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Bioengineering

O Portable Chemical Esterilizador (PCS), D-Fens, e D-Fend TODOS: Novela de dióxido de cloro descontaminação Tecnologias para o Militar

Published: June 29, 2014 doi: 10.3791/4354

Summary

A P ortable C hemical S terilizer (PCS) é um revolucionário, independente de energia, quase sem água tecnologia de esterilização para unidades médicas do Exército. O PCS gera dióxido de cloro a partir de reagentes secos misturados com água no local, à vontade, e no ponto-de-uso (POU) em uma mala de plástico. O isinfectant D - Pulverizador para F oods e PT talmente-friendly anitation S (D-FENS) eo isinfectant D para EN talmente-friendly econtamination D, todos os fins (D-Fend ALL) produzem dióxido de cloro aquoso em um frasco spray dobrável e outras formas de realização possíveis. Essas tecnologias de descontaminação versáteis matar micróbios em diversas aplicações de dupla utilização para os consumidores uma miríade militares e civis.

Abstract

Há um exército afirmou a necessidade de uma tecnologia de esterilização não-vapor portátil de campo que pode ser usado por equipes cirúrgicas Atacante, empresas odontológicas, Serviço Veterinário Suporte Destacamentos, hospitais de apoio ao combate, ea área Medical Laboratories para esterilizar instrumentos cirúrgicos e para esterilizar patológico espécimes antes da eliminação em salas de operação, áreas de tratamento de emergência e unidades de terapia intensiva. O seguinte conjunto de romance, "limpa e verde" tecnologias de dióxido de cloro são versáteis e flexíveis para se adaptar para atender uma série de necessidades militares críticos para descontaminação 6,15. Especificamente, o P ortable C hemical S terilizer (PCS) foi inventado para atender às necessidades urgentes do campo de batalha e fechar lacunas de capacidade crítica para a independência energética, a portabilidade leve, rápida mobilidade e durabilidade em alta intensidade implementações frente 3. Como um avanço tecnológico revolucionário na sterilizat cirúrgicotecnologia de íons, o PCS é um campo Autoclave moderna que se baseia em no local, ponto-de-uso, à vontade geração de dióxido de cloro em vez de vapor. Duas (2) unidades PCS esterilizar 4 bandejas cirúrgicas em 1 hora, que é o rendimento equivalente a um grande autoclave de vapor (apelidado de "Bertha" em implantações causa de seu tamanho pesado, dimensões volumosas, e peso). No entanto, o PCS opera com 100% menos eletricidade (0 vs 9 kW) e 98% a menos de água (10 vs 640 onças), reduz significativamente o peso em 95% (20 vs £ 450, a 4-man elevador) e cubo por 96% (2,1 vs 60,2 pés 3), e praticamente elimina os desafios difíceis em implementações termo de reparos e manutenção de uma operação confiável, elevação e transporte e energia elétrica necessária para autoclaves a vapor.

Introduction

O PCS tecnologia recursos provenientes onde nenhum dispositivo comercial existia anteriormente e gera o desinfetante de dióxido de cloro (ClO 2), que tem uma capacidade comprovada para matar patógenos vegetativos em produtos frescos 3,6,9-13,15 ou para descontaminar esporos bacterianos. 6, 14,15,17 O PCS foi validado laboratório especificamente para efetuar a esterilização contra culturas vivas de Geobacillus stearothermophilus (GS) esporos (ver relacionado referência 8) e esporos bioindicadores de G. stearothermophilus e Bacillus atrophaeus (BA) 6,15,16. O PCS também foi adaptado para operar com condições menos rigorosas para garantir a Segurança dos Alimentos pela inativação do vegetativo patógenos Listeria monocytogenes e Escherichia coli em produtos frescos, tais como tomates inteiros, e para estender a vida de prateleira de produtos minimamente processados, por exemplo , pelo INACtivating a enzima polifenoloxidase escurecimento em maçãs cortadas 6,15. Para gerar o dióxido de cloro, o PCS utiliza romance química efetoras que procede via reações de oxidação-redução em pH quase neutro, eliminando o uso de ácidos e as dificuldades inerentes de transporte, armazenamento, manuseio e descarte de resíduos ácidos no extremo-forward militar implementações 1,2,4,17. Além dos militares, o PCS também pode ser usado por Homeland Security / defesa; durante desastres naturais (Superstorm Sandy, tsunamis, furacões Katrina), que incapacitam o acesso à energia, água potável e de remoção de resíduos; no local pelo primeiro-respondedores de emergência; e em hospitais comunitários ou escolas durante falta de energia (apagões e marrom-outs).

