Дезинфекция помещений газом перекиси

Биологическая дезинфекция помещений для животных и теплочувствительного оборудования при помощи испаряющейся перекиси водорода.

В отношении общепринятых методов, применяемых при дезинфекции и очищении помещений для лабораторных животных, сложно выработать стандарты, они трудоемкие и представляют потенциальную опасность для персонала и окружающей среды. В качестве альтернативы традиционным методам, мы проверили санитарную обработку при помощи испаряющейся перекиси водорода с использованием Системы биологической дезинфекции VHP 1000. Конструкция системы кондиционирования воздуха позволила осуществить подсоединение генератора к помещению для животных при помощи вытяжной трубы, создав замкнутую цепь. Был разработан 3-часовой цикл, состоящий из дезинфекции, кондиционирования, стерилизации и насыщения воздухом, который оказался эффективным в применении. Процесс биологической дезинфекции проходил под контролем во время пяти независимых испытаний, с использованием химических и биологических (споры Bacillus stearothermophilus) возбудителей болезней. В том, что касается бактерий в окружающей среде, дрожжевых грибков, грибковых образований, на контактных пластинах поверхностей, подвергнувшихся испытаниям, а также в воздухе помещения было выявлено менее 10 колониеобразующих единиц на 100 см² или на 1 литр воздуха. Кроме того, этот метод оказался эффективным при использовании с теплочувствительным оборудованием, таким, как воздуходувные устройства систем экранирования с автономной вентиляцией. В общем, данная система оказалась очень простой в использовании и очень эффективной при биологической дезинфекции помещений для животных и оборудования воспроизводимым способом. Не было выявлено никаких признаков коррозии или функционального повреждения после более, чем 10 циклов санитарной обработки. Максимальная нагрузка и потенциальный риск для здоровья сотрудников и окружающей среды оказались незначительными.

Большое количество методов и противомикробных веществ было использовано для периодической дезинфекции критических окружающих условий. Как правило, в отношении таких методов сложно выработать стандарты, они трудоемкие и представляют потенциальную опасность для персонала и окружающей среды. Повсеместно применяемые технологии специальной обработки протиранием при помощи противомикробных средств требуют больших затрат времени, и в отношении сложно выработать стандарты. Для дезинфекции помещений для лабораторных животных и теплочувствительных (неспособных выдержать автоклавную обработку) материалов, общепринято использовать разбрызгивание, аэрозольное орошение или технологии по санитарной обработке, в частности, с применением формальдегидных веществ. Традиционная санитарная обработка с применением формальдегидных веществ может быть эффективной(1), однако она характеризуется замедленностью, сложностью в стандартизации, и, что более важно, токсичностью и канцерогенностью. По этим причинам, использование формальдегидных веществ строго регулируется органами власти на протяжении нескольких лет.

Безопасные, автоматизированные методы дезинфекции более широко используются в качестве альтернативы формальдегидным веществам, благодаря простоте в использовании, более высоким уровням обеспечения стерильности и общей экономии по стоимости. Испаряющаяся перекись водорода (VHP) широко используется для стерилизации при фармацевтическом применении, включая производственные линии наполнения, среду, испытываемую на стерильность, термоотверждающиеся корпуса, производственные помещения, лиофилизаторы (2, 3). Этот метод совсем недавно применялся для дезинфекции помещений для животных, в качестве альтернативы формальдегидным веществам. По сравнению с формальдегидом (Таблица 1), пар перекиси водорода представляет собой противомикробный препарат широкого применения вируцидного, бактерицидного, противогрибкового и спорицидного характера (4-6). Кроме того, так как пар быстро делится на воду и кислород, при данном процессе не возникает таких экологических факторов, которые характерны для формальдегида. Процесс дезинфекции испаряющейся перекиси водорода (VHP) основан на производстве и сохранении пара перекиси водорода в герметичной среде. В результате данного процесса поддерживается концентрация пара перекиси водорода ниже точки конденсации (температуры таяния); соответственно, дезинфекция испаряющейся перекисью водорода (VHP) преимущественно «сухая» и характеризуется отличной совместимостью материалов. Цель данного исследования заключалась в разработке, оценке и проверке пригодности процесса VHP для дезинфекции помещений для животных.

