Ученые впервые превратили мощные вязкие дезинфектанты в пригодный для дыхания аэрозоль
Инженеры и врачи из Сан-Диего разработали устройство, которое диспергирует мощные дезинфицирующие средства для доставки по воздуху. Устройство работает с рядом дезинфектантов, которые раньше никогда не подвергались распылению, например, с триэтиленгликолем (ТЭГ).
В исследовании, опубликованном в августовском номере журнала Applied Microbiology and Biotechnology, команда использовала устройство для распыления дезинфектантов на поверхности, загрязненные бактериями. Оно эффективно уничтожило 100% бактерий, которые обычно вызывают внутрибольничные инфекции. Кроме того, распыленный раствор отбеливателя, этанол и ТЭГ полностью уничтожили высокоустойчивые к множеству лекарств штаммы бактерий, включая K. pneumoniae.
«Очистка и дезинфекция поверхностей в медицинских учреждениях — это критически важная практика профилактики и контроля инфекций. Это устройство значительно облегчит поддержание чистоты в больничных палатах», — заявила доктор Моника Кумарасвами, врач-ученый из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Исследователи отмечают, что в 2011 году (последний год, за который имеются данные) каждый 25-й пациент, поступивший в больницу, был вынужден продлить свое пребывание из-за внутрибольничных инфекций.
Технология имеет и более широкий потенциал. Ее можно использовать для доставки целого нового класса лекарств пациентам через ингаляторы.
«Наша цель — сделать инъекционные методы лечения ингаляционными», — сказал Джеймс Френд, профессор машиностроения в Школе инженерии Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Как работает устройство
Исследователи создали устройство, используя готовые компоненты смартфонов, которые производят акустические волны. В телефонах эти детали в основном используются для фильтрации беспроводных сотовых сигналов.
В этом исследовании компоненты использовались для генерации звуковых волн чрезвычайно высокой частоты — от 100 миллионов до 10 миллиардов герц — для создания капиллярных волн в жидкости. Эти волны, в свою очередь, испускают капли и создают туман. Этот процесс называется атомизацией.
Обычно жидкости можно распылить механическим способом (как в распылителях для духов) или с помощью ультразвука. Но эти методы либо плохо работают с вязкими жидкостями, либо требуют слишком много энергии, либо разрушают некоторые активные ингредиенты жидкостей.
Технология, описанная в статье, лишена этих недостатков, потому что в компонентах смартфонов используется ниобат лития (LN). Этот материал производит более энергоэффективные и надежные ультразвуковые колебания. В результате устройство может распылять даже самые вязкие жидкости в мелкодисперсный туман, который может сохраняться в воздухе более часа.
Устройство было протестировано в лаборатории доктора Виктора Низета в Школе медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Неожиданный результат
Хотя устройство хорошо справилось с бактериями, вызывающими пневмонию, и с различными мультирезистентными штаммами других патогенов, распыленный ТЭГ не уничтожил MRSA (метициллин-резистентный золотистый стафилококк), что стало неожиданностью для исследователей.
«Нам говорили, что ТЭГ убивает все. Что ж, это просто неправда: в форме распыленных капель он был не так уж эффективен против MRSA», — сказал Джеймс Френд.
Дальнейшие планы
Исследователи сейчас работают над созданием обновленного прототипа для использования в условиях больницы. Этот процесс, как ожидается, займет один или два года. Устройство также можно будет использовать в аэропортах, самолетах и общественном транспорте, например, во время сезона гриппа.