UV-LEDs erkennen und desinfizieren

KeyPro UV LED Dekontaminationssystem

Intensive, kühle und langlebige UV-LEDs überstrahlen UV-Lampen und können Bildgebungsanwendungen aufhellen

Von GEN News

Biomolekulare Verunreinigungen mögen den Scheinwerfer nicht, insbesondere wenn es sich um einen UV-Strahler handelt. Biomolekulare Kontaminanten müssen also die intensive Blendung von Dekontaminationssystemen, die UV-Leuchtdioden (LEDs) verwenden, wirklich hassen. Eines dieser Systeme hat kürzlich gezeigt, dass es RNase A irreversibel inaktivieren kann - eine allgegenwärtige Verunreinigung in RNA-Sequenzierungs- und Analyselabors.

Dekontaminationssysteme sind kaum die einzigen Systeme, die die UV-LED-Technologie nutzen. Durch die Integration der UV-LED-Technologie schärfen Chromatographie- / Spektroskopieinstrumente ihre Nachweismöglichkeiten und Sterilisationssysteme steigern ihre keimtötenden Kräfte.

Alle diese UV-LED-Systeme sind von Phoseon Technology erhältlich, einem Unternehmen mit einem starken Hintergrund in Festkörper-Halbleiterbauelementen. Vor nicht allzu langer Zeit beschränkten sich die UV-LEDs von Phoseon auf industrielle Aushärtungsvorgänge. Jetzt dringen diese UV-LEDs in die Biowissenschaften ein, ersetzen relativ ineffiziente UV-Lampen und machen aggressive Chemikalien und langfristige Wärmebehandlungen überflüssig. Die UV-LEDs des Unternehmens ermutigen UV-Visionäre sogar, ehrgeizigere Anwendungen zu erwarten.

UV-Licht im UV-C-Frequenzband oder „tiefes UV“ hatte immer die Fähigkeit, Fluoreszenz in biologischem Material zu induzieren. Aber jetzt, da UV-C-Licht dank der UV-LED-Technologie so viel effektiver eingesetzt werden kann, sehen unpraktische Anwendungen realistischer aus. Beispielsweise ist die markierungsfreie Fluoreszenzbildgebung, die die Anregung, den Nachweis und möglicherweise die Modifikation von Molekülen in Geweben beinhalten würde, eine kurzfristige Möglichkeit in der Biowissenschaftsforschung. Auch diagnostische Anwendungen sind attraktive Möglichkeiten, deren Realisierung jedoch etwas länger dauern wird.


Mithilfe der Phoseon UV-LED-Technologie inaktivierten die Forscher die allgegenwärtige Verunreinigung RNase A und boten damit eine Alternative zur chemischen oder thermischen Dekontamination.

Eine gute Idee

Bereits im Jahr 2002 begann Phoseon mit der Lieferung von UV-LEDs, die für die industrielle Aushärtung der Vernetzung von Polymerketten in Klebstoffen und Beschichtungen optimiert wurden. Dann entschied sich Phoseon, seine Kerntechnologie zu nutzen, um die Leistung, Stabilität und Kontrolle, die es in der industriellen Anwendung auszeichnet, in die Biowissenschaften zu bringen. Der offensichtliche Ausflug in die Biowissenschaften, der 2017 offiziell begann, war eigentlich der Höhepunkt vorbereitender und analytischer Arbeiten, die bis ins Jahr 2011 zurückreichen.

Obwohl die industrielle Aushärtung und die Biowissenschaften sehr unterschiedlich sind, können beide vom Fortschritt in der UV-Technologie profitieren. Traditionelle UV-Technologien basieren auf Xenon-, Halogen-, Quecksilber- oder Deuteriumlichtquellen. Diese Quellen sind für die Dekontamination relativ langsam und erzeugen übermäßige Wärme.

„Die UV-Lampen funken und ihre Leistung nimmt mit der Zeit ab“, sagt Chad Taggard, Vice President und General Manager der Phoseon-Abteilung für Biowissenschaften. "Sie benötigen auch Hochspannung."

Viele der Einschränkungen von UV-Lampen können durch UV-LEDs überwunden werden, die auf Festkörperelektronik basieren und eine langfristige Konsistenz bieten. „Die Intensität ist von Minute zu Minute und von Jahr zu Jahr gleich“, bemerkt Jay Pasquantonio, Strategiedirektor von Phoseon. „Es ist das gleiche Jahr später wie am ersten Tag. Dies ist wichtig, wenn Sie über die Wiederholbarkeit des Prozesses nachdenken. Wir können mehr Leistung in Bezug auf die UV-Intensität als jeder andere liefern, zusammen mit Kontrolle und Stabilität. “

Insbesondere bietet die Festkörper-Halbleiter-Lichtmatrix (SLM ™) von Phoseon Folgendes:

  • Inaktivierung von Molekülen (einschließlich Enzymen) und Mikroorganismen, die zuvor nur durch Chemikalien oder hohe Hitze inaktiviert werden konnten.
  • Niedrigere Betriebstemperaturen (bis zu 40 ° C gegenüber 200 ° C bei konkurrierenden Technologien).
  • Sofortiger Start.
  • Eine Lebensdauer von mehr als 10.000 Stunden.

„Die UV-LED-Desinfektion ist viel schneller als andere Ansätze“, erklärt Pasquantonio und weist darauf hin, dass einige Artikel innerhalb weniger Minuten desinfiziert werden können, verglichen mit 30 oder mehr, die dieselbe Desinfektion mit anderen Technologien erfordern würde. "Wenn wir den Laborworkflow produktiver gestalten können, ist das ein Gewinn für unsere Kunden."

