת ספוט חיסון שבו רמות גבוהות של פתוגנים שהבחינו על גבי המשטחים החיצוניים של פלחי עגבניות.

  1. חיסון. לחסן את המשטחים החיצוניים של 25 דגימות גרם של פלחי עגבניות עם או 10 5 CFU / g ל חיידקי OSY-8578 או עם 10 6 CFU / g א coli ATCC 11229, אז אוויר יבש ביו השכונה סטרילי במשך 15 דקות.
  2. טיפול PCS. לאחר מתייבש הבידוד, הנח את פלחי עגבניות (ללבוש כפפות סטריליות) בPCS והמבחן בתנאים שונים של ריכוז דו תחמוצת כלור וזמן חשיפה. במקרים מסוימים, הנח יו אינדיקטורים נבג של ג stearothermophilusnd B. atrophaeus בתוך PCS שילווה את פלחי העגבניות ולאמת את טיפול עיקור (איור 5).
  3. שחזור של חיידקים. לאחר טיפול PCS, למקם את פלחי עגבניות בשקית מחוך עם 50 מיליליטר של חיץ מימיים פוספט (pH 7), ואז ללעוס במשך 2 דקות עם בלנדר מחוך.
  4. פקידה. לוותר על הפתרון הלעוס כמו סדרתי פי 10 דילולים על גבי צלחות אגר תמצית tryptic סויה אגר-שמרים (TSAYE) ואגר מזין (NA) לL. monocyotgenes וא coli, בהתאמה, והתפשט עם מקל הוקי זכוכית, מכסים ודגירת צלחות ב ט = 35 מעלות צלזיוס במשך 24-48 שעה. למנות ניצולים באמצעות מונה מושבה כדי לאשר איון מיקרוביאלי.
  5. Inactivating Polyphenoloxidase ("השחמה") אנזימים. מניחים פרוסות תפוחי uninoculated בצלחות פטרי נפרדות בתוך PCS ולחשוף לכלור דו חמצני (איור 5). לאחר טיפול, להסיר את צלחות פטרי ולחשוף את הפרוסות תפוחי דואר בסביבת הסביבה. תצפית ויזואלית לא הראתה השחמה במשך שבוע שלאחר טיפול עד 1.

4. "D-להדוף כל"

  1. צור olution S CLO 2 מימיות. D-להדוף כל שימושי כמויות קטנות של כימיקלים יבשים (chlorite וסמיה) במים כדי לייצר פתרון דו תחמוצת כלור ב0.5-3.0 דקות. לדוגמא, לערבב .8-3.3 גרם של חומרים כימיים ב15-1,200 מיליליטר של תמיסה מימית כדי לייצר פתרון כלור דו חמצני.
  2. מיקרוביולוגית אימות - טקסטיל. לחסן רצועות סטרילית של דגימות טקסטיל עם תרחיפים מימיים של anthracis Bacillus סטרן או בצילוס amyloliquefaciens נבגים, ולתת לרצועות טקסטיל אוויר יבש בזרימה למינרית. תרים את רצועות עם מלקחיים סטריליות ולטבול ב20 מיליליטר של תמיסת כלור דו חמצני ב100 מיליליטר מחוך תיק. ב10 דקות, להרוות את התהליך מבלי להשפיע על נבגים על ידי הוספת כמות קטנה של נתרן סולפיט מוצקה, ואז ללעוס רצועת טקסטיל ופתרוןבמשך 2 דקות במחוך. הסר את השקית ובזרימה למינרית סדרו לדלל פתרון על גבי צלחות אגר שהוכנו מראש, ולאחר מכן דגירה של 24 שעות ולמנות לאמת טיהור.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

