13.4: Перевірка ефективності антисептиків та дезінфікуючих засобів

Цілі навчання

• Опишіть, для чого використовується коефіцієнт фенолу
• Порівняйте та порівняйте методи дифузії, розведення та використання для тестування ефективності антисептиків, дезінфікуючих та стерильних засобів

Ефективність різних хімічних дезінфікуючих засобів відображається в термінами, використовуваних для їх опису. Хімічні дезінфікуючі засоби згруповані за силою їх активності, при цьому кожна категорія відображає види мікробів і вірусів, проти яких ефективні її складові дезінфікуючі засоби. Герміциди високого рівня мають здатність вбивати вегетативні клітини, грибки, віруси та ендоспори, що призводить до стерилізації, при тривалому застосуванні. Герміциди середнього рівня, як випливає з їх назви, менш ефективні проти ендоспор і деяких вірусів, а низькорівневі герміциди вбивають тільки вегетативні клітини і деякі обволікаючі віруси, і неефективні проти ендоспор.

Однак на потенцію протимікробного засобу і його ефективність впливають кілька умов навколишнього середовища. Наприклад, особливо важлива тривалість впливу, при більш тривалому впливі підвищується ефективність. Так само важлива і концентрація хімічного агента, причому більш високі концентрації є більш ефективними, ніж нижчі. Температура, рН та інші фактори також можуть впливати на потенцію дезінфікуючого засобу.

Один із способів визначення ефективності хімічного засобу включає змазування поверхонь до та після використання, щоб підтвердити, чи зберігалося стерильне поле під час використання. Додаткові тести описані в наступних розділах. Ці тести дозволяють підтримувати відповідні протоколи дезінфекції в клінічних умовах, контролюючи ріст мікробів для захисту пацієнтів, медичних працівників та громади.

Коефіцієнт фенолу

Ефективність дезінфікуючого засобу або антисептика можна визначити цілим рядом способів. Історично ефективність хімічного агента часто порівнювали з ефективністю фенолу, першого хімічного агента, який використовував Джозеф Лістер. У 1903 році британські хіміки Семюель Рідеал (1863—1929) та Дж.Т. Ейнслі Уокер (1868—1930) встановили протокол для порівняння ефективності різних хімічних речовин з ефективністю фенолу, використовуючи в якості своїх тест-організмів золотистий стафілокок (грампозитивна бактерія) та сальмонела enterica serovar Typhi (грамнегативна бактерія). Вони піддавали досліджувані бактерії протимікробним хімічним розчинам, розведеним у воді протягом 7,5 хвилин. Потім вони розрахували коефіцієнт фенолу для кожної хімічної речовини для кожної з двох випробуваних бактерій. Коефіцієнт фенолу 1,0 означає, що хімічний засіб має приблизно такий же рівень ефективності, як фенол. Хімічний засіб з коефіцієнтом фенолу менше 1,0 менш ефективно, ніж фенол. Прикладом може служити формалін, з коефіцієнтами фенолу 0,3 (S. aureus) і 0,7 (S. enterica serovar Typhi). Хімічний засіб з коефіцієнтом фенолу більше 1,0 ефективніше фенолу, такого як хлорамін, з коефіцієнтами фенолу 133 і 100 відповідно. Хоча коефіцієнт фенолу колись був корисним показником ефективності, він більше не використовується, оскільки умови та організми, що використовуються, були довільно обрані.

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Які відмінності між трьома рівнями ефективності дезінфікуючих засобів?

