. Plasma distruge bacterii, viruși, ciuperci și prioni. De asemenea, elimină toxinele și alți contaminanți organici. Chiar și o sterilizare completă este posibilă cu o expunere prelungită la plasmă. Mai important, o dezinfecție puternică poate fi realizată cu plasma aeriană a presiunii atmosferice, produsă printr-o descărcare piezoelectrică directă (PDD). Prin urmare, dezinfecția cu plasmă nu necesită echipament de vid scump sau produse chimice toxice, făcând procesul ieftin și respectuos al mediului. Pozițiile de presiune atmosferică a descărcării PDD sunt reci, determinând dezinfectarea plasmei foarte netedă prin compararea acesteia cu procedurile de dezinfecție standard utilizând aer cald sub presiune, vapori de apă caldă sub presiune sau substanțe toxice. Aceasta afectează doar un strat de suprafață foarte subțire. Datorită acestei situații de plasmă poate dezinfecta o varietate de suprafețe sensibile, inclusiv țesuturi vii și chiar răni deschise.
Plasme atmosferice flanse
plasma este un gaz parțial ionizat. Arcurile electrice, bariera dielectrică, coroana și descărcările directe piezoelectrice ionizează la presiuni atmosferice prin crearea de plasme. Particulele încărcate – electroni și ioni – accelerați în interiorul câmpurilor electrice de deversare la energii mari. Doar o mică fracțiune de molecule de gaz devine electroni și ioni de energie. Restul gazului rămâne neutru și rece. În cazul descărcării piezoelectrice directe, temperatura sa atinge doar 30-50 ° C. Aceste temperaturi nu dăunează suprafețelor sensibile. În timp ce plasma rămâne rece, electronii și ionii foarte energici se ciocnesc cu moleculele de gaz care produc cantități mari de specii chimice de viață scurtă, cum ar fi speciile atomice H, N și O, radicali Oh și ON, acizi de ozon, azot și azotic, precum și mai multe molecule în state excitate metastabile. Acest lucru face ca această plasmă să fie activă chimic Procesul principal de sterilizare este descompunerea moleculelor organice ale organismelor vii prin bombardarea cu electroni, ioni și specii chimice neutre de viață scurtă. Bombardarea ionului sparge legăturile de hidrogen ale moleculelor organice. În plus, speciile chimice reactive de durată oxidează moleculele organice. Aceste procese produc molecule organice mai ușoare și volatile, care se evaporă de la suprafață, lăsând-o nu numai dezinfectate, ci și în stare de curățare ultra-subțire. Următorii agenți și procesele de reacție contribuie la dezinfecție:
- ioni și electroni bombardați suprafața în contact direct cu volumul de plasmă ionizată. Cu energii mari, ele sunt de departe cele mai puternice agenți de dezinfecție, deoarece ei încalcă legăturile de hidrogen din moleculele organice, cum ar fi cele care formează membrane celulare. Deși densitatea particulelor încărcate este mult mai mare decât densitatea speciilor neutre reactive, particulele încărcate contribuie semnificativ la dezinfecție sau chiar domină. Printre particulele percepute, electronii au cele mai mari fluxuri și cea mai mare adâncime de penetrare. Acest lucru le face active sub stratul de apă sau alte lichide biologice care acoperă suprafețele țesuturilor vii. Acolo reacționează cu apa și a dizolvat moleculele de oxigen pentru a produce specii reactive de oxigen. Acesta din urmă ucide microorganismele, care altfel ar fi protejate de un strat de biofilm. Ionii se dizolvă și în apă, provocând reacții chimice care provoacă apă să fie acidă.
- specii reactive de oxigen sunt atomi de oxigen și molecule active chimice care conțin oxigen în pământ sau state excitate, precum și ionii lor. Radicalii hidroxil (OH) reacționează foarte rapid cu molecule organice care elimină atomii de hidrogen și producătoare de radicali alchil, care sunt oxidați rapid în aer. Cu acest mecanism, ei atacă fără discriminare toate moleculele organice ale organismelor vii. Cel mai important lucru este că distrug capsulele de bacterii și pereți celulari. Atunci când rata de deteriorare a peretelui celular este mai mare decât rata propriei reparații, celula moare. Peroxidul de hidrogen (H2O2) este, de asemenea, foarte reactiv, deși mai puțin radical Oh.Prin urmare, are o probabilitate mai mare de a pătrunde în miezul celulei bacteriene, unde poate deteriora moleculele ADN care ucid celula. Acest lucru îl face un dezinfectant puternic. Ozonul (O3) este o moleculă de viață stabilă de lungă durată cunoscută sub numele de oxidant puternic. Similar cu radicalii hidroxil, distruge pereții celulei.
- Speciile reactive de azot sunt o familie de molecule antimicrobiene, incluzând oxidul nitric (NO2), dioxid de azot (NO2), anionul peroxnitrit (ion-), acidul azotic (HNO2). Ele sunt mai puțini reactivi în comparație cu speciile de oxigen, dar viața lor este suficientă pentru a pătrunde în straturi mai profunde ale țesuturilor. Deși speciile reactive de azot au demonstrat eficacitatea lor de dezinfecție, numai arcurile electrice le produc în cantități suficiente și în deversările coroanei, DBD și PDD, concentrațiile lor sunt semnificativ mai mici decât cele ale speciilor reactive de oxigen.
- suplimentar Mecanisme
Nivelul de aciditate în stratul de suprafață al apei crește datorită dizolvării ionilor și a speciilor reactive de oxigen. Acizii corodează pereții celulei bacterieni care determină mortalitatea lor.
Radiația ultravioletă este un dezinfectant puternic cunoscut prin deteriorarea moleculelor ADN și inhibând replicarea bacteriană. Partea mare de energie a radiațiilor UV, produsă de plasme de presiune atmosferică, este mai puternică. Cu toate acestea, intensitatea sa este de obicei insuficientă pentru un tratament eficient.
Căldura produsă de plasmele atmosferice, cum ar fi acele descărcări piezoelectrice directe, este în general scăzută, ajungând la temperaturi de numai 30-50 ° C. Cu toate acestea, punctele microscopice, în care filamentul de descărcare intră în contact cu suprafața, sunt reîncălzite local și sterilizate. Cu toate acestea, ele acoperă o suprafață nesemnificativă prin producerea de dezinfecție nesemnificativă.
Avantajele dezinfecției cu plasmă de aer rece la presiune atmosferică
Proprietăți excepționale ale dezinfecției de plasmă sunt bine cunoscute și documentate. Plasmele de presiune atmosferică și, în special, plasma de descărcare directă piezoelectrică, au demonstrat o capacitate puternică de dezinfecție. În comparație cu metodele standard de dezinfecție și sterilizare care utilizează aer cald de presiune de 170 ° C, vapori de apă caldă sub presiune de 120 ° C, chimie umedă sau plasmă de presiune scăzută, plasmă de presiune atmosferică rece oferă următoarele avantaje:
- Tratamentul cu presiune atmosferică permite dezinfectarea obiectelor care pot fi deteriorate prin vid sau overpressure
- nu există camere și pompe presurizate de vid sau pompe
- nu există chimie umedă
- Curățare ultra-subțire, fără reziduuri
- Temperatură scăzută de funcționare
- Tratamentul moale al suprafețelor sensibile, inclusiv țesuturile vii și rănile deschise
- aer sau Gaze ieftine non-toxice de lucru
- prietenie de mediu