MS 2020; 6: 84-88.
Adrianna Rokosa
Master of Science, Biomedical Engineering Technical University of Denmark
Światowa pandemia koronawirusa SARS-CoV-2 uzmysłowiła, że dekontaminacja pomieszczeń, w których się przebywa i pracuje, jest warunkiem niezbędnym do utrzymania wysokiej jakości usług oraz komfortu i bezpieczeństwa życia. Zapewnienie właściwego poziomu sterylności stało się nieodzownym elementem w gabinetach lekarskich i usługowych, w których od czystości mikrobiologicznej zależy jakość usług oraz bezpieczeństwo pacjentów, klientów i personelu.
Dwa rodzaje dekontaminacji: chemiczna i sucha
Metoda chemiczna wykorzystuje różnego rodzaju substancje, które dezaktywują mikroorganizmy. Jest ona skuteczna w przypadku narzędzi czy detali, które można zanurzyć w dezynfekującym płynie lub poddać je działaniu natryskowemu. Chemiczne dezynfekowanie dużych powierzchni okazuje się już znacznie trudniejsze, ponieważ niełatwo precyzyjnie wytrzeć lub spryskać wszystkie zakamarki pomieszczenia. Do chemicznej dekontaminacji pomieszczeń stosuje się fumigatory. Jest to metoda skuteczna, jednak niepozbawiona wad.
FUMIGATORY
Fumigatory to rozpylacze mgły z roztworu nadtlenku wodoru o stężeniu powyżej 6%. Mgła ta pokrywa wszystkie przedmioty w pomieszczeniu warstwą H2O2. Nadtlenek wodoru jako silny utleniacz jest aktywny chemicznie i może zniszczyć powierzchnie z tworzyw sztucznych, lakieru i innych materiałów nieodpornych na jego działanie. Nadtlenek wodoru może wyrządzić duże szkody, jeżeli dostanie się do wnętrza urządzeń elektronicznych i uszkodzi elektroniczne podzespoły.
Wadą fumigacji jest możliwość prowadzenia dekontaminacji wyłącznie w czasie, kiedy w pomieszczeniu nikt nie przebywa. Sprzedawcy systemów fumigacji sugerują, że z pomieszczeń można korzystać po 30 minutach od zakończeniu oczyszczania, jednak lotne cząsteczki H2O2 mogą pozostawać w powietrzu nawet do 4 godzin. Wdychanie oparów nadtlenku wodoru jest wysoce niebezpieczne i szkodliwe dla dróg oddechowych. Skóra, oczy, włosy również są narażone na działanie tej substancji. Należy pamiętać, że stężenie nadtlenku wodoru używanego do fumigacji wynosi ponad 6% i jest wielokrotnie większe niż w wodzie utlenionej.
Z powodu konieczności długiego oczekiwania po przeprowadzonym procesie fumigacji metoda ta nie pozwala na dekontaminację gabinetu po wizycie każdego pacjenta, ponieważ przerwa pomiędzy zabiegami musiałaby trwać minimum 45 minut (15 minut fumigacja, 30 minut wietrzenie). Uzyskany efekt jest wyłącznie doraźny i nietrwały. Nie zapewnia ochrony przed ponownym przeniknięciem do pomieszczenia patogenów, których potencjalnym źródłem jest każda osoba wchodząca do pomieszczenia. Może to nastąpić nawet w krótkim czasie po fumigacji. Na koniec trzeba dodać stałe i niemałe koszty związane z uzupełnianiem rozpylanego roztworu. Fumigacja stężonym nadtlenkiem wodoru jest metodą skuteczną w przemyśle, salach szpitalnych i gabinetach zabiegowych, w których nie ma dużej rotacji ludzi. Przykładem fumigatorów stosowanych w przestrzeni medycznej są produkty firmy Oxy’Pharm serii Nocospray.
Zaletą fumigacji jest skuteczna dezynfekcja powierzchni, które w całości zostają pokryte roztworem nadtlenku wodoru. W przypadku powietrza wypełniającego kubaturę pomieszczenia efekt bakteriobójczy może być mniejszy ze względu na grawitacyjne opadanie aerozolu. Pod względem szerokości obszaru lepsze efekty daje ozonowanie.
OZONATORY
Ozon jest silnie bakteriobójczy i dekontaminacja pomieszczenia za pomocą ozonatora jest skuteczna. Ozon to odmiana alotropowa tlenu, składająca się nie z dwóch jak tlen (O2), ale trzech atomów tlenu (O3). Trzeci atom tlenu sprawia, że ozon w przeciwieństwie do dwuatomowej cząsteczki tlenu jest silnym utleniaczem.
Mechanizm bakteriobójczy ozonu polega na uszkodzeniu błony komórkowej bakterii przez utlenienie lipidów, co prowadzi do utraty żywotności lub możliwości rozmnażania się komórki. Ponadto ozon powoduje zmiany w przepuszczalności błon komórkowych, doprowadza do utlenienia białka cytoplazmatycznego i zaburzenia funkcji organelli. W przypadku wirusów uszkadza otoczkę białkową i łańcuchy peptydowe, co uniemożliwia łączenie się wirusa z komórkami oraz blokuje podział RNA, zaburzając tym samym możliwość namnażania się wirusa.
Procedura ozonowania jest podobna jak w przypadku fumigacji. Wstawiony do pomieszczenia generator wytwarza ozon o odpowiednim stężeniu, co doprowadza do dekontaminacji. Ważne, aby generator dysponował odpowiednią mocą. Stężenie ozonu nie powinno być mniejsze niż 4,19 mg/m3. Przy takim stężeniu dezynfekcja powinna trwać około 1,5 godziny. Przy większym stężeniu czas może być krótszy. Po zakończeniu procesu należy odczekać co najmniej 0,5 godziny, aby wejść do pomieszczenia. Następnie należy otworzyć okna i wywietrzyć pomieszczenie. Ozonatory o mniejszej wydajności nie zagwarantują efektywności, pozwalają jedynie na redukcję liczebności cząstek wirusa o 1-3 rzędy wielkości w dziesiętnej skali logarytmicznej, co nie jest wystarczające do uznania skutecznego działania wirusobójczego i pozwala mówić raczej o działaniu higienizującym.