Диск-дифузійний метод

Диск-дифузійний метод передбачає нанесення різних хімічних речовин на окремі, стерильні фільтрувальні паперові диски (рис.\(\PageIndex{1}\)). Потім диски поміщаються на агарну пластину, яка була щеплена цільовою бактерією, і хімічні речовини дифундують з дисків в агар, де бактерії були щеплені. У міру зростання «галявини» бактерій зони пригнічення росту мікробів спостерігаються у вигляді чітких ділянок навколо дисків. Хоча існують інші фактори, які сприяють розмірам зон інгібування (наприклад, чи є агент розчинним у воді і здатним дифузно в агарі), більші зони, як правило, корелюють з підвищеною ефективністю інгібування хімічного агента. Діаметр по кожній зоні вимірюється в міліметрах.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Диск-дифузійний аналіз використовується для визначення ефективності хімічних засобів проти конкретного мікроба. (а) Пластина прищеплюється різними антимікробними дисками. Зона інгібування навколо кожного диска вказує на те, наскільки ефективний цей антимікробний засіб проти конкретного виду, що перевіряється. (б) На цих пластин чотири антимікробні засоби тестуються на ефективність у знищенні синьогнійної палички (зліва) та золотистого стафілокока (праворуч). Ці протимікробні препарати набагато ефективніше вбивають S. aureus, про що свідчать розміри зон гальмування. (кредит б: модифікація роботи Американського товариства мікробіології)

Вправа\(\PageIndex{2}\)

Порівнюючи діяльність двох дезінфікуючих засобів проти одного мікроба, використовуючи диско-дифузійний аналіз, і припускаючи, що обидва є водорозчинними і можуть легко дифузуватися в агарі, чи буде більш ефективний дезінфікуючий засіб мати більшу зону інгібування або меншу?

Тест на використання на розведення

Інші методи також використовуються для вимірювання ефективності хімічного агента в клінічних умовах. Тест на розведення зазвичай використовується для визначення ефективності дезінфекції хімічної речовини на неживій поверхні. Для цього тесту циліндр з нержавіючої сталі занурюють в культуру цільового мікроорганізму, а потім висушують. Потім балон занурюють в розчини дезінфікуючого засобу в різних концентраціях протягом зазначеної кількості часу. Нарешті, балон переноситься в нову пробірку, що містить свіже стерильне середовище, яке не містить дезінфікуючого засобу, і ця пробірка інкубується. Виживання бактерій демонструється наявністю каламутності в середовищі, тоді як вбивство організму-мішені на циліндрі дезінфікуючим засобом не призведе до помутніння.

Асоціація офіційних сільськогосподарських хіміків International (AOAC), некомерційна група, яка встановлює багато стандартів протоколу, визначила, що мінімум 59 з 60 реплікацій не повинні демонструвати зростання в такому тесті для досягнення прохідного результату, і результати повинні бути повторювані з різних партій дезінфікуючий засіб і при виконанні в різні дні. Виробники дезінфікуючих засобів проводять тести на розведення використання, щоб підтвердити вимоги щодо ефективності своїх продуктів, як це визначено EPA.

Вправа\(\PageIndex{3}\)

Чи проводиться тест на розведення використання в клінічних умовах? Чому?

Тест у використанні

Тест у використанні може визначити, чи активно використовується розчин дезінфікуючого засобу в клінічних умовах мікробно забруднений (рис.\(\PageIndex{2}\)). 1-мл зразка використаного дезінфікуючого засобу розводять на 9 мл стерильного бульйонного середовища, яке також містить сполуку для інактивації дезінфікуючого засобу. Потім на кожну з двох агарних пластин прищеплюють десять крапель, загальною кількістю приблизно 0,2 мл цієї суміші. Одну тарілку інкубируют при 37 °С протягом 3 діб, а іншу інкубують при кімнатній температурі протягом 7 діб. Пластинки контролюють на предмет зростання мікробних колоній. Зростання п'яти і більше колоній на будь-якій пластині говорить про те, що життєздатні мікробні клітини існували в дезінфікуючому розчині і що він забруднений. Такі тести у використанні контролюють ефективність дезінфікуючих засобів у клінічній обстановці.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Використовувані дезінфікуючі розчини в клінічних умовах можна перевірити за допомогою використовуваного тесту на забруднення мікробами.

Вправа\(\PageIndex{4}\)

Що вказує позитивний тест у використанні?

