ازن؛ از استریل کردن تا درمان

در این میان روش‌های جدید، کاربرد پرتو فرابنفش و گاز ازن که هر دو به‌طور طبیعی وظیفه پالایش محیط‌زیست را برعهده دارند، از ساده‌ترین و کارآمدترین روش‌های ضدعفونی‌کننده در دنیا به‌شمار می‌روند و می‌تواند به خوبی میکروب‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها و... را نابود کنند.
پرتو فرابنفش (Ultraviolet)
پرتو فرابنفش جزئی از طیف الکترومغناطیس نور خورشید است که بین اشعه ایکس و نور مرئی واقع شده و قابل رؤیت نیست. این پرتو با طول موجی بین ۱۰۰ تا ۴۰۰ نانومتر به دسته‌های UV-C،UV-B،UV-A،Vacuum UV تقسیم می‌شود و هر یک کاربردهای مختلفی دارند که عبارت است از: باند UV-A به‌عنوان جاذب حشرات در حشره‌کش‌های برقی، UV-A در ترکیب با UV-B در لامپ‌هائی که برای رفع آفتاب سوختگی است، UV-C جهت ضدعفونی و استریل به‌کار می‌روند و در VacuumUV به‌علت شکست مولکولی ازن تولید می‌شود.
در بین طول موج‌های مختلف UV، طول موج ۲۵۴-۷/۲۵۳ نانومتر (UV-C) یک استریل‌کننده بی‌نهایت نیرومند است که قدرت آن ۱۶۰۰ بار بیشتر از نور خورشید در روز است، به همین دلیل پرتو استریل‌کننده نامیده شده و بیشترین اثر میکروب‌کشی را در از بین بردن میکروارگانیسم‌ها شامل باکتری‌ها، ویروس‌ها، اسپور قارچ‌ها، پروتوزوا، مخمرو جلبک در آب، هوا و سطوح دارد، زیرا در این طول موج رشته‌های وراثتی این موجودات به هم جوش خورده و قدرت تکثیر از آنها گرفته می‌شود و دلیل اینکه توصیه می‌گردد البسه خود را بعد از شستشو در مجاورت خورشید قرار دهید، تأثیر همین پرتو بر روی میکروارگانسیم‌ها است، لازم به ذکر است، ویروس بیماری سارس که مهمترین روش انتقال آن از طریق ترشحات بزاق و رطوبت است، تنها در معرض پرتو فرابنفش از بین می‌رود.امروزه پرتو فرابنفش جهت ضدعفونی و استریلیزاسیون آب و هوا کاربردهای بسیاری دارد و به‌عنوان یکی از بی‌خطرترین و نزدیک‌ترین روش‌ها به طبیعت شناخته شده است. از عمده مزایای پرتو فرابنفش به روش‌های شیمیائی یا درجه حرارت بالا، عدم تولید مواد باقیمانده است.
ازن (Ozone)
ازن (O۳) یا ”اکسیژن فعال“، شکل سه اتمی اکسیژن، گازی آبی رنگ، ناپایدار و به شدت واکنش‌پذیر، با یک رایحه کاملاً مشخص است که در دمای ۱۱۲- درجه سانتی‌گراد به‌صورت مایع، دمای ۱۹۳- به‌صورت جامد و آبی پررنگ است. به‌دلیل آبی بودن ازن در اتمسفر، آسمان آبی است. نام ازن از کلمه یونانی ozien که معنی بوئیدن می‌دهد، گرفته شده است.
خصوصیات ازن
ازن از نظر شیمیائی اکسیژنی با یک اتم بیشتر و از نظر الکتریکی، اکسیژنی با یک سطح انرژی بالاتر است که علت ناپایدار بودن ازن نسبت به اکسیژن وجود همین اتم اضافی اکسیژن است.
برطبق مطالعات الکترونی انجام شده بر روی مولکول مثلثی شکل ازن، زاویه پیوند میان سه اتم اکسیژن ۱۲۷ درجه است و ساختمان واقعی ازن یک هیبرید رزنانس است و اشکال رزنانسی هیچ الکترون آزادی را نشان نمی‌دهند.
ازن به‌عنوان اکسیدکننده قوی برای خنثی‌سازی باکتری‌ها، ویروس‌ها، بوهای بد، مزه‌ بد آب، گرده گل و دود تنباکو، کپک‌ها، قارچ‌ها، تخم انگل و مواد شیمیائی موجود در هوائی که تنفس می‌کنیم یا آبی که می‌نوشیم، به‌کار برده می‌شود.
