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NASA, Universitätskliniken schließen sich den Streitkräften als Reaktion auf COVID-19 an

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Das Glenn Research Center der NASA und die Universitätskliniken (UH) in Cleveland haben gemeinsam neue Methoden und Technologien zur Dekontaminierung von persönlicher Schutzausrüstung (PSA) für die Luft- und Raumfahrt und zum Schutz der Gesundheit von Arbeitern, die Patienten mit Coronaviren (COVID-19) pflegen, entwickelt.

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Ein Forscherteam hat vor kurzem zwei neue Ansätze entwickelt und getestet, die es Fachkräften des Gesundheitswesens ermöglichen könnten, Masken vor Ort zu desinfizieren und sicher wiederzuverwenden. Diese Ansätze könnten auch für die Luft- und Raumfahrtgemeinschaft nützlich sein, wenn traditionelle Sterilisationstechniken möglicherweise nicht verfügbar sind.

"Die NASA ist bestrebt, sicherzustellen, dass die Technologie, die wir für die Weltraumforschung und die Luftfahrt entwickeln, zum Nutzen der Öffentlichkeit und der Nation auf breiter Basis verfügbar ist", sagte die Direktorin des Glenn Center, Dr. Marla Pérez-Davis. "Wenn unsere Technologie bei der Überwindung dieser Krise helfen kann, werden wir alles tun, was wir können, um sie in die Hände derer zu legen, die sie brauchen

Die Ergebnisse von Tests mit beiden Methoden - atomarer Sauerstoff und Peressigsäure - sind vielversprechend. Die Dekontaminationsmethode mit atomarem Sauerstoff wird derzeit evaluiert, und die ersten Ergebnisse sind günstig. Die Peressigsäuremethode hat sich für fünf Dekontaminationszyklen bewährt, und die Food and Drug Administration prüft diese Methode im Hinblick auf eine Genehmigung für den Notfalleinsatz.

"Wir verfügen zwar derzeit über ausreichend PSA, um die Patienten, die wir heute in unseren Einrichtungen haben, zu versorgen, aber wir müssen proaktiv und umsichtig für mögliche zukünftige Bedürfnisse planen", sagte Dr. Daniel I. Simon, leitender klinischer und wissenschaftlicher Mitarbeiter der Universitätskliniken und Präsident des UH Cleveland Medical Center. "Dazu gehört die Berücksichtigung des Potenzials für Engpässe in der Versorgungskette aufgrund von COVID-19-Überflutungen in anderen Bundesstaaten, aber auch die Berücksichtigung unserer Notwendigkeit, nicht dringende und Wahlleistungen wieder aufzunehmen, was voraussetzt, dass wir uns über die derzeitige Nutzung im Klaren sind und vorausschauende Erhaltungsstrategien einführen. Die Möglichkeit, Ressourcen zu bündeln und schnell PSA-Sterilisationslösungen zum Nutzen unserer Pflegekräfte zu entwickeln, ist wirklich bemerkenswert"

Atomare Sauerstoff-Methode

Glenn-Forschungsingenieurin Sharon Miller und der Physiker Bruce Banks von SAIC entwickelten ein Verfahren und Hardware zur Dekontaminierung von Masken mit atomarem Sauerstoff. Diese einzelnen Sauerstoffatome sind im erdnahen Orbit allgegenwärtig und können organische Materialien entfernen, die mit anderen Methoden nur schwer zu reinigen sind.

"Auf der Erde erzeugen wir atomaren Sauerstoff, indem wir Ozon (O3) in eine Kammer geben und diese erhitzen", sagte Miller. "Da sich das Ozon in atomaren Sauerstoff zersetzt, kann es Organismen wie Viren töten."

Weitere Tests sind erforderlich, um zu verifizieren, dass die Methode zur Durchführung mehrerer Dekontaminationszyklen ohne Beschädigung der PSA verwendet werden kann. Kürzlich in einem unabhängigen Prüflabor durchgeführte Filtrationstests haben gezeigt, dass N95-Masken gut filtern und den Akzeptanztest nach 20 Minuten Behandlung mit atomarem Sauerstoff bestehen. Anfang Mai stellte die NASA einen Prototyp für UH zur Verfügung, um N95-Masken zu testen. Erste Ergebnisse bestätigen, dass die Methode das Virus deaktiviert, und weitere Tests werden die für die Desinfektion erforderliche Mindest-Ozonkonzentration und Einwirkzeit bestimmen.

