Summary
P ortable C hemical S terilizer (PCS) er en revolusjonerende, energi-uavhengig, nesten waterless sterilisering teknologi for Army medisinske avdelinger. PCS genererer klordioksid fra tørre reagenser blandet med vann på stedet, på-vilje, og på point-of-bruk (POU) i en plastkoffert. D isinfectant - sprøyta for F oods og EN miljømessig vennlige S anitation (D-Fens) og D isinfectant for EN miljømessig vennlige D econtamination, All-formål (D-FEND ALL) produsere vandig klordioksid i et sammensprayflaske og andre mulige utførelsesformer. Disse allsidige dekontaminering teknologier drepe mikrober i utallige ulike Dual-bruk programmer for militære og sivile forbrukere.
Abstract
Det er et uttalt Army trenger for et felt-bærbar, ikke-dampsterilisator teknologi som kan brukes av Forward kirurgiske team, Dental Companies, Veterinary Service Support Detachments, Combat Support Sykehus, og området medisinske laboratorier for å sterilisere kirurgiske instrumenter og å sterilisere patologisk eksemplarer før disponering i operasjonssaler, akuttbehandlingsområder, og intensivavdelinger. Følgende ensemble av romanen, "ren og grønn 'klordioksid teknologier er allsidig og fleksibel til å tilpasse seg for å møte en rekke kritiske militære behov for dekontaminering 6,15. Spesielt ble det P ortable C hemical S terilizer (PCS) oppfunnet for å møte presserende slagmarken behov og lukke kritiske evne hull for energi-uavhengighet, lett bærbarhet, rask mobilitet, og robust holdbarhet i høy intensitet termin distribusjoner tre. Som et revolusjonerende teknologisk gjennombrudd i kirurgisk sterilization-teknologi, PCS er en moderne Feltet Autoclave som er avhengig av på stedet, point-of-bruk, på-vilje generasjon av klordioksid i stedet for damp. To (2) PCS enheter sterilisere kirurgiske fire skuffer i 1 time, noe som tilsvarer en gjennomstrømning på store damp autoklav (kalt "Bertha" in distribusjoner på grunn av sin størrelse tungvint, uhåndterlige dimensjoner og vekt). Men PCS opererer med 100% mindre strøm (0 g. 9 kW) og 98% mindre vann (10 vs 640 oz.), Reduserer vekten med 95% (20 vs £ 450, en 4-manns heis) og kube med 96% (2,1 vs 60,2 ft 3), og eliminerer de vanskeligste utfordringene i termin distribusjoner av reparasjoner og vedlikehold pålitelig drift, løfting og transport, og elektrisk kraft som kreves for dampautoklaver.
Introduction
PCS teknologi inntektene fra hvor ingen kommersiell enhet eksisterte tidligere, og genererer desinfiserende klordioksid (ClO 2) som har en bevist evne til å drepe vegetative patogener på ferske råvarer 3,6,9-13,15 eller å rense bakteriesporer. 6, 14,15,17 PCS har blitt laboratorium validert spesielt for å effektuere sterilisering mot levende kulturer av Geobacillus stearothermophilus (GS) sporer (se relatert referansen 8) og spore bio-indikatorer på G. stearothermophilus og Bacillus atrophaeus (BA) 6,15,16. PCS har også blitt tilpasset for å operere med mindre strenge vilkår for å sikre mattrygghet ved å inaktivere vegetative patogener Listeria monocytogenes og Escherichia coli på ferske råvarer, som for eksempel hele tomater, og for å forlenge holdbarheten av fersk-kutt råvarer, for eksempel , ved inaktivaktivering av den polyphenoloxidase bruning enzym i skiver epler 6,15. For å generere klordioksid, bruker PCS roman effektor kjemi som går via oksidasjon-reduksjon reaksjoner på nær-nøytral pH, og dermed eliminere bruk av syrer og de vanskeligheter som følger med frakt, lagring, håndtering, og avhending acid avfall i langt fremover militære distribusjoner 1,2,4,17. I tillegg til det militære, kan PCS også brukes av Homeland Security / Forsvar; under naturkatastrofer (Superstorm Sandy, tsunamier, orkanen Katrina) som uskadeliggjøre tilgang til strøm, drikkevann, og avfallshåndtering; på stedet av utryknings første-respondere; og i samfunnet sykehus eller skoler under strømbrudd (besvimelser og brune-outs).
