열처리 없는 무균 환경 - 진공을 통한 플라스마 살균 처리

열처리 없는 무균 환경 - 진공을 통한 플라스마 살균 처리

저압 플라스마를 사용하면 저온에서도 미생물을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 따라서 진공 상태에서의 플라스마 살균은 고온 수증기를 통한 살균 등의 전통적 방법보다 신속하며, 물질을 변질시키지 않는 대안을 제공합니다.
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의료 기기는 사용하기 전에 살균되어야 합니다. 일반적으로 병원에서는 멸균기(autoclave)를 통한 고압 증기 살균을 통해 의료 기기를 살균합니다. 이에 대한 대안으로는 건열, 과산화수소 등의 독성 화학물질 또는 이온화 방사선을 활용한 살균이 사용되고 있습니다.

저온 플라스마를 위한 진공

플라스마 살균은 몇 년 전부터 이용되고 있는데 이는 병원균을 효과적으로 살균할 수 있는 새로운 방법입니다. 이 공정을 진공 상태에서 진행하면 높은 온도가 필요하지 않으며 60°C에서도 미생물을 제거할 수 있게 됩니다. 따라서 플라스틱, 전기부품 등 열에 민감한 여러 물질을 이 방법으로 살균할 수 있습니다. 이는 특히 내시경과 같은 민감한 의료 기기에 유용하게 쓰일 수 있습니다. 플라스마 살균이 기존 방법에 비해 갖는 이점이 더 있습니다. 단 몇 분이면 살균이 완료되므로 열처리 방법보다 훨씬 빠릅니다. 화학적 처리와 달리 독성이나 발암성을 갖는 증기나 잔여물을 생성하지도 않습니다.

매우 느린 속도의 이온 움직임

종종 제4의 물질 상태라고도 불리는 '플라스마 상태'는 가스로부터 생성하거나 공기-가스 혼합물에 에너지를 공급하여 생성할 수 있습니다. 공정 온도에 따라 차가운 플라스마와 고온 플라스마로 구별됩니다.

플라스마가 점화되면 가스 분자는 이온과 전자로 분해됩니다. 모든 반응 파라미터가 이 공정에서 진동하게 되면 고에너지의 고온 플라스마가 형성됩니다. 반대로, 차가운 플라스마는 미소한 전자를 이동시키는 데만 필요한 양의 에너지를 정확하게 공급하고 수천 도의 온도까지 가열되는 방식으로 생성됩니다. 그러나 무거운 이온은 자극되지 않으므로 차가운 상태를 유지합니다. 큰 질량을 갖는 무거운 이온으로 인해 온도가 결정되므로 플라스마의 전반적인 온도는 실온에 머물게 됩니다. 진공 상태에서는 밀도가 감소하여 입자의 충돌 빈도가 줄어들므로 차가운 플라스마를 더욱 손쉽게 생성할 수 있습니다.

병원균을 효과적으로 살균

플라스마 살균에는 약 60°C의 저온 플라스마가 사용됩니다. 저온 플라스마는 진공 상태에서 수소, 산소 또는 질소와 혼합된 아르곤을 함유하는 가스 혼합물에서 생성됩니다. 살균 대상 물체를 챔버 공정에 넣은 후, 챔버 공정이 배기됩니다. 그 다음에 저압인 상태에서 가스 공정이 유입되고, 고주파 마이크로파를 이용하여 이를 플라스마로 변환시킵니다. 하전입자(charged particles), 자유 라디칼(free radical) 및 UV-방출 광자가 이 단계에서 형성됩니다.

플라스마는 다음과 같은 몇 가지 메커니즘을 통해 살균 기능을 수행합니다. 강렬한 UV 방사선은 미생물의 유전 물질을 분해합니다. 자유 라디칼은 세포 구성 요소를 산화시키며 이온은 세포 구성 요소를 기계적으로 파괴합니다. 파괴된 물질은 플라스마의 부식 효과를 통해 표면에서 동시에 제거됩니다. 플라스마 살균은 다차원적으로 수행되어 매우 효과적이며, 기존 방법에 대해 저항성을 갖는 박테리아 균주도 살균할 수 있습니다. 또한 소해면상뇌병증을 일으키는 것으로 널리 알려졌으며 열에 대한 내성을 갖는 프라이온(prion)도 이 방법을 사용하여 비활성화시키고 제거할 수 있습니다.

Busch는 의료, 제약 및 식품 산업 전반에 걸쳐 광범위한 플라스마 살균 응용 분야에 대한 진공 기술을 제공합니다.


인간이 있는 곳 어디서나 미생물은 존재하고 있습니다. 건강한 사람의 몸에는 1,000억 마리 이상의 미생물이 번식하고 있습니다. 대부분의 미생물은 우리 인체에서 중요한 역할을 맡습니다. 예를 들어 미생물은 음식의 소화를 돕거나 면역계를 단련시킵니다.

병원에서의 감염 위험

그러나 질병을 일으키는 미생물도 있으며 이들은 심각한 감염을 일으킬 수 있습니다. 따라서 이런 미생물이 인체에 들어가지 못하도록 막아야 합니다. 병원 환경에서는 특히 더욱 주의가 필요한데, 이는 치료 과정 중 인체 내로 유입할 수 있는 경로가 병원성 박테리아에게 노출될 수 있기 때문입니다. 따라서, 내시경, 외과용 키트 등의 의료 기기 및 기구는 사용 전에 살균됩니다. 이상적인 경우 살균을 통해 모든 박테리아, 바이러스 및 균류를 무해하게 만들 뿐만 아니라, 전염성 단백질, DNA, 발열 물질을 비롯해 포자까지 제거할 수 있습니다.


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