Plasma

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 19944 (2022) Citar este artigo

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Devido à escassez de equipamentos de proteção individual (EPI) durante a pandemia de COVID-19, o interesse e a demanda por dispositivos de esterilização para reutilização de EPI aumentaram. Para a reutilização de máscaras faciais, estas devem ser efetivamente descontaminadas de potenciais agentes infecciosos, sem comprometer a 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 utilizados 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 com 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 em peróxido de hidrogênio a 10% PAM encontrada após 20 ciclos. Em termos de reutilização das 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 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 denominado grave o coronavírus 2 da síndrome respiratória aguda (SARS-CoV-2) e pode se espalhar entre humanos por meio de gotículas respiratórias provenientes da tosse e espirro, aerossóis provenientes da respiração e da fala e fômites2. Pesquisas anteriores incentivaram o uso de máscaras faciais (também conhecidas como respiradores) em públicos para limitar a propagação da COVID-193,4. A máscara cirúrgica pode bloquear gotículas, respingos, sprays ou respingos de partículas grandes que podem conter germes (vírus e bactérias), enquanto o respirador N95 pode filtrar com eficiência partículas transportadas pelo ar em pelo menos 95%. As bordas do respirador N95 são projetadas para se ajustarem ao rosto do usuário e evitar que o ar que contém contaminantes chegue ao nariz e à boca do usuário sem ser filtrado pelo respirador5. Além das máscaras faciais, outros equipamentos de proteção individual (EPI), como luvas, viseiras e batas, também foram muito procurados em partes do mundo, à medida que os casos de COVID-19 continuam a aumentar6. No início da pandemia, o fornecimento e a distribuição de EPI não acompanharam a sua elevada procura, forçando os profissionais de saúde e os socorristas a reutilizar EPI, como respiradores cirúrgicos e N95.

Devido à escassez de EPIs, especialmente respiradores N95, no início da pandemia de COVID-19, uma ampla gama de estudos com foco na descontaminação e reutilização de EPIs foram realizados, incluindo o uso de irradiação germicida ultravioleta (UVGI), peróxido de hidrogênio vaporizado (VHP), óxido de etileno (EtO), forno de microondas, água sanitária, tratamento térmico, etanol, peróxido de hidrogênio líquido, autoclave, álcool isopropílico, produtos de limpeza, água de torneira, água e sabão e panela elétrica de arroz tradicional7. Não é simples 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, o UVGI pode reduzir pelo menos 3 log da gripe H1N18, enquanto o VHP pode atingir 6 log de esporos de Geobacillus stearothermophilus no respirador N959. Porém, alguns dos métodos, como UVGI, VHP, forno de micro-ondas, alvejante, tratamento térmico e autoclave, diminuem a qualidade do respirador N95, diminuindo a eficiência de filtração ou comprometendo a integridade do material das tiras da máscara7.

O plasma não térmico, incluindo exposição direta e exposição remota, como método de baixa temperatura para esterilização de superfícies e materiais, demonstrou ser 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 S do SARS-CoV-2 em ambientes de armazenamento e transporte de cadeia fria13. Além de aplicar plasma diretamente em 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 ao 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 uma potente atividade antimicrobiana16. Espécies reativas de oxigênio (ROS) e espécies reativas de nitrogênio (RNS) são consideradas o papel mais importante da desinfecção na PAM17. ROS inclui principalmente radicais, peróxido de hidrogênio, oxigênio singlete, ânions superóxido e ozônio, enquanto RNS inclui principalmente nitrato, nitrito, peroxinitrito, radical óxido nítrico, amônia e nitrogênio . Foi demonstrado que essas ROS e RNS reagem com o DNA do vírus (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 a sua capacidade de proteger o utilizador. 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. Esta combinação também pode ser um método eficaz para tratar EPP.