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Combattere le pandemie con il plasma - Sfruttare lo stato più comune della materia nell'universo
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Gli scienziati stanno sfruttando lo stato più comune della materia nell'universo per affrontare la carenza di dispositivi di protezione personale.
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La maggior parte dei tipi di dispositivi di protezione personale, come maschere, camici e guanti N95, sono progettati per un uso singolo, il che ha portato sia alla scarsità che ai rifiuti durante la pandemia COVID-19. Ma nuove ricerche suggeriscono che queste forniture vitali possono essere disinfettate e riutilizzate in modo sicuro.
Gli scienziati sanno da tempo che i gas ionizzati chiamati plasma, che sono costituiti da molecole cariche, possono uccidere batteri patogeni, virus e alcuni funghi.
"Quello che non si sapeva era se i DPI avrebbero funzionato o meno in seguito", ha detto il fisico David Staack. "Un N95 avrebbe funzionato ancora dopo essere stato trattato con il plasma?"
Staack e i suoi colleghi della Texas A&M University hanno cercato di rispondere a questa domanda generando plasma a temperatura ambiente in un container di 20 piedi di lunghezza.
"L'idea sarebbe quella di caricare i DPI in questo rimorchio, chiudere la porta e far funzionare il ciclo", ha detto Staack. "Un po' come una lavastoviglie" Alla fine, un sistema di scarico filtra le specie reattive di ossigeno prodotte nel processo prima che le persone possano entrare e recuperare l'attrezzatura.
Secondo i dati preliminari presentati questa settimana alla conferenza sull'elettronica gassosa dell'American Physical Society, un ciclo di 90 minuti nella camera di decontaminazione può uccidere il 99,9% dei microbi, compresi i coronavirus simili alla SARS-CoV-2. I ricercatori hanno testato tre diversi tipi di maschere N95 e hanno scoperto che due di esse sono rimaste utilizzabili, anche dopo essere state sottoposte a una dose di sterilizzazione del plasma a bassa temperatura.
Questi risultati promettenti sono stati recentemente verificati dai Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie, rafforzando la fiducia del team di ricerca che il plasma non solo può sterilizzare le maschere N95, ma anche tenerle al sicuro per il riutilizzo. Staack ha dichiarato di aver condiviso i risultati con la Food and Drug Administration per l'autorizzazione all'uso d'emergenza, che sarebbe necessaria prima che la tecnologia possa essere utilizzata negli ospedali e in altre strutture sanitarie.
Il gruppo di Staack ha anche dettagliato i progressi nella sterilizzazione di maschere, camici e altri tipi di DPI con varie dosi di radiazioni da fasci di elettroni, che sono stati a lungo utilizzati per uccidere i microbi sui dispositivi medici. Mentre il trattamento elimina efficacemente i germi, gli esperimenti hanno rivelato che le alte dosi richieste per la sterilizzazione hanno anche degradato le maschere e i camici, il che significa che non possono essere ricucite.
Un altro gruppo di ricercatori, guidato da Lorenzo Mangolini dell'Università della California, Riverside, ha presentato un approccio sperimentale e a basso costo per la sterilizzazione dei DPI. Gli scienziati hanno riproposto una palla di plasma - un giocattolo economico che sembra produrre un fulmine in una piccola sfera di vetro - per generare ozono, che viene trasportato da un getto d'aria compressa attraverso un respiratore a maschera. Negli esperimenti di proof-of-concept, questo approccio ha ucciso con successo l'Escherichia coli patogeno, che, a causa delle sue robuste pareti cellulari, può essere più difficile da sradicare rispetto alle particelle virali come quelle del SAR-CoV-2.
"Abbiamo dimostrato che la sterilizzazione può essere effettuata in modo molto conveniente", ha detto Mangolini. "Per farla funzionare, è sufficiente una linea di aria compressa e un alimentatore ad alta tensione da un giocattolo"
Joseph Schwan, uno studente laureato nel laboratorio di Mangolini, ha stimato che i DPI monouso scartate durante la pandemia generano probabilmente migliaia di tonnellate di rifiuti al giorno. Egli ha osservato che gli approcci alla sterilizzazione e al riciclaggio basati sul plasma potrebbero ridurre questo numero.