Summary
De P ortable C hemical S terilizer (PCS) is een revolutionaire, energie-onafhankelijk, bijna waterloze sterilisatie technologie voor het leger medische eenheden. De PCS genereert chloordioxide uit droge reagentia gemengd met water op het terrein, op wil, en bij point-of-use (POU) in een kunststof koffer. De D isinfectant - veldspuit F oods en EN vironmentally-vriendelijke S anitation (D-FENS) en de D isinfectant voor NL vironmentally-vriendelijke D econtamination, All-purpose (D-fend ALL) produceren waterige chloordioxide in een opvouwbare spuitfles en andere mogelijke uitvoeringsvormen. Deze veelzijdige decontaminatie technologieën doden microben in talloze diverse dual-use toepassingen voor militaire en civiele consumenten.
Abstract
Er is een verklaard leger nodig heeft voor een veld-draagbare, niet-stoomsterilisator technologie die kan worden gebruikt door Forward Surgical Teams, tandheelkundige bedrijven, Veterinaire Dienst Ondersteuning Detachementen, Combat Support Ziekenhuizen en omgeving Medische Laboratoria om chirurgische instrumenten te steriliseren en te steriliseren pathologische specimens voorafgaand aan verwijdering in operatiekamers, spoedeisende behandeling gebieden, en intensive care units. De volgende ensemble van nieuwe, chloordioxide technologieën 'schoon en groen' zijn veelzijdig en flexibel aan te passen aan een aantal kritische militaire behoeften voor ontsmetting 6,15 te voldoen. Met name de P ortable C hemical S terilizer (PCS) werd uitgevonden om dringende slagveld behoeften te voldoen en sluit kritische vermogen hiaten voor energie-onafhankelijkheid, lichte draagbaarheid, snelle mobiliteit, en ruige duurzaamheid in hoge intensiteit vooruit implementaties 3. Als een revolutionaire technologische doorbraak in chirurgische sterilization-technologie, de PCS is een Modern Field autoclaaf die is gebaseerd op on-site, point-of-use, at will generatie van chloordioxide in plaats van stoom. Twee (2) PCS eenheden steriliseren 4 chirurgische trays in 1 uur, dat is het equivalent doorvoer van een grote stoom autoclaaf (bijgenaamd "Bertha" in implementaties vanwege de omslachtige omvang, omvangrijke afmetingen en gewicht). Echter, de PCS werkt met 100% minder elektriciteit (0 versus 9 kW) en 98% minder water (10 versus 640 gram.), Vermindert het gewicht met 95% (20 versus £ 450, een 4-man lift) en kubus met 96% (2,1 versus 60,2 m 3), en vrijwel elimineert de moeilijke uitdagingen in voorwaartse implementaties van reparaties en onderhoud van betrouwbare werking, heffen en transport, en elektrische energie die nodig is voor stoomautoclaven.
Introduction
De PCS-technologie opbrengst van waar geen commerciële apparaat bestond eerder en genereert het ontsmettingsmiddel chloordioxide (ClO 2) dat een bewezen vermogen om vegetatieve pathogenen te doden op verse producten 3,6,9-13,15 of bacteriesporen decontamineren heeft. 6, 14,15,17 Het PCS is laboratorium specifiek gevalideerd sterilisatie effectueren tegen levende culturen van Geobacillus stearothermophilus (GS) sporen (zie gerelateerde referentie 8) en spore bio-indicatoren van G. stearothermophilus en Bacillus atrophaeus (BA) 6,15,16. De PCS is ook aangepast om te werken met minder stringente omstandigheden voedselveiligheid te garanderen door inactivering van de vegetatieve pathogenen Listeria monocytogenes en Escherichia coli op verse producten, zoals hele tomaat, en de houdbaarheid van vers gesneden producten, bijvoorbeeld verlengen , door INACkenbaarheid de polyfenoloxidase bruining enzym in gesneden appels 6,15. Chloordioxide te genereren, de PCS gebruikt roman effector chemie die verloopt via oxidatie-reductie reacties bij bijna neutrale pH, zodat het niet langer het gebruik van zuren en de inherente problemen van de scheepvaart, opslag, behandeling en verwijdering zure afvalstoffen in ver-forward militaire implementaties 1,2,4,17. In aanvulling op het leger, kan de PCS ook worden gebruikt door Homeland Security / defensie; bij natuurrampen (Superstorm Sandy, tsunami, de orkaan Katrina) die de toegang tot energie, drinkwater, en afvalverwijdering te schakelen; ter plaatse door noodmaatregelen eerste responders; en in de gemeenschap ziekenhuizen of scholen tijdens stroomuitval (black-outs en bruin-outs).