Материалы и методы

Система биологической дезинфекции VHP 1000. Система биологической дезинфекции VHP 1000 (STERIS Corporation, Ментор, Огайо) представляет собой компактную передвижную установку, которая производит и контролирует нагнетание VHP в герметичную среду. Цикл состоит из четырех фаз: обезвоживания, кондиционирования, дезинфекции и насыщения воздухом. Во время обезвоживания, относительная влажность понижается до 10-30% в результате циркуляции воздуха в замкнутой цепи. Во время кондиционирования, VHP производится в результате вапоризации 31% или 35% жидкой перекиси водорода, и он вводится в повторно-циркулирующий поток воздуха для быстрого достижения необходимой концентрации VHP. Фаза дезинфекции проходит идентичным образом и достигает фазы кондиционирования, но при постоянных инжекции и скорости рециркулирующего потока, обеспечивающие сохранение концентрации VHP на протяжении необходимого времени воздействия. В отличие от жидкости, пар имеет спорицидные характеристики при низких концентрациях (как правило, от 1 до 2 мг/л в паре при 25˚С) (4), а концентрация сохраняется на постоянном уровне благодаря беспрерывному поступлению VHP в воздух на входе к каталическому разложению VHP, происходящему в обратном воздушном канале во время запрограммированного цикла воздействия. И, наконец, во время насыщения воздухом, больше не происходит подачи VHP, а остаточный пар каталитически разлагается на воду и кислород в результате рециркуляции в устройстве для уничтожения или при помощи вентиляционной системы помещения после дезинфекции. Микропроцессор VHP 1000 осуществляет автоматический мониторинг/контроль за параметрами процесса во время каждого цикла.

Дезинфекция помещения. Площадь помещения для животных составляла 63 м³ (2230 футов) и включала 10 переносных стеллажей из нержавеющей стали, каждая из которых состояла из семи полок, нагрузка которых составляла максимальную допустимую нагрузку клеток вида 350 Type-II (Вид 1284 L, 365 мм х 207 мм х 140 мм, Techniplast S.A.R.L., Бугудджате, Италия). Система кондиционирования воздуха разрешала осуществлять прямое интегрирование прибора VHP 1000 в подачу воздуха для помещения путем использования вытяжной трубы для образования замкнутой цепи (Рис.1). Испаряющаяся перекись водорода (VHP) была получена из 31% раствора перекиси водорода (Vaprox, STERIS Corporation). Для обеспечения равномерного распределения пара, в помещении были размещены четыре вибрационных нагревательных установки с вентиляторами теплого воздуха (Atlantis Electronic, Берлин, Германия) для повышения температуры с 22 до 35˚С и для снижения уровня относительной влажности с 55% до 22%. Цикл дезинфекции (общее время – 3 часа) был разработан в соответствии с инструкциями производителя и с учетом размера, температуры воздуха и влажности:

Обезвоживание потока воздуха: 32 м³/ч.

Время: 10 мин. 

Влажность: 6.9 мг/л (30% относительная влажность при 25°С) 

Кондиционирование потока воздуха: 32 м³/ч.

Впрыскивание Н2О2: 8.2 г/мин. 

Время: 15 мин. 

Дезинфекция потока воздуха: 32 м³/ч.

Впрыскивание Н2О2: 11 г/мин. 

Время: 75 мин. 

Насыщение воздухом: система кондиционирования воздуха работает нормально в течение 30 мин. 

Проверка дезинфекции и ее мониторинг. Мониторинг за температурой воздуха и влажностью осуществлялся с использованием термогидрометра (модель СТ 485, Newport Electronics, Декенпрофнн, Германия). Стеклянные пробирки Draeger (№ 8101041, Draeger, Любек, Германия) использовались для осуществления мониторинга за концентрациями перекиси водорода в помещении и на прилегающих территориях.

Таблица 1. Сравнение процесса с использованием формальдегида и процесса биологической дезинфекции VHP 1000

* Например, легкое обесцвечивание окрашенных анодизированных поверхностей при повторении циклов.  

Проверка дезинфекции пяти биологической дезинфекции была осуществлена при помощи химических и биологических индикаторов (STERIS Chemido-VHP-Short Strip и STERIS Spordex-VHP-Bioindicators, 5 x 105 споры Bacillus stearothermophilus в оболочках из лощеной прозрачной бумаги; STERIS Corporation), размещенных на территории всего помещения. После завершения циклов дезинфекции, химические индикаторы прошли проверку на изменение цвета, свидетельствующее о наличии VHP. Были выявлены биологические индикаторы, выращенные в питательной среде (среда CASO, Merck, Дармштадт, Германия) при температуре 55° С в течение 7 дней для выявление наличия или отсутствия роста. Микробиологическое качество воздуха было проанализировано с использованием пробоотборника воздуха (Merck), а контроль за поверхностным загрязнением осуществлялся с использованием стандартизированных контактных пластин Envirocheck Rodac (GKZ- и пластины H+S-, Merck). На пробу было отобрано 500 л. воздуха помещения до и после каждого цикла дезинфекции. Все пластины были выдержены в инкубаторе при температуре в 25° С на протяжении не более 7 дней, и затем была проведена их проверка на рост. Результаты были зарегистрированы как общее содержание колониеобразующих единиц или дрожжевых клеток и грибов на см² поверхности контактной пластины или на 1 л. воздуха, отобранного на пробу.

