Во время пандемии COVID-19 нехватка медикаментов, таких как вентиляторы, защитные маски и маски, была постоянной проблемой, и производство изо всех сил старалось не отставать. Группа исследователей из штата Пенсильвания предлагает новое решение: многократное использование этих устройств с помощью оборудования, предназначенного для стерилизации на плазменной основе в медицинских учреждениях.
Исследовательская группа, междисциплинарная Лаборатория Интегрированной Плазменной Науки и Техники (CLIPSE), использует четвертое состояние вещества – плазму – для медицинских применений, таких как стерилизация . По консистенции плазма похожа на газы, но атомы и молекулы газа были ионизированы. Этот процесс происходит, когда хотя бы один из связанных электронов на атоме был выброшен каким-либо источником энергии.
«В нашем случае мы используем интенсивные электрические поля для ускорения электронов, которые затем сталкиваются с этими атомами и молекулами, вызывая ионизацию, а также разрыв химических связей, известных как диссоциация, создавая активные атомные и молекулярные частицы, которые эффективны против бактериальных или вирусных агенты », – сказал Шон Кнехт, профессор-преподаватель инженерного проектирования в Школе инженерного проектирования, технологий и профессиональных программ штата Пенсильвания (SEDTAPP), который ведет исследования.
В то время как плазма чаще всего составляет тысячи миллионов градусов и может разрушить медицинское оборудование, если его использовать для стерилизации, Кнехт и его исследователи производят плазму, которая намного холоднее – комнатная температура .
«Мы используем электромагнитное поле, чтобы манипулировать параметрами для генерации плазмы при комнатной температуре, и используем реактивность плазменных разрядов для дезинфекции устройств и уничтожения вирусов и бактерий», – сказал Али Каземи, кандидат биологических наук в лаборатории Кнехта, который специализируется именно на биомедицинских устройствах.
Наряду с плазменной наукой и техникой, Knecht также концентрирует свои исследования на разработке устройств . Он и Каземи объединят свой опыт для разработки устройств, которые генерируют плазму комнатной температуры для стерилизации. Эта технология не была адаптирована для специальной стерилизации медицинского оборудования многократного использования.
«Мы исследуем системы, генерирующие плазму, которые были бы уникально разработаны для стерилизации и повторного использования различных типов медицинских принадлежностей, таких как пластиковые лицевые щитки», – сказал Кнехт. «Кроме того, мы также рассматриваем возможные потребности в аэрозольной стерилизации, например, устройство для стерилизации выхлопа вентилятора, чтобы помочь остановить распространение вируса и защитить работников здравоохранения. Технология очень гибкая и может быть развернута для многих разные цели. ”
Команда состоит из двух сотрудничающих подгрупп. Сосредоточив внимание на разработке, характеристике и тестировании систем, генерирующих плазму, Knecht; Kazemi; Беркай Экинчи, аспирант по электротехнике; Мэтью Фландерс, аспирант по ядерной технике; и Свен Билен, руководитель SEDTAPP и профессор инженерного проектирования, электротехники и аэрокосмической техники. Разработкой и оптимизацией экспериментов по стерилизации различных материалов, связанных с медикаментами, занимаются Гириш Кириманджесвара, доцент ветеринарной и биомедицинской науки, и Маккейла Никол, аспирант ветеринарной и биомедицинской науки. Кнехт сказал, что междисциплинарная команда, объединяющаяся в этом проекте COVID-19, отражает то, что происходит в другом месте.