A D isinfectant - Pulverizador para F oods e PT talmente-friendly anitation S (D-FENS) também usa química efetor (3 componentes químicos) e um processo de mistura de 2 etapas ( ii> i.. Pós-reação) para gerar dióxido de cloro aquoso, principalmente em um frasco de spray dobrável para a descontaminação de superfícies de material do Exército, equipamentos de manuseio de alimentos e equipamento de alimentação de campo em cozinhas de campanha do Exército e centros de saneamento e da Marinha cozinhas, unidades médicas, chuveiros e latrinas em qualquer lugar um grande número de pessoal destacado co-existem na proximidade 5,6. Testes de validação mostrou que a D-FENS elimina o patógeno Staphylococcus aureus, um patógeno de origem alimentar comum, em superfícies porosas 14. "D-Fend ALL" (isinfectant D para EN econtamination D talmente-friendly, todos os fins) oferece uma simples (2 componentes químicos), alternativa mais conveniente (1-etapa de mistura) com uma versatilidade incomparável para a produção de dióxido de cloro aquoso para descontaminar bacteriana esporos em têxteis, para desinfecção de superfície para promover sanitação e higiene, e para melhorar a qualidade da água e segurança, com vantagens especiais para aplicações que requerem a produção rápida de grandes volumes de soluções de dióxido de cloro diluídas usando pequenas quantidades de materiais para aplicações em novas tecnologias de reciclagem graywater projetados para gerar água limpa e potável para iniciar Expedicionárias acampamentos Base 2.

Uma variedade de mecanismos existentes, de acordo com a Lei de Transferência de Tecnologia Federal para facilitar a transferência de tecnologias federais a entidades não federais, como forma de incentivar o desenvolvimento ea comercialização de tecnologias para o benefício material da nação. Assim, com o seu potencial crescente para muitos usos militares e civis, o PCS, D-FENS e D-Fend todas as tecnologias têm sido patenteado e transferido para a indústria para a comercialização através de acordos de licenciamento de patentes e licenças de avaliação comercial. Uma versão lenta e controlada liberação de D-FENS (chamados & #8220; D-FENS Lite ") era tecnologia transferida para a indústria comercial para incorporação em materiais de embalagem para estender a vida de prateleira de frutas frescas, e os PCS também tem sido tecnologia transferida para a academia e outras agências governamentais para testes comparativos com outras tecnologias, para a pesquisa sobre Segurança Alimentar com produtos frescos de commodities, e para melhorar o ensino de graduação de ciências. A Transferência de Tecnologia do PCS e sua química levou a um produto comercial aprovado para esterilização bio-capa com melhorias no tempo, custo e proteção do meio ambiente, em comparação com os tratamentos convencionais de formaldeído.

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Protocol

1. The Portable Chemical Esterilizador (PCS)

  1. Equipamento. O PCS é um dispositivo inovador para, independente de energia, a esterilização médica portátil de ponto-de-uso. Para estes fins, um pelicano mala de plástico rígido comercial foi embelezado com características especiais de projeto para acomodar a esterilização (Figura 1).
  2. Design de Equipamento. a) Um recipiente de reacção de boca larga recebe os reagentes químicos secos e água; b) duas válvulas de retenção instaladas na parede alivia a pressão no caso de 1 psi; c) uma válvula de entrada filtrado permite que o ar seja bombeado para a descarga da câmara; d) um tubo de circulação distribui o ar através do pós-câmara de esterilização; dispositivos e) purificador seco descartável (carvão ativado) enxertadas sobre as válvulas de retenção de saída remover resíduos e garantir a saúde ea segurança do usuário e do ambiente; e f) estacas na base de caso a acomodar uma bandeja ou outro instrumento cirúrgico bandeja perfurada e maximizar o fluxo de gás durante arubor.
  3. Operação. Coloque os PCS em uma superfície plana e abra a tampa. Coloque uma bandeja cirúrgica contendo, instrumentos não esterilizados limpos e embrulhados em papel autoclave azul nas palafitas no interior do caso. Misturar os produtos químicos secos e água (por exemplo, 93 g de clorito de sódio, 63 g de sulfito de sódio, 25 g de ascorbato de sódio, e 300 ml de água - outras permutações possíveis) no vaso de reacção de boca larga para iniciar a reacção química, depois fechar e bloquear a tampa. Em menos de 2 min, a reação produz abundante esterilizante de dióxido de cloro, calor e umidade. Aos 25 min, ligar uma bomba funciona com bateria ou ar movido a mão para a válvula de entrada e fluxo de ar para dentro da câmara de aprox. 5 min (Figura 2).
  4. Conclusão do Ciclo e Re-uso. Abra o caso e remover o tabuleiro cirúrgico de instrumentos esterilizados. Eliminar o recipiente de reacção (água e sais químicos benignos). O PCS está disponível para re-uso imediato com outra bandeja de instrumentos cirúrgicos eum novo conjunto de produtos químicos secos e água.
  5. Validando Esterilização com Bio-indicadores. Coloque disponível comercialmente B / T Claro Indicadores Biológicos contendo esporos impregnados em papel (~ 10 5 esporos / unidade) de qualquer G. stearothermophilus (usado para o calor úmido) ou B. atrophaeus (utilizada para esterilização por gás de óxido de etileno) no caso de um ciclo de esterilização. Na conclusão do ClO 2 ciclo de esterilização, retire e ativar os indicadores, em seguida, incubar indicadores por 24-48 horas para validar a esterilização.
  6. Validando Esterilização com Spore Suspensões. Coloque suspensões aquosas de G. esporos stearothermophilus (~ 10 5 ufc / mL) no interior do PCS para a exposição a um ciclo de esterilização ClO 2. Recuperar G. esporos stearothermophilus expostas aos tratamentos com dióxido de cloro em Antibiótico Meio de Ensaio com 1% de amido solúvel 8 (sem recuperação indica esterilidade). Examine refractility de treateesporos d com microscopia de contraste de fase (esporos inativados por ClO 2 reter fase caráter brilhante 14).
  7. Validando Esterilização de superfícies duras. Inocular superfícies duras, não porosos feitos de vidro ou de metal com as suspensões aquosas (~ 10) de 5 L. Stearothermophilus esporos. Colocar os materiais inoculados nas PCS para tratamento com um ciclo de esterilização ClO 2. Amostragem as superfícies tratadas com comercialmente disponíveis Difco HY-Verifique cotonetes e obtenção não-crescimento confirma a esterilidade.

2. "D-FENS"

  1. Equipamento. "D-FENS" é uma garrafa portátil dobrável equipado com um dispositivo de pulverização-trigger manual. A garrafa de plástico flexível tem um fundo nesga de stand-up quando cheio, eo plástico quimicamente resistente proporciona várias re-usos por pulverizador (Figura 3).
  2. Gerar Aqueous ClO 2 S olução. D-FENS usa 1-10 g quantidade total de re secaagentes de gerar até 800 ml de 50-500 ppm de solução de dióxido de cloro (por exemplo, 4,7 g de clorito de sódio, sulfito de 1,6 g de sódio, e 1,3 g de ascorbato de sódio, com as permutações possíveis). Use "controle da cinética," um novo processo que compreende misturar 2-passo:.. I Pré-concentração - dissolver todos os reagentes em um volume pequeno, e ii diluição de pós-reacção - diluir a solução ao seu volume final de trabalho, a geração de cloro aquoso soluções de dióxido no spray-garrafa em 2-9 min. A solução desinfetante é pulverizado como uma névoa fina ou aerossol para desinfetar ou descontaminar superfícies destinadas. A solução de dióxido de cloro em D-FENS permanece estável durante pelo menos 8 horas e mudança de qualquer solução restante pode ser esvaziado para baixo pia ou pavimentos drenos no final de uma deslocação para purgar biofilmes.
  3. Microbiológica Validação - inoculando superfícies porosas. Prepare placas de Petri de Baird-Parker Agar (BPA) contendo gema de ovotelurito (AET) e extracto de levedura (YE) e inocular a superfície de agar com 0,1 ml de uma suspensão de ~ 10 6 ufc / ml de um cocktail de 3 estirpe de Staphylococcus aureus (S. aureus A-100 que produz a enterotoxina A, S. aureus ATCC 14458 que produz enterotoxina B, e S. aureus 993 que produz enterotoxina D) 7. S. aureus foi seleccionado como o organismo alvo, pois produz distintamente evidentes colónias pretas, se não inactivado.
  4. Microbiológica Validação - Teste porosos Surfaces. Usando o D-FENS pulverizar frasco contendo solução de dióxido de cloro, pulverizar a solução desinfetante sobre a superfície de ágar poroso. Use a força consistente, firme para dispensar volumes aproximadamente iguais de solução por pulso spray-gatilho. Gire as placas de 90 º entre os pulsos sucessivos de aplicar uma cobertura uniforme da superfície do ágar. Além disso, use esta técnica com um taco de hóquei de vidro e aplicar uma leve pressão para cloraçãosolução de dióxido de ne sobre a superfície de agar para a abrasão mecânica (equivalente a limpar ou esfregar - ver Figura 4).
  5. Microbiológica Validação - Hard Surfaces. Inocular esterilizada de aço inoxidável de costume cupões de 10,16 cm (2 4 "x 4", com a área de superfície total) (tipo 304) com 0,2 ml de volume de suspensão aquosa de células bacterianas (por exemplo, S. aureus, Escherichia coli, ou Listeria monocytogenes) e espalhar uniformemente em toda a superfície inóculos cupom. Cupões ar seco durante 30 min a temperatura ambiente na câmara de fluxo laminar. Pegar cupons inoculados com pinça estéril e mergulhar em 20 ml de solução de teste contendo dióxido de cloro em um saco de 100 ml stomacher. Depois de tempos de contacto de 0,5 a 5 minutos, extingue-se a solução higienizador por adição de uma pequena quantidade de sulfito de sódio sólido, em seguida, triturar solução durante 2 min num Stomacher. Retirar saco e numa câmara de fluxo laminar retirar o sobrenadante e serialmente diluídas solution em ágar pré-fabricados, em seguida, incubar por 24 horas para enumerar sobreviventes.