Darüber hinaus verbessern einstellbare Wellenlängen die Fähigkeiten. Beispielsweise decken die KeyView-Festkörperdetektoren von Phoseon für die Chromatographie Wellenlängen von 210 bis 800 nm ab, während neue Tiefen-UV-Technologien die Verwendung von Wellenlängen von 215 nm und 220 nm für die Protein- und Elementaranalyse ermöglichen.


Da die Dekontaminationstechnologie von Phoseon in nur wenigen Minuten funktioniert und keine Rückstände hinterlässt, sparen Forscher viel Zeit und Geld.

Innovation bei UV-Geschwindigkeit

Phoseon hat eine Kultur der kontinuierlichen Innovation entwickelt. Das Unternehmen ermutigt seine Wissenschaftler, Ingenieure und Manager, sich auf unablässige Veränderungen einzulassen und die Bedürfnisse der Kunden nach besseren und schnelleren Produkten zu antizipieren.

„Wir sind in der Regel schneller als unsere Kunden“, stellt Taggard fest. „Wir haben eine disruptive Technologie und bewegen uns schnell, um Lösungen auf den Markt zu bringen. Wir wollen immer schneller gehen. “

Phoseon, ungeduldig angesichts der scheinbaren „Lähmung durch Analyse“ des Marktes, beschloss im März letzten Jahres, sein KeyPro-Dekontaminationssystem weit vor dem Zeitplan auf den Markt zu bringen. (Mit KeyPro können RNA-Forscher und Laborleiter Geräte nach dem Hinzufügen von Reagenzien und kurz vor dem Hinzufügen der Probe dekontaminieren.)

„Ehrlich gesagt bewegen wir uns normalerweise schneller als interne Entwicklungsteams“, erklärt Taggard. „Das heißt, wir können mehr als ein Lieferant sein. Wir können eine Erweiterung des Forschungs- und Entwicklungsteams eines Kunden sein. Wenn ein Kunde dieses Modell akzeptiert, können wir ihm helfen, ein Produkt schneller auf den Markt zu bringen. Mit KeyPro wussten wir, dass wir das Projekt schnell abschließen und sowohl Unternehmen als auch Endbenutzern zur Verfügung stellen können. Deshalb sagten wir: 'Lass es uns tun!' “


Mit dem KeyPro-Dekontaminationssystem können Benutzer Geräte unmittelbar vor dem Hinzufügen der Probe dekontaminieren, wodurch die Möglichkeit einer Kontamination verringert wird.

Es ist Phoseon Inside

Obwohl der KeyPro und eine Handvoll anderer Lösungen für Endbenutzer entwickelt wurden, werden die meisten Phoseon-Lichtquellen als Subsysteme an OEMs auf der ganzen Welt verkauft. „Entwicklung ist ein zweigleisiger Ansatz“, erklärt Taggard. Die Ingenieure und Wissenschaftler des Unternehmens konzentrieren sich auf die Erforschung der physikalischen, chemischen und biologischen Wechselwirkungen von Licht und konzentrieren sich ausschließlich auf LEDs. Ziel ist es, vorgefasste Grenzen für Leistung, Stabilität, Empfindlichkeit und Miniaturisierung kontinuierlich zu überschreiten und die Nützlichkeit der UV-LED als Lichtquelle zu verbessern.

Wenn Phoseon mit einem Kunden zusammenarbeitet, arbeiten die Mitarbeiter von Phoseon eng mit ihren Kunden zusammen. „Wir synchronisieren unser System mit dem OEM-System, führen Experimente durch, um Wirksamkeitsdaten bereitzustellen, und lassen unsere Ingenieure eng mit den OEM-Ingenieuren zusammenarbeiten“, erklärt Taggard. Später stellt Phoseon sicher, dass es über die Informationen verfügt, die das Marketingteam des OEM benötigt.

Phoseon erhält auch Eingaben von Endbenutzern. „Es gibt viele Dinge, die eine UV-LED tun kann“, bemerkt Taggard. "Es wird zu einem Schwungrad dessen, was möglich ist", wenn Kunden daran interessiert sind, Anwendungen für eine Lösung zu erweitern und dann weiter zu tun.

Ein Beispiel für eine expandierende UV-LED-Anwendung ist die Sterilisation. In den USA sind die meisten chirurgischen Instrumente wegwerfbar, in Europa wird jedoch von Einweginstrumenten abgeraten. Wenn Instrumente wiederverwendet werden, müssen die Wiederaufbereitungstechnologien gründlich sein, ohne die Instrumentenfunktion zu beeinträchtigen. Die UV-Desinfektion ist eine Wiederaufbereitungstechnologie, die eine kürzere Durchlaufzeit liefert, als dies mit chemischen und Wärmemethoden möglich ist.

Die UV-C-Technologie ist ein weiteres Beispiel. UV-C ist nicht nur bei der Desinfektion wirksam, sondern kann auch biologische Moleküle nachweisen und modifizieren. Diese Autofluoreszenzfähigkeit macht es nützlich für hochspezialisierte Bildgebung. Schließlich kann es zur Diagnose am Krankenbett verwendet werden, um Krankheitszustände zu identifizieren.

"Unsere Ziele sind ziemlich einfach", sagt Taggard. "Wir wachsen sehr schnell und wollen, dass das so bleibt." Die größte Herausforderung in dieser Hinsicht ist, wie bei jeder disruptiven Technologie, die Überwindung der Marktträgheit. Während potenzielle Kunden und ihre Endbenutzer die Vorteile dieses Ansatzes für Desinfektion, Sterilisation, Dekontamination und Chromatographie anerkennen, brauchen OEMs Zeit, um die UV-LED-Technologie in ihre Produkte zu integrieren. Letztendlich wird sich diese Herausforderung auf die Diagnose ausweiten.

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