Desinfección

Desinfección y esterilización del plasma

Los plasmas reducen las concentraciones de patógenos al entrar en contacto con las superficies contaminadas. El plasma destruye bacterias, virus, hongos y priones. También elimina las toxinas y otros contaminantes orgánicos. Incluso una esterilización completa es posible con una exposición prolongada al plasma. Más importante aún, una desinfección fuerte puede lograrse con los plasmas de aire de presión atmosférica, producidos por una descarga directa piezoeléctrica (PDD). Por lo tanto, la desinfección por plasma no requiere costosos equipos de vacío ni productos químicos tóxicos, haciendo el proceso barato y respetuoso con el medio ambiente. Los plasmas de presión atmosférica de la descarga del PDD son fríos, haciendo que la desinfección del plasma sea muy suave comparándola con los procedimientos estándar de desinfección usando aire caliente presurizado, vapor de agua caliente presurizado o sustancias tóxicas. Afecta sólo a una capa superficial muy delgada. Debido a esto, los plasmas pueden desinfectar una variedad de superficies sensibles, incluyendo tejidos vivos e incluso heridas abiertas.

Plasmas atmosféricos fríos

El plasma es un gas parcialmente ionizado. Los arcos eléctricos, la barrera dieléctrica, la corona y las descargas directas piezoeléctricas ionizan los gases a presiones atmosféricas creando plasmas. Las partículas cargadas – los electrones y los iones – aceleran dentro de los campos eléctricos de descarga a altas energías. Sólo una pequeña fracción de las moléculas de gas se convierte en electrones e iones energéticos. El resto del gas permanece neutral y frío. En el caso de la descarga directa piezoeléctrica, su temperatura alcanza sólo 30-50ºC. Estas temperaturas no dañan ni superficies sensibles. Mientras el plasma permanece frío, los electrones e iones muy enérgicos chocan con las moléculas de gas que producen grandes cantidades de especies químicas de corta vida, como las especies atómicas H, N y O, los radicales OH y ON, los ácidos ozono, nitroso y nítrico, así como varias otras moléculas en estados excitados metastables. Esto hace que este plasma sea químicamente muy activo.

Mecanismos de desinfección por plasma

Al entrar en contacto con la superficie tratada, el plasma atmosférico frío químicamente activo inicia una multitud de procesos físicos y químicos. El principal proceso de esterilización es la descomposición de moléculas orgánicas de organismos vivos por bombardeo con electrones, iones y especies químicas neutras de corta vida. El bombardeo de iones rompe los enlaces de hidrógeno de las moléculas orgánicas. Además, las especies químicas reactivas de corta duración oxidan las moléculas orgánicas. Estos procesos producen moléculas orgánicas más ligeras y volátiles, que se evaporan de la superficie, dejándola no sólo desinfectada, sino también en estado de limpieza ultrafina. Los siguientes agentes y procesos de reacción contribuyen a la desinfección:

