Das Portable Chemical Sterilisator (PCS), D-FENS und D-Fend ALL: Novel Chlordioxid Dekontamination Technologien für das Militär

Zusammenfassung

Der P ortable C hemische S terilizer (PCS) ist eine revolutionäre, energieunabhängig, fast wasserlosen Sterilisationstechnologie für medizinische Armee-Einheiten. Die PCS erzeugt Chlordioxid aus Trockenreagenzien mit Wasser vor Ort gemischt, at-will, und am Point-of-Use (POU) in einem Kunststoffkoffer. Die D isinfectant - Sprühgerät für F oods und EN umweltfreundliche S anitation (D-FENS) und dem D isinfectant für EN umweltfreundliche D econtamination, Allzweck-(D-Fend ALL) produzieren wässrigen Chlordioxid in einem zusammenklappbaren Sprühflasche und andere mögliche Ausführungsformen. Diese vielseitigen Dekontaminationstechnologien töten Mikroben in unzähligen verschiedenen Dual-Use-Anwendungen für militärische und zivile Verbraucher.

Zusammenfassung

Es ist ein erklärtes Armee müssen für einen Feld tragbaren, nicht-Dampf-Sterilisator Zukunftstechnologie, die durch chirurgische Teams verwendet werden können, Dental-Unternehmen, Veterinär Service Support Detachments, Combat Support Krankenhäuser, und Area Medical Laboratories chirurgische Instrumente zu sterilisieren und zu sterilisieren pathologischen Proben vor der Entsorgung im OP, Notfallbehandlung Bereiche und Intensivstationen. Die folgende Ensemble der Roman "saubere und grüne" Chlordioxid-Technologien sind vielseitig und flexibel anpassen, um eine Reihe von kritischen militärischen Bedarf für die Dekontamination ^6,15 erfüllen. Insbesondere die P ortable C hemische S terilizer (PCS) wurde erfunden, um dringende Bedürfnisse zu erfüllen und Schlachtfeld zu schließen kritische Lücken Fähigkeit zur Energieunabhängigkeit, leichte Portabilität und schnelle Mobilität und Robustheit in hoher Intensität nach vorne ^{3-Bereitstellungen.} Als einer revolutionären technologischen Durchbruch in der chirurgischen sterilizatIonen-Technologie, die PCS ist ein modernes Feld Autoklav, die auf Vor-Ort-stützt, Point-of-use, at-will Erzeugung von Chlordioxid anstelle von Dampf. Zwei (2) PCS-Einheiten sterilisieren chirurgischen Fächer 4 in 1 Stunde, das entspricht einem Durchsatz von großen Autoklav (Spitzname "Bertha" in Bereitstellungen wegen seiner Größe unhandlich, sperrig Abmessungen und Gewicht) ist. Jedoch arbeitet die PCS mit 100% weniger Strom (0 vs 9 kW) und 98% weniger Wasser (10 vs 640 Unzen), Gewicht deutlich reduziert um 95% (20 vs £ 450, ein 4-Mann-Aufzug) Würfel und um 96% (2,1 vs 60,2 ft ³⁾ und beseitigt praktisch die schwierigen Herausforderungen in der Vorwärtsbereitstellungen von Reparaturen und Wartung zuverlässiger Betrieb, Heben und Transportieren, und elektrische Energie für die Dampf Autoklaven erforderlich.

Einleitung

Die PCS-Technologie geht von denen keine kommerziellen Gerät existiert bereits und erzeugt die Desinfektionsmittel Chlordioxid (ClO _2), die eine nachgewiesene Fähigkeit zur vegetativen Krankheitserreger auf frische Produkte ^3,6,9-13,15 töten oder Bakteriensporen dekontaminieren hat. ^{6, 14,15,17} Die PCS wurde speziell Labor validiert Sterilisation gegen lebende Kulturen von Geobacillus stearothermophilus (GS) Sporen (siehe verwandte Referenz ⁸⁾ und Sporen Bioindikatoren G. bewirken stearothermophilus und Bacillus atrophaeus (BA) ^6,15,16. Die PCS wurde angepasst, um mit weniger stringenten Bedingungen arbeiten, um Lebensmittelsicherheit durch die Inaktivierung der vegetativen Krankheitserreger Listeria monocytogenes und Escherichia coli auf frische Produkte, wie ganze Tomaten, und die Haltbarkeit von frischen Schnittblumen produzieren, zum Beispiel sicherzustellen, erweitern von inaktivAktivieren des polyphenoloxidase Bräunung Enzym in Scheiben geschnittenen Äpfel ^6,15. Um Chlordioxid zu erzeugen, verwendet die PCS Roman Effektor-Chemie, die durch Oxidation-Reduktions-Reaktionen bei nahezu neutralem pH-Wert geht, wodurch die Verwendung von Säuren und die damit verbundenen Schwierigkeiten der Versand, Lagerung, Handhabung und Entsorgung saure Abfälle in weit vorne Militär Bereitstellungen ^1,2,4,17. Neben der militärischen, können die PCS auch von der Homeland Security / Defense eingesetzt werden; bei Naturkatastrophen (Superstorm Sandy, Tsunamis, Hurrikans Katrina), die den Zugang zur Macht, Trinkwasser und Entsorgung außer Gefecht; vor Ort von Notfall erste-Responder; und in kommunalen Krankenhäusern oder Schulen bei Stromausfällen (Blackouts und braun-outs).