PCS לתפעול קל נועד להשיג עקרות ידי inactivating השעיות נבגי חיידקים או ביו אינדיקטורים נבגי חיידקים בטיפולי 30 דקות מעורבים הייצור המבוקר של דו תחמוצת כלור על ידי כימיה מפעיל ייחודית. באופן ספציפי, מחקרי אימות מיקרוביולוגית וידא שPCS השיג עקרות ידי inactivating יו אינדיקטורים המכילים נבגים (10 5 מיליליטר / נבגים) של או G. stearothermophilus או B. atrophaeus, שנועד להצביע על עיקור באוטוקלאב קיטור (חום רטוב) או גז אתילן אוקסיד, בהתאמה. PCS גם מעוקר השעיות של ג נבגי stearothermophilus ו-B נבגי atrophaeus מוגדרים כהשעיות או מיובשים על משטחים קשים, שאינם נקבוביים עשויים מזכוכית או מתכת, והתאוששו באמצעות ערכות ספוגית מסחריות Difco HY-Check. ג stearothermophilus נבגים נחשפו לטיפולים דו תחמוצת כלור לא היו ההשבה אך שמרו br שלבםאופי ight לאחר טיפול, מצביע על כך שהמנגנון של איון נבג ידי דו תחמוצת כלור הוא שונה מחום רטוב או בלחץ גבוה וקרוב לוודאי כרוך נזק הקרום הפנימי של הנבג 17.

PCS הותאם לתנאים פחות מחמירים של CLO 2 דור לטיפול בתוצרת טרייה כדי להשיג בטיחות מזון מבלי להתפשר על איכות מזון. באופן ספציפי, Spot-inoculating רמות גבוהות של פתוגנים E. coli ATCC 11229 (10 6 CFU / g) ול ' חיידקי OSY-8578 (10 5 CFU / g) על המשטחים החיצוניים של 25 דגימות גרם של פלחי עגבניות, הדגימות ביו השכונה סטרילי במשך 15 דקות, למקם אותם בתוך PCS, ובדיקתם בתנאים שונים ייבוש באוויר של 2 ריכוז וזמן חשיפת CLO (איור 5) אישר את היעילות של PCS לטרי ותוצרת חתך טרי. ג stearothermophilus ו-B נבג atrophaeus יו בdicators ופרוסות תפוחי uninoculated הונחו בPCS במהלך טיפול. תנאי טיפול נמצאו כי מומת מיקרואורגניזמים היעד על משטחים עגבניות שלמים כדי להבהיר בטוח לאכילה עגבניות חופשיות מגורמי המחלה במזון הללו מבלי להתפשר על הצבע האדום של העגבניות (טבלת 1). פרוסות תפוחי עץ שטופלו בPCS לא מפגינים השחמה של רקמת המוך כאשר הם נחשפים לאוויר סביבה בהמשך, אבל נשאר לבן במשך שבוע לפחות. טיפול PCS מומת אנזים polyphenoloxidase שגורם לרקמת תפוח החתוך להשחים. כמו כן, עור התפוח לא נטה לטשטש על ידי חשיפה לCLO 2.

בנוסף לinactivating אנזימים ופתוגנים וגטטיבי, CLO 2 גם מנטרל נבגי חיידקים, כגון anthracis Bacillus (סוכן סיבתי של 'אנתרקס') לטיהור נשק ביולוגי. איור 6 א מציג את השימוש במיקרוסקופ הכח אטומי (AFM) כדי להשחירacterize CLO שטופלה 2 ב ' נבגי subtilis. הנבגים שטופלו 2 CLO נותרו על כנן ולא יקרסו על אוויר ייבוש. AFM תמונות ברזולוציה גבוהה אלה גם מראות כי ארכיטקטורת מעיל הנבג וטופולוגיה היו ללא שינוי על ידי טיפול CLO 2. לצורך ההמחשה, איור 6 מציג מיקרוסקופ אלקטרונים של נבג cereus Bacillus רדום בשכבת exosporium בולטת, שהוא גם אופייני לB. anthracis נבגים.

ניסויים הראו כי אישור במערכת מרסס D-המייבשים מומת לחלוטין את החיידקים מדבקים ס aureus, כפי שמעיד על ידי מניעת הצמיחה של מושבות שחורות על BPA. בבדיקות דומות, פתרונות דו תחמוצת כלור עמודים לדקה 100 יבוצעו הפחתה> 7-יומן של קוקטייל 3-זן של ס aureus מחוסן על משטחי נירוסטה לאחר 1, 3, ו -5 דקות של מגע. D-תדאג ALL מספקת גמישות נוספת כשותףשיטת nvenient ליצירת CLO 2 עם יתרונות ספציפיים עבור השימוש בו בריכוזים לדלל עבור יישומים כגון בטיחות במים, חיטוי שפכים, טיהור וטקסטיל. ניסויי אימות עם D-ידאגו הכל הראה איון של נבגי חיידקים מבלי לפגוע בחומר הטקסטיל.

