La pénurie de fournitures médicales telles que des ventilateurs, des écrans faciaux et des masques a été un problème récurrent pendant la pandémie de COVID-19 et la production a eu du mal à suivre. Une équipe de chercheurs de Penn State propose une nouvelle solution: réutiliser ces appareils via des équipements conçus pour la stérilisation au plasma dans les établissements médicaux.
Le groupe de recherche, le Laboratoire interdisciplinaire pour la science et l'ingénierie intégrées du plasma (CLIPSE), utilise le quatrième état de la matière -; plasma -; pour des applications médicales telles que la stérilisation. Le plasma est semblable aux gaz en consistance, mais dans lequel les atomes de gaz et les molécules ont été ionisés. Ce processus se produit lorsqu'au moins un des électrons liés sur un atome a été éjecté par une source d'énergie.
Dans notre cas, nous utilisons des champs électriques intenses pour accélérer les électrons qui entrent en collision avec ces atomes et molécules pour produire l'ionisation et également la rupture des liaisons chimiques, connue sous le nom de dissociation, créant des espèces atomiques et moléculaires réactives qui sont efficaces contre les agents bactériens ou viraux . «
Sean Knecht, professeur adjoint, Département de conception technique, École de technologie, conception et programmes professionnels de Penn State(SEDTAPP)
Alors que le plasma est le plus souvent de milliers à des millions de degrés et pourrait détruire le matériel médical s'il était utilisé pour la stérilisation, Knecht et ses chercheurs produisent un plasma beaucoup plus froid -; température ambiante.
« Nous utilisons un champ électromagnétique pour manipuler les paramètres afin de générer du plasma à température ambiante et utiliser la réactivité des décharges de plasma pour désinfecter les appareils et détruire les virus et les bactéries », a déclaré Ali Kazemi, doctorant en bio-ingénierie dans le laboratoire de Knecht qui se concentre spécifiquement sur les appareils biomédicaux.
Parallèlement à la science et à l'ingénierie du plasma, Knecht concentre également ses efforts de recherche sur la conception d'appareils. Lui et Kazemi vont combiner leur expertise pour développer des dispositifs qui génèrent du plasma à température ambiante pour la stérilisation. Cette technologie n'a pas été adaptée pour stériliser spécifiquement le matériel médical réutilisable.
Nous explorons des systèmes de génération de plasma qui seraient spécialement conçus pour la stérilisation et la réutilisation de différents types de fournitures médicales telles que les écrans faciaux en plastique. De plus, nous examinons également les éventuelles nécessités de stérilisation des aérosols, par exemple, un dispositif pour stériliser l'échappement d'un ventilateur pour aider à stopper la propagation du virus et protéger les travailleurs de la santé. La technologie est très agile et peut être déployée à différentes fins. «
Sean Knecht, professeur adjoint d'enseignement, Département de conception technique, École de conception, de technologie et de programmes professionnels de Penn State (SEDTAPP)
L'équipe comprend deux sous-groupes collaborateurs. Knecht se concentre sur la conception, la caractérisation et les tests des systèmes de génération de plasma. Kazemi; Berkay Ekinci, étudiant diplômé en génie électrique; Matthew Flanders, étudiant diplômé en génie nucléaire; et Sven Bilén, directeur du SEDTAPP et professeur de conception technique, de génie électrique et de génie aérospatial.
Girish Kirimanjeswara, professeur agrégé en sciences vétérinaires et biomédicales, et McKayla Nicol, étudiante diplômée en sciences vétérinaires et biomédicales, ont conçu et optimisé des expériences de stérilisation sur différents matériaux associés aux fournitures médicales. Knecht a déclaré que l'équipe interdisciplinaire s'unissant à ce projet COVID-19 reflète ce qui se passe ailleurs.
« Je pense que les niveaux de coopération que nous constatons dans les domaines scientifique, de l'ingénierie et de la fabrication sont tout simplement incroyables et inspirants », a déclaré Knecht. « Pas seulement ici à Penn State et les étudiants incroyables qui sont impliqués, mais vraiment à travers le monde. Je suis fier d'en faire partie. »
Kazemi voit le projet comme une opportunité d'utiliser son expertise plasma pour le plus grand bien à un moment où les besoins sont énormes.
« J'ai reçu un appel du Dr Knecht quelques jours après que les premiers cas aux États-Unis ont été observés concernant la pénurie importante de fournitures dans les hôpitaux à travers le pays et la nécessité d'un appareil capable de désinfecter rapidement le matériel médical usagé », a déclaré Kazemi. « Le fait de pouvoir bénéficier d'une petite aide dans cette catastrophe mondiale a été très gratifiant. »
Alors qu'un appareil de stérilisation au plasma aurait un impact considérable à l'heure actuelle, Knecht envisage un tel appareil comme un équipement médical standard à l'avenir.
« La validation de cette technologie pour les agents pathogènes viraux aura un impact sur la société à l'avenir », a déclaré Knecht. « S'il fonctionne sur ce virus, il est très probable qu'il fonctionne sur la plupart ou tous les autres virus, car nous constatons qu'il fonctionne également sur différentes bactéries. »
La source:
École d'ingénierie, de technologie et de programmes professionnels de Penn State
