Plasmas Réduit les concentrations des agents pathogènes lors de leur contact avec des surfaces contaminées . Le plasma détruit les bactéries, les virus, les champignons et les prions. Il élimine également des toxines et d’autres contaminants organiques. Même une stérilisation complète est possible avec une exposition prolongée au plasma. Plus important encore, une désinfection forte peut être obtenue avec des plasmas à air de pression atmosphérique, produite par une décharge piézoélectrique directe (PDD). Par conséquent, la désinfection du plasma ne nécessite pas d’équipement de vide coûteux ni de produits chimiques toxiques, ce qui rend le processus bon marché et respectueux de l’environnement. Les plasmas de pression atmosphérique de la décharge PDD sont froids, ce qui entraîne la désinfection du plasma très lisse en le comparant aux procédures de désinfection standard utilisant de l’air chaud sous pression, une vapeur d’eau chaude pressurisée ou des substances toxiques. Il n’affecte qu’une très mince couche de surface. En raison de cela, les plasmas peuvent désinfecter une variété de surfaces sensibles, notamment des tissus vivants et même des plaies ouvertes.
Plasmas atmosphérique de fiel
Le plasma est un gaz partiellement ionisé. Les arcs électriques, la barrière diélectrique, la couronne et le piézoélectrique direct téléchargent des gaz ionize à des pressions atmosphériques en créant des plasmas. Les particules chargées – électrons et ions – accélèrent à l’intérieur des champs de décharge électriques à des énergies élevées. Seule une petite fraction de molécules de gaz devient des électrons et des ions d’énergie. Le reste du gaz reste neutre et froid. Dans le cas d’une décharge piézoélectrique directe, sa température n’atteint que 30-50 ° C. Ces températures ne font pas nuire à des surfaces sensibles. Tandis que le plasma reste froid, les électrons et les ions très énergiques se heurtent aux molécules de gaz qui produisent de grandes quantités d’espèces chimiques de courte durée de vie, telles que les espèces atomiques H, N et O, des radicaux OH et ON, ozone acides, nitreux et nitrique, ainsi que plusieurs autres molécules dans des états excités métastables. Cela provoque que ce plasma soit actif chimiquement actif.
Mécanismes de désinfection du plasma
au contact de la surface traitée, le plasma atmosphérique à froid chimiquement actif commence une multitude de processus physiques et de produits chimiques. Le principal processus de stérilisation est la décomposition des molécules organiques d’organismes vivants en bombardant avec des électrons, des ions et des espèces chimiques neutres de courte durée de vie. Le bombardement ionique brise les liaisons d’hydrogène des molécules organiques. De plus, des espèces chimiques réactives de courte durée oxydent des molécules organiques. Ces procédés produisent des molécules organiques plus claires et volatiles, qui s’évaporent de la surface, laissant non seulement désinfectée, mais également en état de nettoyage ultra-mince. Les agents suivants et les processus de réaction contribuent à la désinfection:
- ions et électrons bombardent la surface en contact direct avec le volume de plasma ionisé. Avec des énergies élevées, ils sont de loin les plus forts agents de désinfection, car ils rompent des liaisons d’hydrogène provenant de molécules organiques, telles que celles qui forment des membranes cellulaires. Bien que la densité des particules chargées soit bien supérieure à la densité de l’espèce neutre réactive, les particules chargées contribuent de manière significative à la désinfection, ou même la dominer. Parmi les particules chargées, les électrons ont les flux les plus élevés et la plus grande profondeur de pénétration. Cela en fait des actifs sous la couche d’eau ou d’autres liquides biologiques couvrant les surfaces des tissus vivants. Il réagit avec de l’eau et des molécules d’oxygène dissous pour produire des espèces d’oxygène réactives. Ces derniers tuent les microorganismes, qui seraient autrement protégés par une couche de biofilm. Les ions se dissolvent également dans l’eau, provoquant des réactions chimiques causant des réactions chimiques à être acides.