בבדיקה השוואתית של D-ביצות עם שלושה גנרטורים זמינים מסחרי אשר מסתמכים על תאים אלקטרוכימיים וסלקטיבי ממברנות חדירות לייצר חומרי חיטוי שונים כימי (electrolyzer, WaterStar וTersano). במקרים אלה, מים רכים מומלץ לשימוש עקב הפוטנציאל למרבצי מחצבים (שבע) שיכול לפגוע בתאים אלקטרוכימיים. טבלה 2 מספקת פרטים על הסוכן הפעיל של כל מערכת ואת היתרונות של D-ביצות במונחים של יעילות, צריכת חשמל, משקל, גודל, ועלויות הון מופחתות בהשוואה לטכנולוגיות אחרות. ריכוז של ppm 100 CLO 2 נבחר עבור מערכת D-המייבשים (D-ביצות יכולות להיות מותאמות כדי לייצר CLO 2 ריכוז בטווח של 5-4,000 עמודים לדקה). פתרון D-המייבשים יבוצע הפחתה> 7-יומן של קוקטייל 3-הזן של ס aureus מחוסן על משטחי נירוסטה במגע זמנים קצרים ככל 1 דקות (לוח 3). תוצאות אלו מראות כי D-ביצות היא ספריי חיטוי יעילים להפחתת ס aureus ממשטחים קשים, שאינם נקבוביים מגע בסביבת הכנת מזון וטיפול, כגון צמרות דלפק, לוחות חיתוך, כלי אוכל, וכו '

איור 1
איור 1. PCS אב הטיפוס נובע ממזוודה, פליקן ™ פלסטיק קשיח קישטה עם כמה תכונות עיצוב כדי להבטיח עיקור תוך שליטה בלחץ וטמפרטורה, ובגז מחוץ מבלי לסביבה 15.

לשמור-together.within-page = "תמיד"> איור 2
איור 2. PCS פועל באמצעות הליך 3 שלבים קל. שלב 2.1: להוסיף ריאגנטים כימיים יבשים ומים בספינה וקרובה מזוודה, שלב 2.2: תן תגובה לייצר CLO 2 ולטפל ל25-60 דקות, וצעד 2.3: אוויר סומק דרך scrubber, ולאחר מכן לאחזר מכשירי ניתוח סטרילי 15.

איור 3
איור 3. מרסס D-הביצות (משמאל) יוצר CLO מימיים 2 באתר ובשלב של שימוש ב- תרסיס בקבוק בקלות ובתרסיסים CLO 2 על משטחי מגע (מימין) כדי למחות פתוגנים מזהמים במטבחי שדה צבא (ראש מרכז ותחתון) 15.

איור 4 = "/ Files/ftp_upload/4354/4354fig4.jpg" />
איור 4. צמיחה גלויה של ס מושבות aureus על משטחים לא מטופל אגר (משמאל), ואת "ללא צמיחה" על משטחים אגר שטופלו בריסוס D-CLO המייבשים 2.

איור 5
איור 5. PCS טיפוסי ההגדרה כדי להשבית E. coli או L. חיידקי על גבי משטחים חיצוניים עגבניות (במרכז), אנזימי השחמה בפרוסות תפוחים (מימין), וביו אינדיקטורים נבג (אחורי שמאליים ואחורי ימני) 15.

איור 6
ב טופל-2 איור 6.) AFM של CLO נבגי subtilis. B) הילוכים EM של B. cereus נבגים עם exosporium בולט 14.

lpadding = "0" cellspacing = "0">
CLO 2 טיפול זמן (דקות) מחוון GS מחוון תואר ראשון ליסטריה (10 5) E.coli ב (10 6)
אני 30 נג. (× 3) נג. (× 2)
השני 30 נג. (× 1) נג. (× 1) נג. (× 3)
III 60 נג. (× 1) נג. (× 2) נג. (× 2)

טבלת 1. טיפולי PCS עם CLO שונה 2 ריכוזים (אני> השני> שלישי) של ג stearothermophilus (GS) ו-B נבגי atrophaeus (BA) וvegetative פתוגנים (שליליים מצביע על שום ניצולים שלאחר טיפול) 15.