De D isinfectant - veldspuit F oods en EN vironmentally-vriendelijke S anitation (D-FENS) gebruikt ook effector chemie (3 chemische componenten) en een 2-staps mengproces (
Een verscheidenheid aan mechanismen bestaat, in overeenstemming met de Federal Technology Transfer Act om de overdracht van federale technologieën om nonfederal entiteiten als een manier om de ontwikkeling en commercialisering van technologieën voor het materieel voordeel van de natie, te vergemakkelijken. Dienovereenkomstig, met hun ontluikende mogelijkheden voor vele militaire en civiele toepassingen, de PCS, D-FENS, en D-fend ALL technologieën zijn gepatenteerd en doorgegeven aan de industrie voor de commercialisering via OCTROOILICENTIEOVEREENKOMSTEN en Commercial evaluatielicenties. Een langzame, gecontroleerde afgifte versie van D-FENS (zogenaamde & #8220, D-FENS Lite ") was Technology Overgedragen aan de commerciële industrie voor verwerking in verpakkingsmaterialen voor de houdbaarheid van verse bessen te breiden, en de PCS is ook technologie die wordt overgedragen naar de academische wereld en andere overheidsinstellingen voor vergelijkende testen met andere technologieën, voor onderzoek over voedselveiligheid met verse producten grondstoffen, en voor het verbeteren van undergraduate wetenschappelijk onderwijs. De Technology Transfer van de PCS en de chemie tot een commercieel product goedgekeurd voor bio-kap sterilisatie met verbeteringen in tijd, kosten en milieu in vergelijking met conventionele behandelingen formaldehyde.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. De Portable Chemical Sterilisator (PCS)
- Apparatuur. Het PCS is een innovatief apparaat voor draagbare, energie-onafhankelijk, point-of-use medische sterilisatie. Voor deze doeleinden, werd een commercieel PELICAN hard plastic koffer ingericht met bijzondere designelementen aan sterilisatie (figuur 1) tegemoet te komen.
- Equipment Design. a) Een brede mond reactievat ontvangt de droge chemische reagentia en water; b) twee terugslagkleppen in het geval wand geïnstalleerd verlicht de druk op 1 psi; c) een gefilterde inlaatklep laat lucht in te pompen voor het spoelen van de kamer; d) een circulerende buis verdeelt de lucht door de kamer na de sterilisatie; e) wegwerp droge scrubber (actieve kool) apparaten geënt op de uitlaat terugslagkleppen verwijderen residuen en zorgen voor de gezondheid en veiligheid van de gebruiker en het milieu; en f) palen in de bodem van de behuizing geschikt voor een chirurgisch instrument lade of andere geperforeerde en maximaliseren gasstroom tijdensblozen.
- Operatie. Plaats de PCS op een vlakke ondergrond en open het deksel. Plaats een chirurgische lade met schone, niet-steriele instrumenten en verpakt in blauw autoclaaf papier op de palen in de behuizing. Meng droge chemicaliën en water (bijvoorbeeld 93 g natriumchloriet, 63 g natriumsulfiet, 25 g natrium waterstof ascorbaat, en 300 ml water - andere permutaties mogelijk) in de brede opening reactievat chemische reactie te starten, sluit en vergrendel de deksel. In minder dan 2 minuten, de reactie produceert overvloedige chloordioxide desinfectiemiddel, warmte en vochtigheid. Bij 25 min, sluit een accu-aangedreven of met de hand aangedreven luchtpomp om de inlaatklep en de stroom lucht in de kamer voor ca.. 5 min (Figuur 2).
- Cyclus Afronding en Hergebruik. Open de behuizing en verwijder de chirurgische lade van steriele instrumenten. Gooi het reactievat (water en goedaardige chemische zouten). Het PCS is beschikbaar voor onmiddellijke hergebruik aan een andere lade van chirurgische instrumenten eneen nieuwe set droge chemicaliën en water.
- Valideren Sterilisatie met Bio-indicatoren. Plaats in de handel verkrijgbare B / T Zeker biologische indicatoren die sporen bevatten geïmpregneerd op papier (~ 10 5 sporen / eenheid) van een van beide G. stearothermophilus (gebruikt voor natte warmte) of B. atrophaeus (gebruikt voor ethyleenoxide sterilisatie) in de behuizing voor een sterilisatie cyclus. Bij voltooiing van de ClO 2 sterilisatie cyclus, te verwijderen en het activeren van de indicatoren, dan incubeer indicatoren voor 24-48 uur tot sterilisatie te valideren.
- Valideren Sterilisatie met Spore Schorsingen. Plaats waterige suspensies van G. stearothermophilus sporen (~ 10 5 cfu / ml) in de PCS voor blootstelling aan een ClO 2 sterilisatiecyclus. Recover G. stearothermophilus sporen blootgesteld aan de chloordioxide behandelingen Antibioticabeleid proefmedium met 1% oplosbaar zetmeel 8 (geen herstel geeft steriliteit). Onderzoek refractility van treated sporen met fase-contrast microscopie (sporen geïnactiveerd door ClO 2 behouden fase helder karakter 14).
- Valideren Sterilisatie van harde oppervlakken. Inoculeer harde, niet-poreuze oppervlakken van glas of metaal met waterige suspensies (~ 10 5) G. Stearothermophilus sporen. Plaats geënt materialen in de PCS voor een behandeling met een ClO 2 sterilisatie cyclus. Bemonstering van de behandelde oppervlakken met commercieel verkrijgbare Difco HY-Check swabs en verkrijgen zonder groei bevestigt steriliteit.
2. "D-FENS"
- Apparatuur. "D-FENS" is een opvouwbare handheld fles voorzien van een handbediende sproei-trigger-apparaat. De flexibele plastic fles heeft een gusseted onder naar stand-up als hij vol is en de chemisch-bestendige kunststof biedt meerdere re-gebruik per spuit (figuur 3).
- Genereer Waterige ClO 2 S olution. D-FENS gebruikt 1-10 g totale hoeveelheid droge remiddelen te genereren tot 800 ml 50-500 ppm chloordioxide-oplossing (bijvoorbeeld 4,7 g natriumchloriet, 1,6 g natriumsulfiet en 1,3 g natrium ascorbaat, met permutaties mogelijk). Gebruik "kinetiek control," een nieuw 2-staps mengwerkwijze omvat:.. I Pre-concentratie - oplossen van de reagentia in een klein volume en ii na reactie verdunning - verdunnen van de oplossing voor de definitieve werkvolume waterige chloor genereren dioxide oplossingen in de spray-fles in 2-9 minuten. De desinfecterende oplossing wordt gespoten als een fijne nevel of aërosol te desinfecteren of decontamineren bedoeld oppervlakken. De chloordioxide oplossing D-MOERASSEN blijft stabiel gedurende ten minste 8 uur shift en resterende oplossing kan worden geleegd beneden pompen of vloerafvoerleidingen aan het einde van een verschuiving naar biofilms zuiveren.
