Metody niszczenia drobnoustrojów.doc

METODY NISZCZENIA DROBNOUSTROJÓW

Drobnoustroje występujące w środowisku człowieka różnią się wrażliwością na działanie czynników fizycznych i chemicznych. W zależności od stopnia oporności termicznej wyróżniono trzy grupy drobnoustrojów:

-          1o oporności: Do grupy tej należą bakterie nie zarodnikujące, drożdże i więszość wirusów; giną w temp. 100oC w czasie 2-5 min, w temp. 121oC (autoklaw) po 1 min, w temp. 160oC w czasie 1-2 min.

-          2o oporności: Grupa ta obejmuje drobnoustroje zarodnikujące: laseczki wąglika, zgorzeli gazowej; giną w temp. 100oC w czasie 5-10 min, w temp 121oC w czasie 3 min, w temp. 160oC po 4-6 min.

-          3o oporności: Oporność taka charakteryzuje np. laseczki tężca, jadu kiełbasianego (z wyjątkiem typu E); giną w temp. 100oC w czasie 1-5 godzin, w temp. 121oC w czasie 5-12 min, w temp. 160oC w czasie 6-30 min.

Dekontaminacja jest procesem prowadzącym do usunięcia lub zniszczenia drobnoustrojów. Do metod dekontaminacji należą: sanityzacja, dezynfekcja i sterylizacja.

Właściwy dobór metod dekontaminacji jest zależny od ryzyka przeniesienia zakażenia. Zgodne z zaleceniami CDC (Center fof Disease Control) w środowisku szpitalnym uwzględnione są trzy kategorie przedmiotów: wysokiego (critical), średniego (semicritical) i niskiego (noncritical) ryzyka:

·         Przedmioty wysokiego ryzyka przeniesienia zakażenia kontaktują się z jałowymi tkankami. Są to narzędzia chirurgiczne, wszczepy, igły, cewniki naczyniowe i moczowe. Przedmioty należące do tej kategorii bezwzględnie muszą być jałowe (jednorazowe lub sterylizowane).

·         Przedmioty średniego ryzyka przeniesienia zakażenia kontaktują się z błonami śluzowymi lub uszkodzoną skórą. Są to endoskopy, zestawy do intubacji. W zależności od możliwości technicznych przed użyciem należy poddać je sterylizacji lub dezynfekcji wysokiego stopnia.

·         Przedmioty niskiego ryzyka przeniesienia zakażenia kontaktują się jedynie z nieuszkodzoną skórą (baseny, mankiety do mierzenia ciśnienia, bielizna pościelowa, wyposażenie sal). Wymagają mycia i okresowej dezynfekcji ze względu na ryzyko wtórnej transmisji przez ręce personelu i sprzęt medyczny.

Definicje

Ø       Sanityzacja: usuwanie widocznych zabrudzeń i zanieczyszczeń a wraz z nimi także większości drobnoustrojów (mycie, odkurzanie, malowanie).

Ø       Dezynfekcja: proces, w wyniku którego ulegają zniszczeniu formy wegetatywne drobnoustrojów (pozostają spory bakteryjne i tzw. „powolne wirusy”).

Ø       Dezynfekcja wysokiego stopnia oprócz form wegetatywnych niszczy także prątki gruźlicy, enterowirusy i niektóre formy przetrwalnikowe.

Ø       Antyseptyka: dezynfekcja skóry, błon śluzowych, uszkodzonych tkanek z zastosowaniem preparatów nie działających szkodliwie na tkanki ludzkie.

Ø       Sterylizacja: proces prowadzący do zniszczenia wszystkich żywych form drobnoustrojów.

Ø       Aseptyka: sposób postępowania, którego celem jest zapobieganie zakażeniom tkanek i skażeniom jałowych powierzchni.

DEZYNFEKCJA

Dezynfekcja to proces zależny od wielu czynników. Skuteczność dezynfekcji jest wprost proporcjonalna do czasu działania i stężenia preparatu dezynfekującego, wzrasta także wraz ze wzrostem temperatury i wilgotności. Podwyższone pH obniża aktywność fenoli, podchlorynów i związków jodu, a zwiększa aktywność IV-rzędowych zasad amoniowych. Obecność substancji organicznych może ograniczać działanie przeciwdrobnoustrojowe preparatów dezynfekujących, np. w wyniku tworzenia z nimi nieaktywnych związków.