"Ozon diffundiert leicht durch und um Objekte herum, was es vielversprechend für die Sterilisation innerhalb eines N95-Maskenfilters oder lose gestapelter Masken macht, und es könnte potenziell sterilisieren, ohne Rückstände zu hinterlassen", sagte Banks, der Glenn's Environmental Effects and Coatings-Zweig unterstützt. "Das Verfahren könnte für die Behandlung mehrerer Chargen von PSA skaliert oder für kleine Krankenhäuser in ländlichen Gebieten tragbar gemacht werden. Es würden keine flüssigen Chemikalien benötigt, nur Sauerstoff und Stickstoffgas

Peressigsäure-Methode

Die Ärzte Amrita John und Shine Raju, Ärzte für Infektionskrankheiten und Intensivmedizin in der Abteilung für Medizin am UH Cleveland Medical Center, untersuchen Peressigsäure - ein chemisches Desinfektionsmittel, das häufig im Gesundheitswesen, in der Lebensmittelindustrie und in der Wasseraufbereitung verwendet wird - als eine Möglichkeit zur Dekontaminierung von PSA.

"Wir haben einige aufregende Ergebnisse", sagte Raju. "Wir haben herausgefunden, dass die Peressigsäure-Desinfektionsmethode 99,9999% der Viren und sogar hochresistente Bakteriensporen von kontaminierten N95-Masken ohne nachweisbaren Verlust an Filtration, struktureller Integrität und Bandelastizität für bis zu fünf Dekontaminationszyklen sehr effektiv abtötet. Wir glauben, dass die Peressigsäure-Desinfektionsmethode die schnellste derzeit verfügbare Methode zur Massendekontamination von N95-Atemschutzmasken ist"

Das US-Ministerium für Veteranenangelegenheiten, die Case Western Reserve University und Glenn sind an dieser multi-institutionellen Studie beteiligt.

"Es war erstaunlich, mit einer so multidisziplinären Gruppe von Forschern und Praktikern zusammenzuarbeiten, um innovative Wege zur Erhaltung der PSA zu entdecken", sagte John. "Als Ärzte und Forscher sind wir bestrebt, Lösungen zu entwickeln, die sowohl für die Vielzahl von PSA-Kategorien als auch für die unterschiedlichen betrieblichen Bedürfnisse eines bestimmten Krankenhauses oder Gesundheitssystems geeignet sind. In einigen Fällen kann es Bedürfnisse geben, die über die derzeit von der FDA genehmigten Methoden hinausgehen, und wir wollen sicherstellen, dass wir gut positioniert sind, um unseren Patienten und Mitarbeitern im Gesundheitswesen Optionen anbieten zu können, falls sich die Umstände ändern sollten"

Dr. Curtis Donskey, ein Arzt für Infektionskrankheiten am Louis Stokes Cleveland VA Medical Center, überwachte die mikrobiologischen Tests für die Peressigsäure-Studie.

"Das Desinfektionssystem könnte eine Möglichkeit zur Dekontamination großer Mengen von PSA während der Coronavirus-Pandemie im Krankenhaus bieten", sagte Donskey. "Es sind weitere Tests erforderlich, um festzustellen, ob mehr als fünf Dekontaminationszyklen ohne nachteilige Auswirkungen auf die Leistung der PSA durchgeführt werden können, und wir wollen dies in den nächsten Wochen bewerten"

Diese Zusammenarbeit wurde von UH Ventures, dem Innovations- und Kommerzialisierungszweig der Universitätskliniken, erleichtert.

"Wir haben erfolgreich unsere Beziehungen zu Anbietern von Gesundheitsfürsorge, Technologie und Lieferketten im ganzen Bundesstaat genutzt, um mehrere Innovationen zu verwirklichen, die den Bedürfnissen der Pflegekräfte während dieser Pandemie gerecht werden", sagte Kipum Lee, Geschäftsführer des UH Ventures Innovation Center und Co-Leiter des alternativen PPE-Strategieteams. "Es war uns eine Ehre, gemeinsam mit dem NASA-Team sowie mit Forschern der VA und von Case die Entdeckung von Innovationen in diesem neuen Grenzbereich zu fördern"

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