  • Iones y electrones bombardean la superficie en contacto directo con el volumen de plasma ionizado. Con altas energías, son con mucho los agentes más fuertes de la desinfección, ya que rompen enlaces de hidrógeno de moléculas orgánicas, como las que forman las membranas celulares. Aunque la densidad de las partículas cargadas es mucho mayor que la densidad de las especies neutras reactivas, las partículas cargadas contribuyen significativamente a la desinfección, o incluso la dominan. Entre las partículas cargadas, los electrones tienen los flujos más altos y la profundidad de penetración más alta. Esto los hace activos bajo la capa de agua u otros líquidos biológicos que cubren las superficies de los tejidos vivos. Allí reaccionan con agua y moléculas de oxígeno disuelto para producir especies reactivas de oxígeno. Estos últimos matan a los microorganismos, que de otro modo estarían protegidos por una capa de biopelícula. Los iones también se disuelven en el agua, provocando reacciones químicas que hacen que el agua sea ácida.
  • Las especies de oxígeno reactivo son átomos de oxígeno y moléculas químicamente activas que contienen oxígeno en estados de tierra o excitados, así como sus iones. Los radicales hidroxilo (OH) reaccionan muy rápidamente con moléculas orgánicas eliminando átomos de hidrógeno y produciendo radicales alquilo, que se oxidan rápidamente en el aire. Con este mecanismo, atacan indiscriminadamente todas las moléculas orgánicas de organismos vivos. Lo más importante es que destruyen cápsulas de bacterias y paredes celulares. Cuando la tasa de daño de la pared celular es mayor que la tasa de su propia reparación, la célula muere. El peróxido de hidrógeno (H2O2) también es muy reactivo, aunque menos radicales OH. Por lo tanto, tiene una mayor probabilidad de penetrar en el núcleo de la célula bacteriana, donde puede dañar las moléculas de ADN que matan a la célula. Esto hace que sea un desinfectante fuerte. El ozono (O3) es una molécula estable de larga vida conocida como un potente oxidante. Similar a los radicales hidroxilo, éste destruye las paredes celulares.
  • Las especies de nitrógeno reactivo son una familia de moléculas antimicrobianas, incluyendo óxido nítrico (NO), dióxido de nitrógeno (NO2), anión peroxinitrito (ONOO-), ácido nitroso (HNO2). Son menos reactivos en comparación con las especies de oxígeno, pero sus vidas son suficientes para penetrar en capas más profundas de los tejidos. Aunque las especies de nitrógeno reactivo han demostrado su eficacia de desinfección, sólo los arcos eléctricos los producen en cantidades suficientes, y en descargas de corona, DBD y PDD, sus concentraciones son significativamente inferiores a las de las especies reactivas de oxígeno.
  • Mecanismos adicionales
    El nivel de acidez en la capa superficial de agua aumenta debido a la disolución de los iones y las especies de oxígeno reactivo. Los ácidos corroen las paredes celulares bacterianas causando su mortalidad.
    La radiación ultravioleta es un bien conocido desinfectante fuerte dañando las moléculas de ADN e inhibiendo la replicación bacteriana. La parte de alta energía de la radiación UV, producida por plasmas de presión atmosférica, es más potente. Sin embargo, su intensidad es usualmente insuficiente para un tratamiento eficaz.
    El calor producido por los plasmas atmosféricos, como los de descarga directa piezoeléctrica, es generalmente bajo, alcanzando temperaturas de sólo 30-50ºC. Sin embargo, los puntos microscópicos, donde el filamento de descarga entra en contacto con la superficie, son muy localmente recalentados y esterilizados. Sin embargo, cubren una superficie insignificante produciendo una desinfección insignificante.

Ventajas de la desinfección con plasmas de aire frío de presión atmosférica

Las propiedades excepcionales de desinfección de los plasmas son bien conocidas y documentadas. Los plasmas de presión atmosférica, y especialmente el plasma de la descarga directa piezoeléctrica, han demostrado una fuerte capacidad de desinfección. En comparación con los métodos estándar de desinfección y esterilización que utilizan aire caliente a presión de 170 ° C, vapor de agua caliente presurizado de 120 ° C, química húmeda o plasmas de baja presión, los plasmas de aire de presión atmosférica fría ofrecen las siguientes ventajas:

  • El tratamiento a presión atmosférica permite la desinfección de objetos que pueden dañarse por vacío o sobrepresión
  • No hay costosas cámaras de vacío o presurizadas y bombas
  • No hay química húmeda
  • Limpieza ultrafina, sin residuos
  • Baja temperatura de funcionamiento
  • Tratamiento suave de superficies sensibles, incluyendo tejidos vivos y heridas abiertas
  • Aire o gases de trabajo no tóxicos baratos
  • Amistad medioambiental

Productos de desinfección por plasma de Relyon Plasma GmbH

Para cubrir una amplia gama de aplicaciones médicas y de laboratorio, Relyon Plasma GmbH desarrolló una Tecnología de Descarga Directa Piezoeléctrica (PDD), que permite la construcción de generadores de plasma excepcionalmente compactos y baratos, adecuados para la desinfección y esterilización del plasma. Esta tecnología es todavía muy nueva, pero ya encontró muchas aplicaciones. Buscamos constantemente nuevas áreas de aplicación y desarrollamos instrumentos especializados de plasma. Actualmente ofrecemos el siguiente generador universal de plasma:

Desinfección y esterilización de gérmenes y patógenos con plasma piezobrush PZ2

 

  • Piezobrush® PZ2 es un generador portátil de plasma de baja potencia. Permite el procesamiento manual de plasma en laboratorios. Puede crear descargas de corona y barrera dieléctrica y aplicarlas para la desinfección, así como para la limpieza de plasma ultrafina de precisión y la funcionalización química de componentes pequeños.

 

Treatable materials

Relyon Plasma Products

Relyon Plasma Publications

Contacto
close slider