Dezynfekcję można przeprowadzić przy użyciu metod termicznych, termiczno-chemicznych lub chemicznych.

·         Dezynfekcja termiczna przebiega z wykorzystaniem wody o temp. 93oC lub pary wodnej o temp 105-110oC i nadciśnieniu 0,5 atm. Stosowana do odkażania bielizny, naczyń i wyposażenia sanitarnego. Zaleta tej metody jest możliwość monitorowania procesu i brak toksyczności.
Szczególnym przypadkiem jest pasteryzacja, polegająca na jednorazowym krótkotrwałym podgrzaniu cieczy do temperatury <100oC (60-80oC) i natychmiastowym oziębieniu do temp. pokojowej. Proces ten ma zastosowanie zwłaszcza w przemyśle spożywczym.

·         Dezynfekcja termiczno-chemiczna jest połączeniem działania środków chemicznych oraz ciepła (60oC). Środki chemiczne stosowane są w tej metodzie w znacznie niższych stężeniach. Metoda ta służy do dezynfekcji sprzętu wrażliwego na wysoką temperaturę.

·         Dezynfekcja chemiczna to dezynfekcja przy użyciu roztworów preparatów chemicznych o różnych właściwościach. Substancja aktywne to związki na bazie chloru, związki nadtlenowe, IV-rzędowe związki amioniowe, alkohole, aldehydy i pochodne fenolu. Wybór odpowiedniego preparatu jest zależny od znanego lub spodziewanego skażenia, rodzaju dezynfekowanego materiału i toksyczności środka.

Związki chemiczne wykorzystywane w dezynfekcji

I.                     Związki powierzchniowo czynne niszczą błonę lipidową zaburzając uporządkowanie białek i lipidów tworzących błonę.

1.       Związki kationowe. IV-rzędowe związki amoniowe naładowane dodatnio łączą się z ujemnie naładowanymi grupami fosforanowymi fosfolipidów zwiększając przepuszczalność błony komórkowej. Do związków tej grupy należą np. chlorek alkilodimetylobenzyloamoniowy (Sterinol) i chlorek cetylopirydynowy (Halset).

2.       Związki anionowe. Mydła, kwasy tłuszczowe dysocjują w roztworze a ich ujemnie naładowana, rozpuszczalna forma łączy się z lipidami błony komórkowej, powodując jej przerwanie. Ich aktywność jest skierowana przeciwko G(+) bakteriom. Do związków anionowych należy np. siarczan sodowy oleoilu (Duponol).

3.       Związki niejonowe. Są to rozpuszczalniki organiczne przerywające błonę lipidową. Do grupy tej należą związki fenolowe, heksachlorofen, alkohole. Związki fenolowe (Lizol) charakteryzuje słaba aktywność przeciwwirusowa, toksyczność, drażniący zapach i wrażliwość na obecność substancji organicznych w środowisku. Hekschlorofen jest słabo rozpuszczalny (używany w postaci pudrów i zasypek), szczególnie aktywny wobec gronkowców, toksyczny wobec komórek układu nerwowego. Alkohole (metanol, etanol, izopropanol) są stosowane głównie w antyseptyce.

II.                  Związki denaturujące białko

1.       Kwasy i zasady ze względu na skrajne wartości pH zaburzają III-rzędową strukturę białek. Środki te stosowane są głównie do konserwacji żywności, np. kwas benzoesowy, salicylowy, mlekowy.

2.       Metale ciężkie (rtęć, srebro, arsen) wiążą się z grupami sulfhydrolowymi białek. Reakcja ta jest podstawa inaktywacji enzymów, w których grupy sulfhydrylowe stanowią centra aktywne. Preparaty zawierające metale ciężkie ze względu na swoją toksyczność są stosowane miejscowo (np. azotan srebra).

