Neue Verfahren und Methoden der Desinfektion - Dr. Markus Wehrl wfk - Cleaning Technology Institute e.V., Krefeld 11:10-11:40 Uhr - hykomed
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Neue Verfahren und Methoden der Desinfektion Dr. Markus Wehrl wfk – Cleaning Technology Institute e.V., Krefeld 11:10-11:40 Uhr
Desinfektion
Desinfektion ist NICHT:
….die Reduktion von Bakterien um 99 % oder 99,9 % oder
99,99 % !!
Desinfektion IST:
…einen Gegenstand/ein Objekt in einen Zustand zu
versetzen, sodass davon KEIN Infektionsrisiko mehr
ausgeht…..
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / Herne
Wirkmechanismen
• Denaturierung von Proteinen / Enzymen
• Chemische Veränderung der Nukleinsäuren
• Auflösung/Blockierung von Lipiden und
Membranbestandteilen
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:
A-DNA,_B-DNA_and_Z-DNA.png
https://de.wikipedia.org/wiki/Enzym#/media/Datei:
TriosePhosphateIsomerase_Ribbon_pastel_trans
.png
https://de.wikipedia.org/wiki/
Lipide#/media/Datei:Phosph
olipide_in_Wasser.svg
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Physikalische Methode
o Erhitzen der Objekte auf Temperaturen von >80 °C
z.B. bei der Aufbereitung von thermostabilen Medizinprodukten
oder der Entsorgung von infektiösen Ausscheidungen
A0-Konzept
z.B. 80 °C / 10 min A=600
z.B. 90 °C / 5 min A=3000
Wirkbereich A/B: Alle vegetativen bakteriellen Erreger und Viren erfasst.
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Physikalische Methode: Aktinische Verfahren
o UV-Bestrahlung
UV B (315-280 nm): Absorption durch
aromatische Aminosäuren (Trp, Phe, etc.)
UV C (280-100 nm): 254/260 nm wird absorbiert
durch DNA und RNA Thymin-Dimer-Bildung
DNA-Schaden
Wirkbereich A/B
Dosis: 20-1600 J/m2 !!
Abschattung, Absorption im Medium
Strahlenschutz (Hornhaut, Netzhaut, Haut)
Ozon-Bildung (Inhalationsgefahr)
Zur Desinfektion begrenzter Arbeitsbereiche, z.B. Cleanbench, Glovebox, etc.
Raumdesinfektion unsicher: Abschattung durch Einrichtung,
Anschmutzungen, Kontaminationen, etc.
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Physikalische Methode: Aktinische Verfahren
o Gamma-Bestrahlung
Strahlenquelle 60Co (g-Quanten mit 1,17 und 1,33 MeV)
Dosis: >25 KGy nahezu alle Biomoleküle werden verändert
Wirkbereich A/B/C/D
Strahlenschutz extrem aufwendig
o Bestrahlung mit Elektronenstrahlen (e- -Beam)
NEU
- Geringe Eindringtiefe (Verpackung ?)
- Behandlung von Oberflächen möglich
- Reichweite im Bereich weniger mm bis cm
Behandlung einzelner Objekte, z.T. durch eine Sterilgutbarriere
hindurch
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Chemische und chemo-thermische Desinfektion
Behandlung mit einem Desinfektionsmittel, ggf. bei erhöhter
Temperatur
z.B. Händedesinfektion, Endoskop-Aufbereitung, Desinfektion von
Böden, Patienten-naher Bereich
Im Gesundheitswesen dürfen nur Mittel mit
unabhängig geprüfter Wirksamkeit eingesetzt
werden, aufgeführt z.B. in der VAH-Liste oder der
RKI-Liste
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Chemisch reaktive Desinfektionswirkstoffe
Breites Wirkspektrum und schneller Wirkung:
o Kovalente Bindung des Wirkstoffs an Biomoleküle
z.B. Formaldehyd, Glutaraldehyd
o Oxidation von Biomolekülen
z.B. Peressigsäure (PES), H2O2, O3, ClO2, Säuren
(z.B. HNO3),
Migneault et al. 2004
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Spezialfall: Wischdesinfektion zur MP-Aufbereitung
Jüngst wurde die abschließende Desinfektion
von semikritischen MP (z.B. Vaginal-,
Rektalsonden) mittels Wischverfahren
propagiert.
MPBetreibV: Aufbereitungsverfahren müssen
www.tristel.com validiert sein (keimarme und sterile MP:
bakterizid, fungizid, vollviruzid).
