プラズマ

Scientific Reports volume 12、記事番号: 19944 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

新型コロナウイルス感染症のパンデミックによる個人用保護具（PPE）の不足により、PPEを再利用するための滅菌装置への関心と需要が高まっています。 フェイスマスクを再利用するには、滅菌中の濾過能力を損なうことなく、潜在的な感染因子を効果的に除去する必要があります。 この研究では、大気圧パルス誘電体バリア放電 (DBD) と噴霧液体微小液滴を組み合わせてプラズマ活性化ミスト (PAM) を生成しました。 MS2 および T4 バクテリオファージを使用して、2 種類の N95 マスクの除染テストが実施されました。 結果は、7.8% 過酸化水素 PAM で 1 サイクル処理した N95 マスクでは MS2 と T4 が少なくとも 2 log 減少し、10% 過酸化水素 PAM で処理した場合は少なくとも 3 log 減少したことを示しました。 さらに、10% 過酸化水素 PAM で処理した N95 マスク (3M 1860 および 1804) の濾過効率は、20 サイクル後に顕著な低下がないことがわかりました。 測定された処理後のマスクの再利用可能性に関して、3M 1804 の弾性ストラップは 20 回の処理サイクル後に断片化して使用できなくなりましたが、3M 1860 のストラップは 20 回の消毒サイクル後でも悪影響を受けなかったことが示されました。

2019 年 12 月に最初の症例が確認されて以来、2019 年コロナウイルス感染症 (COVID-19) は複数の国で急速に蔓延し、2020 年 3 月に世界保健機関によってパンデミックと宣言されました 1。病気 COVID-19 を引き起こすウイルスは重症と呼ばれています。急性呼吸器症候群コロナウイルス 2 (SARS-CoV-2) の一種であり、咳やくしゃみによる飛沫、呼吸や会話によるエアロゾル、媒介物を介して人の間で感染する可能性があります2。 これまでの研究では、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の感染拡大を制限するために、公共の場でフェイスマスク（レスピレーターとも呼ばれる）を着用することが奨励されてきた3,4。 サージカルマスクは細菌（ウイルスや細菌）を含む可能性のある大きな粒子の飛沫、飛沫、スプレー、飛沫をブロックでき、N95マスクは浮遊粒子を少なくとも95％効率的に濾過できます。 N95 マスクの端は着用者の顔にフィットし、汚染物質を含む空気がマスクを通過せずに着用者の鼻や口に到達するのを防ぐように設計されています5。 新型コロナウイルス感染症の感染者が増加し続ける中、フェイスマスクに加えて、手袋、フェイスシールド、ガウンなどの他の個人用保護具（PPE）も世界各地で高い需要がありました6。 パンデミックの初期には、PPEの供給と流通が高い需要に追いついていないため、医療従事者や初期対応者は、外科用マスクやN95マスクなどのPPEを再利用することを余儀なくされています。

新型コロナウイルス感染症のパンデミックの初期には、PPE、特に N95 マスクが不足していたため、紫外線殺菌照射 (UVGI)、蒸発過酸化水素の使用など、PPE の除染と再利用に焦点を当てた幅広い研究が実施されました。 (VHP)、エチレンオキシド (EtO)、電子レンジ、漂白剤、熱処理、エタノール、液体過酸化水素、オートクレーブ、イソプロピル アルコール、ワイプ製品、水道水、石鹸と水、従来の電気炊飯器7。 さまざまなウイルスや細菌が各方法およびさまざまなマスク素材でテストされたため、さまざまなアプローチの有効性を比較するのは簡単ではありません。 たとえば、UVGI は H1N1 インフルエンザを少なくとも 3-log 削減できます8。一方、VHP は N95 マスク上の Geobacillus stearothermophilus 胞子を 6-log 削減できます9。 ただし、UVGI、VHP、電子レンジ、漂白剤、熱処理、オートクレーブなどの一部の方法は、ろ過効率を低下させたり、マスクストラップの材質の完全性を損なったりして、N95 マスクの品質を低下させます7。

表面および材料の低温滅菌方法としての直接曝露および遠隔曝露を含む非熱プラズマは、微生物の除染に効果的であることが示されています。 研究では、プラズマ技術が医療機器 10 や農産物 11 の表面の病原体を不活化できることが示されています。 新型コロナウイルス感染症のパンデミックに関連して、最近の研究では、直接的な非熱プラズマがバイオエアロゾル中の SARS-CoV-2 RNA を不活化できることが実証されています 12。 別の研究では、表面誘電体バリア放電 (DBD) を使用して、コールドチェーン保管および輸送環境において SARS-CoV-2 S タンパク質で偽ウイルスを不活化することを実証することができました 13。 消毒のために材料にプラズマを直接適用することに加えて、プラズマ活性化水 (PAW) が効果的な殺菌溶液として機能することも広く示されています 14,15。 PAW に似た、より穏やかで汎用性の高いアプローチは、霧化された水またはその他の溶液の液滴がプラズマ放電にさらされる PAM の生成です。 PAM 法では、材料を PAW に浸すのではなく、表面を滅菌する微生物およびウイルスの不活化能力を備えたプラズマ生成反応性化学種を運ぶ液滴を生成します。 以前の研究では、PAM が高濃度の過酸化水素を蓄積し、酸性 pH を獲得し、PAM 内に強力な抗菌活性に適した条件を作り出すことが示されていました 16。 活性酸素種 (ROS) と活性窒素種 (RNS) は、PAM17 における消毒の最も重要な役割と考えられています。 ROS には主にラジカル、過酸化水素、一重項酸素、スーパーオキシドアニオン、オゾンが含まれますが、RNS には主に硝酸塩、亜硝酸塩、過酸化亜硝酸塩、一酸化窒素ラジカル、アンモニア、窒素が含まれます15。 これらの ROS および RNS は、ウイルス DNA (二本鎖および一本鎖) および RNA と反応することが示されています 18,19。 たとえば、以前の研究では、ROS および RNS を含む PAM がケールの表面自体を損傷することなく表面の細菌を不活化できることが示されました 20。 したがって、PAM は、ユーザーを保護する能力を低下させることなく、N95 マスクの表面上の SARS-Cov-2 を不活性化する可能性があります。 さらに、7.8% エアロゾル化過酸化水素と血漿の組み合わせは、生鮮食品の表面上のサルモネラ菌および L. イノクアの不活化効果を高めました 21。 この組み合わせは、PPE の治療にも効果的な方法となる可能性があります。