Zaletą metody ozonowania jest fakt, że ma ona charakter kompleksowy, ozon jako gaz dociera do przestrzeni trudnych do zdezynfekowania inną metodą oraz charakteryzuje się dobrą przenikalnością powierzchni porowatych. Wadą ozonowania jest to, że nie można go przeprowadzać podczas przebywania ludzi w ozonowanym pomieszczeniu. Czas niezbędny do redukcji skażenia do dopuszczalnego poziomu to minimum 30 minut, przy czym cząsteczki ozonu mogą się utrzymywać w powietrzu znacznie dłużej, nawet do kilku godzin.
Podobnie jak w przypadku fumigacji efekt ozonowania jest doraźny i nietrwały. Ponadto ozon uszkadza elementy wyposażenia, szczególnie wykonane z gumy, oraz przyspiesza korozję innych materiałów. W ozonowanym pomieszczeniu nie mogą przebywać ludzie ani zwierzęta, należy z niego także usunąć rośliny. Podczas ozonowania należy wykluczyć możliwość ekspozycji na podwyższone stężenia ozonu osób postronnych, a pomieszczenia podlegające ozonowaniu powinny być w związku z tym odpowiednio uszczelnione, tak aby ozon nie wydostawał się na zewnątrz do sąsiednich pomieszczeń ani do środowiska.
Ozon ma niekorzystny wpływ na organizm człowieka. Przy czym nie mówimy o zapaleniu spojówek czy podrażnieniu skóry, jak w przypadku nadmiernej ekspozycji na światło UV-C, ale o poważnych konsekwencjach zdrowotnych. Działanie toksyczne ozonu na organizm polega na uszkodzeniu błon biologicznych przez reakcje rodnikowe z ich składnikami tłuszczowymi. Po dostaniu się do komórek może hamować działanie enzymów komórkowych, wstrzymując oddychanie wewnątrzkomórkowe. W większych stężeniach ozon może prowadzić do wzrostu ciśnienia tętniczego, przyspieszenia tętna i obrzęku płuc prowadzącego do zgonu. Najwyższe dopuszczalne stężenie ozonu w miejscu pracy według PN-Z-04007-2:1994 wynosi 0,15 mg/m3.
Drugim sposobem dekontaminacji przestrzennej jest metoda sucha, która polega na odfiltrowaniu lub zlikwidowaniu mikroorganizmów bez użycia środków chemicznych.
OCZYSZCZACZE POWIETRZA
Najprostszą metodą zmniejszania ilości drobnoustrojów w powietrzu jest jego filtracja. Metoda ta jest stosowana w popularnych oczyszczaczach powietrza. Najczęściej są one wyposażone w kilka filtrów o różnym stopniu separacji. Pierwszy filtr zatrzymuje kurz i większe pyły. Drugi filtr, najczęściej typu HEPA, jest wykonany z syntetycznej włókniny, która pozwala zatrzymać obiekty o średnicy większej niż 0,3 mikrometra, czyli w teorii nawet bakterie i wirusy. Należy pamiętać, że filtry HEPA różnią się możliwościami filtracji. Najlepsze parametry zapewniają filtry typu HEPA 13 i wyższe. Ostatni etap to tak zwany filtr węglowy, w rzeczywistości włóknina pokryta aktywnym węglem. Jego zadaniem jest niwelowanie zapachów. Niektóre oczyszczacze posiadają dodatkowe wyposażenie w postaci lamp UV-C o małej mocy oraz niewielkich jonizatorów. Ze względu na niską moc elementy te nie są istotnym czynnikiem w zwalczaniu drobnoustrojów i należy traktować je jako marketingowe składniki produktu.
Oczyszczacze powietrza dobrze filtrują powietrze w warunkach domowych. Ograniczeniem stosowania oczyszczaczy powietrza w pomieszczeniach, w których wykonywane są czynności usługowe ingerujące w jakimś stopniu w tkankę człowieka, czyli takich jak: gabinety lekarskie czy salony kosmetyczne i fryzjerskie, jest problem filtracji. W popularnych oczyszczaczach powietrza drobnoustroje nie są zabijane, tylko magazynowane na powierzchni filtra, gdzie przez długi czas pozostają aktywne. Ponadto na powierzchni filtra osiadają resztki biologiczne, takie jak aerozol powstający podczas szlifowania zębów w gabinecie dentystycznym, resztki włosów w salonach fryzjerskich czy resztki naskórka w salonach kosmetycznych, które stanowią pożywkę dla rozwoju drobnoustrojów. Trzeba się również liczyć ze zwiększoną częstotliwością wymiany filtra w warunkach czynności profesjonalnych, co przekłada się na wzrost kosztów eksploatacji. Problemem staje się to, gdzie i jak dokonać utylizacji takiego zanieczyszczonego biologicznie filtru o niemałych gabarytach. Otwarte pozostaje również pytanie o to, jakie są koszty takiej utylizacji i kwestie prawne zgodności z procedurami zarządzania odpadami i rejestru BDO.
W odróżnieniu od oczyszczaczy powietrza sterylizatory przepływowe nie posiadają kłopotliwego filtra, ich praca polega na skutecznej dezaktywacji patogenów, a nie na ich magazynowaniu. Dekontaminacja za pomocą sterylizatorów przepływowych wykazuje wysoki współczynnik skuteczności wyjaławiania powietrza, dlatego w dużej mierze ogranicza ryzyko zakażeń drogą kropelkową. Ma to znaczenie dla dezynfekcji gabinetów lekarskich, a zwłaszcza stomatologicznych, w których podczas szlifowania zębów powstaje chmura wodnego pyłu, która rozprzestrzenia się na całą przestrzeń gabinetu. Pracujący w trakcie zabiegu, odpowiednio mocny sterylizator przepływowy, może zassać zanieczyszczony zarazkami wodny pył i zdezynfekować go, zanim ten osiądzie i skazi wszystkie powierzchnie.
Aktualnie stosuje się dwa rodzaje sterylizatorów przepływowych: w jednych czynnikiem niszczącym drobnoustroje jest plazma, w drugim promienie UV-C.
STERYLIZATORY PLAZMOWE
Sterylizatory plazmowe zasysają do swojego wnętrza powietrze z pomieszczenia. Powietrze to przepływając przez przestrzeń, w której powstaje plazma, zostaje oczyszczone z drobnoustrojów. Przykładem sterylizatorów plazmowych stosowanych w medycynie są produkty firm Zenva i Novaerus.
