I LED UV rilevano e disinfettano

Intensi, freddi e di lunga durata, i LED UV superano le lampade UV e possono illuminare le applicazioni di imaging

Da GEN Notizie

I contaminanti biomolecolari non amano i riflettori, soprattutto se si tratta di riflettori ultravioletti (UV). Quindi, i contaminanti biomolecolari devono davvero odiare il bagliore intenso dei sistemi di decontaminazione che utilizzano diodi emettitori di luce UV (LED). Uno di questi sistemi ha recentemente dimostrato di poter inattivare irreversibilmente la RNasi A, un contaminante pervasivo nei laboratori di analisi e sequenziamento dell'RNA.

I sistemi di decontaminazione non sono gli unici a trarre vantaggio dalla tecnologia UV LED. Incorporando la tecnologia UV LED, gli strumenti di cromatografia/spettroscopia stanno affinando le loro capacità di rilevamento e i sistemi di sterilizzazione stanno aumentando i loro poteri germicidi.

Tutti questi sistemi LED UV sono disponibili da Phoseon Technology, una società che ha un forte background nei dispositivi a semiconduttori a stato solido. Non molto tempo fa, i LED UV di Phoseon erano confinati alle operazioni di indurimento industriale. Ora questi LED UV stanno penetrando nelle scienze della vita, sostituendo le lampade UV relativamente inefficienti ed eliminando la necessità di prodotti chimici aggressivi e trattamenti termici a lungo termine. I LED UV dell'azienda stanno anche incoraggiando i visionari dell'UV ad anticipare applicazioni più ambiziose.

La luce UV nella banda di frequenza UV-C, o "UV profondo", ha sempre avuto la capacità di indurre la fluorescenza nel materiale biologico. Ma ora che la luce UV-C può essere gestita in modo molto più efficace grazie alla tecnologia UV LED, le applicazioni una volta impraticabili sembrano più realistiche. Per esempio, l'imaging a fluorescenza senza etichetta, che comporterebbe l'eccitazione, il rilevamento ed eventualmente la modifica di molecole nei tessuti, è una possibilità a breve termine nella ricerca sulle scienze della vita. Anche le applicazioni diagnostiche sono possibilità attraenti, anche se ci vorrà un po' più di tempo per realizzarle.

Utilizzando la tecnologia LED UV di Phoseon, i ricercatori hanno inattivato il contaminante pervasivo RNase A, fornendo così un'alternativa alla decontaminazione chimica o termica.

Un'idea brillante

Già nel 2002, Phoseon ha iniziato a fornire LED UV ottimizzati per l'indurimento industriale della reticolazione delle catene polimeriche negli adesivi e nei rivestimenti. Poi Phoseon ha deciso di utilizzare la sua tecnologia di base per portare la potenza, la stabilità e il controllo che la distinguono nell'applicazione industriale alle scienze della vita. L'apparente incursione nelle scienze della vita, iniziata ufficialmente nel 2017, è stata in realtà il culmine di un lavoro preparatorio e analitico che risale al 2011.

Anche se l'indurimento industriale e le scienze della vita sono molto diversi, entrambi possono beneficiare dei progressi della tecnologia UV. Le tecnologie UV tradizionali si basano su fonti di luce allo xeno, alogene, al mercurio o al deuterio. Queste fonti sono relativamente lente per la decontaminazione e generano un calore eccessivo.

"Le lampade UV fanno scintille e il loro rendimento si degrada nel tempo", dice Chad Taggard, vicepresidente e direttore generale della divisione Life Sciences di Phoseon. "Richiedono anche un'alta tensione".

Molte delle limitazioni delle lampade UV possono essere superate dai LED UV, che sono costruiti su un'elettronica a stato solido e forniscono una coerenza a lungo termine. "L'intensità è la stessa da un minuto all'altro e da un anno all'altro", nota Jay Pasquantonio, direttore strategico di Phoseon. "È la stessa anni dopo come lo era il primo giorno. Questo è importante quando si pensa alla ripetibilità del processo. Possiamo fornire più potenza in termini di intensità UV di chiunque altro, insieme al controllo e alla stabilità".

In particolare, dice, la tecnologia a stato solido Semiconductor Light Matrix (SLM™) di Phoseon offre:

• Inattivazione di molecole (compresi gli enzimi) e microrganismi che in precedenza potevano essere inattivati solo da prodotti chimici o da calore elevato.
• Temperature di funzionamento più basse (fino a 40°C contro i 200°C delle tecnologie concorrenti).
• Avvio istantaneo.
• Una durata di vita superiore alle 10.000 ore.

"La disinfezione UV LED è molto più veloce di altri approcci", afferma Pasquantonio, sottolineando che alcuni articoli possono essere disinfettati in pochi minuti contro i 30 o più che la stessa disinfezione richiederebbe con altre tecnologie. "Se possiamo rendere il flusso di lavoro del laboratorio più produttivo, è una vittoria per i nostri clienti".

Inoltre, le lunghezze d'onda sintonizzabili migliorano le capacità. Per esempio, i rivelatori a stato solido KeyView di Phoseon per la cromatografia coprono lunghezze d'onda da 210 a 800 nm, mentre le nuove tecnologie UV profondo permettono di utilizzare lunghezze d'onda di 215 nm e 220 nm per l'analisi delle proteine e degli elementi.

Poiché la tecnologia di decontaminazione di Phoseon funziona in pochi minuti e non lascia residui, i ricercatori risparmiano molto tempo e denaro.

Innovare a velocità UV

Phoseon ha sviluppato una cultura di innovazione continua. L'azienda incoraggia i suoi scienziati, ingegneri e manager ad abbracciare un cambiamento incessante e ad anticipare i bisogni dei clienti per prodotti migliori e più veloci.

"Tendiamo ad essere più veloci dei nostri clienti", osserva Taggard. "Abbiamo una tecnologia dirompente, e ci muoviamo rapidamente per fornire soluzioni sul mercato. Vogliamo andare sempre più veloci".

Phoseon, impaziente dell'apparente "paralisi da analisi" del mercato, ha deciso di lanciare il suo sistema di decontaminazione KeyPro lo scorso marzo, ben prima del previsto. (KeyPro permette ai ricercatori di RNA e ai responsabili di laboratorio di decontaminare le attrezzature dopo aver aggiunto i reagenti e appena prima di aggiungere il campione).

"Francamente, di solito ci muoviamo più velocemente dei team di sviluppo interni", dichiara Taggard. "Questo significa che possiamo essere più di un fornitore. Possiamo essere un'estensione del team di R&S di un cliente. Quando un cliente abbraccia questo modello, possiamo aiutarlo a portare un prodotto sul mercato più velocemente. Con KeyPro, sapevamo che potevamo finire il progetto rapidamente e renderlo disponibile sia per le aziende che per gli utenti finali, così abbiamo detto, 'Facciamolo!

Il sistema di decontaminazione KeyPro permette agli utenti di decontaminare l'attrezzatura appena prima di aggiungere il campione, riducendo la possibilità di contaminazione.

È Phoseon Inside

Anche se la KeyPro e una manciata di altre soluzioni sono progettate per gli utenti finali, la maggior parte delle fonti di luce Phoseon sono vendute come sottosistemi agli OEM di tutto il mondo. "Lo sviluppo è un approccio su due fronti", afferma Taggard. Gli ingegneri e gli scienziati dell'azienda sono concentrati sull'esplorazione delle interazioni fisiche, chimiche e biologiche della luce, e sono completamente concentrati sui LED. L'obiettivo è quello di superare continuamente i limiti preconcetti di potenza, stabilità, sensibilità e miniaturizzazione, e di migliorare l'utilità del LED UV come fonte di luce.

Quando Phoseon lavora con un cliente, i membri dello staff Phoseon lavorano a stretto contatto con le loro controparti del cliente. "Sincronizziamo il nostro sistema con quello dell'OEM, eseguiamo esperimenti per fornire dati sull'efficacia e i nostri ingegneri lavorano a stretto contatto con quelli dell'OEM", spiega Taggard. In seguito, Phoseon si assicura di avere le informazioni di cui il team di marketing dell'OEM avrà bisogno".

Phoseon riceve anche input dagli utenti finali. "Ci sono molte cose che un LED UV può fare", osserva Taggard. "Diventa un volano di ciò che è possibile" quando i clienti diventano interessati ad espandere le applicazioni per una soluzione, e poi continuano a fare di più.

Un esempio di un'applicazione LED UV in espansione è la sterilizzazione. Negli Stati Uniti, la maggior parte degli strumenti chirurgici sono monouso, ma in Europa, gli strumenti monouso sono scoraggiati. Quando gli strumenti vengono riutilizzati, le tecnologie di ritrattamento devono essere complete senza compromettere la funzione degli strumenti. La disinfezione a raggi ultravioletti è una tecnologia di ritrattamento che offre un tempo più breve rispetto ai metodi chimici e al calore.

La tecnologia UV-C è un altro esempio. Oltre ad essere efficace nella disinfezione, gli UV-C possono rilevare e modificare le molecole biologiche. Questa capacità di autofluorescenza lo rende utile nell'imaging altamente specializzato. Alla fine, potrebbe essere utilizzato per la diagnostica al letto del paziente per identificare gli stati di malattia.

"I nostri obiettivi sono piuttosto semplici", dice Taggard. "Stiamo crescendo molto velocemente e vogliamo che questo continui". La più grande sfida in questo senso, come per qualsiasi tecnologia dirompente, è superare l'inerzia del mercato. Mentre i potenziali clienti e i loro utenti finali riconoscono i vantaggi di questo approccio alla disinfezione, alla sterilizzazione, alla decontaminazione e alla cromatografia, ci vuole tempo perché gli OEM incorporino la tecnologia UV LED nei loro prodotti. Alla fine, questa sfida si espanderà alla diagnostica.

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