Plasma

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 19944 (2022) Citare questo articolo

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A causa della carenza di dispositivi di protezione individuale (DPI) durante la pandemia di COVID-19, l’interesse e la domanda di dispositivi di sterilizzazione per riutilizzare i DPI sono aumentati. Per il riutilizzo delle mascherine facciali, queste devono essere efficacemente decontaminate da potenziali agenti infettivi senza comprometterne la capacità di filtrazione durante la sterilizzazione. In questo studio, abbiamo utilizzato una scarica di barriera dielettrica pulsata a pressione atmosferica (DBD), combinata con microgocce liquide nebulizzate per generare nebbia attivata dal plasma (PAM). I batteriofagi MS2 e T4 sono stati utilizzati per condurre i test di decontaminazione su due tipi di respiratori N95. I risultati hanno mostrato una riduzione di almeno 2 log di MS2 e T4 sui respiratori N95 trattati in un ciclo con PAM di perossido di idrogeno al 7,8% e una riduzione di almeno 3 log trattati con PAM di perossido di idrogeno al 10%. Inoltre, si è riscontrato che non è stata riscontrata alcuna degradazione significativa dell'efficienza di filtrazione dei respiratori N95 (3M 1860 e 1804) trattati con perossido di idrogeno al 10% PAM dopo 20 cicli. In termini di riutilizzabilità delle maschere dopo il trattamento, come determinato, è stato dimostrato che le cinghie elastiche della 3M 1804 erano frammentate dopo 20 cicli di trattamento rendendole inutilizzabili, mentre le cinghie della 3M 1860 non sono state influenzate negativamente anche dopo 20 cicli di disinfezione.

Da quando è stato identificato il primo caso nel dicembre 2019, la malattia da coronavirus 2019 (COVID-19) si è diffusa rapidamente in diversi paesi ed è stata dichiarata pandemia dall’Organizzazione Mondiale della Sanità nel marzo 20201. Il virus che causa la malattia COVID-19 è chiamato grave sindrome respiratoria acuta coronavirus 2 (SARS-CoV-2) e può diffondersi tra gli esseri umani attraverso goccioline respiratorie provenienti da tosse e starnuti, aerosol derivanti dalla respirazione e dalla conversazione e fomiti2. Precedenti ricerche hanno incoraggiato l’uso di maschere facciali (chiamate anche respiratori) in pubblico per limitare la diffusione del COVID-193,4. La maschera chirurgica può bloccare goccioline, schizzi, spruzzi o schizzi di particelle di grandi dimensioni che possono contenere germi (virus e batteri), mentre il respiratore N95 può filtrare efficacemente le particelle sospese nell'aria almeno al 95%. I bordi del respiratore N95 sono progettati per adattarsi al viso di chi lo indossa ed evitare che l'aria contenente contaminanti raggiunga il naso e la bocca di chi lo indossa senza filtrazione attraverso il respiratore5. Oltre alle mascherine, anche altri dispositivi di protezione individuale (DPI) come guanti, visiere e camici sono stati molto richiesti in alcune parti del mondo poiché i casi di COVID-19 continuano ad aumentare6. All’inizio della pandemia, la fornitura e la distribuzione dei DPI non hanno tenuto il passo con la loro elevata domanda, costringendo gli operatori sanitari e i primi soccorritori a riutilizzare i DPI, come i respiratori chirurgici e N95.

A causa della carenza di DPI, in particolare di respiratori N95, all’inizio della pandemia di COVID-19, sono stati condotti un’ampia gamma di studi incentrati sulla decontaminazione e sul riutilizzo dei DPI, compreso l’uso dell’irradiazione germicida ultravioletta (UVGI), del perossido di idrogeno vaporizzato (VHP), ossido di etilene (EtO), forno a microonde, candeggina, trattamento termico, etanolo, perossido di idrogeno liquido, autoclave, alcol isopropilico, prodotti per la pulizia, acqua di rubinetto, acqua e sapone e cuociriso elettrico tradizionale7. Non è semplice confrontare l’efficacia dei diversi approcci perché con ciascun metodo e su diversi materiali delle maschere sono stati testati virus e batteri diversi. Ad esempio, l'UVGI può ridurre di almeno 3 log l'influenza H1N18, mentre il VHP può raggiungere 6 log delle spore di Geobacillus stearothermophilus sul respiratore N959. Tuttavia, alcuni metodi, come UVGI, VHP, forno a microonde, candeggina, trattamento termico e autoclave, riducono la qualità del respiratore N95 diminuendo l'efficienza di filtrazione o compromettendo l'integrità materiale delle cinghie della maschera7.

Il plasma non termico, inclusa l’esposizione diretta e l’esposizione a distanza, come metodo a bassa temperatura per la sterilizzazione di superfici e materiali si è dimostrato efficace per la decontaminazione microbica. Gli studi hanno dimostrato che le tecnologie al plasma possono inattivare gli agenti patogeni sulla superficie dei dispositivi medici10 e dei prodotti agricoli11. In relazione alla pandemia di COVID-19, recenti ricerche hanno dimostrato che il plasma diretto non termico può inattivare l’RNA del SARS-CoV-2 nei bioaerosol12. In un altro studio, sono stati in grado di dimostrare l’uso della scarica della barriera dielettrica superficiale (DBD) per inattivare uno pseudovirus con la proteina SARS-CoV-2 S negli ambienti di stoccaggio e trasporto della catena del freddo13. Oltre ad applicare il plasma direttamente ai materiali da disinfettare, è stato ampiamente dimostrato che l'acqua attivata dal plasma (PAW) può agire come un'efficace soluzione battericida14,15. Un approccio più delicato e versatile simile al PAW è la produzione di PAM in cui goccioline d'acqua nebulizzate o altre soluzioni sono esposte alla scarica di plasma. Invece di immergere i materiali nel PAW, i metodi PAM producono goccioline che possono trasportare specie chimiche reattive generate dal plasma con capacità di inattivazione microbica e virale per sterilizzare le superfici. Uno studio precedente aveva dimostrato che il PAM accumula elevate concentrazioni di perossido di idrogeno e acquisisce un pH acido, che crea condizioni adatte al PAM per una potente attività antimicrobica16. Le specie reattive dell'ossigeno (ROS) e le specie reattive dell'azoto (RNS) sono considerate il ruolo più importante della disinfezione nel PAM17. Il ROS comprende principalmente radicali, perossido di idrogeno, ossigeno singoletto, anioni superossido e ozono, mentre il RNS comprende principalmente nitrato, nitrito, perossinitrito, radicale ossido nitrico, ammoniaca e azoto15. È stato dimostrato che questi ROS e RNS reagiscono con il DNA del virus (a doppio e singolo filamento) e con l'RNA18,19. Ad esempio, uno studio precedente ha dimostrato che il PAM contenente ROS e RNS può inattivare i batteri sulla superficie del cavolo senza danneggiare la superficie stessa20. Pertanto, il PAM potrebbe avere il potenziale per inattivare SARS-Cov-2 sulla superficie dei respiratori N95 senza diminuire la sua capacità di proteggere l’utente. Inoltre, la combinazione di perossido di idrogeno aerosolizzato al 7,8% e plasma ha migliorato l’efficacia dell’inattivazione di Salmonella e L. innocua sulla superficie dei prodotti freschi21. Questa combinazione può anche essere un metodo efficace per trattare i DPI.