Waiting
Login processing...

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

Bioengineering

Den bärbara Kemisk Sterilizer (PCS), D-Fens, och D-Fend ALLA: Novel Klordioxid Sanerings Teknik för militära

Published: June 29, 2014 doi: 10.3791/4354

Summary

P ortable C hemical S terilizer (PCS) är en revolutionerande, energioberoende, nästan vattenlösa sterilisering teknik för arméns sjukvårdsenheter. PCS genererar klordioxid från torra reagenser som blandas med vatten på plats, på-vilja, och vid point-of-användning (POU) i en plast resväska. D isinfectant - spruta för F oods och EN miljömässigt vänliga S anitation (D-FENS) och D isinfectant för EN miljömässigt vänlig D econtamination, allrengöringsmedel (D-FEND ALL) producerar vatten klordioxid i en hopfällbar sprayflaska och andra potentiella utföranden. Dessa mångsidiga saneringstekniker döda mikrober i otaliga olika dubbla användningsområden applikationer för militära och civila konsumenter.

Abstract

Det finns en uttalad armén behöver för en fält-portabel, icke-ångsterilisator teknik som kan användas av Forward Surgical Team, Dental företag, Veterinary Service Support trupperna, Combat Support Sjukhus, och området medicinska laboratorier för att sterilisera kirurgiska instrument och för att sterilisera patologisk exemplar före bortskaffande i operationssalar, akuta behandlingsområden, och intensivvårdsavdelningar. Följande ensemble av romanen, "rena och gröna" klordioxid teknik är mångsidig och flexibel för att anpassa sig för att möta ett antal kritiska militära behov av sanering 6,15. Närmare bestämt var det P ortable C hemical S terilizer (PCS) uppfanns för att tillgodose akuta slagfältet behov och stänga kritiska kapacitetsbrister för energi-oberoende, låg vikt, snabb rörlighet och robust hållbarhet i hög intensitet framåt distributioner 3. Som en revolutionerande tekniskt genombrott inom kirurgisk sterilization teknologi, PCS är en modern fält Autoklav som förlitar sig på den plats, point-of-användning, på-vilja generation av klordioxid i stället för ånga. Två (2) st enheter sterilisera fyra kirurgiska brickor i en timme, vilket motsvarar genomströmning av ett stort ångautoklav (smeknamnet "Bertha" i installationer på grund av sin ohanterliga storlek, skrymmande dimensioner och vikt). Men PCS fungerar med hjälp av 100% mindre el (0 vs 9 kW) och 98% mindre vatten (10 vs 640 oz.), Signifikant minskar vikten med 95% (20 vs £ 450, en 4-man hiss) och kub med 96% (2,1 vs 60,2 ft 3), och eliminerar de svåra utmaningar i termins installationer av reparationer och upprätthålla tillförlitlig drift, lyft och transport, samt el till ångautoklaver.

Introduction

PCS-tekniken utgår från där ingen kommersiell enhet existerade tidigare och genererar desinfektionsmedel klordioxid (CIO2) som har en bevisad förmåga att döda vegetativa patogener på färskvaror 3,6,9-13,15 eller att sanera bakteriesporer. 6, 14,15,17 PCS har laboratorium validerats speciellt för att åstadkomma sterilisering mot levande kulturer av Geobacillus stearothermophilus (GS) sporer (se relaterad referens 8) och spor bioindikatorer av G. stearothermophilus och Bacillus atrophaeus (BA) 6,15,16. PCS har också anpassats för att fungera med mindre stränga villkor för att säkerställa livsmedelssäkerhet genom att inaktivera den vegetativa patogener Listeria monocytogenes och Escherichia coli på färskvaror, till exempel hela tomater, och för att förlänga hållbarheten på färskskurna produkter, till exempel Genom inacpen, aktivering av den polyphenoloxidase bryning enzym i skivade äpplen 6,15. För att generera klordioxid, PCS använder ny effektor kemi som fortsätter via oxidation-reduktionsreaktioner vid nära neutralt pH-värde, vilket eliminerar användningen av syror och de inneboende svårigheterna för sjöfart, lagring, hantering och bortskaffande sura avfall i långt framåt militär distributioner 1,2,4,17. Utöver det militära, kan PCS också användas av Homeland Security / försvar; vid naturkatastrofer (Superstorm Sandy, tsunamis, orkanen Katrina) att oskadliggöra tillgång till makt, drickbart vatten, och sophämtning; på plats av akut första-responders; och i gemenskap sjukhus eller skolor under strömavbrott (strömavbrott och brun-outs).