. טריזים עגבניות 25g מחוסן עם חיידקי ליסטריה OSY-8578
ב. טריזים עגבניות 25g מחוסן עם Escherichia coli ATCC 11229

טכנולוגיה סוכן פעיל כוח
(W)
משקל
(פאונדס)
ממדים
ElectroCide (electrolyzer קורפ) HOCl 84 40 18 "× 12.5" × 6.5
FC-2 (WaterStar) H 2 O 2 120 6.7 12 "× 9" × 15 "
לוטוס (Tersano) O 3 60 21 12 "× 7" × 12 "
SAL-40 (MIOX) חמצון מעורב 84 150 67.3 "× 29" × 9.5 "
"D-ביצות" CLO 2 0 <1 נרתיק 1 ליטר

טבלה 2.   חיטוי גנרטורים פתרון.

לפני הטיפול לאחר טיפול
מחטא עמודים לדקה pH CFU לפני CFU אחרי להיכנס הפחתה
ס aureus
HOCl 88.0 3.0 3.4 × 10 7 0.0 7.5
Clorox 200.0 10.1 3.4 × 10 7 0.0 7.5
H 2 O 2 3.4 × 10 7 3.2 × 10 3 3.4
O 3 1.8 × 10 8 3.2 × 10 3 4.8
CLO 2 100 6.7 0.0 > 7

לוח 3.   יעילות של חומרי חיטוי על תאים דבקו משטח נירוסטה.

* ערך זה מחזיק למגע פעמים של 1, 3, ו -5 דקות. נתונים שסופקו באדיבותו של אדמונד פאוורס, צבא ארצות הברית - NSRDEC.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

R & D של יסוד זה קבע כיווני מחקר וטכניים חדשים באמצעות שיתופי פעולה עם אקדמיה, משרדי ממשלה אחרים, ובתעשייה שהביאו למסחור של רומן, ידידותי לסביבה ("הירוקה") טכנולוגיות. דו תחמוצת כלור היא השיטה הראשונה שאושרה על ידי הקרן הלאומית תברואה ב20 שנים לבטוחות יותר, מהיר יותר, ועיקור יותר ידידותי לסביבה מאשר טיפולים קונבנציונליים. PCS, D-הביצות, ו-D-להדוף את כל אבות טיפוס אומתו כטיפוס ספסל בקנה מידה בסביבת מעבדה, ואת מגוון של תוצאות מקנה מערכות אלה עם רוחב יריעה עצומה של צדדיות כדי להתאים בגמישות לצרכימים של משתמשים בודדים. בשלב זה, אב טיפוס כבר פטנט ומורשה לתעשייה מסחרית לייצור ומסחור - מוצרים מסחריים המבוססים על טכנולוגיות אלה זמינים כעת בשוק. יש צורך בשותפים בתעשייה כדי להפוך טק אלהhnologies מציאות עבור הצבא (ולהגנת מולדת / אבטחה, גלובל אסון תבליט, ועולם השלישי לסיוע - "דוקטור של ללא גבולות"), תחילה על ידי קביעת היישום, תצורה, ואריזה כטכנולוגיה מעורבת כימית להימכר. לPCS, בדיקות אישור ה-FDA יידרשו כמכשיר עיקור רפואי, אבל צריכה להיות בר השגה, והמכשיר כתוצאה יהיה procurable ידי סוכנויות צבאיות ויש יתרונות למכשירים רפואיים / כירורגית עשויים מפלסטיק, עם אופטיקה bendable, או עם קטן לומן, כי הם בדרך אחרת רגישים נזק על ידי טיפולים קונבנציונליים חום רטוב של אוטוקלאב "ברטה". D-מייבשים ו-D-תדאג ALL הן יישומי תרסיס וסיוד נוחים של דו תחמוצת כלור מימית שלבער ממשטחים של צמח פתוגנים, וירוסים, נבגי חיידקים עמידים, וביו סרטים על משטחים לפגוש צבא חשוב זקוק לטיהור. קורפוס זה של מחקר ופיתוח כולל 15 פטנטים / הרשותיישומי אוהל, יותר משבעה הסכמים (7) והעברת טכנולוגיות, וספר IFT העיתונות / Wiley-Blackwell 2009 "הבטיחות מיקרוביאלית של תוצרת טרייה."

