Les auteurs tiennent à remercier leur gratitude au programme 6.1 US Army Environmental Quality recherche fondamentale, l&#39;US Army Institute of Surgical Research, et programme d&#39;amélioration constante du produit et NSRDEC expéditionnaire Base Camp TECD pour le financement de ces travaux. Nous sommes reconnaissants à Adam driks (Loyola University Medical Center) pour la micrographie de la figure 6B.

1. Le stérilisateur chimique portative (PCS) <ol><li> Équipement. Le PCS est un dispositif innovant pour portable, autonome en énergie, la stérilisation médicale point d&#39;utilisation. À ces fins, un PELICAN valise en plastique rigide commercial a été agrémenté de caractéristiques de conception spéciales pour accueillir la stérilisation (Figure 1). </li><li> Conception de l&#39;équipement. a) Un réacteur à large ouverture reçoit les réactifs chimiques secs et de l&#39;eau; b) deux clapets installés dans la paroi du boîtier soulage la pression à 1 psi; c) une soupape d&#39;admission permettant à l&#39;air filtré d&#39;être pompé dans la chambre de rinçage; d) un tube de circulation distribue l&#39;air à travers la post-stérilisation de la chambre; appareils) e) épurateur à sec jetable (charbon activé greffées sur les clapets de sortie éliminer les résidus et assurer la santé et la sécurité de l&#39;utilisateur et de l&#39;environnement; et f) pilotis dans la base de l&#39;affaire accueillir un plateau d&#39;instruments chirurgicaux ou autre plateau perforé et maximiser l&#39;écoulement de gaz pendantrinçage. </li><li> Fonctionnement. Placez les PCS sur une surface de niveau et ouvrez le couvercle. Placez un plateau chirurgical contenant des instruments propres, non stériles et emballés dans du papier autoclave bleu sur les échasses l&#39;intérieur du boîtier. Mélanger les produits chimiques secs et de l&#39;eau (par exemple, 93 g de chlorite de sodium, 63 g de sulfite de sodium, 25 g de sodium hydrogène ascorbate, et 300 ml d&#39;eau - autres permutations sont possibles) dans le récipient de réaction à large ouverture pour amorcer la réaction chimique, puis fermez et verrouillez le couvercle. En moins de 2 min, la réaction produit abondant stérilisant de dioxyde de chlore, à la chaleur et à l&#39;humidité. À 25 min, connectez une pompe fonctionnant sur batterie ou de l&#39;air propulsé à la main à la soupape d&#39;admission et le débit d&#39;air dans la chambre pendant env. 5 min (Figure 2). </li><li> Achèvement du cycle et la réutilisation. Ouvrez le boîtier et retirer le plateau d&#39;instruments chirurgicaux stériles. Éliminer le récipient de réaction (de l&#39;eau et des sels chimiques bénignes). Le PCS est disponible pour une réutilisation immédiate avec un autre plateau d&#39;instruments chirurgicaux etune nouvelle série de produits chimiques secs et de l&#39;eau. </li><li> Validation de stérilisation avec les bio-indicateurs. Placez disponible dans le commerce B / T indicateurs biologiques Sure contenant des spores imprégnées sur papier (~ 10 5 spores / unité) soit G. stearothermophilus (utilisés pour la chaleur humide) ou B. atrophaeus (utilisé pour la stérilisation de gaz d&#39;oxyde d&#39;éthylène) dans le cas d&#39;un cycle de stérilisation. À la fin du cycle de stérilisation ClO 2, retirer et activer les indicateurs, puis incuber pendant 24-48 h indicateurs pour valider la stérilisation. </li><li> Validation de stérilisation avec Spore suspensions. Placez suspensions aqueuses de G. spores stearothermophilus (~ 10 5 cfu / ml) à l&#39;intérieur des PCS pour l&#39;exposition à un cycle de stérilisation ClO 2. Récupérer G. stearothermophilus spores exposés à des traitements de dioxyde de chlore sur les antibiotiques Assay Medium avec 1% d&#39;amidon soluble 8 (pas de récupération indique la stérilité). Examiner réfractilité de treatespores d avec microscopie à contraste de phase (spores inactivées par ClO 2 conservent la phase caractère brillant 14). </li><li> Validation Stérilisation des surfaces dures. Inoculer, les surfaces dures non poreuses en verre ou en métal avec des suspensions aqueuses (~ 10 5) des spores de G.. Placer les produits inoculés dans le PCS pour le traitement avec un cycle de stérilisation ClO 2. L&#39;échantillonnage des surfaces traitées avec commerce Difco HY-Vérifier les tampons et obtenir une croissance nulle confirme la stérilité. </li></ol> 2. &quot;D-marais&quot; <ol><li> Équipement. &quot;D-marais&quot; est une bouteille de poche pliable équipé d&#39;un dispositif anti-déclenchement manuel. La bouteille en plastique souple a un fond à soufflet de stand-up quand il est plein, et le plastique résistant aux produits chimiques permet de multiples réutilisations par pulvérisateur (Figure 3). </li><li> Générer aqueuse ClO 2 S olution. D-FENS utilise 1-10 g quantité totale de re secagents de générer jusqu&#39;à 800 ml de 50 à 500 ppm de solution de dioxyde de chlore (par exemple, 4,7 g de chlorite de sodium, 1,6 g de sulfite de sodium et 1,3 g d&#39;ascorbate de sodium, avec des permutations possibles). Utilisez le «contrôle de la cinétique», un roman 2-étape de mélange processus comprenant:.. I pré-concentration - dissoudre tous les réactifs dans un petit volume, et ii post-réaction dilution - dilution de la solution à son volume de travail finale, pour produire du chlore aqueux solutions de dioxyde de carbone dans le flacon vaporisateur de 2-9 min. La solution désinfectante est pulvérisée sous forme de brouillard ou d&#39;aérosol amende pour désinfecter ou décontaminer les surfaces destinées. La solution de dioxyde de chlore en D-FENS reste stable pendant un minimum de 8 heures décalage et toute solution restante peut être vidé vers le bas évier ou siphons de sol, à la fin d&#39;un changement de purger les biofilms. </li><li> Microbiologique Validation - inoculation surfaces poreuses. Préparer des boîtes de Pétri de Baird-Parker Agar (BPA) contenant du jaune d&#39;oeuftellurite (AET) et extrait de levure (YE) et inoculer surface de la gélose avec 0,1 ml d&#39;une cfu / ml de suspension d&#39;un cocktail 3 de la souche de Staphylococcus aureus (S. aureus A-100, qui produit l&#39;entérotoxine A, S. aureus ~ 10 6 ATCC 14458 qui produit une entérotoxine B, et S. aureus 993 qui produit une entérotoxine D) 7. S. aureus a été sélectionné en tant que l&#39;organisme cible, car il produit des colonies noires distinctement évidentes, si elle n&#39;est pas inactivée. </li><li> Microbiologique Validation - Test surfaces poreuses. Utilisation des D-FENS pulvériser une solution de dioxyde de chlore de la bouteille contenant, pulvériser la solution désinfectante sur la surface de la gélose poreux. Utilisez, force constante conforme à distribuer des volumes à peu près égales de solution par pulvérisation impulsion de déclenchement. Faites tourner les plaques à 90 ° entre impulsions successives d&#39;appliquer une couverture uniforme de la surface de la gélose. Également utiliser cette technique avec un bâton de hockey en verre et en appliquant une légère pression pour répandre chlorationsolution de dioxyde de ne plus la surface de la gélose pour l&#39;abrasion mécanique (équivalent à l&#39;essuyage ou lavage - voir la figure 4). </li><li> Microbiologique Validation - surfaces dures. Inoculer stérilisé acier inoxydable personnalisé coupons (10,16 cm 2 4 &quot;x 4&quot;, avec une surface totale) (type 304) avec 0,2 ml de volume de suspensions aqueuses de cellules bactériennes (par exemple, S. aureus, Escherichia coli, Listeria monocytogenes ou) et réparties uniformément sur toute la surface inoculum de coupon. Coupons air sec pendant 30 min à température ambiante dans une hotte à flux laminaire. Pick-up coupons inoculés avec des pinces stériles et plonger dans 20 ml de solution d&#39;essai contenant du dioxyde de chlore dans un sac de 100 ml de plastron. Après des temps de 0,5 à 5 min de contact, tremper la solution de désinfectant en ajoutant une petite quantité de sulfite de sodium solide, puis mastiquer solution pendant 2 min dans un stomacher. Retirer le sac et dans une hotte à flux laminaire retirer surnageant et diluer en série solution sur des plaques d&#39;agar-agar pré-faites, puis incuber pendant 24 heures à énumérer les survivants. </li></ol> 3. PCS pour les fruits et légumes frais La capacité de PCS traitements réduits à tuer les agents pathogènes d&#39;origine alimentaire nuisibles (E. coli et L. monocytogenes) sur des produits frais a été testée en utilisant une méthode place l&#39;inoculation dans laquelle des niveaux élevés de pathogènes ont été repérés sur les surfaces extérieures des quartiers de tomate. <ol><li> Inoculation. Ensemencer les surfaces extérieures des 25 échantillons de grammes de morceaux de tomates avec soit 10 5 UFC / g L. monocytogenes OSY-8578 ou 10 6 UFC / g E. coli ATCC 11229, puis sécher à l&#39;air dans un bio-hotte stérile pendant 15 min. </li><li> traitement PCS. Après le séchage de l&#39;inoculum, placer les morceaux de tomates (porter des gants stériles) dans les PCS et essai dans différentes conditions de concentration de chlore de dioxyde de carbone et le temps d&#39;exposition. Dans certains cas, placez spores bio-indicateurs de G. stearothermophilus unee B. atrophaeus intérieur du PCS pour accompagner les morceaux de tomates et valider le traitement de stérilisation (Figure 5). </li><li> Microbienne de récupération. Après le traitement de PCS, placer des morceaux de tomates dans un sac Stomacher avec 50 ml de tampon de phosphate aqueux (pH 7), puis mastiquer pendant 2 min avec un mélangeur à stomacher. </li><li> Énumération. Distribuer la solution mastiqué comme série de 10 dilutions sur des plaques de gélose de soja trypsique Extrait Agar-levure (TSAYE) et gélose nutritive (NA) pour L. monocyotgenes et E. coli, respectivement, et la propagation d&#39;un bâton de hockey en verre, couvrir et incuber les plaques à T = 35 ° C pendant 24-48 h. Énumérer les survivants à l&#39;aide d&#39;un compteur de colonies de confirmer l&#39;inactivation microbienne. </li><li> Inactivation polyphénoloxydase (&quot;brunissement&quot;) enzymes. Placer les tranches de pomme non inoculés dans des plats séparés de Petri à l&#39;intérieur des PCS et exposer au dioxyde de chlore (figure 5). Après le traitement, retirer les boîtes de Pétri et exposer etranches de pomme e dans le milieu ambiant. L&#39;observation visuelle n&#39;a montré aucun brunissement jusqu&#39;à 1 semaine après le traitement. </li></ol> 4. &quot;D-Fend ALL&quot; <ol><li> Générer aqueuse ClO 2 S olution. D-Fend ALL utilise de petites quantités de produits chimiques secs (chlorite et Samia) dans de l&#39;eau pour produire une solution de dioxyde de chlore dans 0,5-3,0 min. Par exemple, de 0,8 à 3,3 g de mélange de réactifs dans 15-1,200 ml de solution aqueuse pour produire une solution de dioxyde de chlore. </li><li> Microbiologique Validation - Textiles. Ensemencer des échantillons stériles de bandes textiles avec des suspensions aqueuses de Bacillus anthracis Sterne ou des spores de Bacillus amyloliquefaciens, et de laisser des bandes textiles sécher à l&#39;air dans une hotte à flux laminaire. Pick-up bandes avec des pinces stériles et plonger dans 20 ml de solution de dioxyde de chlore dans 100 ml stomacher sac. A 10 min, processus éteindre sans affecter les spores en ajoutant une petite quantité de sulfite de sodium solide, puis mastiquer bande textile et solutionpendant 2 min dans un plastron. Retirer le sac et dans une hotte à flux laminaire diluer en série solution sur des plaques d&#39;agar pré-faites, puis incuber pendant 24 heures et énumérer pour valider décontamination. </li></ol>

<ol>
	<li>Curtin, M. A., Taub, I. A., Kustin, K., Sao, N., Duvall, J. R., Davies, K., Doona, C. J., Ross, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ascorbate-induced+oxidation+of+formate+by+peroxodisulfate:+product+yields,+kinetics+and+mechanism.">Ascorbate-induced oxidation of formate by peroxodisulfate: product yields, kinetics and mechanism.</a> Research on Chemical Intermediates. 30 (6), 647-661 (2004).</li><li>Curtin, M. A., Dwyer, S., Bukvic, D., Doona, C. 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H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inactivation+kinetics+of+inoculated+Escherichia+coli+O175:H7+and+Salmonella+enterica+on+lettuce+by+chlorine+dioxide+gas.">Inactivation kinetics of inoculated Escherichia coli O175:H7 and Salmonella enterica on lettuce by chlorine dioxide gas.</a> Food Microbiology. 25 (2), 244 (2008).</li><li>Kim, Y. -. J., Lee, S. -. H., Park, J. i., Park, J. o., Chung, M., Kwon, K., Chung, K., Won, M., Song, K. 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E., Kustin, K., Sisson, D., Chandra, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+Safety+and+Extended+Shelf+Life+of+Fresh+Produce+for+the+Military.">Enhanced Safety and Extended Shelf Life of Fresh Produce for the Military.</a> Microbial Safety of Fresh Produce. , 263-288 (2009).</li><li>Taub, I. A., Roberts, W., LaGambina, S., Kustin, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+Dihydrogen+Formation+in+the+Magnesium&#8722;Water+Reaction.">Mechanism of Dihydrogen Formation in the Magnesium&#8722;Water Reaction.</a> Journal of Physical Chemistry. 106 (35), 8070 (2002).</li><li>Young, S. B., Setlow, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+killing+of+Bacillus+subtilis+spores+by+hypochlorite+and+chlorine+dioxide.">Mechanisms of killing of Bacillus subtilis spores by hypochlorite and chlorine dioxide.</a> Journal of Applied Microbiology. 95 (1), 54 (2003).</li></ol>

Nous n&#39;avons pas d&#39;autres informations.

Ce fondateur de R &amp; D a défini de nouvelles orientations de recherche et techniques à travers des collaborations avec le milieu universitaire, d&#39;autres organismes gouvernementaux, l&#39;industrie et qui ont conduit à la commercialisation de nouveaux produits, respectueux de l&#39;environnement (&quot;vert&quot;) technologies. Le dioxyde de chlore est la première méthode approuvée par la National Sanitation Foundation en 20 ans pour sûr, plus rapide, et la stérilisation plus respectueux de l&#39;environne...