3.       Związki utleniające oddziałują na białka i kwasy nukleinowe. Nadtlenek wodoru jest stosowany w antyseptyce (3% - woda utleniona). Preparaty zawierające aktywny chlor (chloramina, podchloryn sodu, podchloryn wapnia) są szczególnie aktywne wobec wirusów, aktywność tę zmniejsza obecność substancji organicznych. W środowisku kwaśnym gwałtownie uwalniany jest chlor w stężeniu szkodliwym dla zdrowia. Związki chloru są nietrwałe, ulegają inaktywacji pod wpływem światła, ciepła i wilgoci. Preparaty nadtlenowe (kwas nadoctowy, nadboran sodu, nadsiarczan potasu) mają podobny zakres działania do preparatów chlorowych i ze względów ekologicznych zastępują je w wielu krajach.

4.       Związki alkilujące denaturują białko i kwasy nukleinowe zmieniając stopień utlenienia ich grup czynnościowych. Do związków tych należą aldehydy (aldehyd glutarowy, aldehyd mrówkowy), charakteryzujące się szerokim spektrum działania obejmującym bakterie (w tym prątki gruźlicy), wirusy, grzyby oraz formy przetrwalnikowe drobnoustrojów. Aldehydy z wyboru są środkami stosowanymi do dekontaminacji sprzętu medycznego. Roztwory zasadowe aldehydu glutarowego cechuje wysoka efektywność, niska temp. działania (20-25oC) i krótka trwałość. Roztwory kwaśne są trwalsze, działają w wyższej temp. (50-60oC). Aldehyd mrówkowy będzie omówiony w części dotyczącej sterylizacji. Ze względu na właściwości toksyczne aldehydy nie powinny być stosowane do dezynfekcji dużych powierzchni, ich użycie należy ograniczyć także na oddziałach dziecięcych.

Roztwory środków dezynfekcyjnych należy używać zgodnie z ich przeznaczeniem, uwzględniając uwzględniając wymagane w danych okolicznościach spektrum działania (bakteriobójcze, prątkobójcze, grzybobójcze, wirusobójcze, sporobójcze), w ściśle określonym czasie i odpowiednim stężeniu. Do dezynfekcji powierzchni stosuje się roztwory preparatów działających skutecznie w czasie 15 minut. Roztwory preparatów działające w dłuższym czasie są stosowane do dezynfekcji sprzętów i przedmiotów, które można zanurzyć lub wypełnić płynem dezynfekującym.

Preparaty dezynfekujące objęte są ustawą z dn. 10 października 1991 r. Dz. U. Nr 105, poz. 452 i zgodnie z decyzją MZiOS podlegają opiniowaniu przez PZH, który okresowo publikuje listę pozytywnie zaopiniowanych preparatów przeznaczonych do stosowania w zakładach opieki zdrowotnej.

Kontrola skuteczności chemicznych środków dezynfekcyjnych jest możliwa pośrednio, na podstawie jakościowych i ilościowych badań mikrobiologicznej czystości powierzchni.

III.                Do metod dezynfekcji można zaliczyć także promieniowanie UV, stosowane do eliminacji drobnoustrojów obecnych w powietrzu i na powierzchniach. Promieniowane UV nie penetruje w głąb ciał stałych i cieczy.

IV.                Szczególną metodą jest filtracja pozwalająca na eliminację drobnoustrojów z płynów ciepłochwiejnych (np. roztwory zawierające antybiotyki, białka). Skuteczność filtracji zależy od wielkości porów, a jakość – od materiału, z jakiego wykonano element filtrujący. Znane są filtry z ziemi okrzemkowej, porcelanowe, z azbestu włóknistego, ze spiekanego szkła oraz membranowe. Zatrzymują one bakterie i grzyby, a filtry membranowe – także wirusy. Zasada sączenia oparta jest n podciśnieniu z pojemniku zbierającym przesącz (filtr osadzony na kolbie podłączonej do pompy próżniowej) lub nadciśnieniu wywieranym na roztwór poddany filtracji (strzykawka z nasadką filtrującą).

STERYLIZACJA

Sterylizacji poddawane są narzędzia i sprzęt kontaktujący się z jałowymi tkankami. Oczekiwany efekt (sterylny produkt) osiągany jest w wyniku:

-          prawidłowego  przygotowania materiałów do sterylizacji,

-          prawidłowego doboru metod sterylizacji,

-          poprawności procesu sterylizacji,

-          odpowiedniego przechowywania materiałów po sterylizacji.

