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闪光灭菌

光化学灭菌中的氙气紫外线闪光灯

制药、医疗和食品行业中无菌环境的成功,取决于能否在不引起微生物污染的情况下将物料运入和运出。采用气体或紫外线进行的传统表面灭菌方法速度慢且耗费人力。相比之下,脉冲紫外线易于应用,无化学物质且无残留,不受免疫性或加热表面影响,且作用时间仅需几毫秒。

制药、医疗以及越来越多的食品企业都在洁净室中生产其许多产品。在这些行业中,洁净室不仅意味着像半导体和电子制造那样无尘或低颗粒物的空气,还意味着无菌。这通常是通过过滤气流、保持恒定的(过)压、温湿控制、穿着适当的工作服以及其他各种措施来实现的。同样重要的是,引入洁净室的材料必须保持无菌。

大型洁净室设施设有气锁,其中使用过氧化氢气体、过乙酸或臭氧等方法对物料进行灭菌。每种方法都需要事先对待灭菌的表面进行清洁。随后,必须将气体排放出去,并对化学品或产生的危险废物进行处置。

氙气系统在灭菌领域的应用日益广泛,不仅用于洁净室,还用于制药和食品生产

另一种方法是紫外线照射,该方法利用了光化学灭菌原理。分子键被断裂,最终导致DNA和细胞被破坏。当特定波长的光子能量等于或超过生物分子化学键的强度时,就会发生这种情况。生化研究表明,250至280纳米之间的波长对核酸的影响最大,这意味着暴露于这些波长下的DNA会受到最严重的损伤。 因此,通过施加极高强度的杀菌波长紫外线辐射,可实现光化学灭菌,对分子键造成不可逆的损伤并导致细胞死亡。

传统的汞蒸气紫外线灯本身属于低强度光源,无法在短时间内产生足以压倒DNA修复机制的高辐射通量。要达到足够的效果需要较长的照射时间,但即便如此,其杀菌效果仍无法与短时高能脉冲相媲美。此外,受照射表面会显著升温。相比之下,氙灯是高强度光源,可在毫秒内轻松达到这一关键破坏阈值。 Xenon Steripulse-XL系统可产生目前最有效的杀菌紫外线。

随着洁净室技术的日益自动化,脉冲氙气紫外线灯的应用也在迅速增长。这些系统完全自动运行,并在开发阶段就已集成到洁净室的整体布局中。其毫秒级的照射时间对所有含DNA的生物体均有效,且不会产生化学废物或气体,这使得该技术在此类应用中极具吸引力。

脉冲紫外线对枯草芽孢杆菌致死性的实例。由塔夫茨大学医学院和Xenon公司亚伯拉罕·L·索嫩沙因博士通过实验测定。
图片来源:除非下文另有说明,否则均由 Xenon 公司提供。封面图片:marketa1982/shutterstock.com;图片 2:亚伯拉罕·L·索嫩沙因(Abraham L. Sonenshein)博士,塔夫茨大学医学院

我们的作者

Dipl.-Ing. (FH) Jochen Grimm
光子学事业部战略产品营销部
info@polytec.com

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