Die D isinfectant - Sprühgerät für F oods und EN umweltfreundliche S anitation (D-FENS) verwendet auch Effektor-Chemie (3 chemische Komponenten) und ein 2-Schritt-Mischverfahren ( I. Pre-Konzentration, gefolgt von ii. Nachreaktionslösung Verdünnung) zu wässriger Chlordioxid, in erster Linie in einem zusammenklappbaren Sprühflasche zur Dekontamination von Oberflächen von Armee-Material, Umgang mit Lebensmitteln, Feldfütterungseinrichtungen in Armee-Feldküchen und Sanitärzentren und Navy erzeugen Bordküchen, medizinische Geräte, Duschen und Latrinen überall eine große Anzahl von Einsatzpersonal koexistieren in der Nähe ^5,6. Validierungstests haben gezeigt, dass D-FENS beseitigt die Erreger Staphylococcus aureus, eine gemeinsame lebensmittelbedingten Krankheitserreger, auf porösen Oberflächen ^14. "D-Fend ALL" (D isinfectant für EN umweltfreundliche D econtamination, All-Zweck) bietet eine einfachere (2 chemischen Komponenten), bequemer (1-Schritt-Mischen) Alternative mit unübertroffene Vielseitigkeit zur Herstellung wässriger Chlordioxid, um bakterielle dekontaminieren Sporen auf Textilien, zur Flächendesinfektion zu fördern sanitation und Hygiene, und die Wasserqualität und Sicherheit, mit besonderen Vorteilen für Anwendungen, die eine schnelle Produktion großer Mengen von verdünnten Chlordioxid-Lösungen mit kleinen Mengen der Ausgangsstoffe für Anwendungen in neuartigen Grauwasser-Recycling-Technologien entwickelt, um saubere, Trinkwasser für die Erzeugung zu verbessern Expeditionsbasislager ^2.

Eine Vielzahl von Mechanismen, in Übereinstimmung mit dem Bundesgesetz Technologietransfer, den Transfer von Technologien, um Bundes nonfederal Unternehmen als eine Möglichkeit, die Entwicklung und Vermarktung von Technologien für die materiellen Nutzen der Nation zu fördern erleichtern. Entsprechend ihrer wachsenden Potenzial für viele militärische und zivile Zwecke, die PCS, D-FENS und D-Fend ALLE Technologien wurden über Patentlizenzverträge und Handels Bewertung Lizenzen patentiert und an die Industrie für die Vermarktung übertragen. Eine langsame, kontrollierte Release-Version von D-FENS (genannt & #8220, D-FENS Lite ") war Technologie zum Einbau an gewerbliche Industrie übertragen in Verpackungsmaterialien, um die Haltbarkeit von frischen Beeren zu verlängern, und die PCS-Technologie wurde auch an Hochschulen und anderen staatlichen Stellen für Vergleichstests mit anderen Technologien übertragenen, für die Forschung zur Lebensmittelsicherheit mit frischen Produkten Rohstoffe und zur Verbesserung der grundständigen wissenschaftlichen Ausbildung. Der Technologietransfer von der PCS und seine Chemie führte zu einer für Bio-Haube Sterilisation mit Verbesserungen in der Zeit-, Kosten-und Umweltschutz im Vergleich zu konventionellen Formaldehyd-Behandlungen genehmigt kommerzielles Produkt.