La technologie PCS produit d&#39;où aucun dispositif commercial existait auparavant et génère le dioxyde de chlore désinfectant (ClO 2) qui a prouvé sa capacité à tuer les agents pathogènes végétatifs de produits frais 3,6,9-13,15 ou pour décontaminer les spores bactériennes. 6, 14,15,17 Les PCS a été validé laboratoire spécifiquement pour effectuer la stérilisation contre les cultures vivantes de Geobacillus stearothermophilus (GS) spores (voir liée à la référence 8) et spores bio-indicateurs de G. stearothermophilus et Bacillus atrophaeus (BA) 6,15,16. Le PCS a également été adapté pour fonctionner avec des conditions moins strictes pour assurer la sécurité alimentaire en inactivant le végétative pathogènes Listeria monocytogenes et Escherichia coli sur les produits frais, tels que les tomates entières, et à prolonger la durée de vie des produits fraîchement coupés, par exemple , par AINCtiver l&#39;enzyme polyphénoloxydase de brunissement des tranches de pommes 6,15. Pour produire du dioxyde de chlore, le PCS utilise roman chimie effecteur qui procède par des réactions d&#39;oxydo-réduction à pH quasi neutre, éliminant ainsi l&#39;utilisation d&#39;acides et les difficultés inhérentes à l&#39;expédition, le stockage, la manipulation et l&#39;élimination des déchets acides dans beaucoup d&#39;avance militaire déploiements 1,2,4,17. En plus de l&#39;armée, les PCS peuvent également être utilisés par la Sécurité intérieure / Défense; lors de catastrophes naturelles (Superstorm Sandy, tsunamis, ouragans Katrina) que neutraliser l&#39;accès à l&#39;électricité, l&#39;eau potable et l&#39;élimination des déchets; sur place par les premiers intervenants d&#39;urgence; et dans les hôpitaux ou les écoles pendant les pannes d&#39;électricité (coupures et délestages) communautaires. Le D isinfectant - pulvérisateur pour oods F et FR vironmentally-friendly S anitation (D-Fens) utilise également la chimie effecteur (3 composants chimiques) et un processus de mélange 2 temps ( <em&gt; I. Pré-concentration suivie par ii. Post-réaction dilution) pour produire du dioxyde de chlore aqueux, principalement dans un flacon pulvérisateur pliable pour décontaminer les surfaces de matériel de l&#39;armée, de l&#39;équipement de manutention des aliments et de l&#39;équipement d&#39;alimentation de champ dans les cuisines de campagne de l&#39;Armée et des centres sanitaires et Marine galères, des unités médicales, des douches et des latrines où un grand nombre de personnel déployé co-existent à proximité 5,6. Des essais de validation ont montré que D-FENS élimine l&#39;agent pathogène Staphylococcus aureus, un agent pathogène d&#39;origine alimentaire commune, sur des surfaces poreuses 14. &quot;D-Fend ALL&quot; (de isinfectant D pour FR econtamination D vironmentally famille, tout usage) fournit une procédure simplifiée (2 composants chimiques), alternative plus commode (1-étape de mélange) avec une polyvalence inégalée pour produire du dioxyde de chlore aqueux à décontaminer bactérienne spores sur les textiles, pour la désinfection des surfaces de promouvoir sanitation et l&#39;hygiène, et à améliorer la qualité de l&#39;eau et de la sécurité, avec des avantages particuliers pour les applications nécessitant la production rapide de grandes quantités de solutions de dioxyde de chlore diluée à l&#39;aide de petites quantités de matériaux pour des applications dans de nouvelles technologies de recyclage des eaux grises destinées à générer, de l&#39;eau propre et potable pour le démarrage expéditionnaires base Camps 2. Une variété de mécanismes existent conformément à la Loi sur le transfert de technologie fédéral pour faciliter le transfert de technologies fédéral aux entités non fédérales comme un moyen d&#39;encourager le développement et la commercialisation de technologies pour le bénéfice matériel de la nation. Par conséquent, leur potentiel en plein essor pour de nombreuses utilisations militaires et civils, les PCS, D-Fens et D-Fend TOUTES les technologies ont été brevetées et transféré à l&#39;industrie pour la commercialisation via des accords de licence de brevets et licences d&#39;évaluation commerciale. Une version lente, à libération contrôlée de D-FENS (appelé &amp; #8220; D-FENS Lite &quot;) était la technologie transférée à l&#39;industrie commerciale pour l&#39;incorporation dans les matériaux d&#39;emballage pour prolonger la durée de vie de fruits frais, et les PCS a également été la technologie transférée aux universités et d&#39;autres organismes gouvernementaux pour des essais comparatifs avec d&#39;autres technologies, pour la recherche sur la sécurité alimentaire avec des produits de fruits et légumes frais, et d&#39;améliorer l&#39;éducation de premier cycle en sciences. Le transfert de technologie des PCS et sa chimie conduit à un produit commercial agréé pour la bio-capot stérilisation avec des améliorations dans le temps, le coût et la protection de l&#39;environnement par rapport aux traitements classiques de formaldéhyde.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Sodium chlorite</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>244155</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium sulfite</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>239312</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium ascorbate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A7631</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium phosphate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P0662</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dextrose</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>D-16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BT Sure biological indicator (steam)</td>
			<td>Thermo Fisher Sci</td>
			<td>AY759X3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EZ Test (EtO)</td>
			<td>SGM Biotech Inc</td>
			<td>EZG/6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Difco Hy-check</td>
			<td>Becton-Dickinson/ Difco</td>
			<td>290002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptic Soy Agar</td>
			<td>Difco</td>
			<td>236950</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nutrient Agar</td>
			<td>Difco</td>
			<td>213000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Baird-Parker Agar</td>
			<td>Difco</td>
			<td>276840</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Egg Yolk-Tellurite</td>
			<td>Difco</td>
			<td>277910</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.5% Yeast extract</td>
			<td>Difco</td>
			<td>212750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bacto-Peptone</td>
			<td>Difco</td>
			<td>211677</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bacto-Tryptone</td>
			<td>Difco</td>
			<td>211705</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agar</td>
			<td>Difco</td>
			<td>214010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soluble starch</td>
			<td>Difco</td>
			<td>0178-17</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lab Lemco Beef Extract</td>
			<td>Oxoid</td>
			<td>L29</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masticator - Classic</td>
			<td>IUL Instruments</td>
			<td>Cat. No. 400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stomacher bags</td>
			<td>Seward</td>
			<td>Stomacher &#8216;400&#8217; bags</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the portable chemical sterilizer (pcs), d-fens, and d-fend all: novel chlorine dioxide decontamination technologies for the military