3. Os PCS para Frutas e Vegetais Frescos

A capacidade de redução tratamentos PCS para matar agentes patogênicos de origem alimentar prejudiciais (E. coli e L. monocytogenes em produtos frescos) foi testado usando um método spot-inoculação em que altos níveis de patógenos foram vistos sobre as superfícies exteriores de cunhas de tomate.

  1. Inoculação. Inocular as superfícies exteriores de 25 amostras gramas de cunhas ou de tomate com 10 5 UFC / g de L. monocytogenes OSY-8578 ou com 10 6 CFU / g E. coli ATCC 11229, em seguida, ar seco num bio-capa estéril durante 15 min.
  2. Tratamento PCS. Após a secagem do inóculo, coloque as fatias de tomate (usar luvas estéreis) no PCS e teste em diferentes condições de concentração de dióxido de cloro e tempo de exposição. Em alguns casos, colocar esporos bioindicadores de G. stearothermophilus umª B. atrophaeus dentro dos PCS para acompanhar as cunhas de tomate e validar o tratamento de esterilização (Figura 5).
  3. Microbial recuperação. Após o tratamento do PCS, colocar cunhas do tomate num saco Stomacher com 50 ml de tampão de fosfatos (pH 7), em seguida, triturar durante 2 minutos com um misturador Stomacher.
  4. Enumeração. Dispensar a solução mastigada como em série de diluições de 10 vezes em placas de agar tríptico de soja Extracto de levedura-agar (TSAYE) e agar nutriente (AN) para L. monocyotgenes e E. coli, respectivamente, e se espalhou com um taco de hóquei de vidro, tampa e incubar as placas em T = 35 ° C por 24-48 horas. Enumerar sobreviventes usando um contador de colônia para confirmar a inativação microbiana.
  5. Inativação Polifenoloxidase ("escurecimento") Enzimas. Coloque as fatias de maçã não inoculado em placas de Petri separadas no interior do PCS e expor a dióxido de cloro (Figura 5). Após o tratamento, remover as placas de Petri e expor ºfatias de maçã e no meio ambiente. A observação visual não mostrou escurecimento por até 1 semana pós-tratamento.

