Холодная плазма против коронавируса: как очистить помещение за 20 минут
Еще в первую неделю марта спрос на обработку офисов и квартир от вирусов и бактерий увеличился в два раза. Сам рынок дезинфекции, по данным MegaResearch, показывает стремительный рост под влиянием пандемии. В первом полугодии 2020 года Москва и МО закупили дезинфицирующих средств почти на 30% больше, чем в том же периоде 2019 года. Настоятельная рекомендация Роспотребнадзора требует уделять этому максимальное внимание во всех общественных местах — от офисов до самолетов. При этом нет ни одного дезинфицирующего средства с абсолютной эффективностью и безопасностью, что стимулирует ученых искать новые составы. Для нас результатом этих поисков стало создание отечественного аппарата Scorpius.
Особенности дезинфекции помещений
На улицах города (тротуары, киоски, остановки) можно обойтись катионными ПАВ (соединения четвертичного аммиака бактерицидны и обладают высокой адсорбцией — поглощают опасные вещества) и производными гуанидина (азотсодержащие соединения, входят в каждое четвертое средство, применяются для бактерицидной дезинфекции площадей). Но в помещениях и даже в местах скопления людей на открытом воздухе их эффективность будет недостаточной. С повышенными концентрациями вируса они не справятся. В торговых центрах, общественных туалетах и других закрытых зонах применяются хлорактивные и кислородактивные соединения, спиртосодержащие составы. Однако их эффективности недостаточно, чтобы бороться с вирусом, включая SARS CoV-2. Кроме того, у них немало минусов.
В частности, хлорактивные соединения даже в низкой концентрации показывают хорошую результативность против вирусов гриппа (вызывают свертывание белков оболочки вируса). Но несмотря на то что их можно применять в помещениях, когда там присутствуют люди, хлор остается опасным соединением. Избыточное вдыхание его паров раздражает слизистые и способствует их иссушению. Больше двух раз в сутки использовать хлор для дезинфекции помещения, где постоянно кто-то находится, нельзя. Однако в местах общего пользования Роспотребнадзор советует выполнять обработку через каждые два-четыре часа в зависимости от проходимости. Также для пористых и мягких поверхностей хлор не подходит.
Альтернатива — спиртовые составы. Вдыхать их можно без особых опасений, но частый контакт кожи со спиртом провоцирует сухость и раздражение. При этом противовирусная эффективность таких составов оспаривается: Роспотребнадзор заявляет о том, что даже в концентрации 30% спирт способен уничтожить за 30 секунд до 1 млн вирусных частиц. Другие эксперты требуют минимум 50%. А в учреждениях здравоохранения и вовсе концентрацию повышают до 70%.
Также в помещениях применяются методы УФ-дезинфекции (ультрафиолетом), что удобно для больших площадей и для частой обработки. Кроме того, благодаря ультрафиолету можно добиться и «удаления» вирусов из воздуха, а не только с поверхности, как, например, при применении жидких хлорсодержащих растворов. Однако в большинстве случаев для УФ-дезинфекции помещение должно быть пустым — без людей. Либо придется использовать облучатели закрытого типа, но и они не абсолютно безопасны.
Несовершенство средств дезинфекции — основная причина активной разработки альтернатив. Мы искали технологию, позволяющую избежать всех недостатков существующих способов дезинфекции. Итогом работы команды стал аппарат Scorpius, работающий на дистиллированной воде, которая проходит определенную обработку.
Принцип работы Scorpius
В основе технологии лежит плазма — ионизированный газ, состоящий из положительных ионов и отрицательных электронов. Если энергии этих элементов равны, плазма будет равновесной, а если различны, то неравновесной или «холодной» (ее температура составляет 30-40 ºC). Второй вариант с середины прошлого века использовали в неоновых лампах, телевизорах. А сейчас развивается направление плазменной медицины и косметологии (в России — с 2000-х годов). Это связано с исследованием свойств ионов, электронов, радикалов, нестабильных атомов и молекул, которые оказались способны наносить вред патогенным микроорганизмам.