در واقع ازن یک پاک‌کننده بی‌نهایت نیرومند در طبیعت است (بدین معنی که در طول عمل تصفیه، مواد شیمیائی زیان‌آور تولید نمی‌کند) و به‌عنوان قوی‌ترین اکسیدکننده بعد از هیدروکسیل که ترکیبی از ازن با آب اکسیژنه است، شناخته شده است.
طول عمر ازن خیلی کوتاه است و بعد از عمل اکسیداسیون به شکل اصلی‌اش، اکسیژن برمی‌گردد، ازن ۳۱۲۵ بار سریع‌تر از کلرین، باکتری‌ها و ویروس‌ها را غیرفعال می‌کند و قدرت اکسیدکنندگی آن نسبت به کلرین ۵۰% بیشتر است، اما برخلاف کلرین، مواد شیمیائی زیان‌آوری را که سبب خشکی پوست، سوزش چشم و کم‌رنگ شدن لباس می‌شود، تولید نمی‌کند. در عین حال، تنها محصول تولید ازن، اکسیژن خالص است. EPA و FDA نیز توانائی ازن را در اکسید نمودن تمام پاتوژن‌های آبزی ۹۹۹۲/۹۹% بیان کرده‌اند.
عملکرد ازن با آلاینده‌ها
ازن به‌دلیل سنگین‌تر بودن نسبت به هوا به سمت پائین می‌آید و در این حین به‌علت تماس با میکروارگانیسم‌های هوازی، سومین اتم اکسیژن (باند ضعیف)، از مولکول ازن جدا شده و به آلودگی‌ها (مواد قابل اکسید) می‌چسبد و در اثر این تماس آنها را اکسید نموده و به ترکیبات ایمن‌تر تبدیل می‌نماید.
فعالیت کشنده بیولوژی ازن (biocidal)، نتیجه واکنش آن با باندهای دوگانه اسیدهای چرب است که در دیواره سلولی باکتری‌ها، غشاها و نیر پروتئین‌ دیواره خارجی ویروس‌ها وجود دارد. عمل اکسیداسیون در باکتری‌ها موجب تغییر نفوذپذیری و نشت محتوای سلول به داخل مایع می‌شود. ازن به دیواره‌های سلولی حمله می‌کند و غشاء و اجزای ساختمانی فوقانی ارگانیسم‌ها را فرو می‌پاشد، به‌عبارت ساده‌تر الکترون‌های ناپایدار ازن سوراخ‌های میان غشاها را منفجر می‌کند. این پدیده به‌علت تجزیه سلول یا گسیختگی دیواره سلولی ویروس‌ها، باکتری‌ها، مخمرها و بافت غیرنرمال سلول‌ها رخ می‌دهد و بدین ترتیب با غیرفعال کردن آنزیم‌های میکروارگانیسم‌ها، آنها را نابود می‌کند.
ازن هیدروکربن‌های آلاینده را نیز ظرف مدت حداکثر ۲۰ دقیقه با اکسید نمودن از بین می‌برد. در واقع ازن، کربن مونواکساید، بنزین، کلراید، سولفور و بسیاری از آلاینده‌های دیگر را در اثر تماس اکسید نموده و بدین ترتیب موجب تمیز شدن هوا می‌شود (سیستم پاک‌کننده طبیعی بسیار قوی در محیط‌زیست).
به‌عنوان مثال، فرمالدئید با فرمول شیمیائی HCHO که در دود تنباکو، تخته چندلا، کابینت، مبلمان، فرش نو، پرده نو، کاغذ دیواری، office dividers، panelling، particleboard وجود دارد، در ترکیب با ازن به CO۲، آب و اکسیژن تبدیل می‌شود.
۲HCHO+۲۰۳ -------> CO۲+H۲O+O۲
فرمالیدئید+ازن --------> دی‌اکسیدکربن + آب + اکسیژن
اگر ازن در حین پائین آمدن با بخار آب تماس پیدا کند، آب اکسیژنه تولید می‌شود، به همین دلیل باران و برف دارای مقداری آب اکسیژنه طبیعی هستند و گیاهان با آب باران رشد بهتری را دارند.
عملکرد ازن بر روی فلزات
ازن می‌تواند در غلظت‌های خیلی بالا فلزات را اکسید کند، پس با رنگ یا جلا زدن، می‌توان آنها روی لاستیک طبیعی تأثیر بگذارد، اما لاستیک مصنوعی مقاومت خیلی بیشتری را نشان می‌دهد. از موادی که با ازن واکنش نمی‌دهند شامل شیشه، پلاستیک، تفلون، سیلیکون، طلا، stainless steel و kynar است، بنابراین ژنراتور ازن و تجهیزات جانبی آن بایستی از این مواد ساخته شده باشند.