4. "D-Fend ALL"

  1. Gerar Aqueous ClO 2 S olução. D-Fend ALL utiliza pequenas quantidades de produtos químicos secos (clorita e Samia) em água para gerar solução de dióxido de cloro em 0,5-3,0 min. Por exemplo, misturar 0,8-3,3 g de reagentes em 15-1,200 ml de uma solução aquosa para produzir uma solução de dióxido de cloro.
  2. Microbiológica Validação - Textiles. Inocular tiras estéreis de amostras têxteis com suspensões aquosas de Bacillus anthracis Sterne ou Bacillus amyloliquefaciens esporos, e deixar tiras têxteis de ar seco numa câmara de fluxo laminar. Pegue tiras com uma pinça estéril e mergulhar em 20 ml de solução de dióxido de cloro em 100 ml Stomacher saco. Aos 10 min, o processo de têmpera sem afectar esporos por adição de uma pequena quantidade de sulfito de sódio sólido, em seguida, triturar e solução tira têxtildurante 2 min num Stomacher. Retirar saco e numa câmara de fluxo laminar, dilua serialmente solução em placas de ágar pré-fabricados, em seguida, incubar durante 24 horas e enumerar para validar a descontaminação.

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Representative Results

O PCS fáceis de operar foi concebido para atingir a esterilidade por inactivação de suspensões de esporos de bactérias ou esporos bacterianos bio-indicadores nos tratamentos de 30 minutos que envolve a produção controlada de dióxido de cloro pela química efector único. Especificamente, os estudos de validação microbiológicos verificou-se que o PCS esterilidade conseguida através da inactivação dos bio-indicadores contendo esporos (10 5 esporos / ml), quer de G. stearothermophilus ou B. atrophaeus, que têm a intenção de indicar a esterilização por autoclave de vapor (calor húmido) ou gás de óxido de etileno, respectivamente. O PCS também esterilizado suspensões de G. esporos stearothermophilus e B. esporos atrophaeus configurado como suspensões ou secas em superfícies duras, não porosas, de vidro ou metal e recuperados usando Difco HY-Verifique kits swab comerciais. G. stearothermophilus esporos expostos aos tratamentos com dióxido de cloro não eram recuperáveis, mas manteve o seu br fasecaractere ight após o tratamento, indicando que o mecanismo de inactivação de esporos por dióxido de cloro é diferente de calor húmido ou alta pressão e provavelmente envolve danos para a membrana interior da esporos 17.

O PCS foi adaptado para as condições menos rigorosas de ClO 2 geração para o tratamento de produtos frescos para alcançar a segurança alimentar, sem comprometer a qualidade dos alimentos. Especificamente, o Spot-inoculação altos níveis de patógenos E. coli ATCC 11229 (10 6 CFU / g) e L. monocytogenes OSY-8578 (10 5 UFC / g) nas superfícies exteriores de 25 amostras de g de cunhas de tomate, as amostras em um bio-capa estéril para 15 min, colocando-os dentro dos PCS, e testá-las em diversas condições de secagem do ar de ClO 2 concentração e tempo de exposição (Figura 5) confirmou a eficácia do PCS para fresca e produtos minimamente processados. G. stearothermophilus e B. atrophaeus esporos em bio-cadores e fatias de maçã não inoculadas foram colocadas nos PCS durante o tratamento. Condições de tratamento foram encontrados inativado os microorganismos alvo em superfícies de tomate inteiros para tornar segura a comer tomates livres destes patógenos de origem alimentar, sem comprometer a cor vermelha do tomate (Tabela 1). Maçãs em fatias tratadas nas PCS não exibiram escurecimento da polpa, quando exposto ao ar ambiente, subsequentemente, mas permaneceu branco durante pelo menos uma semana. O tratamento PCS inativado a enzima polifenoloxidase que causa tecido maçã cortada para girar o marrom. Além disso, a pele de maçã tendiam a não descolorir pela exposição ao ClO 2.

Além de inativar as enzimas e patógenos vegetativos, ClO 2 também desativa esporos de bactérias, como Bacillus anthracis (agente causador da 'Anthrax') para bio-arma de descontaminação. Figura 6A mostra o uso de Microscopia de Força Atômica (AFM) para characterize ClO 2-tratado B. subtilis esporos. Os esporos ClO 2 tratados com permaneceram intactos e não entrou em colapso após a secagem ao ar. Estas imagens de alta resolução AFM mostram também que a arquitetura casaco esporos e topologia foram inalterados pelo tratamento ClO 2. Para fins de ilustração, a Figura 6B mostra uma micrografia electrónica de uma Bacillus cereus esporos dormente com uma camada exosporium proeminente, o que é também uma característica de B. anthracis esporos.