- Microbiologische validatie - het enten van poreuze ondergronden. Bereid petrischalen van Baird-Parker Agar (BPA) bevatten eigeeltelluriet (EJT) en gistextract (YE) en beënt agar oppervlak met 0,1 ml van een 10 ~ 6 cfu / ml suspensie van 3-stam cocktail van Staphylococcus aureus (S. aureus A-100 die enterotoxine A, S. aureus produceert ATCC 14458 dat enterotoxin B produceert, en S. aureus 993 dat enterotoxine D produceert) 7. S. aureus werd geselecteerd als het doel organisme, omdat het produceert opvallend duidelijk zwarte kolonies, zo niet geïnactiveerd.
- Microbiologische validatie - Testing poreuze oppervlakken. Met behulp van de D-FENS spuitfles met chloordioxide-oplossing, spuit de desinfecterende oplossing op de poreuze agar oppervlak. Gebruik consistente, stabiele kracht om ongeveer gelijke volumes oplossing per spray triggerpuls afzien. Draai de platen 90 º tussen opeenvolgende pulsen om een uniforme dekking van het agar oppervlak passen. Ook gebruik maken van deze techniek met een glas hockeystick en het toepassen van lichte druk op chloorhoudende verspreidenne dioxide oplossing over het agar oppervlak mechanische slijtage (gelijk aan vegen of schrobben - zie figuur 4).
- Microbiologische validatie - harde oppervlakken. Inoculeer gesteriliseerde custom roestvrij staal (type 304) coupons (4 "x 4", met een totale oppervlakte 10,16 cm2) met 0,2 ml volume van waterige suspensies van bacteriële cellen (bijvoorbeeld, S. aureus, Escherichia coli, of Listeria monocytogenes) en verspreid inocula gelijkmatig over coupon oppervlak. Drogen coupons voor 30 min bij kamertemperatuur in laminaire stroming kap. Pick-up geënte coupons met een steriel pincet en dompel in 20 ml testoplossing met chloordioxide in een 100 ml stomacherzak. Na contacttijden van 0,5 tot 5 minuten, doof het ontsmettingsmiddel door toevoeging van een kleine hoeveelheid natriumsulfiet vast, dan kauwen oplossing gedurende 2 min in een Stomacher. Verwijder de zak en in een laminaire stroming kap trekken supernatant en serieel verdunde solution op vooraf gemaakte agar-platen en vervolgens incubeer gedurende 24 uur naar overlevenden te sommen.
3. De PCS voor verse groenten en fruit
Het vermogen van verminderde PCS behandelingen schadelijke pathogenen (E. coli en L. monocytogenes) doden verse producten werd getest op een spot-inoculatie methode die een hoog pathogenen werden gespot op de buitenoppervlakken van tomaat wiggen.
- Inenting. Inoculeren de buitenkant van 25 gram monsters van de stukjes tomaat met ofwel 10 5 CFU / g L. monocytogenes OSY-8578 of met 10 6 CFU / g E. coli ATCC 11229, vervolgens aan de lucht drogen in een steriele bio-kap voor 15 minuten.
- PCS behandeling. Na het inoculum droogt, plaatst de partjes tomaat (draag steriele handschoenen) in het PCS en testen onder verschillende omstandigheden van chloordioxideconcentratie en belichtingstijd. In sommige gevallen, plaatst spore bio-indicatoren van G. stearothermophilus eennd B. atrophaeus binnen het PCS aan de partjes tomaat begeleiden en valideren van de sterilisatie behandeling (figuur 5).
- Microbiële Recovery. Na de PCS behandeling plaats tomaat wiggen in een stomacherzak met 50 ml waterige fosfaatbuffer (pH 7), dan kauwen gedurende 2 minuten met een stomacher blender.
- Opsomming. Doseer de masticated oplossing als serieel 10-voudige verdunningen op agarplaten Tryptic Soy Agar-gistextract (TSAYE) en voedingsagar (NA) voor L. monocyotgenes en E. coli, respectievelijk, en verspreid met een glas hockeystick, deksel en incubeer platen bij T = 35 ° C gedurende 24-48 uur. Opsommen overlevenden met behulp van een kolonie in tegen microbiële inactivatie bevestigen.
