ضدعفونی توسط پلاسما: روش ها و مکانیسم ها
چکیده
استفاده از پلاسما برای ضدعفونی یک جایگزین برای ابزارهای ضدعفونی متداول است که در ضدعفونی مواد حساس به حرارت و ناتوانی عوامل ضدعفونی کننده اهمیت دارد. یک مسئله مهم در ضدعفونی توسط پلاسما، نقش فوتون های ماوراء بنفش (UV) و گونه های واکنشی مانند رادیکال های اتمی و مولکولی است. در صورت کاهش فشار گاز (≤10 torr) و مخلوط های حاوی اکسیژن، فوتون های UV بر غیر فعال کردن فرآیندها چیره می شوند و اتم های اکسیژن به عنوان یک عامل فرسایش مشارکت قابل توجهی در این امر دارند. در حقیقت، با پیشرفت فرسایش اسپور، تعداد فوتون های UV با تعامل موفق با مواد ژنتیکی افزایش می یابد. فرایندهای مختلف فیزیکوشیمیایی در ضدعفونی پلاسما، بر اساس ویژگی های خاص منحنی های بقای اسپور شناسایی و تجزیه و تحلیل می شوند.
مقدمه
ضدعفونی یک عمل یا فرآیند فیزیکی یا شیمیایی است که تمام انواع موجودات زنده، به ویژه میکروارگانیسم ها نابود کرده یا از بین می برد. تکنیک های ضدعفونی متعارف، مانند استفاده از اتوکلاو، آون و مواد شیمیایی مانند اتیلن اکسید (EtO)، بر غیر فعال شدن متابولیکی برگشت ناپذیر یا تجزیه اجزای مهم ساختاری میکروارگانیسم ها متکی هستند. ضدعفونی پلاسما به دليل دارا بودن عوامل فعال ويژه ای از جمله فوتون ها و راديکا ل هاي ماوراء بنفش متفاوت است (اتم ها يا اجتماعی از آن ها با الکترون هاي جفت نشده، و به دنبال آن واکنش شيميايي، به ترتيب O و OH). یک مزیت روش پلاسما، امکان دستیابی به این فرآیند در دمای نسبتا کم (≤50 درجه سلسیوس) در شرایط مناسب و حفظ یکپارچگی ابزار مبتنی بر پلیمر است که نمی تواند در اتوکلاو و آون ضدعفونی شوند [1، 2]. علاوه بر این، ضدعفونی پلاسما در مقایسه با EtO، برای اپراتور و بیمار نیز ایمن است.
نتیجه گیری
غیرفعال سازی پلاسما از طریق وجود دو یا سه مرحله متمایز در منحنی های بقای یک نوع خاص از اسپورها مشخص می شود. این مراحل به تغییرات سینتیک حاکم بر غیرفعال شدن اسپور به عنوان تابعی از زمان مواجهه مربوط می شود. در تخلیه ی با فشار کم و متوسط، فرآیند اصلی، تخریب DNA اسپور توسط تابش UV است که در برخی موارد از طریق فرسایش میکروارگانیسم از طریق واجذب نوری ذاتی و اچینگ پیشی می گیرد (در نهایت توسط تابش UV افزایش می یابد). این مکانیسم های ابتدایی به وضوح باعث جدا شدن ضدعفونی پلاسما از سایر روش های ضدعفونی می شود. به این ترتیب، غیرفعال شدن پریون های بیماریزا که هیچ ماده ژنتیکی ندارند، قطعا می تواند از طریق فرسایش کامل این پروتئین ها انجام شود [19]. با این حال، تابش شدید اشعه ماوراء بنفش به صورت سینرژیست با اتم های اکسیژن باعث آسیب جدی به این پروتئین ها شده و در نتیجه نیاز به فرسایش کامل وجود ندارد. اخیرا نشان داده شده است که، البته در بالا بیان نشده است، با استفاده از مفهوم شار (تعداد فوتون-های مرتبط با مواد ژنتیکی طی یک دوره زمانی معین) می توان به درک بهتر از فرآیند غیر فعال سازی رسید که به ضریب جذب و عمق نفوذ فوتون ها در مواد اسپور بستگی دارد [20]. شار در واقع مناسب تر از جریان فوتون های UV است، زیرا غیرفعال سازی DNA ناشی از تعداد (یا دوز) مشخصی (آماری) از ضربات مخرب روی رشته های آن است [20].