D isinfectant - sprøyta for F oods og EN miljømessig vennlige S anitation (D-Fens) bruker også effektor kjemi (3 kjemiske komponenter) og en to-stegs miksing prosessen (
En rekke mekanismer eksisterer i samsvar med Federal Technology Transfer Act for å lette overføringen av føderale teknologier for å nonfederal enheter som en måte å oppmuntre til utvikling og kommersialisering av teknologier for materialet fordel for nasjonen. Følgelig, med sin voksende potensial for mange militære og sivile bruksområder, PCS, D-Fens, og D-Fend ALLE teknologier har blitt patentert og overført til industrien for kommersialisering via Patent lisensavtaler og kommersiell vurdering lisenser. En langsom, kontrollert versjonen av D-Fens (kalt & #8220; D-Fens Lite ") var Technology Overført til kommersielle industrien for innlemmelse i emballasje for å forlenge holdbarheten av friske bær, og PCS har også blitt Technology Overført til akademia og andre offentlige etater for sammenlignende tester med andre teknologier, for forskning på mattrygghet med ferske råvarer råvarer, og for å styrke undervisning vitenskapelig utdanning. The Technology Transfer av PCS og dens kjemi førte til et kommersielt produkt godkjent for bio-hette sterilisering med forbedringer i tid, kostnader og miljøvern sammenlignet med konvensjonelle formaldehyd behandlinger.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
En. Den bærbare Chemical Sterilizer (PCS)
- Utstyr. PCS er en innovativ enhet for bærbare, energi-uavhengig, point-of-bruk medisinsk sterilisering. For disse formålene, ble en kommersiell PELICAN stiv plast koffert pyntet med spesielle designelementer for å imøtekomme sterilisering (Figur 1).
- Utstyr Design. a) En vid åpning reaksjonsbeholder mottar de tørre kjemiske reagenser og vann; b) to tilbakeslagsventiler som er installert i tilfellet veggen avlaster trykket ved 1 psi; c) et filtrert innløpsventil tillater luft å bli pumpet inn for å spyle kammeret; d) en sirkulasjonsrøret fordeler luften gjennom kammeret etter sterilisering; e) disponibel tørr scrubber (aktivert karbon) enheter innpodet over utløpsventiler fjerne rester og sikre helse og sikkerhet for brukeren og miljøet; og f) påler i bunnen av vesken romme en kirurgisk instrumentbrett eller en annen perforert skuffen og maksimere gass-strømning i løpetspyling.
- Drift. Plasser PCS på et plant underlag og åpne lokket. Plasser en kirurgisk skuff som inneholder ren, ikke-sterile instrumenter og innpakket i blått autoklav papir på stylter inne i saken. Bland pulver og vann (for eksempel 93 g natriumkloritt, 63 g natriumsulfitt, 25 g natrium hydrogen askorbat, og 300 ml vann - andre permutasjoner er mulig) i den brede kjeften reaksjon fartøy å sette i gang kjemisk reaksjon, så nært og lås lokket. I henhold til 2 min produserer reaksjonen rikelig klordioksyd steriliseringsmiddel, varme og fuktighet. Ved 25 min, kobler en batteridrevet eller hånd-drevne luftpumpe til innløpsventilen og strømme luft inn i kammeret i ca. 5 min (Figur 2).
- Cycle Ferdigstillelse og Gjenbruk. Åpne saken og fjerne den kirurgiske skuffen av sterile instrumenter. Kasser av reaksjonsbeholderen (vann og godartede kjemiske salter). PCS er tilgjengelig for umiddelbar gjenbruk med en annen skuff av kirurgiske instrumenter oget nytt sett av tørre kjemikalier og vann.
- Validere Sterilisering med Bio-indikatorer. Plasser kommersielt tilgjengelig B / T Sure biologiske indikatorer som inneholder sporer impregnert på papir (~ 10 5 sporer / enhet) av enten G. stearothermophilus (brukes for våt varme) eller B. atrophaeus (brukes for etylen oksid gass sterilisering) inne i saken for en steriliseringssyklus. Ved ferdigstillelse av ClO 2 steriliseringssyklusen, fjerne og aktivere indikatorene, så ruge indikatorer for 24-48 hr å validere sterilisering.
- Validere Sterilisering med Spore utestengelse. Plasser vandige suspensjoner av G. stearothermophilus sporer (~ 10 5 cfu / ml) inne PCS for eksponering mot et ClO 2 steriliseringssyklus. Recover G. stearothermophilus sporer utsatt for klordioksid behandlinger på Antibiotic Assay medium med 1% oppløselig stivelse 8 (ingen utvinning indikerer sterilitet). Undersøke refractility av treated sporer med fase kontrast mikroskopi (sporer inaktivert av ClO 2 beholde fase lyse karakter 14).
- Validere Sterilisering av harde overflater. Inokuler harde, ikke-porøse overflater laget av glass eller metall med vandige suspensjoner (~ 10 5) av G. Stearothermophilus sporer. Plasser inokulerte materialer inn PCS for behandling med en ClO 2 steriliseringssyklus. Prøvetaking de behandlede overflater med kommersielt tilgjengelige Difco HY-Sjekk spinner og skaffe no-vekst bekrefter sterilitet.
To. "D-Fens"
- Utstyr. "D-fens" er et sammenholdte flaske utstyrt med en håndbetjent spray-trigger-enhet. Den fleksible plastflaske har en gusseted bunn å stå opp når full, og kjemisk-resistent plast gir flere re-bruker per sprøyter (figur 3).
- Danner vann ClO 2 S olution. D-Fens bruker 1-10 g total mengde tørr remidler for å generere opp til 800 ml 50 til 500 ppm klordioksid-løsning (f. eks, 4,7 g natrium-kloritt, 1,6 g natriumsulfitt og 1,3 g natrium-askorbat, med mulige permutasjoner). Bruk "kinetics kontroll", en ny to-trinns blandeprosess som omfatter:.. I Pre-konsentrasjon - oppløse alle reagenser i et lite volum, og ii Post-reaksjon fortynning - fortynning av løsningen til dens endelige arbeidsvolum, for å generere vandig klor dioksid løsninger i spray-flaske i 2-9 min. Den desinfiserende løsning sprøytes som en fin tåke eller aerosol for å desinfisere eller dekontaminere beregnet overflater. Den klordioksyd løsning i D-fens forblir stabil i minst 8 timers skift, og gjenværende oppløsning kan tømmes ned sink-eller gulvsluk ved slutten av et skift for å rense biofilmer.
- Mikrobiologisk Validering - inoculating porøse overflater. Forbered petriskåler av Baird-Parker Agar (BPA) som inneholder eggeplommetellurite (EYT) og gjærekstrakt (YE) og inokuler agaroverflaten med 0,1 ml av en 10 ~ 6 cfu / ml suspensjon av en tre-stamme cocktail av Staphylococcus aureus (S. aureus A-100 som produserer enterotoksin A, S. aureus ATCC 14458 som produserer enterotoksin B, og S. aureus 993 som produserer enterotoksin D) 7. S. aureus ble valgt som målorganismen fordi den produserer utpreget åpen svarte kolonier, hvis ikke inaktivert.
- Mikrobiologisk Validering - Testing porøse overflater. Bruke D-Fens sprayflaske som inneholder klor dioxide løsning, spray desinfiserende løsning på den porøse agar overflaten. Bruk konsistent, jevn kraft for å dispensere tilnærmet like volum av oppløsningen pr spray-triggerpuls. Roter platene 90 ° mellom suksessive pulser for å bruke et jevnt belegg på agaroverflaten. Bruk også denne teknikken med et glass hockey stick og et lett press for å spre klorne dioksyd løsning over agaroverflaten til mekanisk slitasje (ekvivalent til å tørke eller skrubbing - se figur 4).
