El esterilizador portátil Química (PCS), D-Fens, y D-Fend TODOS: Dióxido de Cloro nuevas tecnologías de descontaminación para las Fuerzas Armadas

Resumen

El P ortable C hemical S terilizer (PCS) es un revolucionario, la tecnología de esterilización casi sin agua-energía independiente para las unidades médicas del ejército. El PCS genera dióxido de cloro a partir de reactivos secos mezclados con agua en el lugar, a voluntad, y en el punto de uso (POU) en una maleta de plástico. El isinfectant D - pulverizador oods F y ES ambientalmente amigable anitation S (D-FENS a) y el isinfectant D para EN ambientalmente amigable econtamination D, para todo uso (D-Fend ALL) producir dióxido de cloro acuoso en una botella de spray desmontable y otras formas de realización posibles. Estas tecnologías de descontaminación versátiles matan microbios en aplicaciones de doble uso para los consumidores diversos miríada militares y civiles.

Resumen

Existe la necesidad de un ejército declarada de una tecnología de esterilización no de vapor de campo portátil que puede ser utilizado por los equipos quirúrgicos Delantero, Empresas Dentales, Asistencia Veterinaria Servicio Destacamentos, Hospitales de Apoyo de Combate y Zona Médicos Laboratorios para esterilizar instrumentos quirúrgicos y de esterilizar patológica especímenes antes de su eliminación en los quirófanos, áreas de tratamiento de emergencia y unidades de cuidados intensivos. El siguiente conjunto de la novela, las tecnologías de dióxido de cloro "limpia y verde" son versátiles y flexibles para adaptarse a satisfacer una serie de necesidades militares críticas para la descontaminación ^6,15. En concreto, el P ortable C hemical S terilizer (PCS) fue inventado para satisfacer las necesidades del campo de batalla urgentes y cerrar las brechas de capacidad crítica para la energía de la independencia, un transporte liviano, movilidad rápida, y una gran durabilidad en las implementaciones de alta intensidad hacia adelante ^3. Como un avance tecnológico revolucionario en ESTERILIZA quirúrgicatecnología de iones, el PCS es un Autoclave Modern Field que se basa en en el lugar, en el punto de uso, a voluntad generación de dióxido de cloro en lugar de vapor. Dos (2) unidades PCS esterilizar 4 bandejas quirúrgicas en 1 hora, que es el rendimiento equivalente de un gran autoclave de vapor (apodado "Bertha" en las implementaciones debido a su tamaño engorroso, dimensiones voluminosas, y peso). Sin embargo, el PCS opera utilizando el 100% menos de electricidad (0 frente a 9 kW) y un 98% menos de agua (10 vs 640 oz), reduce significativamente el peso en un 95% (20 vs 450 libras, un ascensor de 4 hombres) y el cubo en un 96% (2,1 vs 60,2 pies ^3), y prácticamente elimina los retos difíciles en los despliegues a plazo de las reparaciones y el mantenimiento de un funcionamiento fiable, el levantamiento y el transporte y la energía eléctrica necesaria para las autoclaves de vapor.

Introducción

La tecnología PCS procede de donde no existía ningún dispositivo comercial previamente y genera el dióxido de cloro desinfectante (ClO ₂₎ que ha demostrado su capacidad para matar patógenos vegetativos en los productos frescos ^3,6,9-13,15 o para descontaminar las esporas bacterianas. ^{6, 14,15,17} El PCS ha laboratorio validado específicamente para efectuar la esterilización contra cultivos vivos de Geobacillus stearothermophilus (GS) esporas (véase relacionados Referencia ⁸⁾ y esporas bioindicadores de G. stearothermophilus y Bacillus atrophaeus (BA) ^6,15,16. El PCS también se ha adaptado para operar con condiciones menos estrictas para garantizar la inocuidad de los alimentos mediante la inactivación de la vegetativa patógenos Listeria monocytogenes y Escherichia coli en productos frescos como los tomates enteros, y para extender la vida útil de los productos listos para consumir, por ejemplo , por el INACtivating la enzima polifenoloxidasa pardeamiento en manzanas en rodajas ^6,15. Para generar dióxido de cloro, el PCS nuevos usos química efector que procede a través de reacciones de oxidación-reducción a pH casi neutro, eliminando así el uso de ácidos y las dificultades inherentes de envío, almacenamiento, manipulación, y la eliminación de residuos ácidos en militar de gran hacia adelante despliegues ^1,2,4,17. Además de los militares, el PCS también pueden ser utilizadas por Seguridad Nacional / Defensa; durante los desastres naturales (Superstorm Sandy, tsunamis, huracanes Katrina) que incapacitan el acceso a la electricidad, el agua potable y la eliminación de desechos; en el lugar por primera respondedores de emergencia; y en los hospitales comunitarios o escuelas durante cortes de energía (apagones y caídas de tensión).