Plazma jest to zjonizowany gaz mogący przewodzić ładunki elektryczne. Zwykły gaz, którym jest na przykład powietrze, składa się z cząstek obojętnych elektrycznie. Ogrzewając gaz, doprowadzimy do jonizacji, czyli oddzielenia elektronów od cząsteczek. Przy pewnej temperaturze nastąpi całkowita jonizacja gazu, czyli stan plazmy. Przykładem zjawisk, w których można zaobserwować powstawanie plazmy, są błyskawice i zorza polarna. Ze względu na swoje bakteriobójcze właściwości plazma coraz częściej znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach, przede wszystkim w medycynie i przetwórstwie żywności.
Plazma niskotemperaturowa składa się z mieszaniny zarówno zjonizowanych, jak i niezjonizowanych cząsteczek: atomów w stanie podstawowym i wzbudzonych, wolnych rodników, w tym tlenu i azotu, ozonu oraz elektronów i promieniowania UV-C. To właśnie ten szereg reaktywnych cząsteczek chemicznych jest odpowiedzialny za uszkodzenie komórek mikroorganizmów. Do dezintegracji ścian i błony komórkowej patogenów zachodzi na skutek bombardowania komórek reaktywnymi składnikami plazmy – O2, O3, OH, H2O2, NO i NO2. Natomiast DNA i RNA drobnoustrojów jest niszczone przez promieniowanie UV-C. Promienie UV-C charakteryzują się wysoką wartością energetyczną i dużym stopniem absorbancji przez cząsteczki DNA i RNA, co prowadzi do powstania dimerów tyminy i fragmentacji nukleoidu.
Działanie plazmy na komórki organizmów wyższych, w tym człowieka, zależy od jej dawki. Małe dawki powodują dezaktywację bakterii, przy średnich dawkach zachodzi proces przyspieszenia gojenia ran i zwiększenia proliferacji komórek. Natomiast wysokie dawki plazmy są szkodliwe i mogą powodować śmierć komórek ssaków. W przypadku sterylizacji przepływowej powietrza przez plazmę zagrożeniem mogą być wydostające się wraz z gazem plazmowym wolne rodniki. Jeżeli plazma jest generowana z czystego tlenu, zagrożenie nie istnieje. Natomiast zanieczyszczone powietrze zawiera wiele gazów szkodliwych dla człowieka. Podczas przemiany zanieczyszczonego powietrza w plazmę powstają szkodliwe rodniki, na przykład rodnik nadtlenkowy (peroxyl radical; ROO). Wolne rodniki powodują stres oksydacyjny, który jest uznawany za współprzyczynę wielu procesów chorobowych, łączy się go również z objawami starzenia.
Zaletą sterylizatorów plazmowych jest ich wydajność, dzięki której mogą być stosowane w pomieszczeniach o dużej kubaturze, oraz możliwość przeprowadzenia dekontaminacji w trybie pracy ciągłej, kiedy w pomieszczeniu przebywają ludzie. Natomiast wadą jest brak możliwości sterylizacji powierzchni. Ponieważ proces powstawania plazmy zachodzi wewnątrz urządzenia, można dekontaminować wyłącznie powietrze przepływające przez komorę sterylizatora.
Wady tej pozbawione są sterylizatory UV-C, które w wersji dwufunkcyjnej mogą dekontaminować równocześnie powietrze i powierzchnie.
STERYLIZATORY UV-C
Naświetlanie pomieszczeń światłem UV-C to jedna z najskuteczniejszych metod dezynfekcji. Światło ultrafioletowe o długości fali od 250 nm do 270 nm nieodwracalnie niszczy wirusy, bakterie, pleśnie, grzyby i inne drobnoustroje, nie powodując jednocześnie chemicznego skażenia sterylizowanych pomieszczeń. Ultrafiolet to niewidoczne dla człowieka spektrum fal elektromagnetycznych o zakresie od 100 do 400 nm. Dzielimy ja na trzy rodzaje, w zależności od długości fali: UV-A – 400-315 nm, UV-B – 315-280 nm oraz UV-C – 280-100 nm. Najsilniejsze właściwości bakteriobójcze wykazuje światło UV-C o długości fali 253,7 nm.
Mechanizm bakteriobójczy fal UV-C działa na poziomie komórkowym DNA oraz RNA i w znacznym uproszczeniu polega na absorbowaniu przez kwasy nukleinowe i białka cytoplazmatyczne energii promieniowania UV-C, co w konsekwencji prowadzi do zmiany w budowie DNA drobnoustroju. Powstała zmiana doprowadza do reakcji chemicznej, w wyniku której szkodliwy patogen zostaje unicestwiony.
Lampy UV-C, zarówno stacjonarne, jak i przenośne, są wykorzystywane do dezynfekcji pomieszczeń od wielu lat. Istnieje na ten temat bogata bibliografia potwierdzająca ich wysoką sprawność. Przy dekontaminacji światłem UV-C należy pamiętać, że tylko odpowiednio wysoka dawka promieniowania skutecznie zabija patogeny. Podaje się ją w [J/m²] i dla każdego mikroorganizmu jest ona ściśle określona. Aby dezynfekcja światłem UV-C była skuteczna, należy stosować lampy o odpowiednio dużej mocy. Lampy o zbyt niskiej emisji światła UV-C są nieskuteczne.
Raporty z badań potwierdzają, że naświetlanie UV-C powyżej 80 J/m² jest skuteczne w niszczeniu wirusów, w tym wirusa grypy (Influenza virus) oraz koronawirusa (SARS-CoV-2).
Urządzenia do sterylizacji promieniami UV-C dzielą się na lampy bezpośredniego działania oraz sterylizatory przepływowe.
LAMPY UV-C
Lampa bezpośredniego działania to standardowa oprawka pod jarzeniówkę z osadzonym w niej promiennikiem ultrafioletu. W lampach tego typu promiennik UV-C w bezpośredni sposób naświetla całe pomieszczenie. Światło UV-C niszczy drobnoustroje znajdujące się na powierzchniach oraz unoszące się w powietrzu.