Przygotowanie materiałów do sterylizacji

Użyte narzędzia lub sprzęt medyczny poddawane są dezynfekcji wstępnej, myte pod bieżącą wodą o jakości wody pitnej lub w myjniach automatycznych (ważne jest dokładne oczyszczenie powierzchni z substancji organicznych), suszone, przeglądane, konserwowane i pakowane we włókniny, rękawy papierowo-foliowe i papierowe, torby. Na opakowaniu powinna znaleźć się data sterylizacji lub data ważności oraz rodzaj zawartości w przypadku opakowań nieprzezroczystych.

Zasady wyboru metod sterylizacji

Dobór czynnika sterylizującego jest zależny przede wszystkim od rodzaju sterylizowanego materiału – proces sterylizacji nie może uszkadzać lub zmieniać jego właściwości. W przypadku sprzętu o długich, wąskich kanałach istotna jest dobra penetracja czynnika sterylizującego. Ze względów ekonomicznych ważny jest także szybki czas działania, niezawodność, niska cena i tania eksploatacja sterylizatorów. Czynnik sterylizujący powinien charakteryzować się również brakiem toksyczności dla ludzi i środowiska.

Rodzaje sterylizacji

·         sterylizacja wysokotemperaturowa

-          bieżąca para wodna,

-          para wodna w nadciśnieniu,

-          gorące suche powietrze,

-          promieniowanie podczerwone

·         sterylizacja niskotemperaturowa

-          tlenek etylenu,

-          formaldehyd,

-          plazma gazu,

-          promieniowanie jonizujące

Do sterylizacji niskotemperaturowej, chemicznej zaliczana jest także sterylizacja kwasem nadoctowym, nadtlenkiem wodoru i ozonem.

I.                     Sterylizacja wysokotemperaturowa

1.       Sterylizacja bieżącą parą wodną (tyndylizacja) przeprowadzana jest w aparatach Kocha lub Arnolda. Wyjaławiany preparat jest poddawany trzykrotnie działaniu pary wodnej przez 20-30 min w odstępach 24-godzinnych. Po każdym ogrzaniu materiał jest ochładzany i pozostawiany w temperaturze pokojowej. Temperatura pary wodnej (~100oC) niszczy formy wegetatywne drobnoustrojów. Formy przetrwalnikowe obecne w sterylizowanym materiale w fazie temperatury pokojowej przechodzą w formy wegetatywne niszczone w kolejnym cyklu podgrzania. Tyndylizacja jest stosowana do wyjaławiania płynów, maści i kremów zawierających substancje wrażliwe na działanie temperatury powyżej 100oC.

2.       Sterylizacja parą wodną w nadciśnieniu przebiega z wykorzystaniem nasyconej pary wodnej w nadciśnieniu 1 atm. (temp 121oC, czas 15: min) lub 2 atm. (temp. 132oC, czas: 5 min). Proces ten odbywa się w autoklawach przepływowych, w których powietrze wypierane jest z komory sterylizatora parą wodną, lub próżniowych, gdzie wstępnym etapem procesu jest wytworzenie próżni w komorze. Skuteczność sterylizacji jest zależna od całkowitego usunięcia powietrza z komory sterylizatora i od jakości pary wodnej, np. jakość tę obniżają zanieczyszczenia chemiczne obecne w twardej wodzie.
Para wodna ma dobre właściwości penetrujące, w krótkim czasie niszczy drobnoustroje powodując koagulację białek i nie jest toksyczna dla środowiska. Jest stosowana do sterylizacji narzędzi, sprzętu, bielizny, rękawic itp. Przeciwwskazaniem do sterylizacji tą metoda jest wrażliwość materiałów na temperaturę i wilgotność.

