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Física

Esterilización radical

Equipos que funcionan a base de plasma de baja temperatura eliminan microorganismos

STERILILYLos hongos y bacterias, cuando están presentes en equipos médicos y alimentos, pueden ocasionar serios problemas de contaminación e intoxicación. La solución, como es sabido, consiste en la esterilización, eliminando esos minúsculos organismos, capaces de multiplicarse rápidamente. Para tal fin se ha desarrollado un gran arsenal de combate, con sustancias químicas, calor e incluso con elementos radioactivos. Y ahora le ha llegado el turno al plasma. Considerado como el cuarto estado de la materia, es producido al aplicar un campo eléctrico intenso sobre algunos tipos de gases. La acción de este campo aporta energía a los iones y electrones, que promueven colisiones con los átomos y las moléculas. Esta situación deriva en una excitación de las moléculas, que generan radicales libres y radiación ultravioleta. El resultado es una acción conjunta contra las membranas, enzimas y ácidos nucleicos que componen las células de los microorganismos, destruyendo así sus funciones vitales.

La novedad de este tipo de esterilizador es la cámara en la que el proceso transcurre en seco y a baja temperatura. El aparato fue desarrollado en Campinas por investigadores de la empresa Sterlily con el apoyo financiero del Programa de Innovación Tecnológica en Pequeñas Empresas (PIPE) de la FAPESP.El primer prototipo del equipo, llamado Esteriliza 1000, está instalado en la Compañía de Desarrollo del Polo de Alta Tecnología de Campinas (Ciatec), la incubadora en cuya sede se encuentra alojada Sterlily. Ya ha sido utilizado en la esterilización de más de 12 mil recipientes plásticos para el cultivo de plantas clonadas, al margen de jeringas descartables y potes para análisis clínicos.

La agilidad del proceso es una de sus ventajas con relación a otros métodos. El tratamiento térmico no elimina completamente algunos tipos de bacterias, resistentes a altas temperaturas. Además, el calor exagerado provoca daños en materiales de bajo punto de fusión, como es el caso de la mayoría de las piezas producidas con polímeros. La radiación ultravioleta, muy utilizada, es eficiente únicamente en superficies directamente expuestas a la radiación. La esterilización por óxido de etileno (ETO) es la que más se asemeja al proceso con plasma. Pero, como es considerada cancerígena, se ha granjeado un progresivo rechazo. La esterilización por irradiación de cobalto, también utilizada en materiales térmicamente sensibles, tiene un alto costo y requiere el uso de un área aislada.

Un proceso rápido
El ciclo de esterilización por plasma, de alrededor de una hora y media para materiales plásticos, es considerado rápido. Con varios tipos de plasma y distintos tiempos de exposición, de entre cinco y veinte minutos, es posible verificar la destrucción del cuerpo de las bacterias. La eliminación total es importante, ya que microorganismos como la Escherichia coli , aun cuando ya están muertos, pueden producir toxinas. “Como patrón de validación del proceso, usamos la bacteria Bacillus subtilis en su variedade niger, la más resistente a los procesos de plasma”, afirma Tadashi Shiosawa, que dirige Sterlily en sociedad con Tony Sadahito China y José Alonso Corrêa Júnior.

El proceso de plasma es adecuado también para esterilizar materiales orgánicos. “Actualmente estamos haciendo ensayos con hongos comestibles, verificando las propiedades activas del producto tras la esterilización. En el caso de estos alimentos, generamos una reducción de la carga microbiana y no una esterilización completa, para no matar al hongo”, explica Shiosawa.Por ahora la mayor demanda es para la esterilización de productos plásticos. Pero vidrios y productos metálicos también pueden ser esterilizados con plasma. Para poder abarcar una amplia gama de aplicaciones, el Esteriliza 1000 fue diseñado para adaptarse a diferentes parámetros. El proceso es controlado por computadora, mediante un software desarrollado especialmente para el equipo y un microprocesador que monitorea la fuente de energía.

“Durante el desarrollo del proyecto, en el Laboratorio de Física de Plasmas del Instituto de Física de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), llevamos a cabo experimentos para saber cómo sería el proceso de caracterización del plasma, regulando su potencia de acuerdo con la fuente de energía eléctrica”, comenta Shiosawa. Esto porque dependiendo de los componentes y del ambiente interno de la cámara, se pueden crear diferentes tipos de plasma. Una vez definidas las características, se adecuaron los parámetros en pruebas realizadas en el Laboratorio de Microbiología de la Facultad de Ingeniería de Alimentos de la Unicamp.

El aparato está compuesto por un cilindro de acero inoxidable. En su interior se crea un ambiente con presión reducida para generar vacío. Allí, en gavetas agujereadas, se colocan los materiales. Éstos se envuelven en embalajes de polipropileno desarrollados en Brasil con ese fin, compuestos de Trilaminado No Tejido (TNT), que permite el paso de los gases, pero impide el de los microorganismos. Posteriormente se inyecta gas de peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) en el interior de la cámara, donde se aplica un campo eléctrico de alta frecuencia que genera radiación ultravioleta. Este tipo de esterilización tiene aspectos específicos, tales como la baja temperatura, de entre 35ºC y 40ºC, que lo tornan apropiado para su aplicación en diversos materiales.

Los investigadores no llegan a apostar que la utilización de plasma llegue a reemplazar a los otros procesos, pero vislumbran ventajas, sobre todo en el caso de los alimentos, debido a que permite una reducción controlada de la carga bacteriana. Shiosawa dice que el costo de producción del Esteriliza 1000 varía de acuerdo con el uso. Peor reconoce que el precio de venta inicial, estimado entre los 400 mil y 500 mil reales, es salto para el mercado interno.Por eso el foco de la empresa, inicialmente creada para comercializar dicho equipo, se ha desviado hacia la prestación de servicios. La tecnología empleada, a excepción hecha del sistema de vacío, importado de Alemania e Inglaterra, fue desarrollada en Brasil. Tras recibir el registro del Ministerio de Salud, el equipo estará listo para su inserción definitiva en el mercado.

El Proyecto
Desarrollo de un Esterilizador por Plasma (nº 97/07411-1); Modalidad Programa de Innovación Tecnológica en Pequeñas Empresas (PIPE); Coordinador Tadashi Shiosawa – Sterlily; Inversión R$ 147.890,00 y US$ 18.494,75

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