El isinfectant D - pulverizador para oods F y ES ambientalmente amigable anitation-S (D-FENS a) también utiliza la química efector (3 componentes químicos) y un proceso de mezcla de 2-paso ( I. Preconcentración seguido de ii. Dilución después de la reacción) para generar dióxido de cloro acuoso, sobre todo en una botella de spray desmontable para la descontaminación de superficies de material del ejército, equipo de manipulación de alimentos y equipos de alimentación de campo en cocinas de campaña del Ejército y de los centros sanitarios y la Marina Cocinas, unidades médicas, duchas y letrinas en cualquier lugar grandes números de personal desplegado co-existir en las proximidades ^{de 5,6.} Las pruebas de validación mostró que los D-FENS a elimina el patógeno Staphylococcus aureus, un patógeno transmitido por alimentos comunes, sobre superficies porosas ^14. "D-Fend ALL" (isinfectant D para EN ambientalmente amigable econtamination D, de uso múltiple) proporciona unas sencillas (2 componentes químicos), alternativa más conveniente (1-etapa de mezcla) con una versatilidad sin igual para la producción de dióxido de cloro acuoso para descontaminar bacteriana esporas en textiles, para la desinfección de superficies para promover sanitación y la higiene, y para mejorar la calidad del agua y la seguridad, con ventajas especiales para aplicaciones que requieren la rápida producción de grandes volúmenes de soluciones de dióxido de cloro diluido utilizando pequeñas cantidades de materiales para aplicaciones en nuevas tecnologías de reciclaje de aguas grises diseñados para generar agua limpia y potable para el inicio de Expedicionarias Campamentos Base ^2.

Una variedad de mecanismos existen, de acuerdo con la Ley de Transferencia de Tecnología Federal para facilitar la transferencia de tecnologías federales a entidades no federales como una manera de fomentar el desarrollo y comercialización de tecnologías para el beneficio material de la nación. En consecuencia, con su potencial creciente para muchos usos militares y civiles, el PCS, D-pantanos, y D-Fend TODAS las tecnologías se han patentado y transferido a la industria de la comercialización a través de acuerdos de licencia de patentes y licencias de evaluación comercial. Una versión de liberación lenta y controlada de los D-FENS a (denominada & #8220, D-FENS a Lite ") fue la tecnología transferida a la industria comercial para su incorporación en materiales de embalaje para extender la vida útil de bayas frescas, y el PCS también ha sido la tecnología transferida a la academia y otras agencias gubernamentales para la realización de ensayos comparativos con otras tecnologías, para la investigación sobre seguridad alimentaria con materias primas de productos frescos, y para mejorar la educación científica de pregrado. La transferencia de tecnología de los PCS y su química condujo a un producto comercial aprobado para la esterilización bio-capucha con mejoras en el tiempo, el costo y la protección del medio ambiente en comparación con los tratamientos convencionales de formaldehído.