- Inactiveren polyfenoloxidase ("bruining") Enzymen. Plaats geënte appelschijfjes in afzonderlijke petrischaaltjes binnen het PCS en blootstellen aan chloordioxide (figuur 5). Na de behandeling, verwijder de petrischaaltjes en bloot the appelschijfjes in de omgevingslucht milieu. Visuele waarneming toonde geen bruining tot 1 week na de behandeling.
4. "D-fend ALL"
- Genereer Waterige ClO 2 S olution. D-fend ALL maakt gebruik van kleine hoeveelheden droge chemicaliën (chloriet en SAMIA) in water om chloordioxide oplossing 0,5-3,0 min genereren. Bijvoorbeeld, meng 0,8-3,3 g reagentia 15-1,200 ml waterige oplossing een chloordioxide-oplossing te produceren.
- Microbiologische validatie - Textiel. Inoculeren steriele stroken textiel monsters met waterige suspensies van Bacillus anthracis Sterne of Bacillus amyloliquefaciens sporen, en laat textiel stroken lucht drogen in een laminaire stroming kap. Neem stroken met een steriele pincet en dompelen in 20 ml chloordioxide-oplossing in een 100 ml stomacherzak. Op 10 min, afschrikwerkwijzestroom onverminderd sporen door toevoeging van een kleine hoeveelheid natriumsulfiet vaste vervolgens kauwen strook textiel en oplossinggedurende 2 min in een Stomacher. Verwijder de zak en in een laminaire stroming kap serieel verdunde oplossing op vooraf gemaakte agar-platen en vervolgens incubeer gedurende 24 uur en opsommen om decontaminatie te valideren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De eenvoudig te bedienen PCS werd ontworpen om steriliteit te bereiken door het inactiveren van bacteriële sporesuspensies of bacteriële spore bio-indicatoren in 30 minuten behandelingen met de gecontroleerde productie van chloordioxide door unieke effector chemie. Specifiek, microbiologische validatie studies vastgesteld dat de PCS bereikte steriliteit door het inactiveren van bio-indicatoren die sporen bevatten (10 5 sporen / ml) van een van beide G. stearothermophilus of B. atrophaeus, die bedoeld zijn om sterilisatie aangeven door stoomautoclaven (vochtige warmte) of ethyleenoxide gas, respectievelijk. De PCS ook gesteriliseerde suspensies van G. stearothermophilus sporen en B. atrophaeus sporen geconfigureerd als suspensies of gedroogd op harde, niet-poreuze oppervlakken van glas of metaal en hersteld met behulp van commerciële Difco HY-Check wattenstaafje kits. G. stearothermophilus sporen blootgesteld aan de chloordioxide behandelingen waren niet voor vergoeding in aanmerking, maar behielden hun fase brechts karakter na de behandeling, wat aangeeft dat het mechanisme van de inactivering door chloordioxide verschilt van vochtige hitte of hoge druk en het meest waarschijnlijk gaat om schade aan binnenste membraan van de spore van 17.