- Mikrobiologisk Validering - harde overflater. Inokuler sterilisert tilpasset rustfritt stål (type 304) kuponger (4 "x 4", med totalt areal 10,16 cm 2) med 0.2 ml volum av vandige suspensjoner av bakterieceller (for eksempel, S. aureus, Escherichia coli, eller Listeria monocytogenes) og spre inokulater jevnt over kupong overflaten. Luft-tørking kuponger for 30 min ved romtemperatur i laminær strømningshette. Pickup inokulerte kuponger med steril pinsett og senkes i 20 ml prøveoppløsning inneholdende klordioksyd i en 100 ml stomacher posen. Etter kontakttider på 0,5 til 5 min, slukke rensemiddel-løsning ved å tilsette en liten mengde natriumsulfitt, fast stoff, og deretter masticate løsning i 2 min i en stomacher. Fjern posen og i en laminær strømningshette trekke supernatanten og serielt fortynnet løsning;n på pre-laget agar plater, deretter inkuberes i 24 timer for å nummerere overlevende.
Tre. PCS for frisk frukt og grønnsaker
Muligheten av reduserte PCS behandlinger for å drepe skadelige matbårne patogener (E. coli og Listeria monocytogenes) på ferske råvarer ble testet ved hjelp av en spot-vaksinasjon metode der høye nivåer av patogener ble prikket inn de utvendige overflater av tomat kiler.
- Inokulasjon. Inokuler de utvendige overflater av 25 grams prøver av tomat kiler med enten 10 5 CFU / g L. monocytogenes OSY-8578 eller med 10 6 CFU / g E. coli ATCC 11229, og deretter lufttørket i et sterilt bio-hette i 15 min.
- PCS behandling. Etter inokulumet tørker, legg tomat kiler (slitasje sterile hansker) i PCS og test under ulike forhold av klordioksid konsentrasjon og eksponeringstid. I noen tilfeller, plasser spore bio-indikatorer på G. stearothermophilus ennd B. atrophaeus inne PCS å følge med tomat kiler og validere sterilisering behandling (figur 5).
- Microbial Recovery. Etter PCS behandling, plasserer tomat kiler i en stomacher pose med 50 ml vandig fosfatbuffer (pH 7), og deretter masticate i 2 min med en stomacher blender.
- Enumeration. Tilsett masticated løsning som serielt 10-fold fortynninger bort på agar plater Tryptisk Soy Agar-gjærekstrakt (TSAYE) og næringsstoff agar (NA) for L. monocyotgenes og E. coli, henholdsvis, og spres med et glass hockey stick, cover og platene inkuberes ved T = 35 ° C i 24-48 timer. Nummerere overlevende ved hjelp av en koloni teller for å bekrefte mikrobiell inaktivering.
- Inaktivere Polyphenoloxidase ("bruning") Enzymer. Plasser uinokulert epleskiver i separate petriskåler inne PCS og utsettes for klordioksid (figur 5). Etter behandling, fjerne petriskåler og utsett the epleskiver i omgivelsene. Visuell observasjon viste ingen bruning i opp til en uke etter behandling.
4. "D-FEND ALL"
- Danner vann ClO 2 S olution. D-FEND ALL bruker små mengder av tørre kjemikalier (kloritt og Samia) i vann til å generere klordioksid-løsning i 0,5 til 3,0 min. For eksempel blandes 0,8 til 3,3 g av reagenser i 15-1,200 ml vandig løsning for å produsere en klordioksid-løsning.