Protocolo

1. El esterilizador químico portátil (PCS)

1. Equipo. El PCS es un dispositivo innovador para, independiente de la energía, la esterilización médico portátil de punto de uso. A estos efectos, un pelícano maleta de plástico rígido comercial fue embellecido con las características especiales de diseño para dar cabida a la esterilización (Figura 1).
2. Diseño del equipo. a) Un recipiente de reacción de boca ancha recibe los reactivos químicos secos y el agua; b) dos válvulas de retención instaladas en la pared de la caja alivia presión a 1 psi; c) una válvula de entrada filtrada permite que el aire se bombea en la cámara para el lavado; d) un tubo de circulación distribuye el aire a través de la cámara después de la esterilización; dispositivos) e) depurador seco desechable (carbón activado injertadas sobre las válvulas de retención de salida de eliminar los residuos y garantizar la salud y la seguridad del usuario y el medio ambiente; y f) pilotes en la base de la caja se adaptan a una bandeja de instrumental quirúrgico o de otro bandeja perforada y maximizar de flujo de gas duranteenrojecimiento.
3. Operación. Coloque las piezas en una superficie plana y abra la tapa. Coloque una bandeja quirúrgica que contiene instrumentos limpios, no estériles y envuelto en papel azul en autoclave los pilotes dentro de la caja. Mezclar los productos químicos secos y agua (por ejemplo, 93 g de clorito de sodio, 63 g de sulfito de sodio, 25 g de ascorbato de hidrógeno de sodio, y 300 ml de agua - otras permutaciones son posibles) en el recipiente de reacción de boca ancha para iniciar la reacción química, a continuación, cierre y bloqueo la tapa. En menos de 2 minutos, la reacción produce abundante esterilizante de dióxido de cloro, el calor, y la humedad. A los 25 minutos, conecte una bomba funciona con baterías o aire alimentado a mano a la válvula de entrada y flujo de aire dentro de la cámara durante aprox. 5 min (Figura 2).
4. Finalización del ciclo y re-uso. Abra la caja y retire la bandeja quirúrgica de instrumentos estériles. Deseche el recipiente de reacción (agua y sales químicas benignos). El PCS está disponible para su reutilización inmediata con otra bandeja de instrumentos quirúrgicos yuna nueva serie de productos químicos secos y agua.
5. Validación de Esterilización con bioindicadores. Coloque disponible comercialmente B / T Indicadores Biológicos Claro que contenían esporas impregnadas en papel (~ 10 ⁵ esporas / unidad) de cualquiera de G. stearothermophilus (utilizados para el calor húmedo) o B. atrophaeus (utilizado para la esterilización por gas óxido de etileno) dentro de la caja para un ciclo de esterilización. A la finalización del ciclo de esterilización de ClO _2, eliminar y activar los indicadores, a continuación, incubar indicadores durante 24-48 h para validar la esterilización.
6. Validación de Esterilización con Spore Suspensiones. Coloque las suspensiones acuosas de G. esporas stearothermophilus (~ 10 ⁵ ufc / ml) dentro de los PCS para la exposición a un ciclo de esterilización de ClO _2. Recuperar G. esporas stearothermophilus expuestos a los tratamientos de dióxido de cloro en los antibióticos de medio de ensayo con 1% de almidón soluble ⁸ (sin recuperación indica la esterilidad). Examine refractibilidad de treated esporas con microscopio de contraste de fase (esporas inactivados por _ClO2 conservan fase brillante carácter ^14).
7. Validación de la esterilización de superficies duras. Se inoculan las superficies duras, no porosas de vidrio o de metal con suspensiones acuosas (~ 10 ⁵⁾ de stearothermophilus g. Esporas. Coloque los materiales inoculados en el PCS para el tratamiento con un ciclo de esterilización de ClO _2. Muestreo de las superficies tratadas con comercialmente disponibles Difco HY-Check hisopos y la obtención de no crecimiento confirma la esterilidad.

