Fotonidesinfiointi

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun

Fotonidesinfiointi on menetelmä, jossa antimikrobisella valolla tuhotaan mikro-organismeja. Tällä hetkellä fotonidesinfiointi suoritetaan joko ultraviolettivalolla (100–400 nm) tai näkyvällä sinisellä valolla (400–500 nm). UV-valo LEDien tuottamana ei ole ihmisille näkyvää. Fotokatalyyttisen nanopinnoitteen kanssa näkyvä sininen valo tuhoaa tilasta bakteerit, virukset, sienet (homeet ja hiivat), VOC-yhdisteet ja tuoksut. [1] Sinisen valon antimikrobiset ominaisuudet on tunnettu jo vuosikymmeniä, mutta vasta viimeisin LED-teknologian kehitys on mahdollistanut kustannustehokkaan desinfioinnin sinisellä valolla. [2]

Sinisen valon vaikutus mikrobeihin

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sinisen valon antimikrobinen vaikutus perustuu sen kykyyn aktivoida luonnollisesti valoherkkiä aineenvaihduntatuotteita mikrobien sisällä siten, että ne alkavat tuottaa solun sisälle reaktiivisia happiradikaaleja, (engl. reactive oxygen species). Happiradikaalit ovat hyvin reaktiivisia ja tuhoavat mikrobille elintärkeitä solun osioita (solukalvo, DNA/RNA, proteiinirakenteet). [3] Sininen valo läpäisee biofilmin, toisin kuin yleiset desinfiointiaineet ja biosidit.[4]

Teho eri mikrobeihin

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Sairaalainfektion aiheuttaja ECDC:n

tutkimuksessa (osuus kaikista tapauksista)

Sinisen valon tutkimuksessa

käytetty mikrobi

Aallonpituus Annos Vähenemä Lähde
Escherichia coli (15.9%) Escherichia Coli 405 nm 65 J/cm2 > 99,9% 3,6 log10 (Barneck et al., 2016) [5]
Staphylococcus aureus (12.3%) MRSA 470 nm 55 J/cm2 > 99,999% 5 log10 Bumah et al., 2015; Bumah,

Masson-Meyers and Enwemeka, 2015) [6]

Enterococcus spp. (9.6%) Enterococcus faecalis 405 nm 886 J/cm2 > 99,99% 4,7 log10 (Gupta et al., 2015)[7]
Pseudomonas aeruginosa (8.9%) Pseudomonas aerunginosa 405 nm 55 J/cm2 > 99,9% 3,6 log10 (Barneck et al., 2016) [5]
Klebsiella spp. (8.7%) Klebsiella pneumoniae 405 nm 180 J/cm2 > 99,9% 3,9 log10 (Maclean et al., 2009) [8]
Coagulase-negative staphylococci (7,5%) Staphylococcus epidermidis 405 nm 118 J/cm2 > 99,999% 5,1 log10 (Gupta et al., 2015) [7]
Candida spp. (6.1%) Candida albicans 415 nm 70 J/cm2 > 99,999% 5,4 log10 (Zhang et al., 2016) [9]
Clostridium difficile (5,4%) Clostridium difficile 405 nm 48 J/cm2 > 99,99% 4 log10 (MacLean et al., 2013)[8]
Enterobacter spp. (4.2%) Enterobacter cloacae 400 nm 92 J/cm2 > 90% 1 log10 (Halstead et al., 2016) [10]
Proteus spp. (3.8%) Proteus vulgaris 405 nm 144 J/cm2 > 99,99% 4,7 log10 (Maclean et al., 2009) [8]
Acinetobacter spp. (3.6%). Acinetobacter baumannii 405 nm 108 J/cm2 > 99,99% 4,2 log10 (Maclean et al., 2009) [8]

Euroopan tautienehkäisy- ja -valvontakeskus (ECDC, European Centre for Disease Prevention and Control) tutki vuosina 2011–2012 yhteensä 29:n Euroopan valtion sairaalainfektioiden aiheuttajia 1 149:stä sairaalasta ja 273 753:lta potilaalta. [11] Lisäksi taulukkoon on eri julkaisuista koottu sinisen valon tehokkuus kyseisen mikrobin inaktivointiin. Vaikka mikrobien biologinen vaste siniseen valoon vaihtelee, nähdään sen kuitenkin vaikuttavan kuolettavasti kaikkiin.