Il ya une armée dit nécessité d&#39;une technologie de stérilisation non-vapeur champ-portable qui peut être utilisé par les équipes chirurgicales de l&#39;avant, sociétés dentaires, Service vétérinaire soutien détachements, Hôpitaux appui au combat, et la région médicaux Laboratoires pour stériliser les instruments chirurgicaux et de stériliser pathologique spécimens avant de les jeter dans les salles d&#39;opération, les zones de traitement d&#39;urgence et les unités de soins intensifs. L&#39;ensemble de roman, les technologies de dioxyde de chlore «propre et vert» à la suite sont polyvalents et souples pour s&#39;adapter à respecter un certain nombre de besoins militaires critiques pour la décontamination 6,15. Plus précisément, la hemical S terilizer P ortable C (PCS) a été inventé pour répondre aux besoins urgents du champ de bataille et de combler les lacunes en matière de capacités critiques pour l&#39;énergie à l&#39;indépendance, la portabilité léger, la mobilité rapide et sa grande robustesse dans les déploiements de haute intensité à terme 3. Comme une percée technologique révolutionnaire dans STÉRILISAT chirurgicaletechnologie d&#39;ions, les PCS est un champ autoclave moderne qui s&#39;appuie sur le site, le point d&#39;utilisation, à volonté génération de dioxyde de chlore à la place de la vapeur. Deux (2) unités de SCP stériliser 4 plateaux chirurgicaux en 1 h, ce qui est le débit équivalent d&#39;un grand autoclave à vapeur (surnommé &quot;Bertha&quot; dans les déploiements en raison de sa taille encombrante, dimensions volumineuses, et le poids). Toutefois, les PCS fonctionne avec 100% d&#39;électricité en moins (0 contre 9 kW) et 98% moins d&#39;eau (10 vs 640 onces), réduit de manière significative le poids de 95% (20 vs £ 450, un 4-homme ascenseur) et le cube de 96% (2,1 vs 60,2 pi 3), et élimine pratiquement les défis difficiles dans les déploiements à terme de réparations et maintenir un fonctionnement fiable, de levage et de transport, et de la puissance électrique nécessaire pour les autoclaves à vapeur.

Les facile à utiliser PCS a été conçu pour obtenir la stérilité par l&#39;inactivation des suspensions de spores bactériennes ou spores bio-indicateurs bactériens dans les traitements de 30 minutes impliquant la production contrôlée de dioxyde de chlore par la chimie effecteur unique. En particulier, les études de validation microbiologique vérifié que les PCS atteints stérilité en inactivant bio-indicateurs contenant des spores (10 5 spores / ml) de chacune des G. stearothermophilus o...

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The Portable Chemical Sterilizer PCS, D-FENS, and D-FEND ALL: Novel Chlorine Dioxide Decontamination Technologies for the Military

Le hemical S terilizer P ortable C (PCS) est une technologie de stérilisation révolutionnaire indépendant de l&#39;énergie presque sans eau pour les unités médicales de l&#39;armée. Les PCS produit du dioxyde de chlore à partir des réactifs secs mélangés avec de l&#39;eau sur place, à volonté, et au point d&#39;utilisation (POU) dans une valise en plastique. Le isinfectant D - pulvérisateur pour oods F et FR vironmentally-friendly S anitation (D-Fens) et la isinfectant D pour FR vironmentally-friendly econtamination D, tout usage (D-Fend ALL) produire du dioxyde de chlore aqueux dans un flacon pulvérisateur pliable et d&#39;autres formes de réalisation possibles. Ces technologies de décontamination polyvalents tuer les microbes dans diverses applications à usage double innombrables pour les consommateurs civils et militaires.

Le stérilisateur portable chimique (PCS), D-Fens et D-Fend TOUS: Roman dioxyde de chlore décontamination Technologies pour le militaire

There is a stated Army need for a field-portable, non-steam sterilizer technology that can be used by Forward Surgical Teams, Dental Companies, Veterinary ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

The Portable Chemical Sterilizer (PCS), D-FENS, and D-FEND ALL: Novel Chlorine Dioxide Decontamination Technologies for the Military

14.4K vues.  United States Army-Natick Soldier RD&E Center, Warfighter Directorate.  Le hemical S terilizer P ortable C (PCS) est une technologie de stérilisation révolutionnaire indépendant de l'énergie presque sans eau pour les unités médicales de l'armée. Les PCS produit du dioxyde de chlore à partir des réactifs secs mélangés avec de l'eau sur place, à volonté, et au point d'utilisation (POU) dans une valise en plastique. Le isinfectant D - pulvérisateur pour oods F et FR vironme...