יחד, PCS, D-ביצות, ו-D-תדאג לספק את כל ארסנל צדדי וישימה של 2 טכנולוגיות CLO לחיסול פתוגנים וגטטיבי ונבגים חיידקים ביישומים רבים לניתוח עיקור מכשיר, טיהור טקסטיל, טרי וחיטוי תוצרת לחתוך טרי, וזיהום בכל מקום חיידקי טיהור משטח הקשה הוא בעיה. לכן, המציא ומאומתים במעבדות צבא ארה"ב נאטיק חייל RDEC להעצים את החיילים עם כוח הרג חיידק, כדי לפרוק את הלוגיסטיקה על ידי ביטול הצורך להובלת מים, וכדי להגן על חיילים ועל הסביבה על ידי הפחתת צריכת דלק מאובנים במהלך משלוח, הפחתת CO 2 פליטות וטביעת רגל הפחמנית, והפחתת פסולת במזבלהים, טכנולוגיות אלה כבר ממוסחרים והם זמינים ליישומים לשימוש כפול עבור צרכנים אזרחיים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

אין לנו שום גילויים נוספים.

Acknowledgments

המחברים רוצים להכיר את תודתם ל6.1 תכנית הצבא האמריקאי לאיכות הסביבה המחקר הבסיסי, מכון למחקר כירורגי של צבא ארה"ב, והתכנית של NSRDEC הרציף שיפור מוצר ומשלוח מחנה הבסיס TecD למימון עבודה זו. אנו מודים לאדם Driks (המרכז רפואי של האוניברסיטה לויולה) למיקרוסקופ שמוצג באיור 6.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Sodium chlorite Sigma-Aldrich 244155
Sodium sulfite Sigma-Aldrich 239312
Sodium ascorbate Sigma-Aldrich A7631
Potassium phosphate Sigma-Aldrich P0662
Dextrose Fisher Scientific D-16
BT Sure biological indicator (steam) Thermo Fisher Sci AY759X3
EZ Test (EtO) SGM Biotech Inc EZG/6
Difco Hy-check Becton-Dickinson/ Difco 290002
Tryptic Soy Agar Difco 236950
Nutrient Agar Difco 213000
Baird-Parker Agar Difco 276840
Egg Yolk-Tellurite Difco 277910
0.5% Yeast extract Difco 212750
Bacto-Peptone Difco 211677
Bacto-Tryptone Difco 211705
Agar Difco 214010
Soluble starch Difco 0178-17
Lab Lemco Beef Extract Oxoid L29
Masticator - Classic IUL Instruments Cat. No. 400
Stomacher bags Seward Stomacher ‘400’ bags