مزایای استفاده از پرتو فرابنفش و گاز ازن نسبت به مواد شیمیائی
- قدرت مؤثر در ضدعفونی محیط و سطوح به‌طور همزمان،
- تأثیر فوری،
- عدم تولید محصولات جانبی زیان‌آور
- قابلیت پوشش‌دهی سطح وسیعی از مکان موردنظر.
پروسه تولید ازن
سه تکنولوژی عمده برای تولید ازن خالص وجود دارد: discharge Corona، Cold plasma و Ultrviolet Light.
۱. Ultraviole Light: با عبور هوا یا اکسیژن از میان لامپ ماوراءبنفش در طول موج ۱۹۰-۱۸۰ نانومتر، در اثر شکست مولکول‌های اکسیژن، ازن تولید می‌شود. این عمل قادر به تولید ازن از هوائی است که تنفس می‌کنیم. در واقع ازن طبیعی بدون وجود اکسیژن نمی‌تواند تولید شود، به همین دلیل ازن به‌عنوان اکسیژن فعال شده، آلوتروپ سه اتمی اکسیژن یا هوای خالص نیز اشاره شده است.
لازم به توضیح است ازن تولیدی خالص و بدون ترکیبات اکسیدهای نیتروژن است و استفاده از این روش از سال ۱۹۰۰ میلادی برای تولید ازن کاربرد داشته است.
سیستم‌های UV به میزان ۱ تا ۳ میکروگرم بر میلی‌لیتر ازن تولید می‌کنند که تنها برای پاکسازی هوا و تصفیه آب کاربرد دارد، زیرا لامپ فرابنفش نمی‌تواند مقدار غلظت ازن موردنیاز صنایع را تولید کند.
۲.Corona discharge: در این روش ازن به‌وسیله تیوبی با کاتد داغ که با صفحه آند احاطه شده است، تولید می‌شود. این روش غلظت بالائی از ازن را برای مصارف صنعتی تا ۱۴۰ میکروگرم بر میلی‌لیتر تولید می‌کند و بهترین روش تولید مقادیر بالای ازن است، لازم به ذکر است رعد و برق یک نمونه بارز تولید ازن به این روش به‌شمار می‌رود.
۳. Cold plasma: این تکنیک اختراع نیکلا تسلا Nikola Tesla است که از طریق اعمال ولتاژ بالا به تیوپ شیشه‌ای وکیوم شده با گازهای آلی (تخلیه الکتریکی گازهای آلی) تولید می‌گردد و میزان ۵۰ میکروگرم بر میلی‌لیتر ازن تولید می‌کند که مصارف پزشکی نیز دارد. ژنراتورهای ازنی که توسط نیکلا تسلا در سال ۱۹۲۰ اختراع شد، تا به امروز به‌طور مداوم در حال کار هستند.
درمان بیماری‌ها با ازن
اولین ژنراتور ازن توسط آلمانی‌ها در سال ۱۸۵۷ کامل شد و اولین گزارش کاربرد آن برای تصفیه خون به‌وسیله C.Lender در آلمان، سال ۱۸۷۰ دیده شد. مدارکی از کاربران ازن به‌عنوان ضدعفونی‌کننده از سال ۱۸۸۱ وجود دارد. در حال حاضر نیز بیش از ۱۶ کشور از این روش استفاده می‌کنند.بیشترین کاربرد ازن در کشور آلمان بوده است که بیش از ۷۰۰۰ دکتر در این زمینه فعالیت داشته و بیش ۱۲،۰۰۰،۰۰۰ نفر از زمان جنگ جهانی دوم تا به حال تحت درمان قرار گرفته‌اند. در حال حاضر پزشکان بسیاری در آمریکا، ازن تراپی را یک درمان قوی در مورد خیلی از بیماری‌های خطرناک می‌شناسند و در بیش از ۵ ایالت مشغول به استفاده از این روش هستند.امروزه با گذشت ۱۲۵ سال استفاده، ازن تراپی به‌عنوان یک روش معالجه مؤثر در کشورهای آلمان، فرانسه، ایتالیا، روسیه، هلند، مجارستان، جمهوری چک، بلغارستان، کوبا، ژاپن، مکزیک و ۵ ایالت آمریکا شناخته شده است.
مراجع در دفتر ماهنامه محفوظ می‌باشد.
مهندس فرحناز ترابی ـ کارشناس مهندسی پزشکی

منبع : ماهنامه مهندسی پزشکی و علوم آزمایشگاهی