Дезинфекция воздуходувных устройств. Биологическая дезинфекция помещения была осуществлена повторно, согласно указанному выше, но при наличии пяти отработавших воздуходувных устройств системы индивидуальной вентиляции клеток (IVC). Устройства не были подсоединены к стойкам клетки, но, тем не менее, осуществлялась их эксплуатация.

Результаты

Разработка цикла дезинфекции помещения. Конструкция системы воздушного кондиционирования предусматривала прямое подсоединение системы VHP 1000 к любому отдельному помещению для животных или к его участку. Такая характеристика позволяла осуществлять дезинфекцию любого помещения при непрерывном осуществлении работ в прилегающих помещениях или на прилегающих территориях. Помещение, описываемое в данном отчете, включало систему клеток и стоек, которые были очищены перед осуществлением дезинфекции. Предварительное нагревание помещения до 35° С позволило разработать новый цикл с более высокой скоростью при более высоких разрешимых концентрациях  перекиси водорода, но с низкой температурой конденсации во избежание образования конденсации. Для того, чтобы не допустить несовместимость материалов и изменяющееся распределение пара, необходимо было избежать конденсации перекиси водорода. Во время разработки цикла и последующей проверки, в помещении или в компонентах не наблюдалось коррозии, внешних изменений или остатков. Время цикла было в дальнейшем увеличено посредством использования системы вентиляции помещения для промывки остатков пара, содержавшихся в помещении, посредством поступления свежего воздуха, отфильтрованного при помощи высокоэффективного сухого воздушного фильтра. Общее время цикла в 3 часа – значительно меньшее, нежели время, необходимое ранее для дезинфекции с использованием формальдегидов (>12 часов).

Проверка дезинфекции помещения. Для проверки эффективности биологической дезинфекции, химические и биологические индикаторы были размещены в различных местах помещений. Результаты, полученные после пяти циклов биологической дезинфекции, приводятся в Таблице 2. За исключением непостоянных результатов по осветительной аппаратуре, циклы биологической дезинфекции оказались успешными. Только два химических и три биологических индикатора продемонстрировали рост, при этом они были размещены в плохо доступном пространстве между неоновыми лампами и осветительной арматурой помещения. Такое размещение не представлялось критической областью, но, тем не менее, размещение дополнительных вентиляторов могло бы обеспечить контакт на данной территории. Для обеспечения дальнейшей информации по распределению пара в застекленных дверях со створками и в различных важных зонах, включая спускное отверстие в полу, закрытые настенные розетки и стойку для шланга. Наличие перекиси водорода было подтверждено во всех проверенных местах. Во время санитарной обработки помещения, велось наблюдение за концентрациями перекиси водорода во внешнем коридоре, расположенном рядом с данным помещением; их уровень никогда не превышал 0.02 промиль, что гораздо ниже приемлемого диапазона в < 1 промиль. После насыщения помещения воздухом, что заняло 30 минут, концентрации перекиси водорода были всегда ниже 0.2 промиль, что позволяло войти в помещение. 

Контроль за окружающей средой. Результаты микробиологического мониторинга воздуха в помещении и на контактных поверхностях приводятся в Таблице 3. После проведения биологической дезинфекции, не было выявлено заслуживающих внимания загрязняющих веществ, что подтвердило эффективность данного процесса.

Биологическая дезинфекция воздуходувных устройств IVC. Циклы по биологической дезинфекции были повторены при наличии пяти воздуходувных устройств IVC, с теплочувствительным оборудованием. Во время таких циклов, химические и биологические индикаторы были размещены на подаче воздуха и на выхлопной трубе для проверки проникновения пара (Таблица 4). Все индикаторы в очередной раз подтвердили свою эффективность. Кроме того, перед и после санитарной обработки, был проведен мониторинг бактериального заражения (Таблица 4). После санитарной обработки, загрязнения выявлено не было, даже в высоко загрязненных и пыльных зонах выхлопных труб, что, таким образом, подтвердило эффективность данного процесса. Кроме того, после проведения повторных циклов по дезинфекции, не было выявлено остатков или материалов или физических повреждений.