D isinfectant - spruta för F oods och EN miljömässigt vänliga S anitation (D-FENS) använder också effektor kemi (3 kemiska beståndsdelar) och en 2-steg blandningsprocessen ( ii. Efterreaktion utspädning) för att generera vatten klordioxid, i första hand i en hopfällbar sprayflaska för dekontaminering av ytor av arméns materiel, utrustning livsmedelshantering och fältutfodringsutrustning i arméns fältkök och sanitetsanläggningar och Navy> i. Kök, samexistera sjukvårdsenheter, duschar och latriner som helst stort antal utplacerade personal i närheten 5,6. Validering test visade att D-FENS eliminerar patogenen Staphylococcus aureus, en vanlig livsmedelsburna patogener, på porösa ytor 14. "D-FEND ALL" (D isinfectant för EN miljömässigt vänlig D econtamination, allrengöringsmedel) ger en enklare (2 kemiska beståndsdelar), bekvämare (1-steg blandning) alternativ med oöverträffad mångsidighet för produktion av vatten klordioxid för att sanera bakterie sporer på textilier, för ytdesinfektion att främja sanitation och hygien, och för att förbättra vattenkvaliteten och säkerhet, med särskilda fördelar för applikationer som kräver snabb produktion av stora volymer av utspädda klordioxidlösningar med små mängder av utgångsmaterial för tillämpningar inom ny teknik gråvatten återvinning syftar till att generera ren, dricksvatten för Expeditionary Base Camps 2.

En rad olika mekanismer som existerar i enlighet med Federal Technology Transfer lagen för att underlätta överföringen av federala teknik för att nonfederal enheter som ett sätt att främja utveckling och kommersialisering av teknik för materialet förmån för nationen. I enlighet med sin spirande potential för många militära och civila användningsområden, PCS, D-FENS och D-Fend ALLA tekniker har patenterat och överföras till industrin för kommersialisering via patentlicensavtal och kommersiell utvärderingslicenser. En långsam, kontrollerad frisättning version av D-FENS (kallas & #8220, D-FENS Lite ") var Technology Överfört till kommersiell industri för inbyggnad i förpackningsmaterial för att förlänga hållbarheten av färska bär, och PCS har också Teknik Överfört till den akademiska världen och andra myndigheter för jämförande tester med andra tekniker, för forskning om livsmedelssäkerhet med färskvaror råvaror, och för att öka grundvetenskaplig utbildning. Den tekniköverföring av PCS och dess kemi ledde till en kommersiell produkt godkänd för bio-hood sterilisering med förbättringar i tid, kostnad och miljöskyddet jämfört med konventionella formaldehyd behandlingar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Den bärbara Kemisk Sterilizer (PCS)