Bezpośrednie naświetlanie falami UV-C nie jest w pełni bezpieczne. Nadmierna ekspozycja może wywołać podrażnienia skóry czy zapalenie spojówek, dlatego ten typ lamp może pracować wyłącznie wówczas, kiedy w sterylizowanym pomieszczeniu nie przebywają ludzie.
PRZEPŁYWOWE STERYLIZATORY UV-C
Tej wady nie mają sterylizatory przepływowe UV-C. Podczas ich pracy nie występuje narażenie znajdujących się w pomieszczeniu osób na szkodliwe oddziaływanie światła UV-C, ponieważ promienniki znajdują się wewnątrz urządzenia. Zasada działania jest podobna jak w sterylizatorach plazmowych. Zasysane powietrze przepływa wzdłuż promienników, które naświetlają znajdujące się w nim mikroorganizmy promieniami UV-C.
Niszczenie mikroorganizmów przy pomocy promieniowania UV-C jest procesem ekspotencjalnym, to znaczy im wyższa dawka promieniowania, tym odpowiednio większa liczba zniszczonych drobnoustrojów. Moc wewnętrznych promienników powinna być możliwie jak największa, aby uzyskać największy stopień bakteriobójczy. W praktyce, do zastosowania w pomieszczeniach mieszkalnych można używać lamp o mocy 30 W, natomiast w zastosowaniach profesjonalnych skuteczny poziom dekontaminacji zapewnią wewnętrzne promienniki o mocy minimum 90 W.
Wielkość przepływu powietrza stanowi kompromis pomiędzy skutecznością likwidowania drobnoustrojów w krótkiej jednostce czasu, kiedy przemieszczają się one nad promiennikami w komorze sterylizacyjnej, a możliwością dezynfekcji jak największej ilości powietrza. Dlatego aby dezynfekcja w sterylizatorze przepływowym była skuteczna, powietrze musi przepływać z optymalną prędkością, a promienniki powinny być maksymalnie mocne, aby w jak najkrótszym czasie zniszczyć jak najwięcej patogenów. Jeżeli powietrze będzie przepływać zbyt szybko, promienniki nie zdążą naświetlić drobnoustrojów wymaganą dawką energii. W praktyce optymalny przepływ, który zapewnia cyrkulację powietrza, tak aby zdezynfekować pomieszczenie wielkości 20-30 m2, to około 50-60 m3/h.
W celu możliwie najsilniejszego napromieniowania drobnoustrojów droga, którą przebywa dezynfekowane powietrze wewnątrz komory, powinna być jak najdłuższa, więc i komora sterylizacyjna powinna być odpowiednio długa. Komory wykorzystujące krótkie promienniki o długości około 50 cm mogą nie zapewnić wystarczającego poziomu napromieniowania. W lampach dla profesjonalistów wykorzystuje się promienniki o długości 100 cm, najlepiej w liczbie dwóch lub trzech, ponieważ więcej promienników zapewnia większą powierzchnię, która emituje promienie UV-C.
Ważnym czynnikiem jest bezpieczeństwo eksploatacji sterylizatorów przepływowych, które powinny zapewnić możliwie skuteczną separację światła UV-C, tak aby nie wydostawało się na zewnątrz obudowy. Jeżeli światło UV-C jest widoczne w otworach wentylacyjnych przy oświetleniu dziennym, to oznacza, że separacja jest niewystarczająca.
Promienniki wytwarzające ultrafiolet posiadają określoną żywotność wynoszącą do 9000 godzin. Po upływie tego czasu ich właściwości bakteriobójcze zanikają i należy je wymienić, dlatego profesjonalne sterylizatory mają możliwość zainstalowania licznika czasu, który kontroluje stan zużycia promienników.
DWUFUNKCYJNE PRZEPŁYWOWE STERYLIZATORY UV-C
Dwufunkcyjne przepływowe sterylizatory UV-C zostały wyposażone w jeden lub dwa zewnętrzne promienniki bezpośredniego działania, dzięki czemu zapewniają pełny zakres dekontaminacji. Umożliwiają intensywną dezynfekcję powietrza w komorze przepływowej podczas obecności ludzi oraz bezpośrednią dezynfekcję całego pomieszczenia wraz z powierzchniami takimi, jak ściany, blaty i przedmioty, w czasie, kiedy personel i pacjenci przebywają na zewnątrz. Obie funkcje mogą pracować niezależnie.
Zaletą przepływowych sterylizatorów UV-C jest możliwość dekontaminacji powietrza i powierzchni w trybie pracy ciągłej 24/7 w obecności personelu i pacjentów/klientów. Ograniczeniem staje się powierzchnia skutecznej sterylizacji do około 40 m2. W przypadku pomieszczeń o większej kubaturze należy stosować dwa sterylizatory lub więcej. Najlepsze rezultaty dekontaminacji pomieszczeń udaje się osiągnąć za pomocą dwufunkcyjnych sterylizatorów przepływowych o maksymalnie wysokiej mocy i emisji fal UV-C.
Na fali zwiększonego zainteresowania sterylizacją UV-C powstało wiele amatorskich lub półamatorskich konstrukcji przepływowych lamp UV-C, wykorzystujących nieprzemyślane rozwiązania techniczne. Są one wyposażone w słabe i nieprawidłowo rozmieszczone promienniki, zbyt krótkie komory, nie posiadają blokad promieniowania UV-C i liczników czasu pracy. W rezultacie skuteczność biobójcza tych produktów jest znikoma. Profesjonalne i skuteczne sterylizatory UV-C są produkowane przez polskie firmy, takie jak RHODE czy Ultra-Viol, oraz zagraniczne, takie jak Tecno-Gaz.
Wszystkie opisane metody sterylizacji przestrzennej są skuteczne, jednak powinny być stosowane w połączeniu z odpowiednim standardem higieny i dezynfekcji. Należy sprecyzować własne potrzeby w zakresie dekontaminacji pomieszczeń i wybrać system najlepiej je spełniający. Wybór odpowiedniego systemu nie powinien bazować na informacjach z materiałów reklamowych, ale należy go poprzedzić analizą parametrów technicznych urządzeń. Przede wszystkim warto zwracać uwagę na moc urządzeń – im jest ona wyższa, tym większa skuteczność – oraz na koszty eksploatacji i serwisu.
Master of Science, Biomedical Engineering Technical University of Denmark
Światowa pandemia koronawirusa SARS-CoV-2 uzmysłowiła, że dekontaminacja pomieszczeń, w których się przebywa i pracuje, jest warunkiem niezbędnym do utrzymania wysokiej jakości usług oraz komfortu i bezpieczeństwa życia. Zapewnienie właściwego poziomu sterylności stało się nieodzownym elementem w gabinetach lekarskich i usługowych, w których od czystości mikrobiologicznej zależy jakość usług oraz bezpieczeństwo pacjentów, klientów i personelu.
Dwa rodzaje dekontaminacji: chemiczna i sucha
Metoda chemiczna wykorzystuje różnego rodzaju substancje, które dezaktywują mikroorganizmy. Jest ona skuteczna w przypadku narzędzi czy detali, które można zanurzyć w dezynfekującym płynie lub poddać je działaniu natryskowemu. Chemiczne dezynfekowanie dużych powierzchni okazuje się już znacznie trudniejsze, ponieważ niełatwo precyzyjnie wytrzeć lub spryskać wszystkie zakamarki pomieszczenia. Do chemicznej dekontaminacji pomieszczeń stosuje się fumigatory. Jest to metoda skuteczna, jednak niepozbawiona wad.
FUMIGATORY
Fumigatory to rozpylacze mgły z roztworu nadtlenku wodoru o stężeniu powyżej 6%. Mgła ta pokrywa wszystkie przedmioty w pomieszczeniu warstwą H2O2. Nadtlenek wodoru jako silny utleniacz jest aktywny chemicznie i może zniszczyć powierzchnie z tworzyw sztucznych, lakieru i innych materiałów nieodpornych na jego działanie. Nadtlenek wodoru może wyrządzić duże szkody, jeżeli dostanie się do wnętrza urządzeń elektronicznych i uszkodzi elektroniczne podzespoły.
Wadą fumigacji jest możliwość prowadzenia dekontaminacji wyłącznie w czasie, kiedy w pomieszczeniu nikt nie przebywa. Sprzedawcy systemów fumigacji sugerują, że z pomieszczeń można korzystać po 30 minutach od zakończeniu oczyszczania, jednak lotne cząsteczki H2O2 mogą pozostawać w powietrzu nawet do 4 godzin. Wdychanie oparów nadtlenku wodoru jest wysoce niebezpieczne i szkodliwe dla dróg oddechowych. Skóra, oczy, włosy również są narażone na działanie tej substancji. Należy pamiętać, że stężenie nadtlenku wodoru używanego do fumigacji wynosi ponad 6% i jest wielokrotnie większe niż w wodzie utlenionej.
Z powodu konieczności długiego oczekiwania po przeprowadzonym procesie fumigacji metoda ta nie pozwala na dekontaminację gabinetu po wizycie każdego pacjenta, ponieważ przerwa pomiędzy zabiegami musiałaby trwać minimum 45 minut (15 minut fumigacja, 30 minut wietrzenie). Uzyskany efekt jest wyłącznie doraźny i nietrwały. Nie zapewnia ochrony przed ponownym przeniknięciem do pomieszczenia patogenów, których potencjalnym źródłem jest każda osoba wchodząca do pomieszczenia. Może to nastąpić nawet w krótkim czasie po fumigacji. Na koniec trzeba dodać stałe i niemałe koszty związane z uzupełnianiem rozpylanego roztworu. Fumigacja stężonym nadtlenkiem wodoru jest metodą skuteczną w przemyśle, salach szpitalnych i gabinetach zabiegowych, w których nie ma dużej rotacji ludzi. Przykładem fumigatorów stosowanych w przestrzeni medycznej są produkty firmy Oxy’Pharm serii Nocospray.
Zaletą fumigacji jest skuteczna dezynfekcja powierzchni, które w całości zostają pokryte roztworem nadtlenku wodoru. W przypadku powietrza wypełniającego kubaturę pomieszczenia efekt bakteriobójczy może być mniejszy ze względu na grawitacyjne opadanie aerozolu. Pod względem szerokości obszaru lepsze efekty daje ozonowanie.
OZONATORY
Ozon jest silnie bakteriobójczy i dekontaminacja pomieszczenia za pomocą ozonatora jest skuteczna. Ozon to odmiana alotropowa tlenu, składająca się nie z dwóch jak tlen (O2), ale trzech atomów tlenu (O3). Trzeci atom tlenu sprawia, że ozon w przeciwieństwie do dwuatomowej cząsteczki tlenu jest silnym utleniaczem.
Mechanizm bakteriobójczy ozonu polega na uszkodzeniu błony komórkowej bakterii przez utlenienie lipidów, co prowadzi do utraty żywotności lub możliwości rozmnażania się komórki. Ponadto ozon powoduje zmiany w przepuszczalności błon komórkowych, doprowadza do utlenienia białka cytoplazmatycznego i zaburzenia funkcji organelli. W przypadku wirusów uszkadza otoczkę białkową i łańcuchy peptydowe, co uniemożliwia łączenie się wirusa z komórkami oraz blokuje podział RNA, zaburzając tym samym możliwość namnażania się wirusa.
Procedura ozonowania jest podobna jak w przypadku fumigacji. Wstawiony do pomieszczenia generator wytwarza ozon o odpowiednim stężeniu, co doprowadza do dekontaminacji. Ważne, aby generator dysponował odpowiednią mocą. Stężenie ozonu nie powinno być mniejsze niż 4,19 mg/m3. Przy takim stężeniu dezynfekcja powinna trwać około 1,5 godziny. Przy większym stężeniu czas może być krótszy. Po zakończeniu procesu należy odczekać co najmniej 0,5 godziny, aby wejść do pomieszczenia. Następnie należy otworzyć okna i wywietrzyć pomieszczenie. Ozonatory o mniejszej wydajności nie zagwarantują efektywności, pozwalają jedynie na redukcję liczebności cząstek wirusa o 1-3 rzędy wielkości w dziesiętnej skali logarytmicznej, co nie jest wystarczające do uznania skutecznego działania wirusobójczego i pozwala mówić raczej o działaniu higienizującym.