3.       Sterylizacja suchym gorącym powietrzem przeprowadzana jest w dwóch rodzajach aparatów: aparatach z wymuszonym obiegiem powietrza (temp. 160oC, czas: 60 min lub temp. 180oC, czas: 15 min) i aparatach z naturalnym obiegiem powietrza (temp. 160oC, czas: 120 min lub temp. 180oC, czas: 30 min). Sterylizacja ta ma liczne wady, np. zła penetracja suchego powietrza, wysoka temperatura i długi czas trwania procesu. Wewnątrz komory sterylizacyjnej istnieją różnice temperatur (dopuszczalne do 15oC wg PN), co wiąże się z ryzykiem błędu sterylizacji.
Suche gorące powietrze dopuszczalne jest w przypadku sterylizacji przedmiotów szklanych, maści, pudrów i substancji oleistych. Sterylizacja suchym gorącym powietrzem ze względu na wady i ograniczenia oraz ze względów ekonomicznych jest wycofywana w krajach Europy zachodniej; w Polsce proponowane jest wycofanie tej metody do 2003 r.

4.       Promieniowanie podczerwone (nie jonizujące, nieprzenikliwe) jest metodą przemysłową stosowaną do sterylizacji sprzętu medycznego (igły, strzykawki). Sterylizowany materiał zamknięty w metalowych pojemnikach jest poddawany promieniowaniu przez 10 min (temp. 190oC).

II.                  Sterylizacja niskotemperaturowa

Sterylizacja niskotemperaturowa umożliwia wyjaławianie materiałów wrażliwych na temperaturę i wilgoć.

Metody podstawowe: tlenek etylenu, formaldehyd, plazma, kwas nadoctowy

Rzadziej: nadtlenek wodoru, ozon

Metoda przemysłowa: promieniowanie jonizujące

1.       Sterylizacja tlenkiem etylenu
Tlenek etylenu (TE) niszczy drobnoustroje w wyniku alkilacji (zastąpienia atomu wodoru grupą alkilową) białek, DNA i RNA. Parametry sterylizacji są zależne od zastosowanej technologii: stężenie TE 300-1200 mg / l, wilgotność 30-90%, temp. 30-65oC, czas 2-7 h (zwykle 2-4).
TE przenika w głąb tworzywa ulegając adsorpcji, co wiąże się z koniecznością degazacji po zakończeniu procesu sterylizacji. Czas degazacji jest określony przez producenta sprzętu, trwa zwykle 12 h w temp. 50oC (w aeratorze) lub 7 dni w temp. pokojowej. TE działa mutagennie i karcinogennie, jest toksyczny w stężeniu 10-krotnie wyższym niż wyczuwalne.
Sterylizacja tlenkiem etylenu przebiega z wykorzystaniem czystego TE (100%) lub w mieszaninie z hydroksyfreonem (9%) oraz CO2 (8,5%). Sterylizacja w 100% TE przebiega w podciśnieniu, co ogranicza możliwość uwalniania gazu do środowiska w przypadku nieszczelności systemu. Sterylizacja w mieszaninie TE z innym gazem przebiega w nadciśnieniu i trwa dłużej. W przypadku mieszaniny TE i CO2 błąd sterylizacji może być spowodowany skłonnością do rozwarstwiania się mieszaniny sterylizującej. Z powodu uszkadzania warstwy ozonowej od 1995 r. obowiązuje zakaz stosowania mieszaniny TE z freonem. Hydroksyfreon jest 50-krotnie mniej toksyczny od freonu, lecz jego zastosowanie będzie możliwe tylko do 2030 r.
Najnowszą technologią jest sterylizacja w 100% tlenku etylenu, w której kolejne etapy to:

-          wytworzenie podciśnienia w komorze,

-          ogrzewanie do 37oC lub 55oC,

-          nawilżanie parą wodną,

-          ekspozycja w podciśnieniu na 100% TE (bez gazu nosnikowego),

-          opróżnienie komory z tlenku, wypełnienie sterylnym powietrzem,

-          degazacja wstępna 0,5-3 h, dalsza 12 h w 50oC lub 7 dni w temp. pokojowej.
Sterylizacja TE jest stosowana do wyjaławiania drobnego sprzętu medycznego wykonanego z materiałów termolabilnych.

