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

Resumo

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.

Resumo

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.

Introdução

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.

Protocolo

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.

Resultados

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 <...

Discussão

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 protótip...

Materiais

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