Protokoll

1. Das Portable Chemical Sterilisator (PCS)

1. Geräte. Die PCS ist ein innovatives Gerät für den mobilen, energieautarken, Point-of-Use-medizinische Sterilisation. Für diese Zwecke wurde ein kommerzieller PELIKAN starren Kunststoffkoffer mit besonderen Design-Merkmale verschönert der Sterilisation (Abbildung 1) unterzubringen.
2. Equipment Design. a) Eine Weithalsreaktionsgefäß empfängt die trockenen chemischen Reagenzien und Wasser; b) zwei Rückschlagventile in der Gehäusewand installiert entlastet bei 1 psi; c) eine gefilterte Einlaßventil lässt Luft in zum Spülen der Kammer gepumpt werden kann; d) ein Umlaufrohr verteilt Luft durch die Kammer nach der Sterilisation; e) Einweg-Trockenwäscher (Aktivkohle)-Geräte über den Austrittsrückschlagventile eingepflanzt entfernen Rückstände und sorgen für die Gesundheit und Sicherheit des Benutzers und Umwelt; und f) Stelzen in den Boden des Gehäuses unterzubringen, ein chirurgisches Instrument Fach oder anderen Siebkorb und Gasfluss zu maximieren, währendSpülung.
3. Betrieb. Legen Sie die PCS auf einer ebenen Fläche und den Deckel öffnen. Legen Sie ein chirurgisches Fach mit sauberen, nicht sterile Instrumente und in blau Autoklaven Papier auf Stelzen im Gehäuse verpackt. Mischen Sie trockenen Chemikalien und Wasser (z. B. 93 g Natriumchlorid, 63 g Natriumsulfit, 25 g Natriumhydrogen Ascorbat, und 300 ml Wasser - andere Permutationen sind möglich) in der Weithalsreaktionsgefäß um eine chemische Reaktion auszulösen, und schließen und verriegeln den Deckel. In weniger als 2 min, erzeugt die Reaktion reichlich Chlordioxid Sterilisations, Hitze und Feuchtigkeit. Bei 25 min, schließen Sie einen Akku-oder handbetriebene Luftpumpe an das Einlassventil und Durchfluss Luft in die Kammer für ca. 5 min (Abbildung 2).
4. Zyklus Fertigstellung und Re-use. Öffnen Sie das Gehäuse und entfernen Sie das OP-Tray von sterilen Instrumenten. Entsorgen Sie das Reaktionsgefäß (Wasser und gutartige chemische Salze). Die PCS ist für die sofortige Wiederverwendung mit einem anderen Fach der chirurgischen Instrumente undeine neue Reihe von trockenen Chemikalien und Wasser.
5. Überprüfen Sterilisation mit Bio-Indikatoren. Zeigen Handel erhältlich B / T Sure Biologische Indikatoren mit Sporen auf Papier (~ 10 ⁵ Sporen / Einheit) entweder G. imprägniert stearothermophilus (für feuchte Wärme verwendet wird) oder B. atrophaeus (für Ethylenoxid-Gassterilisation) im Inneren des Gehäuses für einen Sterilisationszyklus. Bei Abschluss der ClO ₂ Sterilisationszyklus, entfernen und aktivieren Sie die Indikatoren, dann inkubieren Indikatoren für 24-48 h auf Sterilisation zu validieren.
6. Überprüfen Sterilisation mit Sporensuspensionen. Zeigen wässrige Suspensionen von G. stearothermophilus-Sporen (~ 10 ⁵ cfu / ml) innerhalb der PCS für die Belichtung mit einem ClO _{2-Sterilisationszyklus.} Recover G. stearothermophilus Sporen auf die Chlordioxid-Behandlungen auf Antibiotika-Assay-Medium mit 1% lösliche Stärke ⁸ (keine Erholung zeigt Sterilität) ausgesetzt. Untersuchen refractility von treated Sporen mit Phasenkontrastmikroskopie (Sporen von ClO ₂ inaktiviert behalten Phase hellen Charakter ^14).
7. Überprüfen Sterilisation von harten Oberflächen. Impfen harten, nicht porösen Oberflächen aus Glas oder Metall mit wässrigen Suspensionen (~ 10 ⁵⁾ von G. Stearothermophilus Sporen gemacht. Zeigen geimpft Materialien in die PCS für die Behandlung mit einem ClO ₂ Sterilisationszyklus. Abtasten der behandelten Oberflächen mit handelsüblichen Difco HY-Check Tupfer und erhalten keine Wachstums bestätigt Sterilität.