De PCS werd aangepast voor minder strenge voorwaarden van ClO 2 generatie om verse producten te behandelen om de voedselveiligheid te bereiken zonder afbreuk te doen aan de kwaliteit van levensmiddelen. Specifiek, Spot-inenten van hoge niveaus van de pathogenen E. coli ATCC 11229 (10 6 CFU / g) en L. monocytogenes OSY-8578 (10 5 CFU / g) op de buitenoppervlakken van 25 g genomen tomaat wiggen, luchtdrogende de monsters in een steriele bio-kap 15 minuten en geplaatst binnen de PCS en te testen onder verschillende omstandigheden van ClO2 concentratie en blootstellingsduur (figuur 5) bevestigde de werkzaamheid van de PCS voor verse en vers gesneden producten. G. stearothermophilus en B. atrophaeus spore bio-indicatoren en niet-geënte appelschijfjes werden in de PCS geplaatst tijdens de behandeling. Behandelingscondities gevonden die het doelwit micro-organismen op hele tomaten oppervlakken geïnactiveerd veilig-en-klare tomaten vrij zijn van deze pathogenen, zonder afbreuk te doen aan de rode kleur van de tomaten (tabel 1) te maken. Gesneden appels behandeld PCS niet bruin worden van de pulpa vertonen bij blootstelling aan omgevingslucht vervolgens maar bleef wit voor minstens een week. De PCS behandeling geïnactiveerd de polyfenoloxidase enzym dat gesneden appel weefsel veroorzaakt bruin worden. Ook de appel huid de neiging niet te verkleuren door blootstelling aan de ClO 2.
Naast inactiverende enzymen en vegetatieve pathogenen, ClO 2 inactiveert ook bacteriesporen zoals Bacillus anthracis (verwekker van "Anthrax") voor bio-wapen decontaminatie. Figuur 6A toont het gebruik van Atomic Force Microscopy (AFM) characterize ClO 2-behandelde B. subtilis sporen. De ClO 2-behandelde sporen intact gebleven en niet instorten na drogen aan de lucht. Deze hoge resolutie AFM beelden tonen ook aan dat de spore jas architectuur en topologie waren onveranderd blijft bij ClO 2 behandeling. Ter illustratie, figuur 6B toont een elektron micrograaf van een slapende Bacillus cereus sporen met een prominente exosporium laag, die ook kenmerkend B. anthracis sporen.
Validatie experimenten toonden aan dat de D-FENS spuit systeem volledig geïnactiveerd de besmettelijke bacteriën S. aureus, zoals blijkt uit het voorkomen van de groei van zwarte kolonies op BPA. In soortgelijke proeven, 100 ppm chloordioxide oplossingen bewerkstelligd a> 7-log reductie van 3-stam brouwen S. aureus geënt op roestvrij stalen oppervlakken na 1, 3, en 5 minuten van contact. D-fend ALL biedt extra veelzijdigheid als een convenient werkwijze voor het ClO 2 specifieke voordelen voor gebruik in verdunde concentraties toepassingen zoals veiligheid, afvalwater desinfectie en textiel decontaminatie. Validatie experimenten met D-fend op alle toonde het inactiveren van bacteriële sporen zonder beschadiging van het textiel.
In vergelijkende tests van D-FENS met drie commercieel verkrijgbare generatoren die gebaseerd zijn op elektrochemische cellen en selectief doorlaatbare membranen aan verschillende chemische ontsmettingsmiddelen (Electrolyzer, WaterStar en Tersano) produceren. In deze gevallen wordt zacht water aanbevolen voor gebruik als gevolg van de mogelijkheid van minerale afzettingen (blussen) dat elektrochemische cellen. Tabel 2 geeft details over ieders systeem werkzame stof en de voordelen van D-FENS in termen van effectiviteit, het stroomverbruik kan beschadigen, gewicht, afmetingen en lagere kosten vermogen ten opzichte van andere technologieën. Een concentratie van 100 dpm ClO 2 gekozenvoor het D-MOERASSEN systeem (D-MOERASSEN kan worden aangepast aan ClO 2 concentratie over in het gebied van 5-4,000 ppm). De D-MOERASSEN oplossing bewerkstelligd a> 7-log reductie van het 3-stam brouwen S. aureus geïnoculeerd roestvrijstalen oppervlakken in contact zo kort als 1 min (tabel 3). Deze resultaten tonen aan dat D-MOERASSEN een effectief ontsmettingsmiddel spray S. verminderen aureus van harde, niet-poreuze contactvlakken in de voedselbereiding en-bewerking milieu, zoals aanrechtbladen, snijplanken, keukengerei, enz.