  1. Utrustning. PCS är en innovativ enhet för bärbara, energioberoende, point-of-användning medicinsk sterilisering. För dessa ändamål har en kommersiell PELICAN hårdplast resväska utsmyckade med speciella design för att rymma sterilisering (Figur 1).
  2. Utrustning Design. a) En bred öppning reaktionskärl får de torra kemiska reagenser och vatten; b) två backventiler installeras i fallet väggen minskar trycket på 1 psi; c) en ventil filtrerades inlopp tillåter luft att pumpas in för att spola kammaren; d) ett cirkulationsrör fördelar luften genom kammaren eftersterilisering; e) engångs torrskrubber (aktivt kol) enheter engrafted över ventilerna utloppsback bort rester och säkerställa hälsa och säkerhet för användaren och miljön; och f) styltor i botten av väskan rymma ett kirurgiskt instrument bricka eller annan perforerad bricka och maximera gas-flödet underspolning.
  3. Användning. Placera PCS på en plan yta och öppna locket. Placera en kirurgisk kassett som innehåller rena, icke-sterila instrument och insvept i blått autoklav papper på styltor inne i fallet. Blanda pulver och vatten (t.ex. 93 g natriumklorit, 63 g natriumsulfit, 25 g natriumväte askorbat, och 300 ml vatten - andra varianter är möjliga) i vid mynning reaktionskärl för att initiera kemisk reaktion, sedan stänga och låsa locket. I enlighet med 2 minuter, producerar reaktionen kopiösa klordioxid steriliserings, värme och fukt. Vid 25 min, ansluta en batteridriven eller handdriven luftpump till inloppsventilen och strömmar luft in i kammaren under ca. 5 min (Figur 2).
  4. Cykel Slutförande och återanvändning. Öppna ärendet och ta bort den kirurgiska brickan av sterila instrument. Kassera reaktionskärlet (vatten och benigna kemiska salter). PCS är tillgänglig för återanvändning med en annan bricka av kirurgiska instrument ochen ny uppsättning av torra kemikalier och vatten.
  5. Validera Sterilisering med Bio-indikatorer. Placera kommersiellt tillgänglig B / T Sure Biologiska indikatorer innehåller sporer impregnerade på papper (~ 10 5 sporer / enhet) av antingen G. stearothermophilus (används för våt värme) eller B. atrophaeus (används för etylenoxidgas sterilisering) inuti höljet för en steriliseringscykel. Vid fullbordande av CIO2 steriliseringscykel, ta bort och aktivera indikatorerna sedan inkubera indikatorer för 24 till 48 h till att validera sterilisering.
  6. Validera Sterilisering med sporsuspensioner. Placera vattenbaserade suspensioner av G. stearothermophilus sporer (~ 10 5 cfu / ml) inom PCS för exponering för en CIO2 steriliseringscykel. Åter G. Stearothermophilus-sporer exponeras för klordioxid behandlingarna på Antibiotikum analysmedium med 1% löslig stärkelse 8 (ingen återhämtning indikerar sterilitet). Undersök refractility av treated sporer med faskontrastmikroskopi (sporer inaktive av CIO2 behåller fas ljusa tecken 14).
  7. Validera Sterilisering av hårda ytor. Inokulera hårda, icke-porösa ytor tillverkade av glas eller metall med vattenhaltiga suspensioner (~ 10 5) av sporer G. Stearothermophilus. Placera inokulerade material i PCS för behandling med en CIO2 steriliseringscykel. Provtagning de behandlade ytorna med kommersiellt tillgängliga Difco HY-Kontrollera kompresser och få no-tillväxten bekräftar sterilitet.

2. "D-FENS"

  1. Utrustning. "D-FENS" är en hopfällbar handhållen flaska med en handmanövrerad sprututlösningsanordning. Den flexibla plastflaska har en gusseted botten att stå upp när den är full, och det kemiskt resistent plast ger flera återanvänds per spruta (Figur 3).
  2. Generera Vatten CIO2 S olution. D-FENS använder 1-10 g totala mängden torr remedel för att generera upp till 800 ml av 50 till 500 ppm klordioxidlösning (t.ex. 4,7 g natriumklorit, 1,6 g natriumsulfit och 1,3 g natriumaskorbat, med permutationer möjliga). Använd "kinetik kontroll", en ny två-stegs blandningsprocess innefattande:.. I Pre-koncentration - upplösning av samtliga reagens i en liten volym, och ii Post-reaktions utspädning - utspädning av lösningen till den slutliga arbetsvolymen, för att generera vattenhaltig klor dioxid lösningar i sprayflaskan i 2-9 min. Den desinfektionslösning sprutas som en fin dimma eller aerosol för att desinficera eller sanera avsedda ytor. Den klordioxidlösning i D-FENS är hållbar i minst 8 tim skift och eventuell kvarvarande lösning kan tömmas ned handfat eller golvbrunnar i slutet av ett skift för att rensa biofilmer.
  3. Mikrobiologisk Validering - ympa porösa ytor. Förbered Petriskålar av Baird-Parker Agar (BPA) som innehåller äggulatellurit (EYT) och jästextrakt (YE) och ympa agarytan med 0,1 ml av en ~ 10 6 cfu / ml suspension av en 3-stam cocktail av Staphylococcus aureus (S. aureus A-100, som producerar enterotoxin A, S. aureus ATCC 14458 som producerar enterotoxin B, och S. aureus 993 som producerar enterotoxin D) 7. S. aureus valdes som målorganismen eftersom den producerar tydligt uppenbara svarta kolonier, om den inte inaktiveras.
  4. Mikrobiologisk Validering - Testing porösa ytor. Använda D-FENS sprayflaska som innehåller klordioxid lösning, spraya desinfektionslösningen på den porösa agarytan. Använd konsekvent, stadig kraft att dosera ungefär lika stora volymer av lösning per spraytriggpuls. Rotera plattorna 90 ° mellan på varandra följande pulser för att tillämpa jämn täckning av agarytan. Använd också denna teknik med en glashockeyklubba och ett lätt tryck för att sprida klorene dioxid lösning över agarytan för mekanisk nötning (motsvarande torka eller skrubbning - se figur 4).
  5. Mikrobiologisk Validering - hårda ytor. Inokulera steriliseras beställnings-rostfritt stål (typ 304) kuponger (4 "x 4", med en total ytarea 10,16 cm 2) med 0,2 ml volym av vattenhaltiga suspensioner av bakterieceller (t ex S. aureus, Escherichia coli, eller Listeria monocytogenes) och spridda inokulat jämnt över kupong yta. Lufttorka kuponger för 30 min vid rumstemperatur i dragskåp med laminärt flöde. Plocka upp inokulerade kuponger med steril pincett och doppa i 20 ml testlösning som innehåller klordioxid i en 100 ml stomacherpåse. Efter kontakttider av 0,5 till 5 min, släcka desinfektionslösning genom att tillsätta en liten mängd av natriumsulfit fast ämne, sedan masticate lösning under 2 min i en Stomacher. Avlägsna påsen och i en huv med laminärt flöde återkalla supernatanten och seriellt späda Våra produktern på färdiga agarplattor, sedan inkubera i 24 timmar för att räkna upp överlevande.