2. "D-FENS"

1. Geräte. "D-FENS" ist eine zusammenklappbare Handheld-Flasche mit einem handbetriebenen Spritzauslösevorrichtung ausgestattet. Das flexible Kunststoffflasche hat einen Falten unten nach Stand-up, wenn voll, und der chemisch beständigen Kunststoff bietet mehrere Re-Anwendungen pro Spritze (Abbildung 3).
2. Generieren Wässrige ClO _{2 S} lösung. D-FENS verwendet 1-10 g Gesamtmenge der trockenen WiederMittel zur Erzeugung von bis zu 800 ml 50 bis 500 ppm Chlordioxid-Lösung (z. B. 4,7 g Natriumchlorit, 1,6 g Natriumsulfit und 1,3 g Natriumascorbat, mit Permutationen möglich). Verwenden Sie "Kinetik Kontrolle", eine neue 2-Schritt-Mischprozess mit:.. I Pre-Konzentration - Lösen Sie alle Reagenzien in einem kleinen Volumen, und ii Post-Verdünnung Reaktion - Verdünnen der Lösung bis zu ihrer endgültigen Arbeitsvolumen, wässrige Chlor erzeugen Kohlendioxid-Lösungen in der Spritzflasche in 2-9 min. Die Desinfektionslösung wird als feiner Nebel-oder Aerosol zu desinfizieren oder zu dekontaminieren bestimmt Oberflächen aufgesprüht. Die Chlordioxid-Lösung in D-FENS bleibt für mindestens 8 Stunden Verschiebung und der noch verbleibende Lösung kann nach unten Waschbecken oder Bodenabläufe am Ende einer Schicht, Biofilme zu spülen entleert werden stabil.
3. Mikrobiologische Validierung - Impfen porösen Oberflächen. Bereiten Petrischalen von Baird-Parker-Agar (BPA) enthält EigelbTellurit-(HE) und Hefeextrakt (YE) zu inokulieren und Agar-Oberfläche mit 0,1 ml einer ~ 10 ⁶ cfu / ml Suspension von 3-Stamm Cocktail von Staphylococcus aureus (S. aureus-A-100, die Enterotoxin-A, S. aureus produziert ATCC 14458, das Enterotoxin B produziert und S. aureus Enterotoxin D 993, die produziert) ^7. S. aureus als dem Zielorganismus ausgewählt, da es deutlich offensichtlich, produziert schwarze Kolonien, wenn sie nicht inaktiviert.
4. Mikrobiologische Validierung - Testing poröse Oberflächen. Mit den D-FENS Spray-Flasche mit Chlordioxid-Lösung, Spray der Desinfektionslösung auf die poröse Agar-Oberfläche. Verwenden konsequente, stetige Kraft etwa gleich Lösungsvolumina pro Spray-Trigger-Impuls zu verzichten. Drehen Sie die Platten 90 º zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen, um eine gleichmäßige Abdeckung des Agar-Oberfläche aus. Verwenden Sie diese Technik mit einem Glas Hockeystock und mit leichtem Druck auf chlor verbreitenne Kohlendioxid Lösung über die Agar-Oberfläche für mechanischen Abrieb (entspricht Wischen oder Scheuern - siehe Abbildung 4).
5. Mikrobiologische Validierung - harte Oberflächen. Impfen sterilisiert benutzerdefinierte Edelstahl (Typ 304) Gutscheine (4 "x 4", mit Gesamtfläche von 10,16 cm ²⁾ mit 0,2 ml Volumen von wässrigen Suspensionen von Bakterienzellen (zB S. aureus, Escherichia coli oder Listeria monocytogenes) und verbreiten Inokula gleichmäßig über Couponoberfläche. Air-Dry-Coupons für 30 Minuten bei Raumtemperatur in Laminarströmungshaube. Pick up geimpften Gutscheine mit einer sterilen Pinzette und tauchen in 20 ml Testlösung, die Chlordioxid in einer 100 ml stomacher Tasche. Nach Kontaktzeiten von 0,5 bis 5 min, löschen Sie die Desinfektionslösung durch Zugabe einer kleinen Menge von Natriumsulfit solide, dann kauen Lösung für 2 min in einem Mieder. Entfernen Tasche und in einer Sterilüberstand zurückziehen und seriell verdünnt solution auf vorgefertigte Agar-Platten, dann Inkubation für 24 Stunden, um Überlebende aufzuzählen.

3. Die PCS für frisches Obst und Gemüse

Die Fähigkeit verringert PCS-Behandlungen, um schädliche Krankheitserregern (E. coli und L. monocytogenes) an frischen Produkten zu töten, mit einem Spot-Impfung Verfahren, in dem eine hohe Krankheitserreger wurden auf den Außenflächen der Keile Tomaten entdeckt getestet.