Experimentos de validação mostrou que o sistema pulverizador D-FENS inativado completamente as bactérias infecciosas S. aureus, como evidenciado pela prevenção do crescimento de colónias pretas em ABP. Em testes similares, a 100 ppm de dióxido de cloro soluções provocou uma redução> 7-log de ​​um cocktail de 3 cepa de S. aureus inoculadas em superfícies de aço inoxidável após 1, 3 e 5 min de contato. D-Fend ALL oferece versatilidade adicional como convenient método para a geração de ClO 2 com vantagens específicas para usá-lo em concentrações diluídas para aplicações tais como a segurança da água, águas residuais desinfecção e descontaminação têxtil. Experimentos de validação com D-Fend ALL mostrou a inativação de esporos de bactérias sem danificar o material têxtil.

Em testes comparativos de D-FENS com três geradores disponíveis no mercado que dependem de células eletroquímicas e seletivamente membranas permeáveis ​​para produzir diferentes sanitizantes químicos (eletrolisador, WaterStar e Tersano). Nestes casos, a água macia é recomendado para uso, devido ao potencial de depósitos minerais (hidratação), que podem danificar as células eletroquímicas. Tabela 2 fornece detalhes sobre agente ativo de cada sistema e as vantagens de D-FENS em termos de eficácia, o consumo de energia, Peso, tamanho e os custos de capital reduzidos em comparação com outras tecnologias. Uma concentração de 100 ppm ClO 2 foi escolhidopara o sistema D-FENS (D-FENS pode ser ajustado para produzir ClO2 concentração na gama de 5-4,000 ppm). A solução D-FENS provocou uma redução> 7-log do coquetel de 3 cepa de S. aureus inoculadas em superfícies de aço inoxidável, em tempos de contato tão curtos como 1 min (Tabela 3). Estes resultados demonstram que a D-FENS é um spray desinfectante eficaz para reduzir S. aureus, a partir de superfícies de contato não porosos rígidos no ambiente de preparação e manipulação de alimentos, como bancadas, tábuas de corte, utensílios, etc

Figura 1
Figura 1. O protótipo PCS deriva de um plástico rígido PELICANO ™ mala embelezado com várias características de design para garantir a esterilização, enquanto controla a pressão e a temperatura, e sem desgaseificação para o meio ambiente 15.


Figura 2. Os PCS opera através de um procedimento fácil de 3 etapas. Passo 2.1: adicionar reagentes químicos secos e água no recipiente e fechar mala, Passo 2.2: vamos gerar reação ClO 2 e tratar por 25-60 min, e Passo 2.3: Lave o ar através de purificador, em seguida, recuperar instrumentos cirúrgicos estéreis 15.

Figura 3
Figura 3. O pulverizador D-FENS (esquerda) gera ClO aquosa a 2 no local e no ponto-de-uso em um spray-garrafa e facilmente pulveriza ClO 2 para superfícies de contato (à direita) para limpar contaminantes patógenos no exército de campo Kitchens (centro superior e inferior) 15.

Figura 4 Figura 4. Crescimento visível de S. colônias aureus em superfícies de ágar não tratados (à esquerda), e "não-crescimento" em superfícies de ágar tratados com o D-FENS ClO 2 pulverizador.

Figura 5
Figura 5. Uma PCS típico set-up para inativar E. coli ou L. monocytogenes em superfícies exteriores de tomate (centro), enzimas de escurecimento em fatias de maçã (à direita), e esporos de bio-indicadores (de volta para a esquerda e para trás à direita) 15.

Figura 6
Figura 6. D) AFM de ClO 2 tratados com B. subtilis esporos. B) Transmissão EM de B. cereus esporos com um proeminente exosporium 14.

ClO 2 tratamento Tempo (min) Indicador de GS Indicador BA Listeria um (10 5) E. coli B (10 6)
Eu 30 neg. (X 3) neg. (× 2)
II 30 neg. (× 1) neg. (× 1) neg. (X 3)
III 60 neg. (× 1) neg. (× 2) neg. (× 2)

Tabela 1. Tratamentos PCS com diferentes ClO 2 concentrações (I> II> III) de G. stearothermophilus (GS) e B. atrophaeus (BA) esporos e vegetative patógenos (negativos indicam não haver sobreviventes pós-tratamento) 15.

a. Cunhas 25g de tomate inoculadas com a Listeria monocytogenes OSY-8578
b. Cunhas 25g de tomate inoculadas com Escherichia coli ATCC 11229

Tecnologia Agente ativo Poder
(W)
Peso
(Kg)
Dimensões
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) Oxidantes mistos 84 150 67.3 "× 29" × 9.5 "
"D-FENS" ClO 2 0 <1 1 litro bolsa

Tabela 2.   Saneantes Geradores solução.