3. PCS för färsk frukt och grönsaker

Förmågan hos reducerade PCS behandlingar för att döda skadliga livsmedelsburna patogener (E. coli och L. monocytogenes) på färska produkter testades med användning av en fläck-inokuleringsmetod där höga nivåer av patogener avsattes på de yttre ytorna av tomat kilar.

  1. Inokulation. Inokulera de yttre ytorna av 25 gram prov av tomat kilar med antingen 10 5 CFU / g L. monocytogenes OSY-8578 eller med 10 6 CFU / g E. coli ATCC 11229, sedan lufttorka i en steril bio-huva i 15 min.
  2. PCS behandling. Efter Inokulatet torkar, placera tomatklyftor (bära sterila handskar) i PCS och provning under olika förhållanden klordioxid koncentration och exponeringstid. I vissa fall, placera spor bioindikatorer av G. stearothermophilus ennd B. atrophaeus inuti PCS att följa med tomat kilar och validera steriliseringsbehandlingen (Figur 5).
  3. Microbial Recovery. Efter PCS behandling placerar tomat kilar i en Stomacher-påse med 50 ml vattenhaltig fosfatbuffert (pH 7) och sedan tugga under 2 min med en Stomacher-blandare.
  4. Uppräkning. Fördela det masticerade lösningen som seriellt 10-faldiga späd på agarplattor Tryptic Soy Agar-jästextrakt (TSAYE) och näringsagar (NA) för L. monocyotgenes och E. coli, respektive, och sprids med en glashockeyklubba, lock och inkubera plattorna vid T = 35 ° C under 24-48 timmar. Räkna överlevande med hjälp av en koloniräknare för att bekräfta mikrobiell inaktivering.
  5. Inaktive Polyphenoloxidase ("browning") enzymer. Placera ej inokulerade äppleklyftor i separata petriskålar inne i PCS och utsättas för klordioxid (Figur 5). Efter behandling, ta bort petriskålar och utsätta the äppleklyftor i den omgivande miljön. Visuell observation visade ingen bryning i upp till 1 vecka efter behandlingen.

4. "D-FEND ALL"