Обсуждение

Было установлено, что биологическая дезинфекция при помощи перекиси водорода во время паровой фазы является очень эффективным методом дезинфекции помещений для животных, лабораторного оборудования и теплочувствительного оборудования для клеток. Данный процесс задокументирован, воспроизводим и полностью соответствует правилам GLP/GMP. Данное помещение было разработано таким образом, чтобы каждое помещение для животных можно было бы использовать в качестве проходного помещения, с тем, чтобы во время дезинфекции можно было переводить животных в чистый коридор. Дезинфекция осуществлялась без труда путем соединения внешней системы VHP 1000 с необходимым помещением и прямым соединением с трубопроводом кондиционирования воздуха для нагнетания, циркуляции и удаления пара перекиси водорода. Этой характеристике уделялось особое внимание во время разработки описываемого помещения. При других стандартных применениях, система может быть напрямую подсоединена к любому помещению при помощи входных отверстий для пара и портов вывода, установленных на стенах, обеспечивая разумную воздухонепроницаемость помещений. В связи с тем, что помещения могут отличаться по размеру и форме, были разработаны специальные циклы санитарной обработки, обеспечивающие равномерное распределение эффективной дозы пара в помещении. Протокол дезинфекции помещения, описываемый в данном отчете, был проверен при помощи биологических полосок со спорами B.stearothermophilus – организма, наиболее устойчивого к испаряющейся перекиси водорода (4, 7, 8); эти индикаторы не показали никакого роста после воздействия испаряющейся перекиси водорода. Кроме того, общее количество колоний бактерий, дрожжевых клеток и грибов в окружающей среде составило меньше 10 колониеобразующих единиц на 100 см² или на 1 л воздуха в помещении. Для других помещений и общих территорий данного помещения были разработаны схожие циклы.

Табл. 2. Химические и биологические результаты после циклов биологической дезинфекции  

* Каждый участок был проверен при помощи одного химического и биологического индикатора для каждого из пяти  циклов биологической дезинфекции.

** Среднее количество колониеобразующих единиц СFU  на 100 см² контактной поверхности пола (пластины Rodac) или на 1 л воздуха, отобранного для проб. Среднее число проверенных пяти операций приводится в виде среднего числа +/- 1 стандартное отклонение. СFU >/- 5 рассматривается как значительное.

***Среднее количество колоний дрожжевых клеток и грибов на 100 см² контактной поверхности пола (пластины Rodac) или на 1 л воздуха, отобранного для проб. Среднее число проверенных пяти операций приводится в виде среднего числа +/- стандартное отклонение.

Таблица 3. Результаты микробиологического мониторинга перед и после циклов  по санитарной обработк

* Среднее количество колониеобразующих единиц СFU  на 100 см² контактной поверхности пола (пластины Rodac) или на 1 л воздуха, отобранного для проб. Среднее число проверенных пяти операций приводится в виде среднего числа +/- 1 стандартное отклонение. СFU >/- 5 рассматривается как значительное.

** Среднее количество колоний дрожжевых клеток и грибов на 100 см² контактной поверхности пола (пластины Rodac) или на 1 л воздуха, отобранного для проб. Среднее число проверенных пяти операций приводится в виде среднего числа +/- стандартное отклонение.

Таблица 4. Биологическая дезинфекция пяти отработавших воздуходувных устройств системы индивидуальной вентиляции клеток

*  Каждый участок был проверен при помощи одного химического и биологического индикатора для каждого из пяти  циклов биологической дезинфекции.

** Среднее количество колониеобразующих единиц СFU  на 100 см² контактной поверхности пола (пластины Rodac) или на 1 л воздуха, отобранного для проб. Среднее число проверенных пяти операций приводится в виде среднего числа +/- 1 стандартное отклонение. СFU >/- 5 рассматривается как значительное.

***Среднее количество колоний дрожжевых клеток и грибов на 100 см² контактной поверхности пола (пластины Rodac) или на 1 л воздуха, отобранного для проб. Среднее число проверенных пяти операций приводится в виде среднего числа +/- стандартное отклонение.

Метод VHP может быть также использован для дезинфекции вытяжных труб, высокоэффективных сухих воздушных фильтров, теплочувствительного оборудования, такого, как воздуходувные устройства IVC, станции замены клеток и для большого количества лабораторного оборудования (например, для весов, нагревательных плит, стереомикроскопов и центрифуг). Кроме примера, приводимого в данном отчете, мы также провели успешную биологическую дезинфекцию полностью оборудованных трансгенной и эмбриональной лабораторий, при этом до настоящего времени в этой связи не было выявлено никакой физической, химической, функциональной или электронной несовместимости.

