Microgolfingenieurs, specialisten op het gebied van infectieziekten en polymeerwetenschappers van de Universiteit van Edinburgh, Heriot-Watt University en de University of Strathclyde hebben de handen ineengeslagen om een nieuwe microgolfsterilisatiemethode te ontwikkelen die een revolutie teweeg kan brengen in de manier waarop ambulances en ziekenhuizen worden gedesinfecteerd.
Op dit moment wordt sterilisatie handmatig gedaan met conventionele technieken waarbij chemicaliën worden gebruikt. Dit kan ongeveer 30 tot 40 minuten duren om een enkele ambulance te desinfecteren.
Gedurende deze tijd is de ambulance buiten werking, waardoor de hulpdiensten in drukke tijden steeds meer onder druk komen te staan. De mogelijkheid van de nieuwe techniek kan de tijd die nodig is om een ambulance weer veilig op weg te helpen drastisch verkorten om levens te redden.
In de afgelopen jaren zijn verschillende andere technieken voorgesteld voor het desinfecteren en steriliseren van oppervlakken, variërend van waterstofperoxide-aerosolen tot UV-straling en infraroodstraling. Het is echter aangetoond dat deze technieken oppervlakken in de loop van de tijd afbreken of schadelijk zijn voor mensen als ze zich in de buurt bevinden. Dit heeft tot dusverre hun toepassing op de lange termijn beperkt.
De nieuwe methode daarentegen werkt met elektromagnetische golven, antennes, sensorbakens en een vloeistoflaag om oppervlakken snel op te warmen en te steriliseren. Dankzij de automatisering kan een persoon het systeem gemakkelijk vanaf een veilige afstand bedienen in plaats van verontreinigde oppervlakken rechtstreeks aan te raken tijdens het reinigen.
Microgolfstralen afkomstig van antennes zoals die in mobiele smartphones en huishoudelijke apparaten Wi-Fi systemen. Dankzij de antennes kan de microgolfstraling worden gericht en gefocust op de plaatsen waar deze het meest nodig is.
Het Schotse team stond onder leiding van Dr. Symon Podilchak, een professionele ingenieur en hoofddocent radiofrequentie technologie van de Universiteit van Edinburgh en een ere-universitair hoofddocent aan de Heriot-Watt Universiteit.
Hij legde uit: "Ik kreeg het idee meer dan een jaar geleden toen ik babyflessen voor mijn pasgeboren zoon steriliseerde met behulp van een magnetron. Het was toen de COVID-19-pandemie begin 2020 net begon in het VK.
"Ik realiseerde me dat als flessen in slechts een paar minuten konden worden gesteriliseerd en veilig waren voor een pasgeboren kind, het mogelijk was om de techniek voor geïnfecteerde oppervlakken op te schalen. Er was echter veel onderzoek nodig om de relatieve afstand tussen het oppervlak en de antenne te bepalen en tegelijkertijd veilige vermogensniveaus te garanderen.
"Ik kwam er ook achter dat het beter zou zijn om de microgolfstraal te richten en te focussen op de gebieden die het meest waarschijnlijk worden beïnvloed. Hiervoor heb ik een techniek hergebruikt die ik oorspronkelijk had ontwikkeld om mobiele telefoons draadloos op te laden.”
Podilchak kwam vervolgens in contact met professor Marc Desmulliez, een gecharterd ingenieur en natuurkundige van de Heriot-Watt University die eerder een magnetron-aangedreven, open-ended oven ontwikkelde.
Dit apparaat bleek de deactivering van levend coronavirus (stam 229E) mogelijk te maken bij een relatief lage temperatuur van 60 graden Celsius in 30 seconden. Dit laatste deel van het onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met een groep onder leiding van professor Juergen Haas, een expert in infectiegeneeskunde aan de Edinburgh Medical School.
Professor Marc Desmulliez van de Heriot-Watt University zei: "Het mooie van deze nieuwe techniek is dat de gesteriliseerde oppervlakken niet worden aangetast, wat een van de belangrijkste uitdagingen was bij het gebruik van UV-licht of aerosoltechnieken. Het resulterende microgolfapparaat kan ook draagbaar zijn, en dit betekent dat het kan worden toegepast in meerdere andere toepassingen dan ambulances en operatiekamers. Het kan worden gebruikt om eettafels in restaurants te steriliseren of om tafels en stoelen in treinen of vliegtuigen schoon te maken voordat nieuwe klanten worden verwelkomd.”
De grootste uitdaging voor het team was om aan te tonen of microgolfstralen effectief de oppervlakken raakten en ze op de juiste temperatuur konden verwarmen.
Professor Nico Bruns, een polymeerspecialist van de Universiteit van Strathclyde, legt uit: “Mijn groep gebruikte eiwitten van kippenei-eiwit waarvan bekend is dat ze denatureren bij 60 graden Celsius. Door te kijken naar de oplossing die wit werd, konden we aantonen dat de juiste temperatuur was bereikt om virusdeactivering mogelijk te maken. Dit zou zeer nuttig zijn voor een operator van de voorgestelde system. '