Die gemeinsame LL von DGKH, DGSV, AKI und
VAH ermöglicht nur die Möglichkeit der
Validierung von Tauchverfahren……
….“Daher sehen wir eine Validierbarkeit der abschließenden
Wischdesinfektion von semikritischen Medizinprodukten
derzeit als nicht gegeben an.“….(Mitteilung des RKI vom
20.11.2020)
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Verdampfung/Vernebelung: Flächendesinfektion
Zur Raumdesinfektion……..
……….und Begasung spezieller Objekte (z.B. HEPA-Filter)….
……………aktuell bei speziellen Seuchen-Fällen (Ebola, Lassa, etc.)……
Voraussetzung im med. Bereich:
- Die Räume müssen freigeräumt sein
- Wirkeinbruch bei groben Verschmutzungen (Wirkstoffzehrung,
katalytischer Umsatz)
- Räume müssen gasdicht „abgedichtet“ werden
- Lüftungsmöglichkeit notwendig
- Nach dem Verdampfungs-Verfahren mit Formaldehyd ist laut RKI
eine Flächendesinfektion notwendig
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HerneFormaldehyd
Einstufung: Kat. 1B
(„kann Krebs erzeugen“)
Voraussetzungen: - Befähigungsschein
- Erlaubnis durch die zuständige Behörde
Fragen der Arbeitssicherheit regelt TRGS 522 (2013)
Formaldehyd-Verdampfungsverfahren in RKI-Liste aufgenommen
Wirkbereich: A/B
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HerneFormaldehyd
Zeitrahmen mind. 13 Stunden: - Vorbereitung
- Verdampfen 2,5 h
- Einwirkzeit 6 h
- Neutralisation des FA: 0,5 h
- Lüften – Reinigen – Standphase
- „Freimessen“, Bestätigen: 3 h
Wirkstoffkonzentration:
5 g Formaldehyd / m3 Raumluft
Luftfeuchte mind. 70 %
Neutralisation:
Verdampfen von 10 ml 25 % Ammoniak-Lsg. / m3 Korrosion?
Max. Restkonzentration Ammoniak:Vernebelung von H2O2 Ebenfalls in der RKI-Liste aufgenommen Optisch saubere Oberflächen vorausgesetzt H2O2-Verfahren schlecht standardisierbar: - Bedingungen vor Ort - Art des Verfahrens - Verwendete Geräte zur Verneblung - Katalytische Umsetzung durch 2-wertige Kationen Spezifische Validierung notwendig Prüfung der Wirksamkeit mit Bioindikatoren (B. stearothermophilus) in Schutzkolloiden (Wirkbereich: ABCD) Maximale Restwirkstoffkonzentration:
NEUVerdampfung von ClO2 Nicht in der RKI-Liste aufgenommen ClO2 ist ein zur Trinkwasserbehandlung zugelassenes Desinfektionsmittel Pulmonale Aufnahme kritisch, Arbeitsplatzgrenzwert:
Plasma-Verfahren: Vakuum-Plasmen
Durch Anregung mit hochfrequenten
Feldern wird in einem Vakuum
NEU
(Restgasanteile: H2, O2, H2O2, Ar, Xe) ein
Plasma erzeugt.
Wirkung durch: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PICT0111.JPG
UV-Strahlung
Radikale
Wärme
Elektronen
Positive Atomrümpfe
Prof. Katharina Stapelmann,
Ruhr-Universität Bochum,RUB
Kommerziell verfügbar: STERRAD-Verfahren: H2O2-Plasma
Plasmaverfahren aufgrund der Komplexität nicht validierbar !!!
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HernePlasma-Verfahren: Atmosphären-Druck-Plasmen
Durch eine Hochspannungs-Entladung
wird ein Plasma im durchströmenden
NEU
Prozessgas (z.B. Luft, Ar, Xe, Formiergas,
H2) gezündet.
Bildung von Reaktiven Sauerstoffspezies
(ROS):
HO, O3−, O2−, H2O2, O3, NxOy, HO2•
Plasmatreat GmbH, Steinhagen,
member of Interreg-project AutoProtect
Neuartige Verfahren, z.B.:Plasma- aktivierter Wasserdampf
ROS sind in Wasser gelöst und werden in der Fluid-Phase
transportiert, auch Raumbegasung möglich
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HerneNEU Antimikrobielle Coatings
Wirksubstanzen: Kupfer, Silber, Zinkverbindungen, Ag-Ru
Mechanismus noch unklar:
- Destabilisierung der Membranen ?
- Me-Ionen binden an Nukleinsäuren ?
- Störung im katalyt. aktiven Zentrum von Enzymen, Enyzm-Gift ?
Für die antimikrobielle Wirkung ist ein gewisser Wassergehalt
notwendig. Vollkommen dehydrierte Bakterien werden nicht
inaktiviert……
Feuchtigkeit wichtig für die Freisetzung von Ionen: Cu 2+, Ag 2+, Zn2+
Rel. Feuchte >50 %
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HerneAntimikrobielle Coatings
Verschiedene Probleme bei der Anwendung und der Wirkung
Ag2+ bildet mit Cl- (Schweiß) AgCl2
Löslichkeitsprodukt: 2 x 10-10 mol2/l2
Wirkkonzentration wird in Gegenwart von Chlorid-Ionen kaum erreicht
Korrosion der Oberflächen (Grünspan bei Cu, Schwarzfärbung bei Ag)
Wirkstoffverlust über die Zeit
Freisetzung von Wirkstoffpartikeln („Nano-Silber“)
Für Aktivität muss die Oberfläche sauber, idealerweise auf molekularer
Ebene reinmolekular-rein, sein
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HerneNEU Katalytisch aktive antimikrobielle Coatings
INTERREG V A-Projekt AutoProtect (14 Partner aus DE/NL)
https://auto-protect.org
Self-protective
Surfaces Depletion
of soils
MSS
Inactivation of Catalytic decomposition
Microorganisms
Disinfection
Prevention of corrosion
and biocorrosion
Disinfection and
chem. decomposition
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HerneMulti-Stimulus-Coatings
Piezo-electric excitation
Pyro-electric excitation Pressure ofAnregung der Katalysatoren
Photo-catalysts, exemplified at TiO2 nanoparticles, excitation with day-
light (350 nm and shorter)
organic compounds
e- (of/in microorganisms)
electrons
CB
VIS, blue-green
C-doped C=O- e- reduction:
groups e- 2 O2 + 2 e- → 2 •O2-
2 •O2- + 2 H+ → 2 •O2H
2 •O2H → O2 + H2O2
oxidative degradation
bandgap (bg)
recombination
Ebg ∼3.2 eV
h+
Ebg(Ti3+)
Ebg(Ti4+)
UV, λ < 387 nm
oxidation:
VB H2O ↔ H3O+ + OH-
h+ h+ OH- + h+ → •OH
holes
CO2 + H2O
TiO2 nanoparticle
(partial or complete
degradation, inactivation)
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HerneKatalytisch aktive antimikrobielle Coatings
ISO 22196-Testing
E.coli in AFS on D5 under UV (mean, n = 3 replicates each)
Photokatalytische Aktivität: 1,00E+05
UV cntrl dark cntrl UV (D5) dark (D5)
TiO2, ZnS-NPNP 1,00E+04
colony forming units per ml
1,00E+03
Pyro- und Piezokatalyt. Aktivität: 1,00E+02
ZnO, BaTiO3, LiTaO3 1,00E+01
1,00E+00
0 20 40 60 80 100
irradiation time [min]
Testung nach ISO 22196 test on virucidal activity with Phi 6 (mean of 3 runs ± SD)
dark UV
mit E. coli, S. aureus, E. faecium 1000000
number of activy (infectious) Phi 6 in PFU/ml
100000
Cumarin-Assay
10000
Methylenblau-Assay 1000
Rhodamin-Assay 100
Phagen-Asssay mit Phi 6, MS 2 10
Enzym-Assays: Lipasen, Esterasen 1
control mean control mean control mean control mean
DNA-Assays 0 min 30 min 60 min 60 min
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HerneOne Coating, many benefits
• Antimikrobielle Wirkung gegen veg. Bakterien, Viren (Sporen?,
Parasiten?: noch nicht geprüft)……
• Proteine werden hydrolysiert und abgebaut
• DNA wird hydrolysiert und abgebaut
• Enzyme verlieren ihre Aktivität
• Hydrolyse von Ölen und Lipiden?
P25+
DNA DNA
10 min incubation
Coating verbraucht sich nicht
Mit jeder Anregung startet ein neuer Wirkzyklus
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HerneCO2 zur Desinfektion und Sterilisation
NEU
• nicht entzündbar, nicht explosiv
• nicht toxisch, nicht allergieauslösend
• hinterlässt keine Rückstände
• feuchtet Objekte nicht an
• kostengünstig: ~0,30 €/Kg
• leicht verfügbar
• recycle-bar 416,75 ppm
(NOAA, Februar 2021)
• löst fettartige Verschmutzungen
• starke intrinsische antimikrobielle Aktivität
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HerneCO2-Reaktoren
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HerneEigenschaften
1000
100
Druck [bar]
Kritischer Punkt
10
Tc= 31,0 °C
Pc= 73,8 bar
1
0,1
-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
Temperatur [°C]
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HerneRF-Wert
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Sporen B. cereus
0 min (15' LCO2) 0,00
5 min 0,21
10 min 0,38
30 min 1,87
45 min 0,73
Sporen B. atrophaeus
0 min 0,53
5 min 1,22
10 min 2,10
10 min 7,28
10 min 8,85
15 min 7,28
~8,5 MPa / ~38 °C
15 min 8,64
Sporen B. pumilus
0 min 1,86
5 min 2,35
bakterielle 10 min 3,34
15 min 7,40
Endosporen 15 min 8,47
Sporen B. licheniformis
0 min (15' LCO2) 0,44
5 min 0,12
5 min 0,48
10 min 1,96
15 min 4,95
30 min 7,68
Sporen G. stearothermophilus
10 min 1,05
30 min 1,86
45 min 6,02
Sporen G. thermoleovorans
10 min 0,00
10 min 5,73
30 min 5,47
Sporen T. mentagrophytes
0 min (15' LCO2) 1,35
0 min (15' LCO2) 5,73
10 min 5,73
Pilzsporen
Sporen A. brasiliensis
0 min 0,54
10 min 2,35
C. albicans
0 min 0,68
5 min 4,31
Hefe 5 min 7,47
5 min 7,73
M. terrae
0 min 0,46
Mykobakterium 5 min 1,22
10 min 1,09
10 min 1,31
10 min 8,32
S. aureus
0 min (15' LCO2) 3,12
5 min 5,02
5 min 7,03
grampos. 10 min 7,03
Bakterien E. faecium
0 min (15' LCO2) 6,52
5 min 6,52
Wirkspektrum: Bakterien, Viren, Sporen, Parasiten
E. hirae
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / Herne
0 min (15' LCO2) 6,6
Prüfkörper mit z.B. B. atrophaeus Sporen / 15 min / SCCO2 /
5 min 6,6
Phage MS2 (PCD-Fw)
0 min 5,58
5 min 5,58
Phagen
Phage PhiX174 (PCD-Fw)
0 min 7,36
5 min 7,36
K. pneumoniae
0 min (15' LCO2) 5,13
0 min (15' LCO2) 8,56
5 min 8,45
gramneg. S. marcescens
0 min (15' LCO2) 8,81
Bakterien 5 min 8,81
P. aeruginosa
0 min (15' LCO2) 6,11
0 min (15' LCO2) 8,19
5 min 8,19Verfahrenscharakterisierung
„Verfahren der Überlebenskurve“, in Anlehnung an DIN EN ISO 14161
A) Einwirkzeit SCCO2 [min] B) Einwirkzeit SCCO2 [min]
0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30
0 0
1 1 A: AAZ
2 2
log-Keimreduktion
log-Keimreduktion
3 3
Verfahren 4 4
5 5
M1 6 6
7 7
8 8
9 9
10 10
A) B)
-5
SCCO2 Behandlungsdauer [min]
5 15 25 35 45 -5 5
SCCO2-Behandlungsdauer [min]
15 25 35 45
B: 3D
0 0
1 1
log-Keimreduktion
2 2
Verfahren
log-Keimreduktion
3 3
M2 4 4
5 5
6 6
7 7
8 8
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HerneD-Werte
…benötigte Zeit für eine
dezimale Reduktion überlebender
Mikroorganismen (1 log10-Reduktion).
D-Werte für Bacillus atrophaeus [min]
V-1 V-M1c V-M2 V-M3
AAZ 1,4 1,1 3,6 3,3
3D 1,2 1,2 1,5 1,4
Die Verfahren V1 bis V-M3 wurde für wasserhaltige oder
konditionierte bioresorbierbare Implantatmaterialien
entwickelt.
Dr. Markus Wehrl / wfk – Cleaning Technology Institute e.V. / 24.03.2021 / HerneDanke…..
…. für Aufmerksamkeit und Interesse
Dr. Markus Wehrl
wfk – Cleaning Technology Institute e.V.
Campus Fichtenhain 11
47807 Krefeld
m.wehrl@wfk.de
02151 / 82 10-170
Danke an Fördermittelgeber:
IGF 17455 BG
INTERREG V A, Nr. 144131Sie können auch lesen