Antes do Tratamento Após tratamento
Desinfetante ppm pH UFC antes UFC após log redução
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

Tabela 3.   Eficácia de desinfetantes sobre células aderidas à superfície de aço inoxidável.

* Este valor é válido para tempos de contato de 1, 3 e 5 min. Dados fornecidos cortesia de Edmund Powers, Exército dos EUA - NSRDEC.

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Discussion

Este P & D fundamental estabeleceu novas direções de pesquisa e técnicos através de colaborações com universidades, outras agências do governo e da indústria que levaram à comercialização de romance, amiga do ambiente ("verde") tecnologias. O dióxido de cloro é o primeiro método aprovado pela Fundação Nacional de Saneamento em 20 anos para mais seguro, mais rápido e esterilização mais respeitadores do ambiente do que os tratamentos convencionais. O PCS, D-FENS e D-Fend todos os protótipos foram validados como protótipos de bancada escala em um ambiente de laboratório, ea gama de resultados dá esses sistemas com grande amplitude de versatilidade para acomodar de forma flexível às necessidades de usuários individuais. Nesta fase, os protótipos foram patenteados e licenciado para a indústria comercial para a produção e comercialização - produtos comerciais baseados nessas tecnologias estão disponíveis atualmente no mercado. Os parceiros da indústria são necessários para fazer estes technologies uma realidade para os militares (e para Defesa Interna / Segurança, Alívio de Desastres Global, e do Terceiro Mundo Aid - "Doutor do Sem Fronteiras"), em primeiro lugar, determinando a aplicação, configuração e embalagem como uma tecnologia mista-química vendável. Para o PCS, o teste FDA apuramento será necessária como um dispositivo de esterilização médica, mas deve ser atingível, eo dispositivo resultante seria captável por agências militares e têm benefícios para dispositivos médicos / cirúrgicos feitos de plástico, com lentes dobráveis ​​ou com pequena lumens que são de outra suscetível a danos causados ​​por tratamentos de calor úmido convencionais de autoclaves "Bertha". D-FENS e D-Fend ALL são convenientes spray-e-Wipe aplicações de dióxido de cloro aquoso que erradicar de superfícies vegetativo patógenos, vírus, esporos de bactérias resistentes, e bio-filmes sobre superfícies para atender importante Exército precisa para a descontaminação. Este corpus de pesquisa e desenvolvimento engloba 15 patentes / paaplicações barraca, mais de sete acordos (7) Transferência de Tecnologia, e em 2009 IFT Press / Wiley-Blackwell livro "Microbial Segurança de produtos frescos."

Juntos, os PCS, D-FENS e D-Fend ALL fornecer um arsenal versátil e adaptável de ClO 2 tecnologias para eliminar patógenos vegetativas e esporos de bactérias em inúmeras aplicações para instrumento cirúrgico de esterilização, descontaminação têxtil, fresco e produtos minimamente processados ​​sanitização, e descontaminação superfície dura contaminação microbiana em qualquer lugar é um problema. Assim, inventou e validado nos laboratórios do Exército dos EUA Natick Soldado RDEC capacitar soldados com força para matar o germe, para desafogar a logística, eliminando a necessidade de transportar água, e para proteger os soldados e ao meio ambiente, diminuindo o consumo de combustível fóssil durante o transporte, reduzindo o CO emissões de CO2 e emissões de carbono, e diminuir os resíduos do aterros, estas tecnologias têm sido comercializados e estão disponíveis para aplicações de dupla utilização para os consumidores civis.

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Disclosures

Não temos mais divulgações.

Acknowledgments

Os autores gostariam de agradecer a sua gratidão ao Qualidade Ambiental 6.1 programa Exército dos EUA Pesquisa Básica, o Instituto do Exército dos EUA de Pesquisa Cirúrgica, e um programa de Melhoria dos Produtos da NSRDEC contínua e Expedicionária Base Camp TECD para financiar este trabalho. Somos gratos a Adam driks (Loyola University Medical Center) para a micrografia mostrada na Figura 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
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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).

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