Клінічна спрямованість: Дозвіл

Незважаючи на лікування антибіотиками, симптоми Роберти погіршилися. У неї розвинувся пієлонефрит, важка інфекція нирок, і була регоспіталізована у відділення інтенсивної терапії (інтенсивної терапії). Її стан продовжував погіршуватися, і у неї розвивалися симптоми септичного шоку. У цей момент її лікар замовив культуру з сечі, щоб визначити точну причину її інфекції, а також тест на чутливість до ліків, щоб визначити, які антибіотики будуть ефективними проти збудницької бактерії. Результати цього тесту вказували на стійкість до широкого спектру антибіотиків, включаючи карбапенеми, клас антибіотиків, які використовуються як останній засіб при багатьох видах бактеріальних інфекцій. Це був тривожний результат, припускаючи, що інфекція Роберти була викликана так званим супербугом: бактеріальним штамом, який розвинув стійкість до більшості часто використовуваних антибіотиків. У цьому випадку збудник належав до стійких до карбапенемів Enterobacteriaceae (CRE), лікарсько-резистентного сімейства бактерій, які зазвичай знаходяться в травній системі (рис.\(\PageIndex{3}\)). Коли CRE впроваджується в інші системи організму, як це може статися через неправильно очищені хірургічні інструменти, катетери або ендоскопи, можуть виникнути агресивні інфекції.

Інфекції CRE, як відомо, важко лікувати, зі смертельністю 40% - 50%. Для лікування ниркової інфекції та септичного шоку Роберту лікували діалізом, внутрішньовенними рідинами та ліками для підтримки артеріального тиску та запобігання згортанню крові. Вона також була розпочата на агресивному лікуванні внутрішньовенним введенням нового препарату під назвою тигециклін, який успішно лікував інфекції, спричинені стійкими до наркотиків бактеріями.

Після декількох тижнів у реанімації Роберта одужала від інфекції CRE. Однак чиновники охорони здоров'я незабаром помітили, що справа Роберти не була ізольованою. У кількох пацієнтів, які проходили подібні процедури в одній лікарні, також розвинулися інфекції CRE, деякі вмирають внаслідок цього. В кінцевому підсумку джерело інфекції простежувався до дуоденоскопів, використовуваних в процедурах. Незважаючи на те, що персонал лікарні ретельно дотримується протоколів виробника для дезінфекції, бактерії, включаючи CRE, залишилися в інструментах і були введені пацієнтам під час процедур.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): CRE - це надзвичайно стійкий до наркотиків штам бактерій, який зазвичай асоціюється з внутрішньолікарняними інфекціями. (кредит: Центри з контролю та профілактики захворювань)

Хто несе відповідальність?

Carbapenem-резистентні Enterobacteriaceae інфекції через забруднених ендоскопів стали гучною проблемою в останні роки. Кілька спалахів CRE були простежені ендоскопами, включаючи випадок медичного центру Ronald Reagan UCLA на початку 2015 року, в якому 179 пацієнтів, можливо, піддавалися зараженому ендоскопу. У семеро хворих розвинулися інфекції, а двоє пізніше померли. Кілька позовів було подано проти виробника ендоскопів Olympus. Деякі стверджують, що Olympus не отримав схвалення FDA на конструктивні зміни, які могли призвести до забруднення, а інші стверджують, що виробник свідомо утримував інформацію від лікарень щодо дефектів ендоскопів.

Такі судові позови викликають важкі для відповіді питання про відповідальність. Інвазивні процедури за своєю суттю ризиковані, але негативні наслідки можуть бути зведені до мінімуму шляхом суворого дотримання встановлених протоколів. Хто ж несе відповідальність, коли негативні результати виникають через несправні протоколи або несправне обладнання? Чи можуть лікарні або медичні працівники нести відповідальність, якщо вони суворо дотримувалися недосконалої процедури? Чи повинні виробники нести відповідальність - і, можливо, бути вигнаними з бізнесу - якщо їх рятувальне обладнання виходить з ладу або виявиться несправним? Яка роль уряду у забезпеченні безвідмовності використання та обслуговування медичного обладнання та протоколів?