- Mikrobiologisk Validering - Tekstiler. Vaksinere sterile strimler av tekstilprøver med vandige suspensjoner av Bacillus anthracis Sterne eller Bacillus amyloliquefaciens sporer, og la tekstilstrimler lufttørke i en laminær hette. Plukk opp strimler med steril pinsett og legg de i 20 ml av klordioksid løsning i en 100 ml stomacher bag. Ved 10 min, slukke prosessen uten å påvirke spores ved å tilsette en liten mengde natriumsulfitt, fast stoff, og deretter masticate tekstil-strimmel, og løsningeni 2 min i en stomacher. Fjern posen og i en laminær strømningshette serielt fortynnet løsning på pre-laget agarplater, og inkuber i 24 timer og nummerere å validere rensing.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De enkle å betjene PCS er designet for å oppnå sterilitet ved å inaktivere bakteriesporesuspensjoner eller bakterielle spore bio-indikatorer i 30-minutters behandlinger som involverer kontrollert produksjon av klordioksid av unike effektor kjemi. Spesielt mikrobiologiske valideringsstudier bekreftet at PCS oppnådd sterilitet ved å inaktivere bio-indikatorer som inneholder sporer (10 5 sporer / ml) av enten G. stearothermophilus eller B. atrophaeus, som er beregnet på å angi sterilisering ved dampautoklaver (våt varme) eller etylenoksidgass, henholdsvis. PCS også sterilisert suspensjoner av G. stearothermophilus sporer og B. atrophaeus sporer konfigurert som suspensjoner eller tørket på harde, ikke-porøse overflater laget av glass eller metall, og utvinnes ved hjelp av kommersielle Difco HY-Sjekk penselsett. G. stearothermophilus sporer utsatt til klordioksid behandlinger var ikke gjenvinnbart, men beholdt sin fase bright tegnet etter behandlingen, noe som indikerer at mekanismen for sporeinaktivering av klordioksid er forskjellig fra våt varme eller høyt trykk, og sannsynligvis involverer skade på spore indre membran 17..
PCS var tilpasset for mindre strenge vilkår for ClO 2 generasjon å behandle ferske råvarer for å oppnå matsikkerhet uten at matkvalitet. Nærmere bestemt, spot-inoculating høye nivåer av patogener E. coli ATCC 11229 (10 6. CFU / g) og L. monocytogenes OSY-8578 (10 5 CFU / g) på de utvendige overflatene på 25 g prøver av tomat kiler, luft-tørking prøvene i et sterilt bio-hette i 15 min, å plassere dem inne i PCS, og teste dem under ulike forhold av ClO 2 konsentrasjon og eksponeringstid (figur 5) bekreftet effekten av PCS for fersk og frisk snitt råvarer. G. stearothermophilus og B. atrophaeus spore bio-indicators og uinokulert epleskiver ble plassert i PCS under behandling. Behandlingsforhold ble funnet at inaktivert målet mikroorganismer på hele tomat overflater å gjengi trygt å spise tomater gratis fra disse matbårne patogener uten at den røde fargen på tomatene (Tabell 1). Skiver epler behandles i PCS viste ikke bruning av massen vev når det utsettes for omgivelsesluft i ettertid, men forble hvitt i minst en uke. Den PCS behandling inaktivert den polyphenoloxidase enzym som fører til kutt eple vev for å bli brun. Dessuten hadde en tendens epleskallet ikke å misfarges ved eksponering til ClO 2..
I tillegg til å inaktivere enzymer og vegetative patogener, ClO 2 inaktiverer også bakteriesporer, som Bacillus anthracis (forårsakende middel for 'miltbrann') for bio-våpen rensing. Figur 6A viser bruken av Atomic Force Microscopy (AFM) for å forkulleacterize ClO 2-behandlet B. subtilis sporer. De ClO 2-behandlede sporer forble intakt og ikke kollapse ved lufttørking. Disse høy oppløsning AFM bilder viser også at spore frakk arkitektur og topologi var uendret ved ClO 2 behandling. For illustrasjonens skyld viser figur 6B et elektronmikrofotografi av en sovende Bacillus cereus sporer med en fremtredende exosporium sjikt, som også er karakteristisk for B. anthracis sporer.
Validerings eksperimenter viste at D-Fens sprayer system helt inaktivert de smittsomme bakteriene S. aureus, som vist ved forebyggelse av veksten av sorte kolonier på BPA. I lignende tester, 100 ppm klordioksidløsningene bevirkes a> 7 log reduksjon av en tre-stamme cocktail av S. aureus inokulert på rustfrie ståloverflater etter 1, 3 og 5 min for kontakt. D-FEND ALL gir ekstra allsidighet som en convenient metode for generering av ClO 2 med konkrete fordeler for å bruke det i fortynnede konsentrasjoner for applikasjoner som vann sikkerhet, avløpsvann desinfeksjon, og tekstil dekontaminering. Validerings forsøk med D-FEND ALL viste inaktivering av bakteriesporer uten å skade tekstilmaterialet.