1. Impfung. Impfen Sie die Außenflächen von 25-Gramm-Proben von Tomaten Wedges mit entweder 10 ⁵ KBE / g L. monocytogenes OSY-8578 oder mit 10 ⁶ KBE / g E. coli ATCC 11229, dann an der Luft trocknen in einem sterilen Bio-Haube für 15 min.
2. PCS Behandlung. Nach den Impfstoff trocknet, legen Sie die Tomaten-Keile (sterile Handschuhe tragen) in der PCS-und Test unter verschiedenen Bedingungen von Chlordioxid-Konzentration und Belichtungszeit. In einigen Fällen stellen Sporen Bioindikatoren G. stearothermophilus einnd B. atrophaeus innerhalb der PCS, die Tomaten-Keile begleiten und Validierung der Sterilisationsbehandlung (Abbildung 5).
3. Mikrobielle Wiederherstellung. Nach der Behandlung PCS, legen Keile Tomaten in einem Mieder Tasche mit 50 ml wässriger Phosphatpuffer (pH 7), dann kauen für 2 min mit einem Mieder Mixer.
4. Enumeration. Dosieren Sie zerkaut Lösung als seriell 10-fach Verdünnungen auf Agar-Platten CASO-Agar-Hefe-Extrakt (TSAYE) und Nähragar (NA) für L. monocyotgenes und E. coli sind, und verbreitet mit einem Glas Hockeyschläger, Deckplatten und Inkubation bei T = 35 ° C für 24-48 Std. Auflisten von Überlebenden mit einer Kolonie gegen mikrobielle Inaktivierung bestätigen.
5. Inaktivierung Polyphenoloxidase ("Bräunung") Enzyme. Zeigen nicht inokulierten Apfelscheiben in separaten Petrischalen innerhalb der PCS und setzen Chlordioxid (Abbildung 5). Nach der Behandlung, entfernen Sie die Petrischalen und setzen the Apfelscheiben in die Umgebung. Visuelle Beobachtung zeigte keine Bräunung für bis zu 1 Woche nach der Behandlung.

4. "D-Fend ALL"

1. Generieren Wässrige ClO _{2 S} lösung. D-Fend ALL verwendet kleine Mengen von Trockenchemikalien (Chlorit und SAMIA) in Wasser Chlordioxid-Lösung in 0,5-3,0 min generieren. Beispielsweise 0,8 bis 3,3 g mischen der Reagenzien in 15-1,200 ml einer wässrigen Lösung, um eine Chlordioxid-Lösung herzustellen.
2. Mikrobiologische Validierung - Textiles. Impfen sterile Streifen von Textilproben mit wässrigen Suspensionen von Bacillus anthracis Sterne oder Bacillus amyloliquefaciens Sporen und ließ Textilstreifen an der Luft trocknen in einer Steril. Pick-up-Streifen mit einer sterilen Pinzette und tauchen in 20 ml Chlordioxid-Lösung in einem 100 ml Stomacherbeutel. Bei 10 min, stillen Prozess, ohne die Sporen durch Zugabe einer kleinen Menge von Natriumsulfit solide, dann kauen Textilstreifen und Lösungfür 2 min in einem Mieder. Entfernen Tasche und in einer Steril seriell verdünnte Lösung auf vorgefertigte Agar-Platten, dann für 24 Stunden inkubiert und auflisten, um Dekontamination validieren.

Ergebnisse

Die einfach zu bedien PCS wurde entwickelt, um die Sterilität durch Inaktivierung bakterieller Sporensuspensionen oder Bakteriensporen Bioindikatoren in 30-Minuten-Behandlungen, die die kontrollierte Herstellung von Chlordioxid durch einzigartige Effektor-Chemie zu erreichen. Insbesondere überprüft mikrobiologische Validierungsstudien, dass die PCS erreicht Sterilität durch Inaktivierung Bioindikatoren mit Sporen (10 ⁵ Sporen / ml) von entweder G. stearothermophilus oder B. atrophaeus, d...

Diskussion

Diese grundlegenden R & D hat ein neues Forschungs-und technischen Richtungen durch Kooperationen mit Hochschulen, anderen Regierungsbehörden und der Industrie, die auf die Vermarktung von neuartigen, umweltfreundliche ("grüne") Technologien geführt haben, festgelegt. Chlordioxid ist das erste von der National Sanitation Foundation in 20 Jahren für sicherer, schneller und umweltfreundlicher als herkömmliche Behandlungen Sterilisation zugelassenen Verfahren. Die PCS, D-FENS und D-Fend ALLE Prototypen w...

Materialien

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