Протоколи очищення або стерилізації медичного обладнання часто розробляються державними установами, такими як FDA, та іншими групами, такими як AOAC, некомерційна наукова організація, яка встановлює багато протоколів для стандартного використання у всьому світі. Ці процедури та протоколи потім приймаються виробниками медичних виробів та обладнання. Зрештою, кінцеві користувачі (лікарні та їх персонал) несуть відповідальність за дотримання цих процедур і можуть бути притягнуті до відповідальності, якщо відбувається порушення і пацієнти захворіють від неправильно очищеного обладнання.

Малюнок\(\PageIndex{4}\): Механізм елеватора в дуоденоскопі містить щілини, які важко дезінфікувати. Збудники, які переживають протоколи дезінфекції, можуть передаватися від одного пацієнта до іншого, викликаючи серйозні інфекції. (кредит «фотографії»: модифікація роботи Центрів контролю та профілактики захворювань)

На жаль, протоколи не є непогрішними, і іноді потрібні негативні результати, щоб виявити їх недоліки. У 2008 році FDA схвалило протокол дезінфекції ендоскопів, використовуючи глутаральдегід (при меншій концентрації при змішуванні з фенолом), о-фталальдегід, перекис водню, надуксусную кислоту та суміш перекису водню з надуксусной кислотою. Однак наступні спалахи CRE від використання ендоскопа показали, що лише цей протокол був недостатнім.

В результаті спалахів CRE лікарні, виробники та FDA досліджують рішення. Багато лікарень запроваджують більш суворі процедури очищення, ніж ті, що передбачені FDA. Виробники шукають способи редизайну дуоденоскопів, щоб мінімізувати важкодоступні щілини, де бактерії можуть уникнути дезінфікуючих засобів, і FDA оновлює свої протоколи. У лютому 2015 року FDA додало нові рекомендації щодо ретельного очищення рук механізму ліфта дуоденоскопа (місця, де мікроби, швидше за все, уникають дезінфекції), і видало більш ретельну документацію про контроль якості протоколів дезінфекції (рис.\(\PageIndex{4}\)).

Немає гарантії, що нові процедури, протоколи або обладнання повністю усунуть ризик зараження, пов'язаного з ендоскопами. І все ж ці пристрої успішно використовуються в 500 000—650 000 процедур щорічно в Сполучених Штатах, багато з яких рятують життя. У який момент ризики переважують переваги цих пристроїв, і хто повинен нести відповідальність при виникненні негативних наслідків?

Ключові поняття та резюме

• Хімічні дезінфікуючі засоби згруповані за видами мікробів та інфекційних агентів, проти яких вони ефективні. Герміциди високого рівня вбивають вегетативні клітини, грибки, віруси та ендоспори, і в кінцевому підсумку можуть призвести до стерилізації. Герміциди середнього рівня не можуть вбити всі віруси і менш ефективні проти ендоспор. Низькорівневі герміциди вбивають вегетативні клітини і деякі обволікаючі віруси, але неефективні проти ендоспор.
• На ефективність дезінфікуючого засобу впливають кілька факторів, серед яких тривалість впливу, концентрація дезінфікуючого засобу, температура і рН.
• Історично склалося так, що ефективність хімічного дезінфікуючого засобу порівнювали з фенолом при знищенні золотистого стафілокока і Salmonella enterica serovar Typhi, і розраховували коефіцієнт фенолу.
• Метод диска-дифузії використовується для перевірки ефективності хімічного дезінфікуючого засобу проти конкретного мікроба.
• Тест на використання на розведення визначає ефективність дезінфікуючого засобу на поверхні. Тести під час використання можуть визначити, чи правильно використовуються дезінфікуючі розчини в клінічних умовах.