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A Microfluidic Chip for the Versatile Chemical Analysis of Single Cells

We present a microfluidic device that enables the quantitative determination of intracellular biomolecules in multiple single cells in parallel. For this purpose, the cells are passively trapped in the middle of a microchamber. Upon activation of the control layer, the cell is isolated from the surrounding volume in a small chamber. The surrounding volume can then be exchanged without affecting the isolated cell. However, upon short opening and closing of the chamber, the solution in the chamber can be replaced within a few hundred milliseconds. Due to the reversibility of the chambers, the cells can be exposed to different solutions sequentially in a highly controllable fashion, e.g. for incubation, washing, and finally, cell lysis. The tightly sealed microchambers enable the retention of the lysate, minimize and control the dilution after cell lysis. Since lysis and analysis occur at the same location, high sensitivity is retained because no further dilution or loss of the analytes occurs during transport. The microchamber design therefore enables the reliable and reproducible analysis of very small copy numbers of intracellular molecules (attomoles, zeptomoles) released from individual cells. Furthermore, many microchambers can be arranged in an array format, allowing the analysis of many cells at once, given that suitable optical instruments are used for monitoring. We have already used the platform for proof-of-concept studies to analyze intracellular proteins, enzymes, cofactors and second messengers in either relative or absolute quantifiable manner.

In this article we present a microfluidic chip for single cell analysis. It allows the quantification of intracellular proteins, enzymes, cofactors, and second messengers by means of fluorescent assays or immunoassays.&#160;

Une puce microfluidique pour l&#39;analyse chimique polyvalente de cellules isolées

We present a microfluidic device that enables the quantitative determination of intracellular biomolecules in multiple single cells in parallel. For this ...

Recherche

Bio-ingénierie

Lignin Down-regulation of Zea mays via dsRNAi and Klason Lignin Analysis

To facilitate the use of lignocellulosic biomass as an alternative bioenergy resource, during biological conversion processes, a pretreatment step is needed to open up the structure of the plant cell wall, increasing the accessibility of the cell wall carbohydrates. Lignin, a polyphenolic material present in many cell wall types, is known to be a significant hindrance to enzyme access. Reduction in lignin content to a level that does not interfere with the structural integrity and defense system of the plant might be a valuable step to reduce the costs of bioethanol production. In this study, we have genetically down-regulated one of the lignin biosynthesis-related genes, cinnamoyl-CoA reductase (ZmCCR1) via a double stranded RNA interference technique. The ZmCCR1_RNAi construct was integrated into the maize genome using the particle bombardment method. Transgenic maize plants grew normally as compared to the wild-type control plants without interfering with biomass growth or defense mechanisms, with the exception of displaying of brown-coloration in transgenic plants leaf mid-ribs, husks, and stems. The microscopic analyses, in conjunction with the histological assay, revealed that the leaf sclerenchyma fibers were thinned but the structure and size of other major vascular system components was not altered. The lignin content in the transgenic maize was reduced by 7-8.7%, the crystalline cellulose content was increased in response to lignin reduction, and hemicelluloses remained unchanged. The analyses may indicate that carbon flow might have been shifted from lignin biosynthesis to cellulose biosynthesis. This article delineates the procedures used to down-regulate the lignin content in maize via RNAi technology, and the cell wall compositional analyses used to verify the effect of the modifications on the cell wall structure.

Lignin Down-regulation of Zea mays via dsRNAi and Klason Lignin Analysis

A double stranded RNA interference (dsRNAi) technique is employed to down-regulate the maize cinnamoyl coenzyme A reductase (ZmCCR1) gene to lower plant lignin content. Lignin down-regulation from the cell wall is visualized by microscopic analyses and quantified by the Klason method. Compositional changes in hemicellulose and crystalline cellulose are analyzed.

Lignine régulation à la baisse de<em&gt; Zea mays</em&gt; Via dsRNAi et Klason lignine analyse

To facilitate the use of lignocellulosic biomass as an alternative bioenergy resource, during biological conversion processes, a pretreatment step is ...

A Novel Bioreactor for High Density Cultivation of Diverse Microbial Communities

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Past studies have evaluated the performance of the reactor for the removal of COD1 and nitrogen species2-4 by heterotrophic and chemoautotrophic bacteria, respectively. The HDBR design eliminates the requirement for external flocculation/sedimentation processes while still yielding effluent containing low suspended solids. In this study, the HDBR is applied as a photobioreactor (PBR) in order to characterize the nitrogen removal characteristics of an algae-based photosynthetic microbial community. As previously reported for this HDBR design, a stable biomass zone was established with a clear delineation between the biologically active portion of the reactor and the recycling reactor fluid, which resulted in a low suspended solid effluent. The algal community in the HDBR was observed to remove 18.4% of total nitrogen species in the influent. Varying NH4+ and NO3- concentrations in the feed did not have an effect on NH4+ removal (n=44, p=0.993 and n=44, p=0.610 respectively) while NH4+ feed concentration was found to be negatively related with NO3- removal (n=44, p=0.000) and NO3- feed concentration was found to be positively correlated with NO3- removal (n=44, p=0.000). Consistent removal of NH4+, combined with the accumulation of oxidized nitrogen species at high NH4+ fluxes indicates the presence of ammonia- and nitrite-oxidizing bacteria within the microbial community.

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Here, the HDBR is successfully applied in a photobioreactor (PBR) configuration for the study of nitrogen metabolism by a mixed high density algal community.

Un bioréacteur pour Novel Haute Culture de la densité des communautés microbiennes diverses

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Past ...