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Curtin, M. A., Taub, I. A., Kustin, K., Sao, N., Duvall, J. R., Davies, K., Doona, C. J., Ross, E. W. Ascorbate-induced oxidation of formate by peroxodisulfate: product yields, kinetics and mechanism. Research on Chemical Intermediates. 30 (6), 647-661 (2004).
  2. Curtin, M. A., Dwyer, S., Bukvic, D., Doona, C. J., Kustin, K. Kinetics and mechanism of the reduction of sodium chlorite by sodium hydrogen ascorbate in aqueous solution at near-neutral pH. International Journal of Chemical Kinetics. 46 (4), 216-219 (2014).
  3. Doona, C. J., Curtin, M. A., Feeherry, F. E., Kandlikar, S., Baer, D., Kustin, K., Taub, I., McManus, A. Portable Chemical Sterilizer., U.S. Patent Number 7,625,533. , (2009).
  4. Doona, C. J., Curtin, M. A., Taub, I. A., Kustin, K. Chemical Combination for the Generation of Disinfectant and Heat., U.S. Patent Number 7,883,640. , (2011).
  5. Doona, C. J., Feeherry, F. E., Kustin, K., Curtin, M. A. Process for producing aqueous chlorine dioxide for surface disinfection and decontamination., U.S. Patent Application Number 8,337,717. , (2012).
  6. Doona, C. J., Feeherry, F. E., Kustin, K., Feng, H., Grove, S., Krishnamurthy, K., Lee, A. Combining sanitizers and nonthermal processing technologies to improve fresh-cut produce safety. In: Electron beam pasteurization and complementary food processing technologies. , Woodhead Publishing. Cambridge. (2014).
  7. Feeherry, F. E., Doona, C. J., Taub, I. A. Effect of water activity on the growth kinetics of Staphylococcus aureus in ground bread crumb. Journal of Food Science. 68 (3), 982 (2003).
  8. Feeherry, F. E., Munsey, D. T., Rowley, D. B. Thermal inactivation and injury of Bacillus stearothermophilus spores. Applied and Environmental Microbiology. 53 (2), 365 (1987).
  9. Gómez-López, V. M., Devlieghere, F., Ragaert, P., Debevere, J. Shelf-life extension of minimally processed carrots by gaseous chlorine dioxide. International Journal of Food Microbiology. 116, 221 (2007).
  10. Mahmoud, B. S. M., Bhagat, A. R., Linton, R. H. Inactivation kinetics of inoculated Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes, and Salmonella enterica on strawberries by chlorine dioxide gas. Food Microbiology. 24 (7-8), 736 (2007).
  11. Mahmoud, B. S. M., Linton, R. H. Inactivation kinetics of inoculated Escherichia coli O175:H7 and Salmonella enterica on lettuce by chlorine dioxide gas. Food Microbiology. 25 (2), 244 (2008).
  12. Kim, Y. -J., Lee, S. -H., Park, J. i, Park, J. o, Chung, M., Kwon, K., Chung, K., Won, M., Song, K. B. Inactivation of Escherichia coli O157:H7, Salmonella typhimurium, and Listeria monocytogenes on stored iceberg lettuce by aqueous chlorine dioxide treatment. Journal of Food Science. 73 (9), (2008).
  13. Park, E. -J., Gray, P. M., Oh, S. -W., Kronenberg, J., Kang, D. -H. Efficacy of FIT produce wash and chlorine dioxide on pathogen control in fresh potatoes. Journal of Food Science. 73 (6), (2008).
  14. Setlow, P. Bacterial Spores. Industrial Pharmaceutical Microbiology. Supplement 10, England. (2011).
  15. Setlow, P., Doona, C. J., Feeherry, F. E., Kustin, K., Sisson, D., Chandra, S. Enhanced Safety and Extended Shelf Life of Fresh Produce for the Military. Microbial Safety of Fresh Produce. , IFT Press Wiley Blackwell. Ames, IA. 263-288 (2009).
  16. Taub, I. A., Roberts, W., LaGambina, S., Kustin, K. Mechanism of Dihydrogen Formation in the Magnesium−Water Reaction. Journal of Physical Chemistry. 106 (35), 8070 (2002).
  17. Young, S. B., Setlow, P. Mechanisms of killing of Bacillus subtilis spores by hypochlorite and chlorine dioxide. Journal of Applied Microbiology. 95 (1), 54 (2003).

Tags

הנדסת ביוטכנולוגיה גיליון 88 כלור דו חמצני טכנולוגיות חדישות D-ביצות PCS ו-D-תדאג ALL עיקור טיהור בטיחות תוצרת טרייה
הכימיה מעקר ניידת (PCS), D-הביצות, ו-D-אדאג הכל: דו תחמוצת כלור רומן טיהור טכנולוגיות עבור הצבא
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Doona, C. J., Feeherry, F. E.,More

Doona, C. J., Feeherry, F. E., Setlow, P., Malkin, A. J., Leighton, T. J. The Portable Chemical Sterilizer (PCS), D-FENS, and D-FEND ALL: Novel Chlorine Dioxide Decontamination Technologies for the Military. J. Vis. Exp. (88), e4354, doi:10.3791/4354 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter