Dziękujemy za odwiedzenie Nature.com. Używana przez Ciebie wersja przeglądarki ma ograniczoną obsługę CSS. Aby zapewnić Ci najlepsze wrażenia, zalecamy korzystanie z nowszej wersji przeglądarki (lub wyłączenie trybu zgodności w Internet Explorerze). W międzyczasie, aby zapewnić ciągłą obsługę, będziemy renderować witrynę bez stylów i JavaScriptu.
Skażone środowisko opieki zdrowotnej odgrywa istotną rolę w rozprzestrzenianiu się organizmów wielolekoopornych (MDR) i C. difficile. Celem niniejszego badania była ocena wpływu ozonu wytwarzanego przez reaktor plazmowy z wyładowaniem barierowym dielektrycznym (DBD) na działanie opornych na wankomycynę Enterococcus faecalis (VRE), opornych na karbapenemy Klebsiella pneumoniae (CRE), opornych na karbapenemy. Działanie przeciwbakteryjne różnych materiałów zanieczyszczonych zarodnikami Pseudomonas spp. Pseudomonas aeruginosa (CRPA), opornych na karbapenemy Acinetobacter baumannii (CRAB) i Clostridium difficile. Różne materiały zanieczyszczone zarodnikami VRE, CRE, CRPA, CRAB i C. difficile poddano działaniu ozonu w różnych stężeniach i przy różnych czasach ekspozycji. Mikroskopia sił atomowych (AFM) wykazała modyfikację powierzchni bakterii po ozonowaniu. Po zastosowaniu dawki 500 ppm ozonu na VRE i CRAB przez 15 minut, zaobserwowano spadek o około 2 lub więcej log10 w stali nierdzewnej, tkaninach i drewnie, a także spadek o 1-2 log10 w szkle i plastiku. Stwierdzono, że zarodniki C. difficile są bardziej odporne na ozon niż wszystkie inne testowane organizmy. W badaniu AFM, po ozonowaniu, komórki bakteryjne puchły i deformowały się. Ozon wytwarzany przez reaktor plazmowy DBD jest prostym i cennym narzędziem do dekontaminacji MDRO i zarodników C. difficile, które są znanymi patogenami zakażeń w placówkach opieki zdrowotnej.
Pojawienie się organizmów wielolekoopornych (MDR) jest spowodowane niewłaściwym stosowaniem antybiotyków u ludzi i zwierząt i zostało uznane przez Światową Organizację Zdrowia (WHO) za poważne zagrożenie dla zdrowia publicznego1. W szczególności instytucje opieki zdrowotnej coraz częściej stają w obliczu pojawiania się i rozprzestrzeniania MRO. Głównymi MRO są gronkowiec złocisty oporny na metycylinę i enterokoki oporne na wankomycynę (VRE), enterobakterie o rozszerzonym spektrum działania wytwarzające beta-laktamazy (ESBL), pałeczka ropy błękitnej oporna na wiele leków, Acinetobacter baumannii oporna na wiele leków oraz Enterobacter oporna na karbapenemy (CRE). Ponadto zakażenie Clostridium difficile jest główną przyczyną biegunki związanej z opieką zdrowotną, stanowiąc znaczne obciążenie dla systemu opieki zdrowotnej. MDRO i C. difficile przenoszone są przez ręce pracowników służby zdrowia, skażone środowisko lub bezpośrednio z człowieka na człowieka. Najnowsze badania wykazały, że skażone środowiska w placówkach opieki zdrowotnej odgrywają istotną rolę w transmisji MDRO i C. difficile, gdy pracownicy służby zdrowia (HCW) mają kontakt z zanieczyszczonymi powierzchniami lub gdy pacjenci mają bezpośredni kontakt z zanieczyszczonymi powierzchniami3,4. Skażone środowiska w placówkach opieki zdrowotnej zmniejszają częstość występowania zakażeń lub kolonizacji MLRO i C. difficile5,6,7. Biorąc pod uwagę globalne obawy dotyczące wzrostu oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe, oczywiste jest, że potrzebne są dalsze badania nad metodami i procedurami dekontaminacji w placówkach opieki zdrowotnej. Ostatnio bezkontaktowe metody czyszczenia terminali, zwłaszcza urządzenia ultrafioletowe (UV) lub systemy nadtlenku wodoru, zostały uznane za obiecujące metody dekontaminacji. Jednak te dostępne w handlu urządzenia UV lub nadtlenek wodoru są nie tylko drogie, dezynfekcja UV jest skuteczna tylko na odsłoniętych powierzchniach, podczas gdy dezynfekcja plazmowa nadtlenkiem wodoru wymaga stosunkowo długiego czasu dekontaminacji przed kolejnym cyklem dezynfekcji5.
Ozon ma znane właściwości antykorozyjne i można go tanio wytwarzać8. Wiadomo również, że jest toksyczny dla zdrowia ludzkiego, ale może szybko rozkładać się na tlen8. Reaktory plazmowe z wyładowaniem z barierą dielektryczną (DBD) są zdecydowanie najpopularniejszymi generatorami ozonu9. Urządzenia DBD umożliwiają wytwarzanie niskotemperaturowej plazmy w powietrzu i produkcję ozonu. Do tej pory praktyczne zastosowanie ozonu ograniczało się głównie do dezynfekcji wody w basenach, wody pitnej i ścieków10. W kilku badaniach opisano jego zastosowanie w placówkach opieki zdrowotnej8,11.
W niniejszym badaniu wykorzystaliśmy kompaktowy generator ozonu plazmowego DBD, aby wykazać jego skuteczność w usuwaniu szczepów MDRO i Clostridium difficile, nawet tych zaszczepionych na różnych materiałach powszechnie stosowanych w placówkach medycznych. Ponadto, proces sterylizacji ozonem został wyjaśniony za pomocą obrazów mikroskopii sił atomowych (AFM) komórek poddanych działaniu ozonu.
Szczepy uzyskano z izolatów klinicznych: VRE (SCH 479 i SCH 637), opornej na karbapenemy Klebsiella pneumoniae (CRE; SCH CRE-14 i DKA-1), opornej na karbapenemy Pseudomonas aeruginosa (CRPA; 54 i 83) oraz bakterii opornych na karbapenemy. Bakterie Pseudomonas aeruginosa (CRPA; 54 i 83). oporne Acinetobacter baumannii (CRAB; F2487 i SCH-511). C. difficile uzyskano z Narodowej Kolekcji Kultur Patogenów (NCCP 11840) Koreańskiej Agencji Kontroli i Prewencji Chorób. Szczep został wyizolowany od pacjenta w Korei Południowej w 2019 roku i stwierdzono, że należy do ST15, stosując wielogenowe typowanie sekwencji. Bulion Brain Heart Infusion (BHI) (BD, Sparks, MD, USA) zaszczepiony szczepami VRE, CRE, CRPA i CRAB dobrze wymieszano i inkubowano w temperaturze 37° C przez 24 godziny.
C. difficile posiewano w warunkach beztlenowych na agarze z krwią przez 48 godzin. Następnie kilka kolonii dodano do 5 ml bulionu mózgowo-sercowego i inkubowano w warunkach beztlenowych przez 48 godzin. Następnie hodowlę wytrząsano, dodano 5 ml 95% etanolu, ponownie wytrząsano i pozostawiono w temperaturze pokojowej na 30 minut. Po wirowaniu z prędkością 3000 g przez 20 minut, odrzucono supernatant, a osad zawierający zarodniki i zabite bakterie zawieszono w 0,3 ml wody. Żywe komórki zliczono poprzez spiralne wysianie zawiesiny komórek bakteryjnych na płytkach z agarem z krwią po odpowiednim rozcieńczeniu. Barwienie metodą Grama potwierdziło, że 85–90% struktur bakteryjnych stanowiły zarodniki.
Poniższe badanie przeprowadzono w celu zbadania wpływu ozonu jako środka dezynfekującego na różne powierzchnie zanieczyszczone MDRO i zarodnikami Clostridium difficile, które są znane z powodowania zakażeń związanych z opieką zdrowotną. Przygotuj próbki stali nierdzewnej, tkaniny (bawełna), szkła, plastiku (akryl) i drewna (sosna) o wymiarach jeden centymetr na jeden centymetr. Zdezynfekuj próbki przed użyciem. Wszystkie próbki zostały wysterylizowane w autoklawie przed zakażeniem bakteriami.
W tym badaniu komórki bakteryjne rozprowadzono na różnych powierzchniach podłoża, a także na płytkach agarowych. Panele następnie sterylizowano poprzez wystawienie ich na działanie ozonu przez określony czas i o określonym stężeniu w szczelnie zamkniętej komorze. Na rys. 1 przedstawiono zdjęcie sprzętu do sterylizacji ozonem. Reaktory plazmowe DBD zbudowano poprzez przymocowanie perforowanych i odsłoniętych elektrod ze stali nierdzewnej do przedniej i tylnej strony płytek z tlenku glinu (dielektryka) o grubości 1 mm. W przypadku elektrod perforowanych powierzchnia apertury i otworu wynosiła odpowiednio 3 mm i 0,33 mm. Każda elektroda ma okrągły kształt o średnicy 43 mm. Do przyłożenia napięcia sinusoidalnego o częstotliwości szczytowej około 8 kV (szczyt do szczytu) o częstotliwości 12,5 kHz do perforowanych elektrod użyto zasilacza wysokiego napięcia wysokiej częstotliwości (GBS Elektronik GmbH Minipuls 2.2). W ten sposób do perforowanych elektrod przyłożono napięcie sinusoidalne o częstotliwości szczytowej około 8 kV i częstotliwości szczytowej 12,5 kHz, aby wytworzyć plazmę na krawędziach elektrod. Ponieważ technologia ta opiera się na sterylizacji gazowej, sterylizacja odbywa się w komorze podzielonej objętościowo na górną i dolną komorę, które zawierają odpowiednio próbki skażone bakteriami oraz generatory plazmy. Górna komora posiada dwa zawory do usuwania i odprowadzania resztkowego ozonu. Przed rozpoczęciem eksperymentu zmierzono zmianę stężenia ozonu w pomieszczeniu po włączeniu instalacji plazmowej, korzystając z widma absorpcyjnego linii spektralnej 253,65 nm lampy rtęciowej.
(a) Schemat eksperymentalnego układu do sterylizacji bakterii na różnych materiałach z wykorzystaniem ozonu generowanego w reaktorze plazmowym DBD oraz (b) stężenie ozonu i czas generowania plazmy w komorze sterylizacyjnej. Rysunek wykonano przy użyciu oprogramowania OriginPro w wersji 9.0 (oprogramowanie OriginPro, Northampton, MA, USA; https://www.originlab.com).
Najpierw, poprzez sterylizację komórek bakteryjnych umieszczonych na płytkach agarowych ozonem, przy jednoczesnej zmianie stężenia ozonu i czasu obróbki, określono odpowiednie stężenie ozonu i czas obróbki w celu dekontaminacji MDRO i C. difficile. Podczas procesu sterylizacji komora jest najpierw przedmuchiwana powietrzem otoczenia, a następnie napełniana ozonem poprzez włączenie jednostki plazmowej. Po poddaniu próbek działaniu ozonu przez ustalony czas, pompa membranowa usuwa pozostały ozon. Do pomiarów wykorzystano próbkę pełnej 24-godzinnej hodowli (~108 CFU/ml). Próbki zawiesin komórek bakteryjnych (20 μl) najpierw rozcieńczono seryjnie dziesięciokrotnie sterylnym roztworem soli fizjologicznej, a następnie próbki te rozprowadzono na płytkach agarowych wysterylizowanych ozonem w komorze. Następnie powtórzone próbki, składające się z próbek wystawionych i nie wystawionych na działanie ozonu, inkubowano w temperaturze 37°C przez 24 godziny i liczono kolonie w celu oceny skuteczności sterylizacji.
Ponadto, zgodnie z warunkami sterylizacji zdefiniowanymi w powyższym badaniu, efekt dekontaminacji tej technologii na MDRO i C. difficile został oceniony przy użyciu kuponów wykonanych z różnych materiałów (stal nierdzewna, tkanina, szkło, plastik i kupony drewniane) powszechnie stosowanych w placówkach medycznych. Użyto kompletnych 24-godzinnych kultur (~108 cfu/ml). Próbki zawiesiny komórek bakteryjnych (20 μl) rozcieńczono seryjnie dziesięciokrotnie sterylnym roztworem soli fizjologicznej, a następnie kupony zanurzono w tych rozcieńczonych bulionach w celu oceny zanieczyszczenia. Próbki pobrane po zanurzeniu w bulionie rozcieńczającym umieszczono w sterylnych szalkach Petriego i suszono w temperaturze pokojowej przez 24 godziny. Załóż pokrywkę szalki Petriego na próbkę i ostrożnie umieść ją w komorze testowej. Zdejmij pokrywkę z szalki Petriego i wystaw próbkę na działanie ozonu o stężeniu 500 ppm przez 15 minut. Próbki kontrolne umieszczono w komorze bezpieczeństwa biologicznego i nie wystawiano na działanie ozonu. Bezpośrednio po ekspozycji na ozon, próbki i próbki nienapromieniowane (tj. próbki kontrolne) zmieszano z jałowym roztworem soli fizjologicznej za pomocą mieszadła wirowego w celu wyizolowania bakterii z powierzchni. Eluowaną zawiesinę rozcieńczono seryjnie 10-krotnie jałowym roztworem soli fizjologicznej, po czym liczbę rozcieńczonych bakterii oznaczono na płytkach agarowych z krwią (dla bakterii tlenowych) lub płytkach agarowych z krwią beztlenową dla Brucella (dla Clostridium difficile) i inkubowano w temperaturze 37°C przez 24 godziny lub w warunkach beztlenowych przez 48 godzin w temperaturze 37°C w dwóch powtórzeniach w celu określenia początkowego stężenia inokulum. Różnicę w liczbie bakterii między próbkami kontrolnymi nienapromieniowanymi a próbkami napromieniowanymi obliczono, aby uzyskać logarytmiczną redukcję liczby bakterii (tj. skuteczność sterylizacji) w warunkach testowych.
Komórki biologiczne muszą być unieruchomione na płytce obrazowej AFM; dlatego jako podłoże stosuje się płaski i jednolicie chropowaty krążek miki o skali chropowatości mniejszej niż rozmiar komórki. Średnica i grubość krążków wynosiły odpowiednio 20 mm i 0,21 mm. Aby mocno zakotwiczyć komórki na powierzchni, powierzchnię miki pokryto poli-L-lizyną (200 µl), co spowodowało naładowanie jej dodatnio, a błony komórkowej ujemne. Po pokryciu poli-L-lizyną krążki miki przemyto 3 razy 1 ml dejonizowanej (DI) wody i wysuszono na powietrzu przez noc. Następnie komórki bakteryjne naniesiono na powierzchnię miki pokrytą poli-L-lizyną poprzez dozowanie rozcieńczonego roztworu bakteryjnego, pozostawiono na 30 minut, a następnie powierzchnię miki przemyto 1 ml dejonizowanej wody.
Połowę próbek poddano działaniu ozonu, a morfologię powierzchni płytek mikowych zawierających zarodniki VRE, CRAB i C. difficile uwidoczniono za pomocą mikroskopu AFM (XE-7, systemy park). Tryb pracy mikroskopu AFM to tryb stukowy, który jest powszechną metodą obrazowania komórek biologicznych. W eksperymentach wykorzystano mikrowspornik zaprojektowany do pracy w trybie bezkontaktowym (OMCL-AC160TS, OLYMPUS Microscopy). Obrazy AFM rejestrowano z częstotliwością skanowania sondy 0,5 Hz, co skutkowało rozdzielczością obrazu 2048 × 2048 pikseli.
Aby określić warunki, w których reaktory plazmowe DBD są skuteczne w sterylizacji, przeprowadziliśmy serię eksperymentów z użyciem zarówno MDRO (VRE, CRE, CRPA i CRAB), jak i C. difficile, aby zmienić stężenie ozonu i czas ekspozycji. Na rys. 1b przedstawiono krzywą stężenia ozonu w czasie dla każdego warunku testowego po włączeniu urządzenia plazmowego. Stężenie wzrastało logarytmicznie, osiągając odpowiednio 300 i 500 ppm po 1,5 i 2,5 minuty. Wstępne testy z VRE wykazały, że minimalne stężenie wymagane do skutecznej dekontaminacji bakterii wynosi 300 ppm ozonu przez 10 minut. Zatem w poniższych eksperymentach MDRO i C. difficile były wystawione na działanie ozonu w dwóch różnych stężeniach (300 i 500 ppm) i przez dwa różne czasy ekspozycji (10 i 15 minut). Skuteczność sterylizacji dla każdej dawki ozonu i czasu ekspozycji została obliczona i przedstawiona w Tabeli 1. Ekspozycja na ozon w stężeniu 300 lub 500 ppm przez 10–15 minut spowodowała ogólną redukcję VRE o 2 lub więcej log10. Tak wysoki poziom eliminacji bakterii przez CRE uzyskano po 15 minutach ekspozycji na ozon w stężeniu 300 lub 500 ppm. Dużą redukcję CRPA (> 7 log10) uzyskano po ekspozycji na 500 ppm ozonu przez 15 minut. Dużą redukcję CRPA (> 7 log10) uzyskano po ekspozycji na 500 ppm ozonu przez 15 minut. Высокое снижение CRPA (> 7 log10) было достигнуто при воздействии 500 частей на миллион озона в течение 15 minut. Dużą redukcję CRPA (> 7 log10) uzyskano po ekspozycji na 500 ppm ozonu przez 15 minut.500 ppm 的臭氧15 分钟后，可大幅降低CRPA (> 7 log10)。500 ppm 的臭氧15 分钟后，可大幅降低CRPA (> 7 log10)。 Wysoka wydajność CRPA (> 7 log10) 15-minutowa dawka 500 ppm. Znaczne zmniejszenie CRPA (> 7 log10) po 15-minutowej ekspozycji na ozon w stężeniu 500 ppm.Nieznaczne zabijanie bakterii CRAB przy stężeniu ozonu 300 ppm; jednak przy stężeniu ozonu 500 ppm nastąpiła redukcja > 1,5 log10. jednak przy stężeniu ozonu 500 ppm nastąpiła redukcja > 1,5 log10. однако при концентрации озона 500 частей на миллион наблюдалось снижение > 1,5 log10. jednak przy stężeniu ozonu wynoszącym 500 ppm zaobserwowano spadek >1,5 log10.然而, 500 ppm 臭氧下, 减少了> 1,5 log10.然而, 500 ppm 臭氧下, 减少了> 1,5 log10. Однако при концентрации озона 500 частей на миллион наблюдалось снижение >1,5 log10. Jednakże przy stężeniu ozonu wynoszącym 500 ppm zaobserwowano spadek >1,5 log10. Poddanie zarodników C. difficile działaniu ozonu w stężeniu 300 lub 500 ppm spowodowało redukcję > 2,5 log10. Poddanie zarodników C. difficile działaniu ozonu w stężeniu 300 lub 500 ppm spowodowało redukcję > 2,5 log10. Воздействие на споры C. difficile озона с концентрацией 300 i 500 частей на миллион приводило к снижению > 2,5 log10. Narażenie zarodników C. difficile na działanie ozonu w stężeniu 300 lub 500 ppm spowodowało redukcję >2,5 log10.将艰难梭菌孢子暴露于300 或500 ppm 的臭氧中导致> 2,5 log10 减少。 300–500 ppm Wartość > 2,5 log10. Воздействие на споры C. difficile озона с концентрацией 300 i 500 частей на миллион приводило к снижению >2,5 log10. Narażenie zarodników C. difficile na działanie ozonu w stężeniu 300 lub 500 ppm spowodowało redukcję >2,5 log10.
Na podstawie powyższych eksperymentów stwierdzono, że wystarczające jest inaktywowanie bakterii przy dawce 500 ppm ozonu przez 15 minut. Przetrwalniki VRE, CRAB i C. difficile zostały przetestowane pod kątem bakteriobójczego działania ozonu na różnych materiałach, w tym stali nierdzewnej, tkaninach, szkle, plastiku i drewnie powszechnie stosowanych w szpitalach. Ich skuteczność sterylizacji przedstawiono w Tabeli 2. Organizmy testowe oceniano dwukrotnie. W przypadku VRE i CRAB ozon był mniej skuteczny na powierzchniach szklanych i plastikowych, chociaż zaobserwowano redukcję log10 o czynnik około 2 lub więcej na powierzchniach ze stali nierdzewnej, tkanin i drewna. Stwierdzono, że zarodniki C. difficile są bardziej odporne na działanie ozonu niż wszystkie inne testowane organizmy. Aby statystycznie zbadać wpływ ozonu na działanie zabijające różnych materiałów przeciwko VRE, CRAB i C. difficile, zastosowano testy t do porównania różnic między liczbą CFU na mililitr w grupie kontrolnej i eksperymentalnej na różnych materiałach (Rys. 2). Między szczepami wykazano statystycznie istotne różnice, ale bardziej istotne różnice zaobserwowano w przypadku zarodników VRE i CRAB niż w przypadku zarodników C. difficile.
Wykres punktowy wpływu ozonu na zabijanie bakterii w różnych materiałach (a) VRE, (b) CRAB i (c) C. difficile.
Obrazowanie AFM wykonano na zarodnikach VRE, CRAB i C. difficile poddanych działaniu ozonu i niepoddanych działaniu ozonu, aby szczegółowo zbadać proces sterylizacji gazem ozonowym. Na rys. 3a, c i e przedstawiono obrazy AFM odpowiednio niepoddanych działaniu ozonu zarodników VRE, CRAB i C. difficile. Jak widać na obrazach 3D, komórki są gładkie i nienaruszone. Rysunki 3b, d i f przedstawiają zarodniki VRE, CRAB i C. difficile po działaniu ozonu. Nie tylko zmniejszyły się one pod względem wielkości, ale ich powierzchnia stała się zauważalnie bardziej szorstka po ekspozycji na ozon.
Obrazy AFM nieleczonych VRE, MRAB i zarodników C. difficile (a, c, e) i (b, d, f) poddanych działaniu ozonu w stężeniu 500 ppm przez 15 minut. Obrazy wykonano przy użyciu oprogramowania Park Systems XEI w wersji 5.1.6 (XEI Software, Suwon, Korea; https://www.parksystems.com/102-products/park-xe-bio).
Nasze badania pokazują, że ozon wytwarzany przez urządzenia plazmowe DBD wykazuje zdolność do skutecznej dekontaminacji MDRO i zarodników C. difficile, które są znane jako główne przyczyny zakażeń w placówkach opieki zdrowotnej. Ponadto, biorąc pod uwagę fakt, że zanieczyszczenie środowiska MDRO i zarodnikami C. difficile może być źródłem zakażeń w placówkach opieki zdrowotnej, w naszych badaniach stwierdzono skuteczność bakteriobójczego działania ozonu w przypadku materiałów używanych głównie w warunkach szpitalnych. Testy dekontaminacji przeprowadzono z użyciem urządzeń plazmowych DBD po sztucznym zanieczyszczeniu materiałów, takich jak stal nierdzewna, tkaniny, szkło, plastik i drewno, zarodnikami MDRO i C. difficile. W rezultacie, chociaż efekt dekontaminacji różni się w zależności od materiału, zdolność dekontaminacyjna ozonu jest niezwykła.
Często dotykane przedmioty w salach szpitalnych wymagają rutynowej, niskopoziomowej dezynfekcji. Standardową metodą dekontaminacji takich przedmiotów jest ręczne czyszczenie płynnym środkiem dezynfekującym, takim jak czwartorzędowy związek amoniowy13. Nawet przy ścisłym przestrzeganiu zaleceń dotyczących stosowania środków dezynfekujących, MPO jest trudny do usunięcia tradycyjnymi metodami czyszczenia środowiska (zwykle ręcznymi)14. Dlatego potrzebne są nowe technologie, takie jak metody bezkontaktowe. W związku z tym wzrosło zainteresowanie gazowymi środkami dezynfekującymi, w tym nadtlenkiem wodoru i ozonem10. Zaletą gazowych środków dezynfekujących jest to, że docierają one do miejsc i przedmiotów, do których nie docierają tradycyjne metody ręczne. Nadtlenek wodoru niedawno zaczęto stosować w placówkach medycznych, jednak sam nadtlenek wodoru jest toksyczny i należy go obchodzić zgodnie z rygorystycznymi procedurami. Sterylizacja plazmowa nadtlenkiem wodoru wymaga stosunkowo długiego czasu oczyszczania przed kolejnym cyklem sterylizacji. Z kolei ozon działa jako środek antybakteryjny o szerokim spektrum działania, skuteczny przeciwko bakteriom i wirusom opornym na inne środki dezynfekujące8,11,15. Ponadto ozon można tanio wytwarzać z powietrza atmosferycznego i nie wymaga on dodatkowych toksycznych substancji chemicznych, które mogą pozostawiać szkodliwy ślad w środowisku, ponieważ ostatecznie rozpada się na tlen. Jednak powód, dla którego ozon nie jest powszechnie stosowany jako środek dezynfekujący, jest następujący. Ozon jest toksyczny dla zdrowia ludzkiego, dlatego jego stężenie nie przekracza 0,07 ppm średnio przez ponad 8 godzin16, dlatego opracowano i wprowadzono na rynek sterylizatory ozonowe, głównie do oczyszczania spalin. Możliwe jest również wdychanie gazu i wytwarzanie nieprzyjemnego zapachu po dekontaminacji5,8. Ozon nie był aktywnie stosowany w placówkach medycznych. Jednak ozon może być bezpiecznie stosowany w komorach sterylizacyjnych i przy odpowiednich procedurach wentylacji, a jego usuwanie można znacznie przyspieszyć dzięki zastosowaniu katalizatora. W niniejszym badaniu wykazujemy, że sterylizatory plazmowe ozonowe mogą być stosowane do dezynfekcji w placówkach opieki zdrowotnej. Opracowaliśmy urządzenie o wysokich możliwościach sterylizacji, łatwej obsłudze i szybkim serwisie dla pacjentów hospitalizowanych. Ponadto opracowaliśmy prosty system sterylizacji, który wykorzystuje powietrze otoczenia bez dodatkowych kosztów. Do tej pory brak wystarczających informacji na temat minimalnych wymagań dotyczących ozonu do inaktywacji MDRO. Sprzęt użyty w naszych badaniach jest łatwy w konfiguracji i charakteryzuje się krótkim czasem pracy, co powinno być przydatne do częstej sterylizacji sprzętu.
Mechanizm bakteriobójczego działania ozonu nie jest do końca jasny. Liczne badania wykazały, że ozon uszkadza błony komórkowe bakterii, prowadząc do wycieku wewnątrzkomórkowego i ostatecznie do lizy komórek17,18. Ozon może zakłócać aktywność enzymatyczną komórek poprzez reakcję z grupami tiolowymi oraz modyfikować zasady purynowe i pirymidynowe w kwasach nukleinowych. W niniejszym badaniu zobrazowano morfologię przetrwalników VRE, CRAB i C. difficile przed i po ozonowaniu. Stwierdzono, że nie tylko zmniejszyły się ich rozmiary, ale również stały się znacznie bardziej szorstkie na powierzchni, co wskazuje na uszkodzenie lub korozję błony zewnętrznej. Ozon, w połączeniu z innymi materiałami komórkowymi, ma silne właściwości utleniające. Uszkodzenia te mogą prowadzić do inaktywacji komórek, w zależności od stopnia zaawansowania zmian komórkowych.
Zarodniki C. difficile są trudne do usunięcia z sal szpitalnych. Zarodniki pozostają w miejscach, w których zostały wydalone 10,20. Ponadto, w tym badaniu, chociaż maksymalna logarytmiczna 10-krotna redukcja liczby bakterii na płytkach agarowych przy stężeniu 500 ppm ozonu przez 15 minut wyniosła 2,73, bakteriobójcze działanie ozonu na różne materiały zawierające zarodniki C. difficile zostało zmniejszone. Dlatego można rozważyć różne strategie w celu zmniejszenia zakażenia C. difficile w placówkach opieki zdrowotnej. W przypadku stosowania wyłącznie w izolowanych komorach C. difficile, przydatne może być również dostosowanie czasu ekspozycji i intensywności ozonowania. Ponadto należy pamiętać, że metoda dekontaminacji ozonem nie może całkowicie zastąpić konwencjonalnego ręcznego czyszczenia środkami dezynfekującymi i strategiami przeciwdrobnoustrojowymi, a także może być bardzo skuteczna w zwalczaniu C. difficile 5 . W tym badaniu skuteczność ozonu jako środka dezynfekującego była różna dla różnych rodzajów MPO. Skuteczność może zależeć od kilku czynników, takich jak stadium wzrostu, ściana komórkowa i wydajność mechanizmów naprawczych21,22. Przyczyną zróżnicowanego działania sterylizującego ozonu na powierzchnię każdego materiału może być tworzenie biofilmu. Wcześniejsze badania wykazały, że E. faecium i E. faecium zwiększają odporność na czynniki środowiskowe, gdy występują w postaci biofilmu23,24,25. Jednak niniejsze badanie pokazuje, że ozon ma znaczący wpływ bakteriobójczy na zarodniki MDRO i C. difficile.
Ograniczeniem naszego badania jest ocena wpływu retencji ozonu po remediacji. Może to prowadzić do przeszacowania liczby żywych komórek bakteryjnych.
Chociaż badanie przeprowadzono w celu oceny skuteczności ozonu jako środka dezynfekującego w warunkach szpitalnych, trudno jest uogólnić nasze wyniki na wszystkie placówki szpitalne. W związku z tym konieczne są dalsze badania w celu sprawdzenia przydatności i kompatybilności tego sterylizatora ozonowego DBD w rzeczywistych warunkach szpitalnych.
Ozon wytwarzany przez reaktory plazmowe DBD może być prostym i skutecznym środkiem dekontaminacyjnym w przypadku MDRO i Clostridium difficile. Dlatego ozonowanie można uznać za skuteczną alternatywę dla dezynfekcji środowiska szpitalnego.
Zestawy danych wykorzystane i/lub przeanalizowane w niniejszym badaniu są dostępne u ich autorów na uzasadnione żądanie.
Globalna strategia WHO mająca na celu powstrzymanie oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe. https://www.who.int/drugresistance/WHO_Global_Strategy.htm/en/ Dostępna.
Dubberke, ER i Olsen, MA Obciążenie systemu opieki zdrowotnej bakteriami Clostridium difficile. Dubberke, ER i Olsen, MA Obciążenie systemu opieki zdrowotnej bakteriami Clostridium difficile.Dubberke, ER i Olsen, MA Obciążenie Clostridium difficile w systemie opieki zdrowotnej. Dubberke, ER & Olsen, MA Informacje o produkcie Dubberke, ER i Olsen, MADubberke, ER i Olsen, MA Obciążenie systemu opieki zdrowotnej bakterią Clostridium difficile.kliniczny. Zakaź. Dis. https://doi.org/10.1093/cid/cis335 (2012).
Boyce, JM Zanieczyszczenie środowiska ma znaczący wpływ na zakażenia szpitalne. J. Hospital. Infect. 65 (załącznik 2), 50-54. https://doi.org/10.1016/s0195-6701(07)60015-2 (2007).
Kim, YA, Lee, H. & K L.,. Kim, YA, Lee, H. & K L.,.Kim, YA, Lee, H. i KL,. Kim, YA, Lee, H. & K L.,. Kim, YA, Lee, H. & K L.,.Kim, YA, Lee, H. i KL,.Kontrola zanieczyszczeń i zakażeń środowiska szpitalnego bakteriami chorobotwórczymi [J. Korea J. Hospital Infection Control. 20(1), 1-6 (2015).
Dancer, SJ Walka z zakażeniami szpitalnymi: zwrócenie uwagi na rolę środowiska i nowe technologie dezynfekcji. kliniczny. mikroorganizm. otwarty 27(4), 665–690. https://doi.org/10.1128/cmr.00020-14 (2014).
Weber, DJ i in. Skuteczność urządzeń UV i systemów nadtlenku wodoru w dekontaminacji obszarów terminalnych: skupienie się na badaniach klinicznych. Tak. J. Kontrola zakażeń. 44 (5 uzupełnień), e77-84. https://doi.org/10.1016/j.ajic.2015.11.015 (2016).
Siani, H. i Maillard, JY Najlepsze praktyki w zakresie dekontaminacji środowiska opieki zdrowotnej. Siani, H. i Maillard, JY Najlepsze praktyki w zakresie dekontaminacji środowiska opieki zdrowotnej. Siani, H. & Maillard, JY Передовая практика дезактивации среды здравоохранения. Siani, H. i Maillard, JY Dobre praktyki w zakresie dekontaminacji placówek służby zdrowia. Siani, H. & Maillard, JY 医疗环境净化的最佳实践. Siani, H. i Maillard, JY Najlepsze praktyki w zakresie oczyszczania środowiska medycznego. Siani, H. & Maillard, JY Передовой опыт обеззараживания медицинских учреждений. Siani, H. i Maillard, JY Najlepsze praktyki w zakresie dekontaminacji placówek medycznych.EURO. J. Clin. mikroorganizm Zakazić Dis. 34(1), 1-11. https://doi.org/10.1007/s10096-014-2205-9 (2015).
Sharma, M. i Hudson, JB Ozon jest skutecznym i praktycznym środkiem antybakteryjnym. Sharma, M. i Hudson, JB Ozon jest skutecznym i praktycznym środkiem antybakteryjnym.Sharma, M. i Hudson, JB Gazowy ozon jest skutecznym i praktycznym środkiem antybakteryjnym. Sharma, M. & Hudson, JB Więcej informacji Sharma, M. i Hudson, JBSharma, M. i Hudson, JB Gazowy ozon jest skutecznym i praktycznym środkiem przeciwdrobnoustrojowym.Tak. J. Zakażenie. kontrola. 36(8), 559-563. https://doi.org/10.1016/j.ajic.2007.10.021 (2008).
Seung-Lok Pak, J.-DM, Lee, S.-H. & Shin, S.-Y. & Shin, S.-Y.i Shin, S.-Yu. & Shin, S.-Y. & Shin, S.-Y.i Shin, S.-Yu.Ozon jest efektywnie wytwarzany za pomocą elektrod płytowych z siatką w generatorze ozonu typu wyładowczego z barierą dielektryczną. J. Electrostatics. 64(5), 275-282. https://doi.org/10.1016/j.elstat.2005.06.007 (2006).
Moat, J., Cargill, J., Shone, J. i Upton, M. Zastosowanie nowego procesu dekontaminacji z wykorzystaniem gazowego ozonu. Moat, J., Cargill, J., Shone, J. i Upton, M. Zastosowanie nowego procesu dekontaminacji z wykorzystaniem gazowego ozonu.Moat J., Cargill J., Sean J. i Upton M. Zastosowanie nowego procesu dekontaminacji z wykorzystaniem ozonu. Moat, J., Cargill, J., Shone, J. & Upton, M. 使用气态臭氧的新型净化工艺的应用. Moat, J., Cargill, J., Shone, J. i Upton, M.Moat J., Cargill J., Sean J. i Upton M. Zastosowanie nowego procesu oczyszczania z wykorzystaniem ozonu.Can. J. Mikroorganizmy. 55(8), 928–933. https://doi.org/10.1139/w09-046 (2009).
Zoutman, D., Shannon, M. i Mandel, A. Skuteczność nowatorskiego systemu opartego na ozonie do szybkiej dezynfekcji wysokiego poziomu pomieszczeń i powierzchni placówek służby zdrowia. Zoutman, D., Shannon, M. i Mandel, A. Skuteczność nowatorskiego systemu opartego na ozonie do szybkiej dezynfekcji wysokiego poziomu pomieszczeń i powierzchni placówek służby zdrowia.Zutman, D., Shannon, M. i Mandel, A. Skuteczność nowego systemu opartego na ozonie do szybkiej dezynfekcji wysokiego poziomu środowisk medycznych i powierzchni. Zoutman, D., Shannon, M. i Mandel, A. 新型臭氧系统对医疗保健空间和表面进行快速高水平消毒的有效性. Zoutman, D., Shannon, M. i Mandel, A.Zutman, D., Shannon, M. i Mandel, A. Skuteczność nowego systemu ozonowego do szybkiej dezynfekcji wysokiego poziomu środowisk medycznych i powierzchni.Tak. J. Kontrola zakażeń. 39(10), 873-879. https://doi.org/10.1016/j.ajic.2011.01.012 (2011).
Wullt, M., Odenholt, I. i Walder, M. Działanie trzech środków dezynfekujących i zakwaszonego azotynu na zarodniki Clostridium difficile. Wullt, M., Odenholt, I. i Walder, M. Działanie trzech środków dezynfekujących i zakwaszonego azotynu na zarodniki Clostridium difficile.Woollt, M., Odenholt, I. i Walder, M. Działanie trzech środków dezynfekujących i zakwaszonego azotynu na zarodniki Clostridium difficile.Vullt M, Odenholt I i Walder M. Aktywność trzech środków dezynfekujących i zakwaszonych azotynów wobec zarodników Clostridium difficile. Szpital Kontroli Zakażeń. Epidemiologia. 24(10), 765-768. https://doi.org/10.1086/502129 (2003).
Ray, A. i in. Dekontaminacja parą nadtlenku wodoru podczas epidemii Acinetobacter baumannii opornej na wiele leków w szpitalu opieki długoterminowej. Szpital Kontroli Zakażeń. Epidemiologia. 31(12), 1236-1241. https://doi.org/10.1086/657139 (2010).
Ekshtein, BK i in. Zmniejszenie skażenia powierzchni środowiskowych Clostridium difficile i enterokokami opornymi na wankomycynę po wdrożeniu środków mających na celu ulepszenie metod czyszczenia. Choroba zakaźna Marynarki Wojennej. 7, 61. https://doi.org/10.1186/1471-2334-7-61 (2007).
Martinelli, M., Giovannangeli, F., Rotunno, S., Trombetta, CM i Montomoli, E. Oczyszczanie wody i powietrza ozonem jako alternatywna technologia dezynfekcji. Martinelli, M., Giovannangeli, F., Rotunno, S., Trombetta, CM i Montomoli, E. Oczyszczanie wody i powietrza ozonem jako alternatywna technologia dezynfekcji.Martinelli, M., Giovannangeli, F., Rotunno, S., Trombetta, KM i Montomoli, E. Ozonowe oczyszczanie wody i powietrza jako alternatywna technologia sanitarna. Martinelli, M., Giovannangeli, F., Rotunno, S., Trombetta, CM i Montomoli, E. 水和空气臭氧处理作为替代消毒技术. Martinelli, M., Giovannangeli, F., Rotunno, S., Trombetta, CM i Montomoli, E.Martinelli M, Giovannangeli F, Rotunno S, Trombetta SM i Montomoli E. Ozonowanie wody i powietrza jako alternatywna metoda dezynfekcji.J. Poprzednia strona. medycyna. Hagrid. 58(1), E48-e52 (2017).
Ministerstwo Środowiska Korei. https://www.me.go.kr/mamo/web/index.do?menuId=586 (2022). Stan na 12 stycznia 2022 r.
Thanomsub, B. i in. Wpływ obróbki ozonem na wzrost komórek bakteryjnych i zmiany ultrastrukturalne. Dodatek J. Gen. mikroorganizm. 48(4), 193-199. https://doi.org/10.2323/jgam.48.193 (2002).