Zaletą metody ozonowania jest fakt, że ma ona charakter kompleksowy, ozon jako gaz dociera do przestrzeni trudnych do zdezynfekowania inną metodą oraz charakteryzuje się dobrą przenikalnością powierzchni porowatych. Wadą ozonowania jest to, że nie można go przeprowadzać podczas przebywania ludzi w ozonowanym pomieszczeniu. Czas niezbędny do redukcji skażenia do dopuszczalnego poziomu to minimum 30 minut, przy czym cząsteczki ozonu mogą się utrzymywać w powietrzu znacznie dłużej, nawet do kilku godzin.
Podobnie jak w przypadku fumigacji efekt ozonowania jest doraźny i nietrwały. Ponadto ozon uszkadza elementy wyposażenia, szczególnie wykonane z gumy, oraz przyspiesza korozję innych materiałów. W ozonowanym pomieszczeniu nie mogą przebywać ludzie ani zwierzęta, należy z niego także usunąć rośliny. Podczas ozonowania należy wykluczyć możliwość ekspozycji na podwyższone stężenia ozonu osób postronnych, a pomieszczenia podlegające ozonowaniu powinny być w związku z tym odpowiednio uszczelnione, tak aby ozon nie wydostawał się na zewnątrz do sąsiednich pomieszczeń ani do środowiska.
Ozon ma niekorzystny wpływ na organizm człowieka. Przy czym nie mówimy o zapaleniu spojówek czy podrażnieniu skóry, jak w przypadku nadmiernej ekspozycji na światło UV-C, ale o poważnych konsekwencjach zdrowotnych. Działanie toksyczne ozonu na organizm polega na uszkodzeniu błon biologicznych przez reakcje rodnikowe z ich składnikami tłuszczowymi. Po dostaniu się do komórek może hamować działanie enzymów komórkowych, wstrzymując oddychanie wewnątrzkomórkowe. W większych stężeniach ozon może prowadzić do wzrostu ciśnienia tętniczego, przyspieszenia tętna i obrzęku płuc prowadzącego do zgonu. Najwyższe dopuszczalne stężenie ozonu w miejscu pracy według PN-Z-04007-2:1994 wynosi 0,15 mg/m3.
Drugim sposobem dekontaminacji przestrzennej jest metoda sucha, która polega na odfiltrowaniu lub zlikwidowaniu mikroorganizmów bez użycia środków chemicznych.
OCZYSZCZACZE POWIETRZA
Najprostszą metodą zmniejszania ilości drobnoustrojów w powietrzu jest jego filtracja. Metoda ta jest stosowana w popularnych oczyszczaczach powietrza. Najczęściej są one wyposażone w kilka filtrów o różnym stopniu separacji. Pierwszy filtr zatrzymuje kurz i większe pyły. Drugi filtr, najczęściej typu HEPA, jest wykonany z syntetycznej włókniny, która pozwala zatrzymać obiekty o średnicy większej niż 0,3 mikrometra, czyli w teorii nawet bakterie i wirusy. Należy pamiętać, że filtry HEPA różnią się możliwościami filtracji. Najlepsze parametry zapewniają filtry typu HEPA 13 i wyższe. Ostatni etap to tak zwany filtr węglowy, w rzeczywistości włóknina pokryta aktywnym węglem. Jego zadaniem jest niwelowanie zapachów. Niektóre oczyszczacze posiadają dodatkowe wyposażenie w postaci lamp UV-C o małej mocy oraz niewielkich jonizatorów. Ze względu na niską moc elementy te nie są istotnym czynnikiem w zwalczaniu drobnoustrojów i należy traktować je jako marketingowe składniki produktu.
Oczyszczacze powietrza dobrze filtrują powietrze w warunkach domowych. Ograniczeniem stosowania oczyszczaczy powietrza w pomieszczeniach, w których wykonywane są czynności usługowe ingerujące w jakimś stopniu w tkankę człowieka, czyli takich jak: gabinety lekarskie czy salony kosmetyczne i fryzjerskie, jest problem filtracji. W popularnych oczyszczaczach powietrza drobnoustroje nie są zabijane, tylko magazynowane na powierzchni filtra, gdzie przez długi czas pozostają aktywne. Ponadto na powierzchni filtra osiadają resztki biologiczne, takie jak aerozol powstający podczas szlifowania zębów w gabinecie dentystycznym, resztki włosów w salonach fryzjerskich czy resztki naskórka w salonach kosmetycznych, które stanowią pożywkę dla rozwoju drobnoustrojów. Trzeba się również liczyć ze zwiększoną częstotliwością wymiany filtra w warunkach czynności profesjonalnych, co przekłada się na wzrost kosztów eksploatacji. Problemem staje się to, gdzie i jak dokonać utylizacji takiego zanieczyszczonego biologicznie filtru o niemałych gabarytach. Otwarte pozostaje również pytanie o to, jakie są koszty takiej utylizacji i kwestie prawne zgodności z procedurami zarządzania odpadami i rejestru BDO.
W odróżnieniu od oczyszczaczy powietrza sterylizatory przepływowe nie posiadają kłopotliwego filtra, ich praca polega na skutecznej dezaktywacji patogenów, a nie na ich magazynowaniu. Dekontaminacja za pomocą sterylizatorów przepływowych wykazuje wysoki współczynnik skuteczności wyjaławiania powietrza, dlatego w dużej mierze ogranicza ryzyko zakażeń drogą kropelkową. Ma to znaczenie dla dezynfekcji gabinetów lekarskich, a zwłaszcza stomatologicznych, w których podczas szlifowania zębów powstaje chmura wodnego pyłu, która rozprzestrzenia się na całą przestrzeń gabinetu. Pracujący w trakcie zabiegu, odpowiednio mocny sterylizator przepływowy, może zassać zanieczyszczony zarazkami wodny pył i zdezynfekować go, zanim ten osiądzie i skazi wszystkie powierzchnie.
Aktualnie stosuje się dwa rodzaje sterylizatorów przepływowych: w jednych czynnikiem niszczącym drobnoustroje jest plazma, w drugim promienie UV-C.
STERYLIZATORY PLAZMOWE
Sterylizatory plazmowe zasysają do swojego wnętrza powietrze z pomieszczenia. Powietrze to przepływając przez przestrzeń, w której powstaje plazma, zostaje oczyszczone z drobnoustrojów. Przykładem sterylizatorów plazmowych stosowanych w medycynie są produkty firm Zenva i Novaerus.