Synthesis of Hydrogels with Antifouling Properties As Membranes for Water Purification

Hydrogels have been widely utilized to enhance the surface hydrophilicity of membranes for water purification, increasing the antifouling properties and thus achieving stable water permeability through membranes over time. Here, we report a facile method to prepare hydrogels based on zwitterions for membrane applications. Freestanding films can be prepared from sulfobetaine methacrylate (SBMA) with a crosslinker of poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) via photopolymerization. The hydrogels can also be prepared by impregnation into hydrophobic porous supports to enhance the mechanical strength. These films can be characterized by attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) to determine the degree of conversion of the (meth)acrylate groups, using goniometers for hydrophilicity and differential scanning calorimetry (DSC) for polymer chain dynamics. We also report protocols to determine the water permeability in dead-end filtration systems and the effect of foulants (bovine serum albumin, BSA) on membrane performance.

This paper reports practical methods to prepare hydrogels in freestanding films and impregnated membranes and to characterize their physical properties, including water transport properties.

Synthèse des hydrogels avec des propriétés antisalissure Membranes pour la purification de l&#39;eau

Hydrogels have been widely utilized to enhance the surface hydrophilicity of membranes for water purification, increasing the antifouling properties and ...

Fabrication of Extracellular Matrix-derived Foams and Microcarriers as Tissue-specific Cell Culture and Delivery Platforms

Cell function is mediated by interactions with the extracellular matrix (ECM), which has complex tissue-specific composition and architecture. The focus of this article is on the methods for fabricating ECM-derived porous foams and microcarriers for use as biologically-relevant substrates in advanced 3D in vitro cell culture models or as pro-regenerative scaffolds and cell delivery systems for tissue engineering and regenerative medicine. Using decellularized tissues or purified insoluble collagen as a starting material, the techniques can be applied to synthesize a broad array of tissue-specific bioscaffolds with customizable geometries. The approach involves mechanical processing and mild enzymatic digestion to yield an ECM suspension that is used to fabricate the three-dimensional foams or microcarriers through controlled freezing and lyophilization procedures. These pure ECM-derived scaffolds are highly porous, yet stable without the need for chemical crosslinking agents or other additives that may negatively impact cell function. The scaffold properties can be tuned to some extent by varying factors such as the ECM suspension concentration, mechanical processing methods, or synthesis conditions. In general, the scaffolds are robust and easy to handle, and can be processed as tissues for most standard biological assays, providing a versatile and user-friendly 3D cell culture platform that mimics the native ECM composition. Overall, these straightforward methods for fabricating customized ECM-derived foams and microcarriers may be of interest to both biologists and biomedical engineers as tissue-specific cell-instructive platforms for in vitro and in vivo applications.

The tissue-specific extracellular matrix (ECM) is a key mediator of cell function. This article describes methods for synthesizing pure ECM-derived foams and microcarriers that are stable in culture without the need for chemical crosslinking for applications in advanced 3D in vitro cell culture models or as pro-regenerative bioscaffolds.

Fabrication de Mousses et microsupports dérivés Matrice extracellulaires culture cellulaire spécifique de tissu et plates-formes de livraison

Cell function is mediated by interactions with the extracellular matrix (ECM), which has complex tissue-specific composition and architecture. The focus ...

Production of E. coli-expressed Self-Assembling Protein Nanoparticles for Vaccines Requiring Trimeric Epitope Presentation

Self-assembling protein nanoparticles (SAPNs) function as repetitive antigen displays and can be used to develop a wide range of vaccines for different infectious diseases. In this article we demonstrate a method to produce a SAPN core containing a six-helix bundle (SHB) assembly that is capable of presenting antigens in a trimeric conformation. We describe the expression of the SHB-SAPN in an E. coli system, as well as the necessary protein purification steps. We included an isopropanol wash step to reduce the residual bacterial lipopolysaccharide. As an indication of the protein identity and purity, the protein reacted with known monoclonal antibodies in Western blot analyses. After refolding, the size of the particles fell in the expected range (20 to 100 nm), which was confirmed by dynamic light scattering, nanoparticle tracking analysis, and transmission electron microscopy. The methodology described here is optimized for the SHB-SAPN, however, with only slight modifications it can be applied to other SAPN constructs. This method is also easily transferable to large scale production for GMP manufacturing for human vaccines.

Production of E. coli-expressed Self-Assembling Protein Nanoparticles for Vaccines Requiring Trimeric Epitope Presentation

A detailed method is provided here describing the purification, refolding, and characterization of self-assembling protein nanoparticles (SAPNs) for use in vaccine development.

Production de E. coli-les nanoparticules de protéines auto-assemblantes exprimées pour les vaccins nécessitant une présentation de l'épitope trimmérique

Self-assembling protein nanoparticles (SAPNs) function as repetitive antigen displays and can be used to develop a wide range of vaccines for different ...

Bioparticle Microarrays for Chemotactic and Molecular Analysis of Human Neutrophil Swarming in vitro

Neutrophil swarming is a cooperative process by which neutrophils seal off a site of infection and promote tissue reorganization. Swarming has classically been studied in vivo in animal models showing characteristic patterns of cell migration. However, in vivo models have several limitations, including intercellular mediators that are difficult to access and analyze, as well as the inability to directly analyze human neutrophils. Because of these limitations, there is a need for an in vitro platform that studies swarming with human neutrophils and provides easy access to the molecular signals generated during swarming. Here, a multistep microstamping process is used to generate a bioparticle microarray that stimulates swarming by mimicking an in vivo infection. The bioparticle microarray induces neutrophils to swarm in a controlled and stable manner. On the microarray, neutrophils increase in speed and form stable swarms around bioparticle clusters. Additionally, supernatant generated by the neutrophils was analyzed and 16 proteins were discovered to have been differentially expressed over the course of swarming. This in vitro swarming platform facilitates direct analysis of neutrophil migration and protein release in a reproducible, spatially controlled manner.