Zhang, YQ, Wu, QP, Zhang, JM i Yang, XH Wpływ ozonu na przepuszczalność i ultrastrukturę błon komórkowych u Pseudomonas aeruginosa. Zhang, YQ, Wu, QP, Zhang, JM i Yang, XH Wpływ ozonu na przepuszczalność i ultrastrukturę błon komórkowych u Pseudomonas aeruginosa. Zhang, YQ, Wu, QP, Zhang, JM & Yang, XH Najbardziej popularna metoda leczenia Pseudomonas aeruginosa. Zhang, YQ, Wu, QP, Zhang, JM i Yang, XH Wpływ ozonu na przepuszczalność błon i ultrastrukturę Pseudomonas aeruginosa. Zhang, YQ, Wu, QP, Zhang, JM i Yang, XH 臭氧对铜绿假单胞菌膜通透性和超微结构的影响. Zhang, YQ, Wu, QP, Zhang, JM i Yang, XH Zhang, YQ, Wu, QP, Zhang, JM & Yang, XH Najbardziej popularna metoda leczenia Pseudomonas aeruginosa. Zhang, YQ, Wu, QP, Zhang, JM i Yang, XH Wpływ ozonu na przepuszczalność błon i ultrastrukturę Pseudomonas aeruginosa.J. Zastosowanie. mikroorganizm. 111(4), 1006-1015. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2011.05113.x (2011).
Russell, AD Podobieństwa i różnice w odpowiedziach drobnoustrojów na fungicydy. J. Antybiotyki. chemioterapia. 52(5), 750-763. https://doi.org/10.1093/jac/dkg422 (2003).
Whitaker, J., Brown, BS, Vidal, S. i Calcaterra, M. Opracowanie protokołu eliminującego Clostridium difficile: wspólne przedsięwzięcie. Whitaker, J., Brown, BS, Vidal, S. i Calcaterra, M. Opracowanie protokołu eliminującego Clostridium difficile: wspólne przedsięwzięcie.Whitaker J, Brown BS, Vidal S i Calcaterra M. Opracowanie protokołu eliminacji Clostridium difficile: przedsięwzięcie wspólne. Whitaker, J., Brown, BS, Vidal, S. & Calcaterra, M. 设计一种消除艰难梭菌的方案:合作企业. Whitaker, J., Brown, BS, Vidal, S. i Calcaterra, M.Whitaker, J., Brown, BS, Vidal, S. i Calcaterra, M. Opracowanie protokołu eliminacji Clostridium difficile: przedsięwzięcie wspólne.Tak. J. Kontrola zakażeń. 35(5), 310-314. https://doi.org/10.1016/j.ajic.2006.08.010 (2007).
Broadwater, WT, Hoehn, RC i King, PH Wrażliwość trzech wybranych gatunków bakterii na ozon. Broadwater, WT, Hoehn, RC i King, PH Wrażliwość trzech wybranych gatunków bakterii na ozon. Broadwater, WT, Hoehn, RC & King, PH Чувствительность трех выбранных видов бактерий к озону. Broadwater, WT, Hoehn, RC i King, PH Wrażliwość trzech wybranych gatunków bakterii na ozon. Broadwater, WT, Hoehn, RC & King, PH 三种选定细菌对臭氧的敏感性. Broadwater, WT, Hoehn, RC i King, PH Broadwater, WT, Hoehn, RC & King, PH Чувствительность трех выбранных бактерий к озону. Broadwater, WT, Hoehn, RC i King, PH Wrażliwość trzech wybranych bakterii na ozon.oświadczenie. mikroorganizm. 26(3), 391–393. https://doi.org/10.1128/am.26.3.391-393.1973 (1973).
Patil, S., Valdramidis, VP, Karatzas, KA, Cullen, PJ i Bourke, P. Ocena mechanizmu stresu oksydacyjnego u drobnoustrojów w wyniku obróbki ozonem na podstawie reakcji mutantów Escherichia coli. Patil, S., Valdramidis, VP, Karatzas, KA, Cullen, PJ i Bourke, P. Ocena mechanizmu stresu oksydacyjnego u drobnoustrojów w wyniku obróbki ozonem na podstawie reakcji mutantów Escherichia coli.Patil, S., Valdramidis, VP, Karatzas, KA, Cullen, PJ i Burk, P. Ocena mechanizmu stresu oksydacyjnego u drobnoustrojów poprzez obróbkę ozonem z reakcji mutantów Escherichia coli. Patil, S., Valdramidis, wiceprezes, Karatzas, KA, Cullen, PJ i Bourke, P.通过大肠杆菌突变体的反应评估臭氧处理的微生物氧化应激机制. Patil, S., Valdramidis, wiceprezes, Karatzas, KA, Cullen, PJ i Bourke, P.Patil, S., Valdramidis, VP, Karatsas, KA, Cullen, PJ i Bourque, P. Ocena mechanizmów stresu oksydacyjnego u drobnoustrojów w leczeniu ozonem poprzez reakcje mutantów Escherichia coli.J. Zastosowanie. mikroorganizm. 111(1), 136-144. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2011.05021.x (2011).
Greene, C., Wu, J., Rickard, AH i Xi, C. Ocena zdolności Acinetobacter baumannii do tworzenia biofilmów na sześciu różnych powierzchniach biomedycznych. Greene, C., Wu, J., Rickard, AH i Xi, C. Ocena zdolności Acinetobacter baumannii do tworzenia biofilmów na sześciu różnych powierzchniach biomedycznych.Green, K., Wu, J., Rickard, A. Kh. i Si, K. Ocena zdolności bakterii Acinetobacter baumannii do tworzenia biofilmów na sześciu różnych powierzchniach o znaczeniu biomedycznym. Greene, C., Wu, J., Rickard, AH i Xi, C. Przeczytaj więcej Greene, C., Wu, J., Rickard, AH i Xi, C. Ocena zdolności 鲍曼不动天生在六种 do tworzenia biofilmu na różnych powierzchniach istotnych biomedycznie.Green, K., Wu, J., Rickard, A. Kh. i Si, K. Ocena zdolności bakterii Acinetobacter baumannii do tworzenia biofilmów na sześciu różnych powierzchniach o znaczeniu biomedycznym.Wright. zastosowanie mikroorganizmu 63(4), 233-239. https://doi.org/10.1111/lam.12627 (2016).