Plasma

May 14, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 19944 (2022) Cite este artigo

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Devido à escassez de equipamentos de proteção individual (EPI) durante a pandemia do COVID-19, aumentou o interesse e a demanda por dispositivos de esterilização para reutilização de EPI. Para reutilização de máscaras faciais, elas devem ser efetivamente descontaminadas de potenciais agentes infecciosos sem comprometer sua capacidade de filtração durante a esterilização. Neste estudo, utilizamos uma descarga de barreira dielétrica pulsada à pressão atmosférica (DBD), combinada com microgotículas líquidas nebulizadas para gerar névoa ativada por plasma (PAM). Os bacteriófagos MS2 e T4 foram usados ​​para realizar os testes de descontaminação em dois tipos de respiradores N95. Os resultados mostraram uma redução de pelo menos 2 log de MS2 e T4 em respiradores N95 tratados em um ciclo com 7,8% de peróxido de hidrogênio PAM e pelo menos uma redução de 3 log tratados em 10% de peróxido de hidrogênio PAM. Além disso, verificou-se que não houve degradação significativa na eficiência de filtração dos respiradores N95 (3M 1860 e 1804) tratados com peróxido de hidrogênio a 10% PAM após 20 ciclos. Em termos de reutilização de máscaras após o tratamento conforme determinado, foi demonstrado que as tiras elásticas da 3M 1804 foram fragmentadas após 20 ciclos de tratamento, tornando-as inutilizáveis, enquanto as tiras da 3M 1860 não foram afetadas negativamente mesmo após 20 ciclos de desinfecção.

Desde que o primeiro caso foi identificado em dezembro de 2019, a doença de coronavírus 2019 (COVID-19) se espalhou rapidamente em vários países e foi declarada uma pandemia pela Organização Mundial da Saúde em março de 20201. O vírus que causa a doença COVID-19 é chamado de grave o coronavírus 2 da síndrome respiratória aguda (SARS-CoV-2) e pode se espalhar entre humanos por meio de gotículas respiratórias de tosse e espirro, aerossóis de respiração e fala e fômites2. Pesquisas anteriores encorajaram o uso de máscaras faciais (também conhecidas como respiradores) em público para limitar a propagação do COVID-193,4. A máscara cirúrgica pode bloquear gotículas de partículas grandes, respingos, sprays ou respingos que possam conter germes (vírus e bactérias), enquanto o respirador N95 pode filtrar com eficiência as partículas transportadas pelo ar em pelo menos 95%. As bordas do respirador N95 são projetadas para caber no rosto do usuário e evitar que o ar que contém contaminantes chegue ao nariz e à boca do usuário sem filtração pelo respirador5. Além das máscaras faciais, outros equipamentos de proteção individual (EPI), como luvas, protetores faciais e aventais, também tiveram alta demanda em várias partes do mundo, à medida que os casos de COVID-19 continuam aumentando6. No início da pandemia, o fornecimento e a distribuição de EPIs não acompanharam a alta demanda, obrigando profissionais de saúde e socorristas a reutilizar EPIs, como respiradores cirúrgicos e N95.

Devido à escassez de EPIs, principalmente respiradores N95, no início da pandemia de COVID-19, uma ampla gama de estudos com foco na descontaminação e reutilização de EPIs foi realizada, incluindo o uso de irradiação germicida ultravioleta (UVGI), peróxido de hidrogênio vaporizado (VHP), óxido de etileno (EtO), forno de micro-ondas, alvejante, tratamento térmico, etanol, peróxido de hidrogênio líquido, autoclave, álcool isopropílico, produtos para limpeza, água da torneira, água e sabão e panela elétrica de arroz tradicional7. Não é fácil comparar a eficácia das diferentes abordagens porque diferentes vírus e bactérias foram testados por cada método, bem como em vários materiais de máscara. Por exemplo, UVGI pode reduzir pelo menos 3 log de influenza H1N18, enquanto VHP pode atingir 6 log de esporos de Geobacillus stearothermophilus no respirador N959. No entanto, alguns dos métodos, como UVGI, VHP, forno de micro-ondas, alvejante, tratamento térmico e autoclave, diminuem a qualidade do respirador N95 diminuindo a eficiência da filtração ou comprometendo a integridade do material das alças da máscara7.

O plasma não térmico, incluindo exposição direta e exposição remota, como método de baixa temperatura para esterilização de superfícies e materiais, tem se mostrado eficiente para descontaminação microbiana. Estudos demonstraram que as tecnologias de plasma podem inativar patógenos na superfície de dispositivos médicos10 e produtos agrícolas11. Em relação à pandemia de COVID-19, pesquisas recentes demonstraram que o plasma não térmico direto pode inativar o RNA do SARS-CoV-2 em bioaerossóis12. Em outro estudo, eles conseguiram demonstrar o uso de descarga de barreira dielétrica de superfície (DBD) para inativar um pseudovírus com a proteína SARS-CoV-2 S em ambientes de armazenamento e transporte em cadeia fria13. Além de aplicar o plasma diretamente nos materiais para desinfecção, também foi amplamente demonstrado que a água ativada por plasma (PAW) pode atuar como uma solução bactericida eficaz14,15. Uma abordagem mais suave e versátil semelhante à PAW é a produção de PAM, onde gotículas nebulizadas de água ou outras soluções são expostas à descarga de plasma. Em vez de submergir materiais em PAW, os métodos PAM produzem gotículas que podem transportar espécies químicas reativas geradas por plasma com capacidade de inativação microbiana e viral para esterilizar superfícies. Um estudo anterior mostrou que o PAM acumula altas concentrações de peróxido de hidrogênio e adquire um pH ácido, o que cria condições adequadas dentro do PAM para potente atividade antimicrobiana16. Espécies reativas de oxigênio (ROS) e espécies reativas de nitrogênio (RNS) são consideradas o papel mais importante da desinfecção no PAM17. ROS inclui principalmente radicais, peróxido de hidrogênio, oxigênio singleto, ânions superóxido e ozônio, enquanto RNS inclui principalmente nitrato, nitrito, peroxinitrito, radical de óxido nítrico, amônia e nitrogênio15. Essas ROS e RNS demonstraram reagir com DNA viral (fita dupla e simples) e RNA18,19. Por exemplo, um estudo anterior mostrou que PAM contendo ROS e RNS pode inativar bactérias na superfície da couve sem danificar a própria superfície20. Portanto, o PAM pode ter o potencial de inativar o SARS-Cov-2 na superfície dos respiradores N95 sem diminuir sua capacidade de proteger o usuário. Além disso, a combinação de peróxido de hidrogênio aerossolizado a 7,8% e plasma aumentou a eficácia da inativação de Salmonella e L. innocua na superfície de produtos frescos21. Essa combinação também pode ser um método eficaz para tratar EPP.