  1. Generera Vatten CIO2 S olution. D-FEND ALLA använder små mängder pulver (klorit och Samia) i vatten för att generera klordioxidlösning i 0,5-3,0 min. Till exempel, blanda 0,8-3,3 g reagens i 15-1,200 ml av vattenhaltig lösning för att producera en klordioxidlösning.
  2. Mikrobiologisk Validering - Textil. Ympa sterila remsor av textilprover med vattenbaserade suspensioner av Bacillus anthracis Sterne eller Bacillus amyloliquefaciens sporer, och låt textilremsor lufttorka i ett laminärt flöde huva. Plocka upp strips med steril pincett och doppa i 20 ml klordioxidlösning i en 100 ml stomacherpåse. Vid 10 min, släcka processen utan att påverka sporer genom att tillsätta en liten mängd av natriumsulfit fast ämne, sedan masticate textilbandet och lösningunder 2 min i en Stomacher. Avlägsna påsen och i en huv med laminärt flöde seriellt utspädd lösning på färdiga agarplattor och sedan inkubera under 24 h och räkna upp för att validera dekontaminering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De lättanvända PCS var utformad för att uppnå sterilitet genom att inaktivera bakteriella sporsuspensioner eller bakteriella spor bioindikatorer i 30-minuters behandlingar som innebär kontrollerad produktion av klordioxid genom unik effektor kemi. Specifikt verifierade mikrobiologiska valideringsstudier som PCS uppnått sterilitet genom att inaktivera bioindikatorer innehåller sporer (10 5 sporer / ml) av antingen G. Stearothermophilus eller B. atrophaeus, som är avsedd att indikera sterilisering genom ångautoklaver (våt värme) eller etylenoxidgas, respektive. PCS steriliseras även suspensioner av G. stearothermophilus sporer och B. atrophaeus sporer konfigurerade som suspensioner eller torkade på hårda, icke-porösa ytor av glas eller metall och återvinns med hjälp av kommersiella Difco HY-Kontrollera pinnsatser. G. Stearothermophilus-sporer som utsätts för klordioxid behandlingar var inte kan återvinnas men bibehöll sin fas bright tecken efter behandling, vilket indikerar att mekanismen för spore inactivation av klordioxid är en annan än våt värme eller högt tryck och mest sannolikt involverar skador på spor s inre membranet 17.

PCS var anpassad för mindre stränga villkor för CIO2 generation att behandla färska råvaror för att uppnå säkra livsmedel utan att äventyra livsmedelskvalitet. Specifikt spot-inokulering höga halter av patogener E. coli ATCC 11229 (10 6 CFU / g) och L. monocytogenes OSY-8578 (10 5 CFU / g) på de yttre ytorna av 25 g prover av tomatklyftor, lufttorkning proverna i en steril bio-huva för 15 minuter, placera dem i PCS, och testa dem under olika förhållanden av CIO2 koncentration och exponeringstid (Figur 5) bekräftat effekten av PCS för färsk och nyklippt producerar. G. stearothermophilus och B. atrophaeus spor bio-iindikatorerna och oympade äpple skivor placerades i PCS under behandlingen. Villkor Behandlings hittades som inaktive målet mikroorganismer på hela tomater ytor för att göra säkert att äta tomater fri från dessa livsmedelsburna patogener utan att den röda färgen på tomaterna (tabell 1). Skivade äpplen behandlades på PCS uppvisade inte brunfärgning av massan vävnad när den exponeras för omgivningsluft därefter, men förblev vit för åtminstone en vecka. Den PCS behandlingen inaktive den polyphenoloxidase enzym som orsakar skär äpple vävnad för att bli brun. Även äpplet huden tenderade att inte missfärgas efter exponering för CIO2.

Förutom att inaktivera enzymer och vegetativa patogener, CIO2 inaktiverar också bakteriesporer såsom Bacillus anthracis (orsakande medlet av "Anthrax ') för den biologiska vapen dekontaminering. Figur 6A visar användningen av atomkraftsmikroskopi (AFM) för att förkolnaacterize CIO2 behandlade B. subtilis-sporer. De CIO2-behandlade sporerna förblev intakt och inte kollapsa på lufttorkning. Dessa högupplösta AFM-bilder visar också att spor pälsen arkitektur och topologi var oförändrad vid CIO2 behandling. I illustrerande syfte visar figur 6B ett elektronmikrofotografi av ett vilande Bacillus cereus sporer med en framträdande exosporium skikt, som också är kännetecknande för B. anthracis-sporer.

Validering experiment visade att D-FENS spruta systemet helt inaktive de smittsamma bakterierna S. aureus, vilket framgår av att förebygga tillväxten av svarta kolonier på BPA. I liknande tester, 100 ppm klordioxidlösningar verk a> 7-log reduktion av en 3-stam cocktail av S. aureus ympades på rostfria ytor efter 1, 3, och 5 min av kontakt. D-FEND ALLA ger ytterligare mångsidighet som en convenient metod för generering av CIO2 med särskilda fördelar för att använda den i utspädda koncentrationer för applikationer såsom vattensäkerhet, avloppsvatten desinfektion och textil dekontaminering. Validering experiment med D-FEND ALLA visade inaktivering av bakteriesporer utan att skada textilmaterial.

Vid jämförande tester av D-FENS med tre kommersiellt tillgängliga generatorer som förlitar sig på elektrokemiska celler och selektivt permeabla membran för att producera olika kemiska rengöringsmedel (Elektrolysör, WaterStar och Tersano). I dessa fall är mjukt vatten rekommenderas på grund av risken för mineralfyndigheter (släckning) som kan skada elektrokemiska celler. Tabell 2 ger detaljer om varje systemets aktivt medel och fördelarna med D-FENS vad gäller effekt, effektförbrukning, vikt, storlek och minskade kapitalkostnader jämfört med andra tekniker. En koncentration av 100 ppm CIO2 valdesför d-FENS systemet (D-FENS kan justeras för att alstra CIO2 koncentration i intervallet 5-4,000 ppm). Den D-FENS lösning verk a> 7-log reduktion av 3-stammen cocktail av S. aureus inokulerades på rostfria stålytor i kontakttider så korta som 1 min (tabell 3). Dessa resultat visar att D-FENS är ett effektivt desinfektionsmedel spray för att minska S. aureus från hårda, icke-porösa kontaktytor i beredningen och livsmedelshantering miljö, såsom bänkskivor, skärbrädor, bestick, etc.

Figur 1
Figur 1. PCS prototyp härleder från en styv plast PELIKAN ™ resväska dekorerade med flera konstruktionsegenskaper för att säkerställa sterilisering samtidigt som man reglerar tryck och temperatur, och utan avgasning i miljön 15.


Figur 2. PCS fungerar via en enkel 3-steg. Steg 2.1: lägg torra kemiska reagenser och vatten i kärlet och nära resväska, Steg 2.2: låt reaktionen generera CIO2 och behandla efter 25-60 minuter, och steg 2,3: luftspolning genom skrubber, sedan hämta sterila kirurgiska instrument 15.

Figur 3
Figur 3. D-FENS spruta (vänster) genererar vatten CIO2 på plats och vid point-of-användning i en spray-flaska och enkelt sprutar CIO2 på kontaktytor (till höger) för att torka bort förorenande patogener i Army fältkök (mitten övre och nedre) 15.

Figur 4 Figur 4. Synlig tillväxt av S. aureus kolonier på obehandlade agar ytor (till vänster) och "no-tillväxt" på agar ytor som behandlats med D-FENS CIO2 spruta.

Figur 5
Figur 5. En typisk PCS set-up för att inaktivera E. coli eller L. monocytogenes på utvändiga tomat ytor (mitten), Browning enzymer i äppleklyftor (höger), och spor bioindikatorer (bakre vänster och höger bak) 15.

Figur 6
Figur 6. A) AFM av CIO2 behandlade B. subtilis sporer. B) Transmission EM i B. cereus sporer med en framträdande exosporium 14.

CIO2 behandling Tid (min) GS indikator BA indikator Listeria en (10 5) E.coli B (10 6)
Jag 30 neg. (× 3) neg. (× 2)
II 30 neg. (× 1) neg. (× 1) neg. (× 3)
III 60 neg. (× 1) neg. (× 2) neg. (× 2)

Tabell 1. PCS behandlingar med olika CIO 2 koncentrationer (I> II> III) av G. stearothermophilus (GS) och B. atrophaeus (BA) sporer och vegetative patogener (negativ indikerar inga överlevande efter behandling) 15.

en. 25g tomatklyftor ympade med Listeria monocytogenes OSY-8578
b. 25g tomat kilar inokulerade med Escherichia coli ATCC 11229

Teknik Aktivt medel Effekt
(W)
Vikt
(Lbs)
Dimensioner
ElectroCide (Elektrolysör Corp) HOCl 84 40 18 "× 12,5" × 6,5
FC-2 (WaterStar) H 2 O 2 120 6,7 12 "× 9" × 15 "
Lotus (Tersano) O 3 60 21 12 "x 7" × 12 "
SAL-40 (MIOX) Blandade oxidanter 84 150 67,3 "× 29" × 9.5 "
"D-FENS" CIO2 0 <1 1 Liter påse

Tabell 2.   Steriliseringslösning generatorer.

Före behandling Efter behandling
Desinfektionsmedel ppm pH CFU innan CFU efter log reduktion
S. aureus
HOCl 88,0 3,0 3,4 x 10 7 0,0 7,5
Clorox 200,0 10,1 3,4 x 10 7 0,0 7,5
H 2 O 2 3,4 x 10 7 3,2 × 10 3 3,4
O 3 1,8 x 10 8 3,2 × 10 3 4,8
CIO2 100 6,7 0,0 > 7

Tabell 3.   Effekten av rengöringsmedel på celler vidhäftade yta av rostfritt stål.

* Detta värde gäller för kontakttider av 1, 3 och 5 min. Data artighet av Edmund Powers, US Army - NSRDEC.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Denna grundläggande forskning och utveckling har satt nya forsknings-och tekniska riktningar genom samarbeten med akademiska, andra myndigheter och industrin som har lett till kommersialisering av nya, miljövänliga ("grön") teknik. Klordioxid är den första metod som godkänts av National Sanitation Foundation i 20 år för säkrare, snabbare och mer miljövänliga sterilisering än konventionella behandlingar. PCS, D-FENS och D-Fend ALLA prototyper har validerats som bänkskaleprototyper i laboratoriemiljö, och utbudet av resultaten ger dessa system med enorm bredd mångsidighet att flexibelt tillgodose behoven hos enskilda användare. I detta skede har prototyper är patenterad och licensieras till kommersiell industri för tillverkning och kommersialisering - kommersiella produkter baserade på denna teknik finns tillgängliga på marknaden. Behövs för industriella partners för att göra dessa technologies en realitet för militären (och för Homeland Defense / Säkerhet, global katastrofhjälp, och tredje-värld Aid - "Läkarens utan gränser"), först genom att bestämma programmet, konfigurering, och förpackning som en säljbar blandad kemiteknik. För PCS, kommer FDA-godkännande tester krävas som en medicinsk sterilisering enhet, utan bör kunna erhållas, och den resulterande enhet skulle vara ANSKAFFBAR av militära organ och har fördelar för medicinska / kirurgiska anordningar av plast, med böjbara optik, eller med liten lumen som annars är känsliga för skador från konventionella våta värmebehandlingar av "Bertha" autoklaver. D-kärr och D-FEND ALLA är bekväma spray och-torka tillämpningar av vatten klordioxid att utrota från ytor vegetativa patogener, virus, resistenta bakteriesporer, och bio-filmer på ytor för att tillgodose viktiga armén behöver för sanering. Denna samling av forskning och utveckling omfattar 15 patent / patält applikationer, mer än sju (7) tekniköverföringsavtal och 2009 IFT Press / Wiley-Blackwell bok "Microbial Säkerhet för färskvaror."

Tillsammans, PCS, D-FENS och D-FEND ALLA ger en mångsidig och anpassningsbar arsenal av CLO 2 tekniker för att eliminera vegetativa patogener och bakteriesporer i otaliga applikationer för kirurgiska instrument sterilisering, textil sanering, frisk och fräsch skuren producerar sanering, och hård yta sanering någonstans mikrobiell förorening är ett problem. Således uppfanns och valideras vid amerikanska armén Natick Soldier RDEC laboratorier för att ge soldater med bakterie-dödande styrka, för att avlasta logistiken genom att eliminera behovet att transportera vatten, och för att skydda Soldater och miljön genom att minska förbrukningen av fossila bränslen under transport, minska CO 2-utsläpp och klimatpåverkan, och minskar deponiavfalls, har dessa tekniker kommersialiserats och finns tillgängliga för produkter med dubbla användningsområden applikationer för civila konsumenter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Vi har inga ytterligare upplysningar.

Acknowledgments

Författarna vill tacka för sin tacksamhet till den amerikanska armén miljökvalitets 6.1 Grundläggande Forskningsprogram, US Army Institute of Surgical Research, och NSRDEC s Kontinuerlig produktförbättringsprogram och expeditions Base Camp TecD för att finansiera detta arbete. Vi är tacksamma för Adam driks (Loyola University Medical Center) för mikroskop som visas i figur 6B.

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

Bioteknik klordioxid ny teknik D-FENS PCS och D-FEND ALL sterilisering sanering färskvaror säkerhet
Den bärbara Kemisk Sterilizer (PCS), D-Fens, och D-Fend ALLA: Novel Klordioxid Sanerings Teknik för militära
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