Plazma jest to zjonizowany gaz mogący przewodzić ładunki elektryczne. Zwykły gaz, którym jest na przykład powietrze, składa się z cząstek obojętnych elektrycznie. Ogrzewając gaz, doprowadzimy do jonizacji, czyli oddzielenia elektronów od cząsteczek. Przy pewnej temperaturze nastąpi całkowita jonizacja gazu, czyli stan plazmy. Przykładem zjawisk, w których można zaobserwować powstawanie plazmy, są błyskawice i zorza polarna. Ze względu na swoje bakteriobójcze właściwości plazma coraz częściej znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach, przede wszystkim w medycynie i przetwórstwie żywności.
Plazma niskotemperaturowa składa się z mieszaniny zarówno zjonizowanych, jak i niezjonizowanych cząsteczek: atomów w stanie podstawowym i wzbudzonych, wolnych rodników, w tym tlenu i azotu, ozonu oraz elektronów i promieniowania UV-C. To właśnie ten szereg reaktywnych cząsteczek chemicznych jest odpowiedzialny za uszkodzenie komórek mikroorganizmów. Do dezintegracji ścian i błony komórkowej patogenów zachodzi na skutek bombardowania komórek reaktywnymi składnikami plazmy – O2, O3, OH, H2O2, NO i NO2. Natomiast DNA i RNA drobnoustrojów jest niszczone przez promieniowanie UV-C. Promienie UV-C charakteryzują się wysoką wartością energetyczną i dużym stopniem absorbancji przez cząsteczki DNA i RNA, co prowadzi do powstania dimerów tyminy i fragmentacji nukleoidu.
Działanie plazmy na komórki organizmów wyższych, w tym człowieka, zależy od jej dawki. Małe dawki powodują dezaktywację bakterii, przy średnich dawkach zachodzi proces przyspieszenia gojenia ran i zwiększenia proliferacji komórek. Natomiast wysokie dawki plazmy są szkodliwe i mogą powodować śmierć komórek ssaków. W przypadku sterylizacji przepływowej powietrza przez plazmę zagrożeniem mogą być wydostające się wraz z gazem plazmowym wolne rodniki. Jeżeli plazma jest generowana z czystego tlenu, zagrożenie nie istnieje. Natomiast zanieczyszczone powietrze zawiera wiele gazów szkodliwych dla człowieka. Podczas przemiany zanieczyszczonego powietrza w plazmę powstają szkodliwe rodniki, na przykład rodnik nadtlenkowy (peroxyl radical; ROO). Wolne rodniki powodują stres oksydacyjny, który jest uznawany za współprzyczynę wielu procesów chorobowych, łączy się go również z objawami starzenia.
Zaletą sterylizatorów plazmowych jest ich wydajność, dzięki której mogą być stosowane w pomieszczeniach o dużej kubaturze, oraz możliwość przeprowadzenia dekontaminacji w trybie pracy ciągłej, kiedy w pomieszczeniu przebywają ludzie. Natomiast wadą jest brak możliwości sterylizacji powierzchni. Ponieważ proces powstawania plazmy zachodzi wewnątrz urządzenia, można dekontaminować wyłącznie powietrze przepływające przez komorę sterylizatora.
Wady tej pozbawione są sterylizatory UV-C, które w wersji dwufunkcyjnej mogą dekontaminować równocześnie powietrze i powierzchnie.
STERYLIZATORY UV-C
Naświetlanie pomieszczeń światłem UV-C to jedna z najskuteczniejszych metod dezynfekcji. Światło ultrafioletowe o długości fali od 250 nm do 270 nm nieodwracalnie niszczy wirusy, bakterie, pleśnie, grzyby i inne drobnoustroje, nie powodując jednocześnie chemicznego skażenia sterylizowanych pomieszczeń. Ultrafiolet to niewidoczne dla człowieka spektrum fal elektromagnetycznych o zakresie od 100 do 400 nm. Dzielimy ja na trzy rodzaje, w zależności od długości fali: UV-A – 400-315 nm, UV-B – 315-280 nm oraz UV-C – 280-100 nm. Najsilniejsze właściwości bakteriobójcze wykazuje światło UV-C o długości fali 253,7 nm.
Mechanizm bakteriobójczy fal UV-C działa na poziomie komórkowym DNA oraz RNA i w znacznym uproszczeniu polega na absorbowaniu przez kwasy nukleinowe i białka cytoplazmatyczne energii promieniowania UV-C, co w konsekwencji prowadzi do zmiany w budowie DNA drobnoustroju. Powstała zmiana doprowadza do reakcji chemicznej, w wyniku której szkodliwy patogen zostaje unicestwiony.
Lampy UV-C, zarówno stacjonarne, jak i przenośne, są wykorzystywane do dezynfekcji pomieszczeń od wielu lat. Istnieje na ten temat bogata bibliografia potwierdzająca ich wysoką sprawność. Przy dekontaminacji światłem UV-C należy pamiętać, że tylko odpowiednio wysoka dawka promieniowania skutecznie zabija patogeny. Podaje się ją w [J/m²] i dla każdego mikroorganizmu jest ona ściśle określona. Aby dezynfekcja światłem UV-C była skuteczna, należy stosować lampy o odpowiednio dużej mocy. Lampy o zbyt niskiej emisji światła UV-C są nieskuteczne.
Raporty z badań potwierdzają, że naświetlanie UV-C powyżej 80 J/m² jest skuteczne w niszczeniu wirusów, w tym wirusa grypy (Influenza virus) oraz koronawirusa (SARS-CoV-2).
Urządzenia do sterylizacji promieniami UV-C dzielą się na lampy bezpośredniego działania oraz sterylizatory przepływowe.
LAMPY UV-C
Lampa bezpośredniego działania to standardowa oprawka pod jarzeniówkę z osadzonym w niej promiennikiem ultrafioletu. W lampach tego typu promiennik UV-C w bezpośredni sposób naświetla całe pomieszczenie. Światło UV-C niszczy drobnoustroje znajdujące się na powierzchniach oraz unoszące się w powietrzu.
