Mikrowelleningenieure, Spezialisten für Infektionskrankheiten und Polymerwissenschaftler der University of Edinburgh, der Heriot-Watt University und der University of Strathclyde haben sich zusammengetan, um eine neuartige Mikrowellen-Sterilisationsmethode zu entwickeln, die die Desinfektion von Krankenwagen und Krankenhäusern revolutionieren könnte.
Gegenwärtig erfolgt die Sterilisation manuell mit herkömmlichen Techniken, die Chemikalien verwenden. Dies kann etwa 30 bis 40 Minuten dauern, um einen einzelnen Krankenwagen zu desinfizieren.
Während dieser Zeit ist der Rettungswagen außer Betrieb, was die Einsatzkräfte in Stoßzeiten zunehmend unter Druck setzt. Die Möglichkeit der neuen Technik könnte die Zeit, die es braucht, um einen Krankenwagen sicher wieder auf die Straße zu bringen, drastisch verkürzen, um Leben zu retten.
In den letzten Jahren wurden mehrere andere Techniken zum Desinfizieren und Sterilisieren von Oberflächen vorgeschlagen, die von Wasserstoffperoxid-Aerosolen bis hin zu UV-Bestrahlung und Infrarotstrahlung reichen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Techniken Oberflächen im Laufe der Zeit zersetzen oder für Menschen schädlich sind, wenn sie sich in unmittelbarer Nähe befinden. Dies hat ihre langfristige Anwendung bisher eingeschränkt.
Im Gegensatz dazu arbeitet das neue Verfahren mit elektromagnetischen Wellen, Antennen, Sensorbaken und einer Flüssigkeitsschicht, um Oberflächen schnell aufzuheizen und zu sterilisieren. Durch die Automatisierung kann eine Person das System problemlos aus sicherer Entfernung bedienen, anstatt kontaminierte Oberflächen während der Reinigung direkt zu berühren.
Mikrowellenstrahlen, die von Antennen ausgehen, wie sie in Mobiltelefonen, Smartphones und Privathaushalten zu finden sind Wi-Fi Systeme. Mithilfe der Antennen lässt sich die Mikrowellenstrahlung dorthin richten und fokussieren, wo sie am meisten benötigt wird.
Das schottische Team wurde von Dr. Symon Podilchak geleitet, einem professionellen Ingenieur und leitenden Dozenten für Hochfrequenz Technologie von der University of Edinburgh und Honorary Associate Professor an der Heriot-Watt University.
Er erklärte: „Die Idee kam mir vor über einem Jahr, als ich Babyflaschen für meinen neugeborenen Sohn mit einer Mikrowelle sterilisierte. Es war, als die COVID-19-Pandemie Anfang 2020 in Großbritannien gerade erst begann.
„Mir wurde klar, dass es möglich ist, die Technik für infizierte Oberflächen zu skalieren, wenn Flaschen in wenigen Minuten sterilisiert werden können und für ein Neugeborenes sicher sind. Es waren jedoch erhebliche Forschungsarbeiten erforderlich, um den relativen Abstand zwischen der Oberfläche und der Antenne zu bestimmen und gleichzeitig sichere Leistungspegel zu gewährleisten.
„Ich fand auch heraus, dass es besser wäre, den Mikrowellenstrahl auf die am wahrscheinlichsten betroffenen Bereiche zu richten und zu fokussieren. Dazu habe ich eine Technik wiederverwendet, die ich ursprünglich zum kabellosen Aufladen von Mobiltelefonen entwickelt habe.“
Podilchak verband sich dann mit Professor Marc Desmulliez, einem Diplomingenieur und Physiker von der Heriot-Watt-Universität, der zuvor einen mikrowellenbetriebenen offenen Ofen entwickelt hatte.
Es wurde gezeigt, dass dieses Gerät die Deaktivierung des lebenden Coronavirus (Stamm 229E) bei einer relativ niedrigen Temperatur von 60 Grad Celsius in 30 Sekunden ermöglicht. Dieser letzte Teil der Forschung wurde in Zusammenarbeit mit einer Gruppe von Professor Jürgen Haas, einem Experten für Infektionsmedizin an der Edinburgh Medical School, durchgeführt.
Professor Marc Desmulliez von der Heriot-Watt University sagte: „Das Schöne an dieser neuen Technik ist, dass die sterilisierten Oberflächen nicht abgebaut werden, was eine der größten Herausforderungen bei der Verwendung von UV-Licht oder Aerosoltechniken war. Das resultierende Mikrowellengerät kann auch tragbar sein, was bedeutet, dass es in vielen anderen Anwendungen über Krankenwagen und Operationssäle hinaus eingesetzt werden kann. Es könnte verwendet werden, um Esstische in Restaurants zu sterilisieren oder Tische und Sitze in Zügen oder Flugzeugen zu reinigen, bevor neue Kunden begrüßt werden.“
Die größte Herausforderung für das Team bestand darin, zu demonstrieren, ob Mikrowellenstrahlen effektiv auf die Oberflächen treffen und diese auf die richtige Temperatur erwärmen können.
Professor Nico Bruns, ein Polymerspezialist von der University of Strathclyde, erklärt: „Meine Gruppe verwendete Hühnereiweißproteine, von denen bekannt ist, dass sie bei 60 Grad Celsius denaturieren. Indem wir uns die Weißfärbung der Lösung ansahen, konnten wir zeigen, dass die richtige Temperatur erreicht wurde, um die Virusdeaktivierung zu ermöglichen. Dies wäre äußerst hilfreich für einen Betreiber des vorgeschlagenen System"