I sammenlignende tester av D-Fens med tre kommersielt tilgjengelige generatorer som er avhengige av elektrokjemiske celler og selektivt permeable membraner for å produsere ulike kjemiske rensemidler (elektrolysør, WaterStar og Tersano). I disse tilfellene anbefales mykt vann til bruk på grunn av potensialet for mineralforekomster (slaking) som kan skade elektrokjemiske celler. Tabell 2 gir detaljer om hvert system aktive agent og fordelene av D-Fens når det gjelder effekt, strømforbruk, vekt, størrelse og lavere kapitalkostnader sammenlignet med andre teknologier. En konsentrasjon på 100 ppm ClO 2 ble utvalgtfor D-fens system (D-fens kan justeres til å produsere ClO 2-konsentrasjon i området fra 5-4,000 ppm). Den D-fens løsning bevirkes a> 7 log reduksjon av tre-stammen cocktail av S. aureus inokulert på rustfrie ståloverflater i kontakt tider så korte som en min (Tabell 3). Disse resultater viser at D-fens er en effektiv desinfiserende spray for å redusere S. aureus fra harde, ikke-porøse kontaktflater i matlaging og håndtering miljø, som for eksempel benkeplater, skjærebrett, kjøkkenutstyr, etc.
Figur 1. Den PCS prototype stammer fra en stiv plast PELICAN ™ koffert pyntet med flere designelementer for å sikre sterilisering mens kontrollere trykk og temperatur, og uten off-gassing i miljøet 15.
Figur 2. PCS fungerer via en enkel tre-trinns prosedyre. Trinn 2,1: legge tørre kjemiske reagenser og vann i båt og nær koffert, Step 2.2: la reaksjon generere ClO 2 og behandle for 25-60 min, og Trinn 2,3: air flush gjennom scrubber, deretter hente sterile kirurgiske instrumenter 15.
Figur 3. Den D-Fens sprøyter (venstre) genererer vandig ClO 2 på stedet og på point-of-bruk i en sprayflaske og lett spray ClO 2 på kontaktflater (høyre) for å tørke bort forurensende patogener i Army Field Kitchens (senter topp og bunn) 15.
Figur 4 Synlig vekst av S.. aureus kolonier på ubehandlede agar overflater (til venstre), og "no-vekst" på agar overflater behandlet med D-Fens ClO 2 sprayer.
Figur 5. En typisk PCS satt opp til å inaktivere E. coli eller L. monocytogenes på utvendige tomat overflater (midten), brune enzymer i epleskiver (til høyre), og spore bio-indikatorer (bak til venstre og bak til høyre) 15.
Figur 6. A) AFM av ClO 2-behandlet B. subtilis sporer. B) Overføring EM for B. cereus spores med en fremtredende exosporium 14.
| ClO 2 behandling | Tid (min) | GS-indikator | BA-indikator | Listeria en (10 5) | E.coli b (10 6) |
| Jeg | 30 | neg. (× 3) | neg. (× 2) | ||
| II | 30 | neg. (× 1) | neg. (× 1) | neg. (× 3) | |
| III | 60 | neg. (× 1) | neg. (× 2) | neg. (× 2) |
Tabell 1. Stk behandlinger med forskjellig ClO 2 konsentrasjoner (I> II> III) av G. stearothermophilus (GS) og B. atrophaeus (BA) sporer og vegetative patogener (negativer indikerer ingen overlevende etter behandling) 15.
en. 25g tomat kiler inokulert med Listeria monocytogenes OSY-8578
b. 25g tomat kiler inokulert med Escherichia coli ATCC 11229
| Teknologi | Aktiv agenten | Strøm (W) | Vekt (Lbs) | Dimensjoner |
| ElectroCide (elektrolysør 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 "× 7" × 12 " |
| SAL-40 (MIOX) | Blandede oksidanter | 84 | 150 | 67,3 "× 29" × 9.5 " |
| "D-Fens" | ClO 2 | 0 | <1 | 1 liter veske |
Tabell 2. Desinfiserende Solution generatorer.
| Før behandling | Etter behandling | ||||
| Desinfeksjonsmiddel | ppm | pH | CFU før | CFU etter | log reduksjon |
| S. 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 | |
Tabell 3. Effekten av rensemidler på celler levd opp til overflaten i rustfritt stål.