По сравнению с другими методами дезинфекции, такими, как санитарная обработка при помощи этиленоксида или формальдегида, которые токсичны и представляют собой опасность для персонала и окружающей среды, биологическая дезинфекция с использованием VHP является безопасной альтернативой. Перекись водорода разделяется на кислород и воду, которые могут быть безопасно выпущены в атмосферу. После санитарной обработки формальдегидом, остатки должны быть нейтрализованы при помощи аммиака. Кроме того, остающаяся соль гексаметилентетрамина должна быть вручную удалена со всех поверхностей помещения. Это соединение может стать причиной закупорки высокоэффективных сухих воздушных фильтров и уменьшить их срок службы. И, более того, санитарная обработка при помощи формальдегида разрушительна для работы помещения и зачастую требует опорожнения во время длительных циклов.

Санитарная обработка с использованием VHP осуществляется автоматически из грязного коридора нашего помещения через вытяжные трубы, и ее можно проводить также в отдельных помещениях. Теоретически персонал подвергался риску воздействия жидкой перекиси водорода только при размещении бутыли с новой перекисью водорода в генератор VHP. Во время санитарной обработки, концентрация VHP на полу рядом с помещением или в генераторе составляет 0.02 промиль или менее, даже с учетом того, что помещения для животных не оборудованы специальными газонепроницаемыми дверями. Тем не менее, как и в случае с любым процессом по санитарной обработке, важно было, чтобы всех поверхности, подлежащие дезинфекции, имели доступ к пару. Дезинфицирующее средство может не проникнуть полностью в  узкие отверстия, что потребует особого внимания. Рекомендуется, чтобы дезинфекция таких мест (например, спускных отверстий в полу) проводилась с применением дезинфицирующего/стерилизующего средства широкого применения.

В заключение добавим, что испаряющаяся перекись водорода представляет собой высоко эффективный и безопасный метод для дезинфекции помещений для животных, а также – теплочувствительных клетей и различных видов лабораторного оборудования. Данный метод может быть проверен, воспроизведен и он значительно сокращает время, необходимое для санитарной обработки (3 часа). Метод VHP требует минимальной рабочей нагрузки и не представляет угрозы для персонала и для окружающей среды. После большого количества циклов по дезинфекции, не было выявлено никаких признаков коррозии или функционального повреждения.

Список благодарностей от авторов

Настоящим мы хотели бы поблагодарить Монику Шиндлер и Симон Шмидт за их знания и техническую помощь, а также – за микробиологический мониторинг.

Список литературы:

1. Петерс Дж.. и Г. Спичер. 1981. Дезинфекция помещений с применением вапоризации формальдегида. Hyg.Med. 6:337-344.
2. Джанке М. и Г. Лауф. 1997. Биологическая дезинфекция цехов розлива большого объема с использованием перекиси водорода. Pharm.Eng. 17:96-108.
3. Суен Дж., Л. Альдерман и М.П. Кили. 1990. Использование перекиси водорода паровой фазы (VPHP) в качестве объемного дезинфицирующего средства, автореферат 33, стр.21. Внутренняя программа и выдержки Международного симпозиума Американского общества микробиологов по химическим гермицидам. Американское общество микробиологов, Вашингтон, D.C.
4. Блок С.С. 1991. Соединения активного кислорода, стр.167-181. С.С. Блок (издание), Дезинфекция, стерилизация и консервация. Lea & Febiger, Филадельфия.
5. Клапес Н.А. и Д. Весли. 1990. Перекись водорода паровой фазы в качестве поверхностного дезинфицирующего/стерилизующего средства. Appl. Environ. Microbiol. 56:503-506.
6. Хекерт Р.А., М. Бест, Л.Т. Джордан, Г.С. Дулак, Д.Л. Эддингтон и У.Г. Стерритт. 1997. Эффективность испаряющейся перекиси водорода против необычных вирусов у животных. Appl. Environ. Microbiol. 63Ж3916-3918.
7. Риклофф Дж. И П. Осрельски. 1989. Устойчивость различных микроорганизмов к испаряющейся перекиси водорода в опытном стерилизаторе настольного типа, выдержка Q-59, стр.339. Выдержки 89-ой ежегодной конференции Американского общества микробиологов. Американское общество микробиологов, Вашингтон, D.C.
8. Кокубо М., Т.Инуе и Дж. Акерс. 1998. Устойчивость типовых спор окружающей среды вида Bacillus к пару перекиси водорода. J.Pharm.Sci.Technol. 52:228-231.

CONTEMPORARY TOPICS©2001, Американская ассоциация по изучению лабораторных животных. Том 40, № 6 / ноябрь, 2001