Figuur 1. PCS prototype afgeleid van harde kunststof PELICAN ™ koffer verfraaid met diverse ontwerpeigenschappen te waarborgen steriliseren terwijl de controle druk en temperatuur, zonder off-gassing in het milieu 15.
Figuur 2. Het PCS werkt via een eenvoudige 3-staps procedure. Stap 2.1: voeg droge chemische reagentia en water in het vat en sluit koffer, Stap 2.2: laat reactie genereren ClO 2 en behandelen voor 25-60 min, en Stap 2.3: lucht flush door scrubber, dan halen steriele chirurgische instrumenten 15.
Figuur 3. De D-FENS veldspuit (links) genereert waterige ClO 2 op eigen terrein en op point-of-gebruik in een spray-fles en gemakkelijk sprays ClO 2 op contactvlakken (rechts) besmetten ziekteverwekkers in Army Field keukens weg te vegen (midden boven en onder) 15.
Figuur 4. Zichtbare groei van S. aureus kolonies op agar onbehandelde oppervlakken (links) en "no-growth" op agar oppervlakken behandeld met de D-MOERASSEN ClO 2 sproeier.
Figuur 5. Een typische PCS set-up te inactiveren E. coli of L. monocytogenes op buitenkant tomaat oppervlakken (midden), aanbraden enzymen in appelschijfjes (rechts), en spore bio-indicatoren (achter links en rechts achter) 15.
Figuur 6. A) AFM van ClO 2-behandelde B. subtilis sporen. B) Transmissie EM van B. cereus sporen met een prominente exosporium 14.
| ClO 2 behandeling | Tijd (min) | GS indicator | BA indicator | Listeria a (10 5) | E.coli b (10 6) |
| Ik | 30 | neg. (× 3) | neg. (× 2) | ||
| II | 30 | neg. (× 1) | neg. (× 1) | neg. (× 3) | |
| III | 60 | neg. (× 1) | neg. (× 2) | neg. (× 2) |
Tabel 1. PCS behandelingen met verschillende ClO 2 concentraties (I> II> III) van G. stearothermophilus (GS) en B. atrophaeus (BA) sporen en vegetative pathogenen (negatieven geven geen overlevenden na de behandeling) 15.
een. 25g partjes tomaat geënt met Listeria monocytogenes OSY-8578
b. 25g partjes tomaat geënt met Escherichia coli ATCC 11229
| Technologie | Actief middel | Vermogen (W) | Gewicht (Lbs) | Afmeting |
| ElectroCide (Electrolyzer Corp) | HOCl | 84 | 40 | 18 "× 12,5" × 6,5 |
| FC-2 (WaterStar) | H 2 O 2 | 120 | 6.7 | 12 "x 9" × 15 " |
| Lotus (Tersano) | O 3 | 60 | 21 | 12 "x 7" x 12 " |
| SAL-40 (MIOX) | Gemengde oxidanten | 84 | 150 | 67,3 "× 29" × 9.5 " |
| "D-FENS" | ClO 2 | 0 | <1 | 1 Liter zakje |
Tabel 2. Ontsmettingsoplossing Generators.
| Voor de behandeling | Na behandeling | ||||
| Ontsmettingsmiddel | ppm | pH | CFU vóór | CFU na | log reductie |
| 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 x 10 3 | 3.4 | ||
| O 3 | 1,8 x 10 8 | 3,2 x 10 3 | 4.8 | ||
| ClO 2 | 100 | 6.7 | 0.0 | > 7 | |
Tabel 3. De werkzaamheid van ontsmettingsmiddelen op cellen gehandeld op grond van roestvast stalen oppervlak.