2.       Sterylizacja formaldehydem
Formaldehyd jest gazem niepalnym i nie wybuchowym, wyczuwalnym w stężeniu 10-krotnie niższym niż stężenie toksyczne. Sterylizacja przebiega przy współudziale formaldehydu oraz pary wodnej o niskiej temperaturze w zmiennym ciśnieniu (wielokrotne pulsacje pary i formaldehydu) zwykle w następujących warunkach: stężenie formaldehydu 2-5%, wilgotność >70%, temp. 48-75oC, czas 2-4 h.
W nowych technologiach wyeliminowano zależność ciśnienia pary wodnej od temperatury stosując nośnik pary, którym jest sterylne powietrze. Pozwoliło to obniżyć temp. procesu bez konieczności wydłużania cyklu.
Ze względu na słabe właściwości penetrujące formaldehyd nie może być wykorzystywany do sterylizacji przedmiotów o długości powyżej 1,5 m i średnicy mniejszej niż 2 mm.
Niektóre tworzywa sztuczne mogą w trakcie procesu ulec uszkodzeniu, a przedmioty z fumy, celulozy i poliuretanu muszą zostać poddane degazacji.

3.       Sterylizacja plazmowa
Plazma jest zjonizowanym gazem wytwarzanym w warunkach próżni pod wpływem pola elektromagnetycznego. Niszczy ona drobnoustroje uszkadzając ich DNA, RNA, enzymy i fosfolipidy. Plazma może być wytwarzana bezpośrednio w komorze lub poza komorą sterylizatora, a do jej uzyskania wykorzystywany jest najczęściej nadtlenek wodoru.
Parametry procesu sterylizacji plazmowej: stężenie nadtlenku wodoru 50-55%, temp. 40-60oC, czas 45-75 min. Produkt końcowy sterylizacji to tlen i woda.
Zaletą sterylizacji plazmowej jest możliwość natychmiastowego wykorzystania sterylizowanych przedmiotów, wadą zaś – mała komora sterylizacyjna i brak możliwości sterylizacji bielizny, materiałów z celulozy, proszków, płynów, urządzeń w długimi, wąskimi i ślepo zakończonymi kanałami. Do sterylizowania instrumentów z otwartym długim, wąskim światłem (o długości >31 cm i średnicy <6 mm) konieczne jest zastosowanie przystawek wprowadzających strumień plazmy do światła sterylizowanego przedmiotu. Ten typ sterylizacji wymaga stosowania specjalnych opakowań syntetycznych (polipropylenowe typu CSR, z tworzywa Tyvek / Mylar), tac lub pojemników.

4.       Sterylizacja kwasem nadoctowym to sterylizacja mieszaniną kwasu nadoctowego, octowego i nadtlenku wodoru. Działanie bakteriobójcze oparte jest na utlenianiu białek. Roztwory kwasu nadoctowego stosowane są do tzw. dezynfekcji wysokiego stopnia. Sterylizacja parami kwasu octowego odbywa się w sterylizatorach podobnych do plazmowych a proces ten przebiega zwykle w temp. 50-55oC przez 30 min. Wadą tego typu sterylizacji jest niska penetracja, wysoka reaktywność i toksyczność czynnika sterylizującego.

5.       Sterylizacja nadtlenkiem wodoru oparta jest na utlenianiu (oksydacji) białek. Przebiega w temp. 40-60oC (czas 90 min). Produktem końcowym procesu jest tlen i woda. Wadą tej metod jest słaba penetracja nadtlenku wodoru w głąb sterylizowanych materiałów, uszkadzanie niektórych materiałów (guma, papier, celuloza) oraz konieczność degazacji opakowań z polietylenu i poliestru.

6.       Sterylizacja ozonem wytwarzanym z tlenu pod wpływem wyładowań elektrycznych przebiega w czasie 30-120 min. w temp. 25oC i wilgotności 75-95%. Produktem końcowym procesu jest tlen. Ograniczenia zastosowań tej metody związane są z uszkadzaniem niektórych materiałów (lateks, polipropylen), koniecznością przedłużenia sterylizacji materiałów porowatych i degazacji materiałów z poliestru oraz brakiem trwałych opakowań sterylizowanych materiałów (opakowania z papieru i Tyvek’u mogą być użyte tylko w krótkim, 30-60 min. cyklu).

7.&...