Bezpośrednie naświetlanie falami UV-C nie jest w pełni bezpieczne. Nadmierna ekspozycja może wywołać podrażnienia skóry czy zapalenie spojówek, dlatego ten typ lamp może pracować wyłącznie wówczas, kiedy w sterylizowanym pomieszczeniu nie przebywają ludzie.
PRZEPŁYWOWE STERYLIZATORY UV-C
Tej wady nie mają sterylizatory przepływowe UV-C. Podczas ich pracy nie występuje narażenie znajdujących się w pomieszczeniu osób na szkodliwe oddziaływanie światła UV-C, ponieważ promienniki znajdują się wewnątrz urządzenia. Zasada działania jest podobna jak w sterylizatorach plazmowych. Zasysane powietrze przepływa wzdłuż promienników, które naświetlają znajdujące się w nim mikroorganizmy promieniami UV-C.
Niszczenie mikroorganizmów przy pomocy promieniowania UV-C jest procesem ekspotencjalnym, to znaczy im wyższa dawka promieniowania, tym odpowiednio większa liczba zniszczonych drobnoustrojów. Moc wewnętrznych promienników powinna być możliwie jak największa, aby uzyskać największy stopień bakteriobójczy. W praktyce, do zastosowania w pomieszczeniach mieszkalnych można używać lamp o mocy 30 W, natomiast w zastosowaniach profesjonalnych skuteczny poziom dekontaminacji zapewnią wewnętrzne promienniki o mocy minimum 90 W.
Wielkość przepływu powietrza stanowi kompromis pomiędzy skutecznością likwidowania drobnoustrojów w krótkiej jednostce czasu, kiedy przemieszczają się one nad promiennikami w komorze sterylizacyjnej, a możliwością dezynfekcji jak największej ilości powietrza. Dlatego aby dezynfekcja w sterylizatorze przepływowym była skuteczna, powietrze musi przepływać z optymalną prędkością, a promienniki powinny być maksymalnie mocne, aby w jak najkrótszym czasie zniszczyć jak najwięcej patogenów. Jeżeli powietrze będzie przepływać zbyt szybko, promienniki nie zdążą naświetlić drobnoustrojów wymaganą dawką energii. W praktyce optymalny przepływ, który zapewnia cyrkulację powietrza, tak aby zdezynfekować pomieszczenie wielkości 20-30 m2, to około 50-60 m3/h.
W celu możliwie najsilniejszego napromieniowania drobnoustrojów droga, którą przebywa dezynfekowane powietrze wewnątrz komory, powinna być jak najdłuższa, więc i komora sterylizacyjna powinna być odpowiednio długa. Komory wykorzystujące krótkie promienniki o długości około 50 cm mogą nie zapewnić wystarczającego poziomu napromieniowania. W lampach dla profesjonalistów wykorzystuje się promienniki o długości 100 cm, najlepiej w liczbie dwóch lub trzech, ponieważ więcej promienników zapewnia większą powierzchnię, która emituje promienie UV-C.
Ważnym czynnikiem jest bezpieczeństwo eksploatacji sterylizatorów przepływowych, które powinny zapewnić możliwie skuteczną separację światła UV-C, tak aby nie wydostawało się na zewnątrz obudowy. Jeżeli światło UV-C jest widoczne w otworach wentylacyjnych przy oświetleniu dziennym, to oznacza, że separacja jest niewystarczająca.
Promienniki wytwarzające ultrafiolet posiadają określoną żywotność wynoszącą do 9000 godzin. Po upływie tego czasu ich właściwości bakteriobójcze zanikają i należy je wymienić, dlatego profesjonalne sterylizatory mają możliwość zainstalowania licznika czasu, który kontroluje stan zużycia promienników.
DWUFUNKCYJNE PRZEPŁYWOWE STERYLIZATORY UV-C
Dwufunkcyjne przepływowe sterylizatory UV-C zostały wyposażone w jeden lub dwa zewnętrzne promienniki bezpośredniego działania, dzięki czemu zapewniają pełny zakres dekontaminacji. Umożliwiają intensywną dezynfekcję powietrza w komorze przepływowej podczas obecności ludzi oraz bezpośrednią dezynfekcję całego pomieszczenia wraz z powierzchniami takimi, jak ściany, blaty i przedmioty, w czasie, kiedy personel i pacjenci przebywają na zewnątrz. Obie funkcje mogą pracować niezależnie.
Zaletą przepływowych sterylizatorów UV-C jest możliwość dekontaminacji powietrza i powierzchni w trybie pracy ciągłej 24/7 w obecności personelu i pacjentów/klientów. Ograniczeniem staje się powierzchnia skutecznej sterylizacji do około 40 m2. W przypadku pomieszczeń o większej kubaturze należy stosować dwa sterylizatory lub więcej. Najlepsze rezultaty dekontaminacji pomieszczeń udaje się osiągnąć za pomocą dwufunkcyjnych sterylizatorów przepływowych o maksymalnie wysokiej mocy i emisji fal UV-C.
Na fali zwiększonego zainteresowania sterylizacją UV-C powstało wiele amatorskich lub półamatorskich konstrukcji przepływowych lamp UV-C, wykorzystujących nieprzemyślane rozwiązania techniczne. Są one wyposażone w słabe i nieprawidłowo rozmieszczone promienniki, zbyt krótkie komory, nie posiadają blokad promieniowania UV-C i liczników czasu pracy. W rezultacie skuteczność biobójcza tych produktów jest znikoma. Profesjonalne i skuteczne sterylizatory UV-C są produkowane przez polskie firmy, takie jak RHODE czy Ultra-Viol, oraz zagraniczne, takie jak Tecno-Gaz.
Wszystkie opisane metody sterylizacji przestrzennej są skuteczne, jednak powinny być stosowane w połączeniu z odpowiednim standardem higieny i dezynfekcji. Należy sprecyzować własne potrzeby w zakresie dekontaminacji pomieszczeń i wybrać system najlepiej je spełniający. Wybór odpowiedniego systemu nie powinien bazować na informacjach z materiałów reklamowych, ale należy go poprzedzić analizą parametrów technicznych urządzeń. Przede wszystkim warto zwracać uwagę na moc urządzeń – im jest ona wyższa, tym większa skuteczność – oraz na koszty eksploatacji i serwisu.
.