This protocol generates bioparticle microarrays that provide spatially controlled neutrophil swarming. It provides easy access to the mediators that neutrophils release during migration and allows for quantitative imaging analysis.

Microarrays de bioparticules pour l’analyse chimiotaxique et moléculaire de l’ésaimage humaine de neutrophile in vitro

Neutrophil swarming is a cooperative process by which neutrophils seal off a site of infection and promote tissue reorganization. Swarming has classically ...

Preparing Protein Producing Synthetic Cells using Cell Free Bacterial Extracts, Liposomes and Emulsion Transfer

The bottom-up assembly approach for construction of synthetic cells is an effective tool for isolating and investigating cellular processes in a cell mimicking environment. Furthermore, the development of cell-free expression systems has demonstrated the ability to reconstitute the protein production, transcription and translation processes (DNA&#8594;RNA&#8594;protein) in a controlled manner, harnessing synthetic biology. Here we describe a protocol for preparing a cell-free expression system, including the production of a potent bacterial lysate and encapsulating this lysate inside cholesterol-rich lipid-based giant unilamellar vesicles (GUVs) (i.e., stable liposomes), to form synthetic cells. The protocol describes the methods for preparing the components of the synthetic cells including the production of active bacterial lysates, followed by a detailed step-by-step preparation of the synthetic cells based on a water-in-oil emulsion transfer method. These facilitate the production of millions of synthetic cells in a simple and affordable manner with a high versatility for producing different types of proteins. The obtained synthetic cells can be used to investigate protein/RNA production and activity in an isolated environment, in directed evolution, and also as a controlled drug delivery platform for on-demand production of therapeutic proteins inside the body.

This protocol describes the method, materials, equipment and steps for bottom-up preparation of RNA and protein producing synthetic cells. The inner aqueous compartment of the synthetic cells contained the S30 bacterial lysate encapsulated within a lipid bilayer (i.e., stable liposomes), using a water-in-oil emulsion transfer method.

Préparation des cellules synthétiques produisant des protéines à l’aide d’extraits bactériens exempts de cellules, de liposomes et de transfert d’émulsion

The bottom-up assembly approach for construction of synthetic cells is an effective tool for isolating and investigating cellular processes in a cell ...

Photodegradable Hydrogel Interfaces for Bacteria Screening, Selection, and Isolation

Biologists have long attempted to understand the relationship between phenotype and genotype. To better understand this connection, it is crucial to develop practical technologies that couple microscopic cell screening with cell isolation at high purity for downstream genetic analysis. Here, the use of photodegradable poly(ethylene glycol) hydrogels for screening and isolation of bacteria with unique growth phenotypes from heterogeneous cell populations is described. The method relies on encapsulating or entrapping cells with the hydrogel, followed by culture, microscopic screening, then use of a high-resolution light patterning tool for spatiotemporal control of hydrogel degradation and release of selected cells into a solution for retrieval. Applying different light patterns allows for control over the morphology of the extracted cell, and patterns such as rings or crosses can be used to retrieve cells with minimal direct UV light exposure to mitigate DNA damage to the isolates. Moreover, the light patterning tool delivers an adjustable light dose to achieve various degradation and cell release rates. It allows for degradation at high resolution, enabling cell retrieval with micron-scale spatial precision. Here, the use of this material to screen and retrieve bacteria from both bulk hydrogels and microfabricated lab-on-a-chip devices is demonstrated. The method is inexpensive, simple, and can be used for common and emerging applications in microbiology, including isolation of bacterial strains with rare growth profiles from mutant libraries and isolation of bacterial consortia with emergent phenotypes for genomic characterizations.

The use of photodegradable hydrogels to isolate bacterial cells by utilizing a high-resolution light pattering tool is reported. Essential experimental procedures, results, and advantages of the process are reviewed. The method enables rapid and inexpensive isolation of targeted bacteria showing rare or unique functions from heterogeneous communities or populations.

Interfaces d’hydrogel photodégradables pour le dépistage, la sélection et l’isolement des bactéries

Biologists have long attempted to understand the relationship between phenotype and genotype. To better understand this connection, it is crucial to ...

Light-Controlled Fermentations for Microbial Chemical and Protein Production

Microbial cell factories offer a sustainable alternative for producing chemicals and recombinant proteins from renewable feedstocks. However, overburdening a microorganism with genetic modifications can reduce host fitness and productivity. This problem can be overcome by using dynamic control: inducible expression of enzymes and pathways, typically using chemical- or nutrient-based additives, to balance cellular growth and production. Optogenetics offers a non-invasive, highly tunable, and reversible method of dynamically regulating gene expression. Here, we describe how to set up light-controlled fermentations of engineered Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae for the production of chemicals or recombinant proteins. We discuss how to apply light at selected times and dosages to decouple microbial growth and production for improved fermentation control and productivity, as well as the key optimization considerations for best results. Additionally, we describe how to implement light controls for lab-scale bioreactor experiments. These protocols facilitate the adoption of optogenetic controls in engineered microorganisms for improved fermentation performance.

Optogenetic control of microbial metabolism offers flexible dynamic control over fermentation processes. The protocol here shows how to set up blue light-regulated fermentations for chemical and protein production at different volumetric scales.