* Deze waarde geldt voor contact tijden van 1, 3, en 5 minuten. Gegevens verstrekte hoffelijkheid van Edmund Powers, US Army - NSRDEC.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Deze fundamentele R & D heeft een set nieuwe onderzoeks-en technische richtingen door samenwerkingen met de academische wereld, andere overheidsinstanties en de industrie die hebben geleid tot de commercialisering van nieuwe, milieuvriendelijke ("groene") technologieën. Chloordioxide is de eerste methode door de National Sanitation Foundation in 20 jaar voor veiliger, sneller en milieuvriendelijker sterilisatie dan conventionele behandelingen goedgekeurd. De PCS, D-FENS, en D-fend ALL prototypes zijn gevalideerd als bench-scale prototypes in een laboratorium omgeving, en de spreiding van de resultaten schenkt deze systemen met enorme breedte van de veelzijdigheid om flexibel tegemoet aan de behoeften van individuele gebruikers. In dit stadium zijn prototypes gepatenteerd en in licentie gegeven aan de commerciële industrie voor de productie en commercialisering - commerciële producten op basis van deze technologieën zijn momenteel beschikbaar in de markt. Industriële partners zijn nodig om deze tec makenhnologies een realiteit voor de militairen (en voor Homeland Defense / Veiligheid, Global Ramp Relief, en Derde-Wereld Hulp - "Doctor's Zonder Grenzen"), eerst door het bepalen van de toepassing, de configuratie en de verpakking als een verkoopbare mixed-chemische technologie. Voor het PCS, zal goedkeuring van de FDA testen nodig zijn als een medisch sterilisatie apparaat, maar haalbaar zou moeten zijn, en de daaruit voortvloeiende apparaat zou verkrijgbaar zijn door de militaire instanties en hebben voordelen voor de medische / chirurgische instrumenten gemaakt van kunststof, met buigbare optica, of met kleine lumen die anders gevoelig voor beschadiging door conventionele vochtige hitte behandelingen van "Bertha" autoclaven. D-FENS en D-fend ALL zijn handig sproei-en-veeg toepassingen van waterige chloordioxide die uit te roeien oppervlakken vegetatieve pathogenen, virussen, resistente bacteriële sporen, en bio-films op oppervlakken te ontmoeten belang van het leger voor ontsmetting. Dit corpus van onderzoek en ontwikkeling omvat 15 patenten / patent toepassingen, meer dan zeven (7) Technology Transfer overeenkomsten, en de 2009 IFT Pers / Wiley-Blackwell boek "Microbiële veiligheid van verse producten."
Samen vormen de PCS, D-FENS, en D-fend ALL bieden een veelzijdig en aanpasbaar arsenaal van ClO 2 technologieën voor het elimineren van vegetatieve pathogenen en bacteriële sporen in talloze toepassingen voor chirurgisch instrument sterilisatie, textiel ontsmetting, fris en vers gesneden producten sanering, en hard oppervlak decontaminatie overal microbiële besmetting is een probleem. Zo bedacht en gevalideerd op het Amerikaanse leger Natick Soldier RDEC laboratoria om Soldiers machtigen met kiemdodende kracht, logistiek ontlasten door het elimineren van de noodzaak om water te transporteren, en Militairen en het milieu te beschermen door het verminderen van het fossiele brandstofverbruik tijdens het transport, vermindering van de CO 2-uitstoot en de carbon footprint, en het verminderen van het storten van afvals, zijn deze technologieën gecommercialiseerd en zijn beschikbaar voor dual-use toepassingen voor civiele consumenten.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Wij hebben geen verdere toelichtingen.
Acknowledgments
De auteurs willen graag hun dankbaarheid erkennen de Environmental Quality 6.1 Basis Onderzoeksprogramma Amerikaanse leger, de US Army Institute of Surgical Research en NSRDEC's continue product verbetering programma en Expeditionary Base Camp TECD voor de financiering van dit werk. We zijn dankbaar voor Adam Driks (Loyola University Medical Center) voor de in figuur 6B microtekening.
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 |
References
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Setlow, P. Bacterial Spores. Industrial Pharmaceutical Microbiology. Supplement 10, England. (2011).
- 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).
- 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).
- 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).