2. "D pantanos"

1. Equipo. "D-FENS a" es una botella de mano plegable equipado con un dispositivo pulverizador de gatillo manual. La botella de plástico flexible tiene un fondo con fuelle para stand-up cuando está llena, y el plástico químicamente resistente permite múltiples reutilizaciones por pulverizador (Figura 3).
2. Generar acuosa _{ClO2 S} olución. D-FENS a usos 1-10 g cantidad total de re secoagentes para generar hasta 800 ml de 50 - solución de 500 ppm de dióxido de cloro (por ejemplo, clorito de 4,7 g de sodio, sulfito de sodio 1,6 g, y 1,3 g de ascorbato de sodio, con permutaciones posibles). Use "control de la cinética," una novela de mezcla procedimiento que comprende 2-paso:.. I Pre-concentración - disolver todos los reactivos en un volumen pequeño, y ii dilución después de la reacción - la dilución de la solución a su volumen de trabajo final, para generar cloro acuoso soluciones de dióxido de pulverización en la botella en 2-9 min. La solución desinfectante se rocía como una fina niebla o aerosol para desinfectar o descontaminar superficies destinadas. La solución de dióxido de cloro en D-CENF se mantiene estable durante un mínimo de cambio 8 horas y la solución restante puede ser vaciado hacia abajo del fregadero o desagües de piso en el final de un turno para purgar las biopelículas.
3. Microbiológicos Validación - inocular las superficies porosas. Preparar platos Petri de Baird-Parker Agar (BPA) que contienen yema de huevotelurito (AET) y extracto de levadura (YE) e inocular la superficie de agar con 0,1 ml de una suspensión ~ 10 ⁶ ufc / ml de un cóctel 3-cepa de Staphylococcus aureus (S. aureus A-100 que produce enterotoxina A, de S. aureus ATCC 14458 que produce enterotoxina B, y S. aureus 993 que produce enterotoxina D) ^7. S. aureus fue seleccionado como el organismo diana, ya que produce colonias negras claramente evidentes, si no inactivado.
4. Microbiológicos Validación - Pruebas Superficies porosas. El uso de los D-FENS a pulverizar la solución de dióxido de cloro que contiene la botella, rocíe la solución desinfectante en la superficie del agar porosa. Utilice la fuerza coherente, constante para dispensar volúmenes aproximadamente iguales de solución por cada pulso de pulverización gatillo. Girar las placas de 90 º entre pulsos sucesivos para aplicar una cobertura uniforme de la superficie del agar. También utilice esta técnica con un palo de hockey vidrio y aplicando una ligera presión para extender cloraciónsolución de dióxido de NE sobre la superficie del agar para la abrasión mecánica (equivalente a limpiar o fregar - véase la Figura 4).
5. Microbiológicos Validación - superficies duras. Inocular esterilizada de acero inoxidable de encargo (tipo 304) cupones (4 "x 4", con una superficie total de 10,16 cm ²⁾ con 0,2 ml de volumen de las suspensiones acuosas de las células bacterianas (por ejemplo, S. aureus, Escherichia coli, o Listeria monocytogenes) y difundir inóculos de manera uniforme en toda la superficie cupón. Cupones Aire secar durante 30 min a temperatura ambiente en la campana de flujo laminar. Recoge cupones inoculadas con una pinza estéril y sumergirse en la solución de ensayo de 20 ml que contiene dióxido de cloro en una bolsa de 100 ml peto. Después de tiempos de contacto de 0,5 a 5 min, apagar la solución desinfectante mediante la adición de una pequeña cantidad de sulfito de sodio sólido, luego masticar solución durante 2 min en un Stomacher. Retire la bolsa y en una campana de flujo laminar retirar el sobrenadante y diluir en serie solucin sobre placas de agar pre-hechas, y luego se incuba durante 24 horas para enumerar los sobrevivientes.

3. Los PCS para las Frutas y Hortalizas Frescas

La capacidad de reducción de tratamientos PCS para matar patógenos transmitidos por alimentos nocivos (E. coli y L. monocytogenes) en los productos frescos se ensayó usando un método de mancha de la inoculación en el que fueron vistos altos niveles de patógenos en las superficies exteriores de las cuñas del tomate.

