Bekæmpelse af pandemier med plasma

De fleste typer personlige værnemidler, som N95 masker, kjoler, og handsker, er designet til engangsbrug, som har ført til både knaphed og spild under COVID-19-pandemien. Men ny forskning tyder på, at disse vitale forsyninger sikkert kan desinficeres og genbruges.

Forskere har længe vidst, at ioniserede gasser kaldet plasma, som er opbygget af ladede molekyler, kan dræbe patogene bakterier, vira, og nogle svampe.

"Hvad man ikke vidste var, om PPE ville arbejde bagefter. " sagde fysiker David Staack. "Ville en N95 stadig fungere, efter at den blev behandlet med plasma?"

Staack og hans kolleger ved Texas A&M University satte sig for at besvare det spørgsmål ved at generere plasma ved stuetemperatur i en 20 fod lang forsendelsescontainer.

"Ideen ville være at læsse PPE'en i denne trailer, Luk døren, og kør cyklussen, " sagde Staack. "Lidt som en opvaskemaskine." Til sidst, et udstødningssystem frafiltrerer de reaktive iltarter, der produceres i processen, før folk kan komme ind og hente udstyret.

Ifølge foreløbige data præsenteret i denne uge på American Physical Society's Gaseous Electronics Conference, en 90-minutters cyklus i dekontamineringskammeret kan dræbe 99,9 % af mikroberne, inklusive koronavirus svarende til SARS-CoV-2. Forskerne testede tre forskellige typer N95-masker og fandt ud af, at to af dem forblev brugbare, selv efter at være blevet udsat for en sterilisationsdosis af lavtemperaturplasmaet.

Disse lovende resultater blev for nylig verificeret af Centers for Disease Control and Prevention, styrker forskerholdets tillid til, at plasma ikke kun kan sterilisere N95-masker, men også holde dem sikre til genbrug. Staack sagde, at de har delt resultaterne med Food and Drug Administration for nødbrugstilladelse, hvilket ville være nødvendigt, før teknologien kunne tages i brug på hospitaler og andre sundhedsfaciliteter.

Staacks gruppe detaljerede også fremskridt med hensyn til sterilisering af masker, kjoler, og andre typer PPE med forskellige strålingsdoser fra elektronstråler, som længe har været brugt til at dræbe mikrober på medicinsk udstyr. Mens behandlingen effektivt fjerner bakterier, eksperimenterne afslørede, at de høje doser, der kræves til sterilisering, også forringede maskerne og kjolerne - hvilket betyder, at de ikke kunne bæres igen.

En anden gruppe forskere, ledet af Lorenzo Mangolini fra University of California, Riverside, præsenterede en eksperimentel, billig tilgang til sterilisering af PPE. Forskerne genbrugte en plasmakugle - det billige legetøj, der ser ud til at producere lyn i en lille glaskugle - for at generere ozon, som føres af en stråle af trykluft gennem en åndedrætsværn. I proof-of-concept eksperimenter, denne tilgang dræbte med succes patogene Escherichia coli, hvilken, på grund af dens robuste cellevægge, kan være sværere at udrydde end virale partikler som dem fra SAR-CoV-2.

"Vi har vist, at sterilisering kan udføres på en meget omkostningseffektiv måde, " sagde Mangolini. "For at dette skal virke, du skal bare bruge en trykluftledning og en højspændingsstrømforsyning fra et legetøj."

Joseph Schwan, en kandidatstuderende i Mangolinis laboratorium, vurderede, at de kasserede, PPE til engangsbrug under pandemien genererer sandsynligvis tusindvis af tons affald om dagen. Han bemærkede, at plasma-baserede tilgange til sterilisering og genbrug kunne reducere dette antal.