Katalyysipinnoite

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Fotonidesinfiointijärjestelmän tehoa voidaan parantaa katalyysipinnoitteen avulla. Pinnoitteessa hyödynnetään fotokatalyysinä tunnettua ilmiötä. Fotokatalyysissä valon energian avulla käynnistetään kemiallinen reaktio, joka muodostaa lyhytikäisiä reaktiivisia happiyhdisteitä. [12] Reaktion käynnistämiseen tarvitaan katalyyttinä toimiva aine, esimerkiksi titaanidioksidi (TiO2), jota käytetään esimerkiksi ruokien väriaineina (E171), aurinkorasvoissa, hammastahnoissa ja kosmetiikassa. [13] Fotokatalyysiin perustuvia pinnoitteita käytetään muun muassa itsepuhdistuvissa julkisivuissa, ikkunoissa ja ilmanpuhdistimien suodattimissa. Fotokatalyysi ilmiönä on tunnettu jo vuosikymmeniä, mutta vasta 2010-luvulla sitä on hyödynnetty laajemmin kun TiO2.-pinnoitteet suunniteltiin reagoimaan näkyvään siniseen valoon. [14]

Fotonidesinfioinnin käyttökohteita

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  • Sairaalat: Leikkaussalit, laboratoriot, sulkutilat, välinehuolto, potilashuoneet, saniteettitilat
  • Hammashoitolat: Hoitohuoneet, välinehuolto
  • Hoivakodit: Saniteettitilat, keittiöt, eristystilat, hoitovälineet
  • Päiväkodit ja koulut: Saniteettitilat, keittiöt, leikkikalujen desinfiointi
  • Eläinlääkäriasemat: Leikkaussalit, hoitohuoneet, laboratoriot
  • Lääketeollisuus: Puhdastilat, laboratoriot, sulkutilat
  • Laboratoriot: Puhdastilat, sulkutilat, vetokaapit
  • Elintarviketeollisuus: Tuotantotilat, laboratoriot, sulkutilat, tuotantolinjastot, varastot
  • Elektroniikkateollisuus: Puhdastilat, sulkutilat
  • Eläintenkasvatus: Siankasvatus, siipikarjankasvatus, lypsykarjankasvatus, kananmunatuotanto
  • Urheiluopistot: Pukuhuoneet, liikuntatilat, saniteettitilat, välinepuhdistus
  • Ruokakaupat ja ravintolat: Tiskihuolto, paistopisteet, varastot, elintarvikemyymälät, saniteettitilat
  • Laivat ja muut alukset: Hytit, keittiöt, saniteettitilat, lasten leikkipaikat
  • Muut vastaavat

Lähteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  1. ↑ Liebmann et al.: Blue-Light Irradiation Regulates Proliferation and Differentiation in Human Skin Cells. J Invest Dermatol, 2010.
  2. ↑ M. Hessling, B. Spellerberg, K. Hoenes: Photoinactivation of bacteria by endogenous photosensitizers and exposure to visible light of different wavelengths – a review on existing data. FEMS Microbiology Letters, 1.1.2017, nro 2. doi:10.1093/femsle/fnw270 ISSN 0378-1097 Artikkelin verkkoversio. (englanti)
  3. ↑ Yucheng Wang, Ying Wang, Yuguang Wang, Clinton K. Murray, Michael R. Hamblin, David C. Hooper: Antimicrobial blue light inactivation of pathogenic microbes: State of the art. Drug Resistance Updates, 1.11.2017, nro 33-35, s. 1–22. PubMed:29145971 doi:10.1016/j.drup.2017.10.002 ISSN 1368-7646 Artikkelin verkkoversio. (englanti)
  4. ↑ Raquel Ferrer-Espada, Yanyan Fang, Tianhong Dai: Antimicrobial blue light inactivation of biofilms formed by clinical isolates of multidrug-resistant microorganisms. Spie, 2018.
  5. ↑ a b Mitchell D. Barneck, Nathaniel L.R. Rhodes, Martin de la Presa, James P. Allen, Ahrash E. Poursaid, Maziar M. Nourian: Violet 405-nm light: a novel therapeutic agent against common pathogenic bacteria. Journal of Surgical Research, 2016-12, nro 2, s. 316–324. doi:10.1016/j.jss.2016.08.006 Artikkelin verkkoversio. (englanti)
  6. ↑ Violet V. Bumah, Daniela S. Masson-Meyers, Chukuka S. Enwemeka: Blue 470 nm light suppresses the growth of Salmonella enterica and methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) in vitro: BLUE 470 nm LIGHT SUPPRESSES THE GROWTH OF Salmonella enterica AND MRSA. Lasers in Surgery and Medicine, 2015-09, nro 7, s. 595–601. doi:10.1002/lsm.22385 Artikkelin verkkoversio. (englanti)
  7. ↑ a b S. Gupta, M. Maclean, J. G. Anderson, S. J. MacGregor, R. M. D. Meek, M. H. Grant: Inactivation of micro-organisms isolated from infected lower limb arthroplasties using high-intensity narrow-spectrum (HINS) light. The Bone & Joint Journal, 2015-02, nro 2, s. 283–288. doi:10.1302/0301-620X.97B2.35154 ISSN 2049-4394 Artikkelin verkkoversio. (englanti)
  8. ↑ a b c d Michelle Maclean, Scott J. MacGregor, John G. Anderson, Gerry Woolsey: Inactivation of Bacterial Pathogens following Exposure to Light from a 405-Nanometer Light-Emitting Diode Array. Applied and Environmental Microbiology, 1.4.2009, nro 7, s. 1932–1937. PubMed:19201962 doi:10.1128/AEM.01892-08 ISSN 0099-2240 Artikkelin verkkoversio. (englanti) (Arkistoitu – Internet Archive)
  9. ↑ Yunsong Zhang, Yingbo Zhu, Jia Chen, Yucheng Wang, Margaret E. Sherwood, Clinton K. Murray: Antimicrobial blue light inactivation of Candida albicans : In vitro and in vivo studies. Virulence, 3.7.2016, nro 5, s. 536–545. doi:10.1080/21505594.2016.1155015 ISSN 2150-5594 Artikkelin verkkoversio. (englanti)
  10. ↑ Fenella D. Halstead, Joanne E. Thwaite, Rebecca Burt, Thomas R. Laws, Marina Raguse, Ralf Moeller: Antibacterial Activity of Blue Light against Nosocomial Wound Pathogens Growing Planktonically and as Mature Biofilms. Applied and Environmental Microbiology, 1.7.2016, nro 13, s. 4006–4016. doi:10.1128/AEM.00756-16 ISSN 0099-2240 Artikkelin verkkoversio. (englanti)[vanhentunut linkki]
  11. ↑ European Centre for Disease Prevention and Control ecdc.europa.eu.
  12. ↑ Howard A. Foster, Iram B. Ditta, Sajnu Varghese, Alex Steele: Photocatalytic disinfection using titanium dioxide: spectrum and mechanism of antimicrobial activity. Applied Microbiology and Biotechnology, 2011-06, nro 6, s. 1847–1868. PubMed:21523480 doi:10.1007/s00253-011-3213-7 ISSN 0175-7598 Artikkelin verkkoversio. (englanti)
  13. ↑ Geun Woo Park, Min Cho, Ezra L. Cates, David Lee, Byung-Taek Oh, Jan Vinjé: Fluorinated TiO2 as an ambient light-activated virucidal surface coating material for the control of human norovirus. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 1.11.2014, nro 140, s. 315–320. doi:10.1016/j.jphotobiol.2014.08.009 ISSN 1011-1344 Artikkelin verkkoversio. (englanti)
  14. ↑ Je-Wen Liou, Hsin-Hou Chang: Bactericidal Effects and Mechanisms of Visible Light-Responsive Titanium Dioxide Photocatalysts on Pathogenic Bacteria. Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis, 1.8.2012, nro 4, s. 267–275. doi:10.1007/s00005-012-0178-x ISSN 1661-4917 Artikkelin verkkoversio. (englanti)
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Fotonidesinfiointi&oldid=21122060”