* Denne verdien gjelder for kontakttider på 1, 3 og 5 min. Data courtesy of Edmund Powers, US Army - NSRDEC.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne grunnlegg R & D har satt nye forsknings-og tekniske retninger gjennom samarbeid med akademia, andre offentlige etater, og industrien som har ført til kommersialisering av romanen, miljøvennlige ("grønn") teknologier. Klordioksid er den første metoden er godkjent av National Sanitation Foundation i 20 år for sikrere, raskere og mer miljøvennlig sterilisering enn konvensjonelle behandlinger. PCS, D-Fens, og D-Fend ALLE prototyper har blitt validert som benk-skala prototyper i et laboratoriemiljø, og utvalget av resultater formidler disse systemene med enorm bredde av allsidighet å fleksibelt imøtekomme behovene til den enkelte bruker. På dette stadiet, har prototyper blitt patentert og lisensiert til kommersielle industrien for produksjon og kommersialisering - kommersielle produkter basert på disse teknologiene er for tiden tilgjengelig i markedet. Industripartnere for å gjøre disse technologies en realitet for den militære (og for Homeland Defense / Security, Global Disaster Relief, og tredje-World Aid - "Doctors Without Borders"), først ved å bestemme programmet, konfigurasjon, og emballasje som en salgbar mixed-kjemisk teknologi. For PCS, vil FDA klarering testing være nødvendig som et medisinsk sterilisering enhet, men bør være oppnåelig, og den resulterende enheten vil være procurable av militære etater og ha fordeler for medisinsk / kirurgisk enheter som er laget av plast, med bøyelig optikk, eller med liten lumen som ellers er utsatt for skader ved konvensjonelle våte varmebehandling av "Bertha" autoklaver. D-Fens og D-FEND ALLE er praktisk spray-og-tørk anvendelser av vandig klordioksid som utrydde fra overflater vegetative patogener, virus, resistente bakteriesporer, og bio-filmer på overflater for å møte viktige Army behov for dekontaminering. Dette corpus av forskning og utvikling omfatter 15 patenter / patelt applikasjoner, mer enn syv avtaler (7) Technology Transfer, og 2009 IFT Press / Wiley-Blackwell bok "Microbial Safety of Fresh Produce."
Sammen, PCS, D-Fens, og D-FEND alle gir en allsidig og tilpasningsdyktig arsenal av CLO to teknologier for å eliminere vegetative patogener og bakteriesporer i utallige applikasjoner for kirurgisk instrument sterilisering, tekstil dekontaminering, fersk og frisk snitt produsere sanitering, og hardt underlag dekontaminering overalt mikrobiell forurensning er et problem. Dermed oppfunnet og validert ved US Army Natick Soldier RDEC laboratorier for å styrke Soldater med bakterie-drepende styrke, for å avlaste logistikk ved å eliminere behovet for å transportere vann, og for å beskytte Soldater og miljøet ved å redusere forbruket av fossilt drivstoff under transport, redusere CO 2-utslipp og karbonavtrykk, og redusere avfallsmengdenes, har disse teknologiene blitt kommersialisert og er tilgjengelig for dual-bruk programmer for sivile forbrukere.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Vi har ingen ytterligere avsløringer.
Acknowledgments
Forfatterne ønsker å takke sin takknemlighet til US Army Environmental Quality 6,1 grunnforskningsprogram, US Army Institute of Kirurgisk Forskning, og NSRDEC kontinuerlige produktforbedringsprogram og Expeditionary Base Camp TecD for finansiering av dette arbeidet. Vi er takknemlige for Adam driks (Loyola University Medical Center) for den micrograph vist 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 |
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).
