Sterilisation mit Ethylenoxid (EtO)

Dieses Gesetz besagt, dass die Masse einer Substanz, die sich während der Elektrolyse an einer Elektrode verändert, direkt proportional zur Menge der übertragenen Elektrizität ist. Die Beziehung wird durch die Formel [latex]m = \frac{Q}{F} \frac{M}{z}[/latex], wobei m die Masse, Q die gesamte elektrische Ladung, F die Faraday-Konstante, M die molare Masse und z die Wertigkeitszahl der Ionen des Stoffes ist.

Ein physikalisches Sterilisationsverfahren, bei dem Mikroorganismen aus Flüssigkeiten und Gasen entfernt werden, indem diese durch einen Filter mit ausreichend kleiner Porengröße geleitet werden, um die Mikroben zurückzuhalten. Eine gängige Porengröße für die Sterilfiltration beträgt 0,22 Mikrometer (µm), wodurch die meisten Bakterien effektiv entfernt werden. Diese Technik tötet Mikroorganismen nicht ab, sondern trennt sie physikalisch und ist daher ideal für hitzeempfindliche Lösungen.

Der D-Wert ist die Zeit, die bei einer bestimmten Temperatur erforderlich ist, um 90% (oder eine logarithmische Reduktion) einer Zielmikroorganismenpopulation abzutöten. Er ist ein kritischer Parameter bei der thermischen Sterilisation, der die Widerstandsfähigkeit einer Mikrobe gegen Hitze quantifiziert. Wenn zum Beispiel eine Population von [latex]10^6[/latex] Sporen einen D-Wert von 2 Minuten hat, dauert es 2 Minuten, um sie auf [latex]10^5[/latex] zu reduzieren.

Zytotoxizität ist die Eigenschaft einer Substanz oder Zelle, für andere Zellen toxisch zu sein. Zytotoxische Substanzen können Zelltod durch Nekrose auslösen, bei der die Zellmembran ihre Integrität verliert, was zu Lyse und Entzündung führt, oder durch Apoptose, einen kontrollierten, programmierten Zelltodprozess. Dies unterscheidet sich von Zytostatika, die lediglich die Zellteilung hemmen, ohne direkt Zelltod zu verursachen.

Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) sind zytotoxische Lymphozyten des angeborenen Immunsystems und entscheidend für die frühe Abwehr von Virusinfektionen und Krebs. Im Gegensatz zu T-Zellen benötigen sie keine vorherige Sensibilisierung. NK-Zellen identifizieren und töten Zielzellen, deren MHC-Klasse-I-Moleküle herunterreguliert sind – eine häufige Immunfluchttaktik von Tumoren und Viren – durch einen „Missing-Self“-Erkennungsmechanismus und induzieren Apoptose über Perforin und Granzyme.

Biomimikry ist ein innovativer Ansatz, der nachhaltige Lösungen für menschliche Herausforderungen sucht, indem er bewährte Muster und Strategien der Natur nachahmt. Die Kernidee ist, dass die Natur im Laufe von 3,8 Milliarden Jahren Evolution bereits viele unserer heutigen Probleme gelöst hat. Dabei geht es darum, die Strukturen und Prozesse von Organismen und Ökosystemen zu beobachten und daraus zu lernen, um nachhaltigere Designs zu entwickeln.

Bei der Wasserelektrolyse wird Wasser (H₂O) durch Durchleiten von elektrischem Strom in seine Bestandteile Sauerstoff (O₂) und Wasserstoff (H₂) zerlegt. An der Kathode werden zwei Wassermoleküle zu Wasserstoffgas und Hydroxidionen reduziert. An der Anode werden zwei Wassermoleküle zu Sauerstoffgas, Protonen und Elektronen oxidiert.

Ein Verfahren, bei dem gesättigter Dampf unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen zur Sterilisation von Geräten und Verbrauchsmaterialien eingesetzt wird. Ein typischer Zyklus dauert 15 Minuten bei 121 °C (250 °F) und 100 kPa (15 psi) über dem atmosphärischen Druck. Diese Kombination aus Hitze und Feuchtigkeit denaturiert effektiv Proteine ​​und Enzyme und tötet alle Mikroorganismen, einschließlich widerstandsfähiger Bakteriensporen, ab.

Die Überspannung ist die Potentialdifferenz (Spannung) zwischen dem thermodynamisch bestimmten Reduktionspotential einer Halbreaktion und dem Potential, bei dem das Redoxereignis experimentell beobachtet wird. Sie stellt die zusätzliche Energie dar, die zum Überwinden der Aktivierungsbarrieren erforderlich ist, damit die Elektrodenreaktion mit einer signifikanten Geschwindigkeit abläuft. Sie ist ein Schlüsselfaktor für die Energieeffizienz aller elektrolytischen Prozesse.

Bei der Zellatmung handelt es sich um eine Reihe von Redoxreaktionen, bei denen organische Moleküle, wie Glukose, oxidiert werden, um Energie freizusetzen. Glukose ([latex]C_6H_{12}O_6[/latex]) wird zu [latex]CO_2[/latex] oxidiert, während Sauerstoff ([latex]O_2[/latex]) zu Wasser ([latex]H_2O[/latex]) reduziert wird. Bei diesem Prozess werden Elektronen durch eine Elektronentransportkette übertragen, wodurch ein Protonengradient entsteht, der die Synthese von ATP, der primären Energiewährung der Zelle, antreibt.

Elektrochemisches Potenzial ist lebenswichtig und treibt Prozesse über Zellmembranen hinweg an. Ionenpumpen erzeugen aktiv Konzentrationsgradienten, während die selektive Durchlässigkeit von Ionenkanälen ein elektrisches Potenzial (Membranpotenzial) erzeugt. Der resultierende elektrochemische Gradient bestimmt den passiven Ionenfluss, der für die Nervensignale (Aktionspotenziale), die Muskelkontraktion und die zelluläre Energieproduktion (ATP-Synthese) in den Mitochondrien entscheidend ist.

SAL ist ein quantitatives Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass ein einziger lebensfähiger Mikroorganismus nach der Sterilisation auf einem Gegenstand überlebt. Eine allgemein geforderte SAL für Medizinprodukte ist [latex]10^{-6}[/latex], was bedeutet, dass die Chance, dass eine Einheit nicht steril ist, eins zu einer Million beträgt. Mit diesem probabilistischen Ansatz wird anerkannt, dass absolute Sterilität nicht bewiesen werden kann, sondern nur statistisch aus der Prozessvalidierung abgeleitet werden kann.

The MTT assay is a colorimetric method for assessing cell metabolic activity, which serves as a proxy for cell viability, proliferation, and cytotoxicity. Viable cells with active mitochondria contain reductase enzymes that convert the yellow tetrazolium salt MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) into an insoluble purple formazan. The amount of formazan produced is proportional to the number of living cells.