В частности, холодной плазме присуще фунгицидное (убивает грибы), противовирусное, бактерицидное (убивает бактерии) действие, способность разрушать биопленки патогенных организмов, влиять на иммунную систему. Исследования показывали уничтожение 99,998% бактерий (включая устойчивые к антибиотикам) в течение пяти минут без повреждения живых тканей человека. Также есть исследования, подтверждающие инактивацию вирусов, которые передаются воздушно-капельным путем. Аппараты, использующие низкотемпературную плазму, уже есть на рынке, но в основном применяются в хирургии для стерилизации инструмента.
Для работы аппарата Scorpius используется дистиллированная вода. При распылении она проходит через плазменный разряд и превращается в ионизированное мелкодисперсное облако (фактически туман) с высоким содержанием активных частиц — ионов, электронов, нестабильных атомов. Они, в свою очередь, обеспечивают антисептическое действие.
Под действием разряда молекулярные связи водорода и молекул азота воздуха разрываются, формируется смесь из активных частиц. Она состоит из гидроксильных радикалов OH и радикалов NO, которые уничтожают патогенные микроорганизмы, окисляя белки, углеводы и липиды. При воздействии плазмы образуется долгоживущий комплекс (ONOOH, ONOO), обеспечивающий антимикробное действие состава на поверхностях.
Преимущества и недостатки
Первый плюс новой разработки — возможность избавиться от всей патогенной флоры: ионизированный туман способен уничтожить 9999 из 10000 бактерий, вирусов и грибов. При этом достигается пролонгированный эффект, но его длительность зависит от экологической обстановки. Например, если в помещении очень высокая влажность, плесень будет уничтожена, но для поддержания «чистоты» нужно проводить обработку с интервалом в две-три недели регулярно. Потому что причина появления плесени (избыточная влажность) остается. С вирусом в условиях пандемии ситуация другая, поэтому речь о такой редкой дезинфекции (раз в месяц) уже не идет — ее придется проводить чаще.
Тем не менее плазма безопасна для человека, и Scorpius можно применять ежедневно. Ионизированный туман за 10-15 минут распадается на воду и кислород, поэтому не наносит вреда слизистым поверхностям. За 15-20 минут с помощью прибора можно обработать помещение площадью до 100 кв. м. При этом плазма проникает в труднодоступные места, и дополнительная уборка не требуется.
Основной минус Scorpius — высокая стоимость. Прибор для индивидуального использования продается за $10 000. Это значительно выше, чем УФ-средства, ионизирующие аппараты. Но зато эксплуатационные расходы у плазмы ниже. Сама услуга дезинфекции с помощью Scorpius от нашей компании будет доступной: ориентировочная цена — 10 рублей за кв. м. Такая стоимость должна позволить нам конкурировать с уже присутствующими на рынке похожими сервисами.
Практическое применение и перспективы
Дезинфекция и очистка воздуха при помощи холодной плазмы может использоваться в любых местах общественного пользования: от медицинских учреждений до залов ожидания аэропортов и вокзалов, транспортных средств, бизнес-центров, детских садов. Благодаря автономности аппарата обработать салон самолета или вагон метро легче им, чем жидкими дезинфекторами или УФ-облучателями. После обработки достаточно выждать 10 минут на проветривание помещения, и туда могут заходить люди и животные. Это решение может помочь в первую очередь транспортной отрасли, которая сильнее остальных пострадала из-за коронавируса. Возможность регулярной эффективной обработки — это повышение безопасности общественного транспорта.
Сейчас уже есть первые рабочие модели. Мы получили патент и можем использовать прибор как на территории РФ, так и в мире. Осталось дождаться сертификации в Роспотребнадзоре — это должно произойти к Новому году.
С января 2021 года мы планируем запустить услугу дезинфекции с помощью аппаратов Scorpius в Москве. В дальнейшем возможен выход в другие регионы РФ. Идея актуальна для бизнеса, который не готов приобретать индивидуальный аппарат и не нуждается в регулярной очистке помещений. Также идет разработка более компактных и недорогих приборов для домашнего использования.
Этот материал опубликован на платформе бизнес-сообщества Forbes Экспертиза
Особенности дезинфекции помещений
На улицах города (тротуары, киоски, остановки) можно обойтись катионными ПАВ (соединения четвертичного аммиака бактерицидны и обладают высокой адсорбцией — поглощают опасные вещества) и производными гуанидина (азотсодержащие соединения, входят в каждое четвертое средство, применяются для бактерицидной дезинфекции площадей). Но в помещениях и даже в местах скопления людей на открытом воздухе их эффективность будет недостаточной. С повышенными концентрациями вируса они не справятся. В торговых центрах, общественных туалетах и других закрытых зонах применяются хлорактивные и кислородактивные соединения, спиртосодержащие составы. Однако их эффективности недостаточно, чтобы бороться с вирусом, включая SARS CoV-2. Кроме того, у них немало минусов.
В частности, хлорактивные соединения даже в низкой концентрации показывают хорошую результативность против вирусов гриппа (вызывают свертывание белков оболочки вируса). Но несмотря на то что их можно применять в помещениях, когда там присутствуют люди, хлор остается опасным соединением. Избыточное вдыхание его паров раздражает слизистые и способствует их иссушению. Больше двух раз в сутки использовать хлор для дезинфекции помещения, где постоянно кто-то находится, нельзя. Однако в местах общего пользования Роспотребнадзор советует выполнять обработку через каждые два-четыре часа в зависимости от проходимости. Также для пористых и мягких поверхностей хлор не подходит.
Альтернатива — спиртовые составы. Вдыхать их можно без особых опасений, но частый контакт кожи со спиртом провоцирует сухость и раздражение. При этом противовирусная эффективность таких составов оспаривается: Роспотребнадзор заявляет о том, что даже в концентрации 30% спирт способен уничтожить за 30 секунд до 1 млн вирусных частиц. Другие эксперты требуют минимум 50%. А в учреждениях здравоохранения и вовсе концентрацию повышают до 70%.
Также в помещениях применяются методы УФ-дезинфекции (ультрафиолетом), что удобно для больших площадей и для частой обработки. Кроме того, благодаря ультрафиолету можно добиться и «удаления» вирусов из воздуха, а не только с поверхности, как, например, при применении жидких хлорсодержащих растворов. Однако в большинстве случаев для УФ-дезинфекции помещение должно быть пустым — без людей. Либо придется использовать облучатели закрытого типа, но и они не абсолютно безопасны.
Несовершенство средств дезинфекции — основная причина активной разработки альтернатив. Мы искали технологию, позволяющую избежать всех недостатков существующих способов дезинфекции. Итогом работы команды стал аппарат Scorpius, работающий на дистиллированной воде, которая проходит определенную обработку.
Принцип работы Scorpius
В основе технологии лежит плазма — ионизированный газ, состоящий из положительных ионов и отрицательных электронов. Если энергии этих элементов равны, плазма будет равновесной, а если различны, то неравновесной или «холодной» (ее температура составляет 30-40 ºC). Второй вариант с середины прошлого века использовали в неоновых лампах, телевизорах. А сейчас развивается направление плазменной медицины и косметологии (в России — с 2000-х годов). Это связано с исследованием свойств ионов, электронов, радикалов, нестабильных атомов и молекул, которые оказались способны наносить вред патогенным микроорганизмам.