- Les espèces d’oxygène réactives sont des atomes d’oxygène et des molécules chimiquement actives contenant de l’oxygène dans la terre ou des états excités, ainsi que leurs ions. Les radicaux hydroxyle (OH) réagissent très rapidement avec des molécules organiques éliminant ainsi les atomes d’hydrogène et produisant des radicaux alkyle, qui sont rapidement oxydés dans l’air. Avec ce mécanisme, ils attaquent sans discernement toutes les molécules organiques des organismes vivants. La chose la plus importante est qu’ils détruisent des capsules de bactéries et de murs cellulaires. Lorsque le taux de dommages à la paroi cellulaire est supérieur au taux de sa propre réparation, la cellule meurt. Le peroxyde d’hydrogène (H2O2) est également très réactif, bien que moins radical OH.Par conséquent, il a une plus grande probabilité de pénétrer le noyau de la cellule bactérienne, où il peut endommager les molécules d’ADN qui tuent la cellule. Cela en fait un fort désinfectant. L’ozone (O3) est une molécule longue durée de vie stable appelée oxydant puissant. Semblables aux radicaux hydroxyle, il détruit les parois cellulaires.
- Les espèces d’azote réactives sont une famille de molécules antimicrobiennes, y compris de l’oxyde nitrique (NO2), du dioxyde d’azote (NO2), de l’anion de peroxynitrite (ion-), de l’acide nitreux (HNO2). Ce sont moins de réactifs par rapport aux espèces d’oxygène, mais leur vie suffit à pénétrer dans des couches de tissus plus profondes. Bien que des espèces d’azote réactives aient démontré leur efficacité de désinfection, seuls les arcs électriques les produisent de quantités suffisantes et dans des rejets de couronnes, de DBD et de PDD, leurs concentrations sont nettement inférieures à celles de l’espèce réactive d’oxygène.
- Mécanismes
Le niveau d’acidité dans la couche de surface de l’eau augmente en raison de la dissolution des ions et de l’espèce d’oxygène réactive. Les acides corrodèrent les parois cellulaires bactériennes causant leur mortalité. Le rayonnement ultraviolet est un puissant désinfectant bien connu en endommageant des molécules d’ADN et en inhibant la réplication bactérienne. La partie haute énergie du rayonnement UV, produite par des plasmas de pression atmosphérique, est plus puissante. Cependant, son intensité est généralement insuffisante pour un traitement efficace.
La chaleur produite par des plasmas atmosphériques, telles que la décharge piézoélectrique directe, est généralement faible et atteignant des températures comprises entre seulement 30 et 50 ° C. Cependant, les points microscopiques, où le filament de téléchargement entrent en contact avec la surface, sont réchauffés et stérilisés très localement. Cependant, ils couvrent une surface insignifiante en produisant une désinfection insignifiante.
Avantages de la désinfection avec des plasmas à air froid à la pression atmosphérique
propriétés exceptionnelles de la désinfection des plasmas qu’ils sont bien connus et documenté. Les plasmas de pression atmosphérique, et en particulier le plasma de la décharge directe piézoélectrique, ont démontré une forte capacité de désinfection. Comparé aux méthodes standard de désinfection et de stérilisation utilisant la pression d’air chaud de 170 ° C, une vapeur d’eau chaude sous pression de 120 ° C, une chimie humide ou des plasmas à basse pression, les plasmas de pression atmosphérique froide offrent les avantages suivants:
- Le traitement de la pression atmosphérique permet la désinfection d’objets pouvant être endommagés par aspirum ou surpressure
- Il n’y a pas de vide et de pompes de sous-vide coûteux ni de pompes
- il n’y a pas de chimie humide
- Nettoyage ultra-mince, sans résidus
- Température de fonctionnement faible
- Traitement souple des surfaces sensibles, y compris les tissus vivants et les plaies ouvertes
- air ou Gaz de travail non toxique bon marché
- Amitié environnementale