Abstract
Utilizing a plasma to achieve sterilization is a possible alternative to conventional sterilization means as far as sterilization of heat-sensitive materials and innocuity of sterilizing agents are concerned. A major issue of plasma sterilization is the respective roles of ultraviolet (UV) photons and reactive species such as atomic and molecular radicals. At reduced gas pressure (≤10 torr) and in mixtures containing oxygen, the UV photons dominate the inactivation process, with a significant contribution of oxygen atoms as an erosion agent. Actually, as erosion of the spore progresses, the number of UV photons successfully interacting with the genetic material increases. The different physicochemical processes at play during plasma sterilization are identified and analyzed, based on the specific characteristics of the spore survival curves.
INTRODUCTION
Sterilization is an act or process, physical or chemical, that destroys or eliminates all forms of life, especially microorganisms. Conventional sterilization techniques, such as those using autoclaves, ovens, and chemicals like ethylene oxide (EtO), rely on irreversible metabolic inactivation or on breakdown of vital structural components of the microorganism. Plasma sterilization operates differently because of its specific active agents, which are ultraviolet (UV) photons and radicals (atoms or assembly of atoms with unpaired electrons, therefore chemically reactive, e.g., O and OH, respectively). An advantage of the plasma method is the possibility, under appropriate conditions, of achieving such a process at relatively low temperatures (≤50 °C), preserving the integrity of polymer-based instruments, which cannot be subjected to autoclaves and ovens [1,2]. Furthermore, plasma sterilization is safe, both for the operator and the patient, in contrast to EtO.
CONCLUSIONS
Plasma inactivation is characterized by the existence of two or three distinct phases in the survival curves of a given type of spores. These phases correspond to changes in the dominating kinetics of spore inactivation as a function of exposure time. In the case of medium and low-pressure discharges, the basic process is the DNA destruction of the spore by UV irradiation, preceded in some cases by erosion of the microorganism through intrinsic photodesorption and etching (eventually enhanced by UV radiation). These elementary mechanisms clearly set plasma sterilization apart from all other sterilization methods. In that respect, the inactivation of pathogenic prions, which have no genetic material, could certainly be achieved through full erosion of these proteins [19]; however, it could be that intense UV radiation, acting synergistically with oxygen atoms, causes substantial damage to these proteins, thereby avoiding the need for a full erosion. More recently, and not included in the above presentation, we have shown that a better understanding of the inactivation process is attained by using the concept of fluence (number of photons actually interacting with the genetic material over a given period of time) that depends on the absorption coefficient and penetration depth of photons in the spore material [20]. Fluence is actually more appropriate than the incident flux of UV photons since DNA inactivation results from a given (statistical) number (or dose) of damaging hits on its strands [20].
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
مقدمه
منحنی های بقا
اثر سینرژیک بین اتم های O و فتون های UV
مکانیسم های پایه استرلیزاسیون توسط پلاسما
فازهای غیر فعال سازی و سه مکانیسم اصلی ضدعفونی پلاسما
فاکتورهای دیگر در حمایت از تخریب DNA از طریق انتشار UV در مرحله اول
نظرات در مورد مرحله های دوم و سوم
ضدعفونی از طریق تماس مستقیم با پلاسما یا پستاب جریان: مزایا و محدودیت ها
نتیجه گیری
Abstract
INTRODUCTION
SURVIVAL CURVES
SYNERGISTIC EFFECT BETWEEN O ATOMS AND UV PHOTONS
BASIC MECHANISMS OF PLASMA STERILIZATION
INACTIVATION PHASES AND THE THREE BASIC MECHANISMS OF PLASMA STERILIZATION
ADDITIONAL FACTS IN SUPPORT OF DNA DESTRUCTION BY UV IRRADIATION IN THE FIRST PHASE
COMMENTS ON THE SECOND AND THIRD PHASES
STERILIZATION BY DIRECT CONTACT WITH PLASMA OR IN THE FLOWING AFTERGLOW: ADVANTAGES AND SHORTCOMINGS
CONCLUSIONS
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه