Los científicos desarrollan un dispositivo UV-C para el saneamiento de alimentos provocado por un rayo

El Tribo-sanitizer es un dispositivo autoalimentado que utiliza una lámpara UVC para inactivar las bacterias que causan enfermedades transmitidas por los alimentos en productos frescos, envases de alimentos y superficies.

Foto de Fred Zwicky

CHAMPAIGN, Illinois - Científicos de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign han desarrollado un dispositivo ultravioleta C portátil y autoalimentado llamado Tribo-sanitizer que puede inactivar dos de las bacterias responsables de muchas enfermedades y muertes transmitidas por los alimentos.

El equipo incluía, desde la izquierda, el estudiante de doctorado Zachary (Zhenhui) Jin, el profesor de ingeniería y seguridad alimentaria Yi-Cheng Wang y el estudiante de posgrado Longwen Li.

Foto de Fred Zwicky

La lámpara UVC del Tribo-sanitizer se alimenta mediante el efecto triboeléctrico: electricidad que se genera cuando dos materiales diferentes entran en contacto. En las pruebas, el Tribo-sanitizer inactivó con éxito dos bacterias potencialmente mortales transmitidas por los alimentos, Escherichia coli O157:H7 y Listeria monocytogenes, principalmente dañando su ADN, según los hallazgos publicados en la revista Nano Energy.

Las bacterias seleccionadas como objetivos de prueba son dos de las causas más comunes de brotes graves de enfermedades transmitidas por alimentos en los EE. UU. Escherichia coli produce toxinas que pueden causar calambres abdominales severos, fiebre, diarrea con sangre e insuficiencia renal, y Listeria monocytogenes puede causar listeriosis, que tiene la tasas más altas de hospitalización y mortalidad por cualquier enfermedad transmitida por alimentos.

El equipo evaluó la capacidad de descontaminación del Tribo-sanitizer con bacterias en líquidos y en tres sólidos: cáscaras de manzana frescas, lechuga romana y tereftalato de polietileno, comúnmente conocido como PET, un material popular para envases de alimentos y bebidas.

Los resultados indicaron que el Tribo-sanitizer tenía un gran potencial para cumplir con los estándares de desinfección de la Administración de Alimentos y Medicamentos. Específicamente, el dispositivo "logró reducciones de al menos el 99,999 % en la cepa de E. coli en solución tampón y en PET, lo que demuestra la excelente capacidad de descontaminación del Tribo-sanitizer", afirmó el autor correspondiente Yi-Cheng Wang, profesor de seguridad e ingeniería alimentaria. .

En productos agrícolas, el dispositivo logró reducciones menores pero aún útiles de aproximadamente el 99,98 % para la bacteria E. coli y el 99,9 % para L. monocytogenes en las cáscaras de manzana, y el 99,8 % para E. coli y el 98 % para L. monocytogenes en la lechuga romana. , según el periódico.

Estos resultados "son comparables a los informados en otros estudios que utilizaron luz ultravioleta con una fuente de energía comercial para la descontaminación de productos frescos", dijo el estudiante de doctorado Zachary (Zhenhui) Jin, quien fue el primer autor del artículo con el ex alumno Fujunzhu. Zhao. El estudiante de posgrado Longwen Li también participó en el estudio.

La fuente de energía triboeléctrica del Tribo-sanitizer puede convertir energía mecánica del ambiente (por ejemplo, de los movimientos humanos y del viento) que de otro modo se desperdiciaría, razón por la cual el equipo de investigación lo describe como "autoalimentado", dijo Wang.

Un espacio de aire que el equipo incorporó en el diseño de su fuente de energía triboeléctrica imita

rayos al descomponer el aire electrostáticamente. Según el estudio, esta innovación aumentó la salida de Tribo-sanitizer a más de 4,000 voltios y aumentó notablemente el brillo de su lámpara UVC.

Si bien las tecnologías basadas en luz como la lámpara Tribo-sanitizer "pueden ser muy efectivas cuando las superficies están expuestas directamente a la fuente de luz", Wang dijo que es posible que no descontaminen adecuadamente áreas que no están directamente iluminadas, como superficies irregulares o rugosas de lechugas y cáscaras de manzana. .

"Esto podría solucionarse incorporando otros métodos de descontaminación o utilizando múltiples fuentes de luz en diferentes ángulos", dijo. "Esa es una de las direcciones futuras en las que estamos trabajando. Y si se incorpora adecuadamente a las instalaciones existentes, como unidades de transporte o almacenamiento, el Tribo-sanitizer podría proporcionar una descontaminación continua en toda la cadena de suministro sin necesidad de energía comercial".

Aunque el tiempo necesario para lograr una reducción del 99,999% en la bacteria E. coli fue largo (actualmente 90 minutos), Jin dijo que el potencial del dispositivo para lograr una descontaminación continua, como dentro de los camiones en la carretera, significa que este tiempo prolongado no debería verse como un gran inconveniente. El equipo continúa sus esfuerzos para mejorar el Tribo-sanitizer y "se puede esperar que este tiempo sea mucho más corto en el futuro", dijo.

Según la Organización Mundial de la Salud, las enfermedades transmitidas por los alimentos afectan a casi 600 millones de personas cada año, lo que provoca 420000 muertes. El costo económico de hacer frente a las consecuencias de la contaminación de los alimentos es de más de 15.600 millones de dólares al año en Estados Unidos y 110.000 millones de dólares en países de ingresos bajos y medios, según estimaciones del Departamento de Agricultura de Estados Unidos y la OMS, respectivamente. Wang dijo que el Tribo-sanitizer representa un medio novedoso para aliviar estos problemas.

Los consumidores podrían usar los desinfectantes Tribo en casa para desinfectar superficies, alimentos y más porque "el costo estimado de los materiales utilizados para construir el dispositivo es inferior a 70 dólares", dijo Jin.

El carácter autoalimentado del dispositivo también le otorga "un excelente potencial para su uso en entornos de bajos recursos, como áreas de desastres naturales y zonas de conflicto donde la electricidad no existe o no es confiable", dijo Li.

Además de mitigar los problemas de seguridad alimentaria, estos dispositivos también podrían ser útiles para abordar problemas de salud pública, como prepararse y responder a nuevas pandemias, dijo Wang.

La investigación fue financiada parcialmente por el Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura del USDA, el Centro de Recursos Hídricos de Illinois y el Centro Regional Sun Grant del Centro Norte.

La universidad proporcionó apoyo inicial; la Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales; y el departamento de ciencia de los alimentos y nutrición humana.

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