1. La inoculación. Inocular las superficies exteriores de 25 muestras de un gramo de cuñas de tomate, ya sea con 10 ⁵ UFC / g de L. monocytogenes OSY-8578 o con 10 ⁶ UFC / g E. coli ATCC 11229, a continuación, secar al aire en un bio-campana estéril durante 15 min.
2. Tratamiento PCS. Después de que se seque el inóculo, coloque las rebanadas de tomate (utilizar guantes estériles) en el PCS y prueba bajo diferentes condiciones de concentración de dióxido de cloro y el tiempo de exposición. En algunos casos, colocar esporas bioindicadores de G. stearothermophilus unª B. atrophaeus dentro de los PCS para acompañar a los gajos de tomate y validar el tratamiento de esterilización (Figura 5).
3. Microbial Recovery. Después del tratamiento de PCS, coloque cuñas de tomate en una bolsa Stomacher con 50 ml de tampón de fosfato acuoso (pH 7), y luego masticar durante 2 minutos con un mezclador Stomacher.
4. Enumeración. Dispensar la solución masticado como en serie de 10 diluciones en placas de agar de tripticasa de soja agar de extracto de levadura-(TSAYE) y agar nutriente (NA) para L. monocyotgenes y E. coli, respectivamente, y la extensión con un palo de hockey de cristal, tapa e incubar las placas a T = 35 ° C durante 24-48 horas. Enumerar los sobrevivientes utilizando un contador de colonias para confirmar la inactivación microbiana.
5. La inactivación POLIFENOLOXIDASA ("dorar") Enzimas. Coloque las rodajas de manzana inoculado en placas de Petri separadas dentro de los PCS y exponer al dióxido de cloro (Figura 5). Después del tratamiento, retire las placas de Petri y exponer ªrodajas de manzana e en el entorno ambiental. La observación visual no mostró oscurecimiento por hasta 1 semana después del tratamiento.

4. "D-Fend ALL"

1. Generar acuosa _{ClO2 S} olución. D-Fend TODO utiliza pequeñas cantidades de productos químicos secos (clorito y Samia) en agua para generar solución de dióxido de cloro en el 0,5 a 3,0 min. Por ejemplo, la mezcla 0.8-3.3 g de reactivos en 15-1,200 ml de solución acuosa para producir una solución de dióxido de cloro.
2. Microbiológicos Validación - Textiles. Inocular tiras estériles de muestras textiles con suspensiones acuosas de Bacillus anthracis estrellas o esporas de Bacillus amyloliquefaciens, y dejar que las tiras textiles aire seco en una campana de flujo laminar. Recoja las tiras con una pinza estéril y sumergirse en 20 ml de solución de dióxido de cloro en 100 ml stomacher bolsa. En 10 min, procedimiento de refrigerado rápido sin afectar a las esporas mediante la adición de una pequeña cantidad de sulfito de sodio sólido, luego masticar tira de textil y solucióndurante 2 minutos en un peto. Retire la bolsa y en una campana de flujo laminar en serie solución diluida en placas de agar pre-hechas, y luego incubar durante 24 hr y enumerar para validar la descontaminación.

Resultados

El Easy-To-operar PCS fue diseñado para lograr la esterilidad mediante la inactivación de suspensiones de esporas bacterianas o bacterianas esporas bioindicadores en los tratamientos de 30 minutos que implica la producción controlada de dióxido de cloro mediante la química efector único. Específicamente, estudios de validación microbiológicos verificaron que el PCS lograrse la esterilidad mediante la inactivación de bio-indicadores que contienen esporas (10 ⁵ esporas / ml) de cualquiera de G.

Discusión

Esta fundacional de I + D ha establecido nuevas direcciones de investigación y técnicos a través de la colaboración con el mundo académico, otras agencias gubernamentales y de la industria que han conducido a la comercialización de la novela, el medio ambiente ("verde") tecnologías. El dióxido de cloro es el primer método aprobado por la Fundación Nacional de Saneamiento en 20 años de seguro, más rápido, y la esterilización más respetuosos con el medio ambiente que los tratamientos convencionale...

Materiales

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