В частности, холодной плазме присуще фунгицидное (убивает грибы), противовирусное, бактерицидное (убивает бактерии) действие, способность разрушать биопленки патогенных организмов, влиять на иммунную систему. Исследования показывали уничтожение 99,998% бактерий (включая устойчивые к антибиотикам) в течение пяти минут без повреждения живых тканей человека. Также есть исследования, подтверждающие инактивацию вирусов, которые передаются воздушно-капельным путем. Аппараты, использующие низкотемпературную плазму, уже есть на рынке, но в основном применяются в хирургии для стерилизации инструмента.
Для работы аппарата Scorpius используется дистиллированная вода. При распылении она проходит через плазменный разряд и превращается в ионизированное мелкодисперсное облако (фактически туман) с высоким содержанием активных частиц — ионов, электронов, нестабильных атомов. Они, в свою очередь, обеспечивают антисептическое действие.
Под действием разряда молекулярные связи водорода и молекул азота воздуха разрываются, формируется смесь из активных частиц. Она состоит из гидроксильных радикалов OH и радикалов NO, которые уничтожают патогенные микроорганизмы, окисляя белки, углеводы и липиды. При воздействии плазмы образуется долгоживущий комплекс (ONOOH, ONOO), обеспечивающий антимикробное действие состава на поверхностях.
Преимущества и недостатки
Первый плюс новой разработки — возможность избавиться от всей патогенной флоры: ионизированный туман способен уничтожить 9999 из 10000 бактерий, вирусов и грибов. При этом достигается пролонгированный эффект, но его длительность зависит от экологической обстановки. Например, если в помещении очень высокая влажность, плесень будет уничтожена, но для поддержания «чистоты» нужно проводить обработку с интервалом в две-три недели регулярно. Потому что причина появления плесени (избыточная влажность) остается. С вирусом в условиях пандемии ситуация другая, поэтому речь о такой редкой дезинфекции (раз в месяц) уже не идет — ее придется проводить чаще.
Тем не менее плазма безопасна для человека, и Scorpius можно применять ежедневно. Ионизированный туман за 10-15 минут распадается на воду и кислород, поэтому не наносит вреда слизистым поверхностям. За 15-20 минут с помощью прибора можно обработать помещение площадью до 100 кв. м. При этом плазма проникает в труднодоступные места, и дополнительная уборка не требуется.
Основной минус Scorpius — высокая стоимость. Прибор для индивидуального использования продается за $10 000. Это значительно выше, чем УФ-средства, ионизирующие аппараты. Но зато эксплуатационные расходы у плазмы ниже. Сама услуга дезинфекции с помощью Scorpius от нашей компании будет доступной: ориентировочная цена — 10 рублей за кв. м. Такая стоимость должна позволить нам конкурировать с уже присутствующими на рынке похожими сервисами.
Практическое применение и перспективы
Дезинфекция и очистка воздуха при помощи холодной плазмы может использоваться в любых местах общественного пользования: от медицинских учреждений до залов ожидания аэропортов и вокзалов, транспортных средств, бизнес-центров, детских садов. Благодаря автономности аппарата обработать салон самолета или вагон метро легче им, чем жидкими дезинфекторами или УФ-облучателями. После обработки достаточно выждать 10 минут на проветривание помещения, и туда могут заходить люди и животные. Это решение может помочь в первую очередь транспортной отрасли, которая сильнее остальных пострадала из-за коронавируса. Возможность регулярной эффективной обработки — это повышение безопасности общественного транспорта.
Сейчас уже есть первые рабочие модели. Мы получили патент и можем использовать прибор как на территории РФ, так и в мире. Осталось дождаться сертификации в Роспотребнадзоре — это должно произойти к Новому году.
С января 2021 года мы планируем запустить услугу дезинфекции с помощью аппаратов Scorpius в Москве. В дальнейшем возможен выход в другие регионы РФ. Идея актуальна для бизнеса, который не готов приобретать индивидуальный аппарат и не нуждается в регулярной очистке помещений. Также идет разработка более компактных и недорогих приборов для домашнего использования.
