A CDC-biofilmreaktorok alkalmazása kísérleti tisztításra és fertőtlenítésre rozsdamentes acél felületeken

Bevezetés

A mikrobák ritkán fordulnak elő folyamatberendezésekben, mint ahogy a természetben is, csupán egyedülálló sejtként vagy tiszta kultúraként. Inkább monokultúraként vagy keverék-kultúraközösségként léteznek, amelyek különböző mikroorganizmusokból állnak össze. A biofilm felületén található mikroorganizmusok, például a Pseudomonas fajok, általában egy nyálkás mátrixba zárva vannak, amely extracelluláris polimer anyagokból (EPS) áll, és amely létfontosságú a mikroorganizmusok túléléséhez. (1) Az EPS-ek alapvető szerepet játszanak a környezeti hatásokkal szembeni megnövekedett toleranciában, az antimikrobiális szerek és tisztítószerek ellen, ami a biofilm képződésével összefüggő jellemző. Fontos, hogy az EPS-eket a tisztítás vagy fertőtlenítés előtt eltávolítsuk.

Az abszolút tiszta folyamatberendezések ideálisak lennének, de ez csak ritkán valósul meg. Egy, a rouging néven ismert vasoxid lerakódás gyakran fordul elő tartályok, ellátóvezetékek és sok más helyen biofilm jelenlétével. A rouging a vasoxid oxidációja révén alakul ki vízben oldott szilárd anyagokkal való érintkezéskor. A tisztítószerek és biocidok hatékonyságát a biofilm eltávolításában és a berendezések fertőtlenítésében ronthatja, mivel a felületi érdesség és az aljzatfelületek növekednek. Mindkét hatás fokozhatja a mikrobiális eltéréseket és elősegítheti a biofilm fejlődését.

Cél

A rouginggal fedett rozsdamentes acélfelületek gyakori problémát jelentenek a folyamatberendezéseknél a tisztítás és fertőtlenítés során. Ebben a tanulmányban a rouginggal fedett rozsdamentes acéllemezek tisztítási és fertőtlenítési igényét vizsgáltuk egy P. aeruginosa által kiváltott biofilm segítségével egy CDC-biofilmreaktorrendszerben. A tisztítást és fertőtlenítést felületelemzés, szerves kötött összes szén (TOC), tisztasági vizsgálat és mikrobiológiai hatékonysági teszt alapján értékeltük.

Módszer

CDC-biofilmreaktorhoz készült lemezelőkészítés:

A CDC-lemezek (lemezek) 316L rozsdamentes acélból legalább 60 percig passziválódtak 80°C-on egy 20%-os savtartalmú tisztítószerrel (tiszta lemezek). Ezek közül néhányat 7 napig szellőztetett nátrium-klorid oldatban tartottak, amelyben építési acéllemezek is találhatók (rouginggal fedett lemezek). A készített rougingot 10 percen belül és 80°C-on, alacsony mozgás mellett lehet eltávolítani egy 5%-os savtartalmú tisztítószerrel.

Biofilm kialakítása:

A P. aeruginosa ATCC® 15442TM 24 órán át növekedett R2A agaron, majd átültették Tryptic Soy Broth (TSB) táptalajba (0,3 g/l), és 24 órán keresztül 130 fordulat/perc sebességgel 37°C-on rázva tartották, majd ismét TSB-be (0,3 g/l) helyezték át a készített CDC-biofilmreaktorban, tiszta és rouginggal fedett lemezekkel (2, 3). A biofilm kultúráját 24 órán keresztül 125 fordulat/perc sebességgel és környezeti vagy szobahőmérsékleten keverték. Az első 24 óra után a kultúrát friss médiumokkal (TSB 0,3 g/l) látták el 11,7 ml/perc adagolással.

Mikrobiális hatékonyság:

Az inkubáció után a lemezeket kivették, először steril deionizált vízbe (DI) mártották, majd steril Petri-csészébe helyezték. Minden lemezt egy 50 ml-es kónikus centrifugálódobozba helyeztek. Az ASTM-egyedi cső módszerrel tesztelték az 1%-os formulált alkáli tisztítószert 60°C-on. A biofilm, amely a tiszta vagy rouginggal fedett lemezeken képződött, 4 ml tisztítószer-oldalattal volt kitéve. A reakció neutralizálására 36 ml hideg (~4°C) Letheen-bouillont adtak hozzá, amelyben Asolectin és TWEEN® található (LAT), majd felrázták. Minden neutralizált lemezt három 30 másodperces felrázási ciklusnak és 30 másodperces ultrahangkezelésnek vetettek alá. A mintákból származó oldatokat sorozatos hígításokban gyűjtötték, majd LAT-agarra vitték és leterítették, ezután 2 napig inkubálták 37°C-on.

TOC-teszt:

A formulált alkáli tisztítószerrel (1%) végzett tisztítást értékelték. A tiszta és rouginggal fedett lemezeket, biofilm jelenlétével vagy anélkül, legalább 24 órán át levegőn szárították. (4) A kezelés során a lemezeket 1 liter, 30°C-on melegített, 300 fordulat/perc sebességgel kevert tisztítószerbe mártották. A lemezeket 5 percig tisztították, DI-vízzel leöblítették, majd alacsony TOC-értékű poliészter pálcikákkal megtörölték. Ezután a pálcikákat 15 percen át ultrahangos kezeléssel 40 ml DI-vízben tisztították, és TOC-értéket mértek.

Összegzés

A CDC-biofilmreaktor és az alátámasztó ASTM-módszerek reprodukálható szabványrendszert biztosítanak a biofilm képződésével összefüggő problémás tisztítási és fertőtlenítési folyamatok értékeléséhez. Ebben a tanulmányban ezeket a szabványos módszereket a STERIS módszertannal kombináltuk, hogy elsőként létrehozzunk egy rouginggal fedett rozsdamentes acél modelljét, majd kvantitatív és kvalitatív módon igazoljuk, hogy a rouging növelheti a biofilm tisztítási és fertőtlenítési igényét.

A biofilm szennyezés jelentős kihívást jelent a rendszeres tisztítási és fertőtlenítési eljárások során. A rouginggal fedett felületek gyorsíthatják a felületi szennyeződések kialakulását és a biofilm képződését, valamint fokozhatják a mikrobiális eltéréseket. Ez a szinergia gyorsan eredményezhet makacs rouging- vagy biofilm-aggregátumokat, mint ahogy ebben a szimulált tanulmányban is látható. A bemutatott tisztítási teszt egyértelműen bizonyítja, hogy a hatékony tisztítás, megelőző karbantartás és fertőtlenítési stratégiák elengedhetetlenek a rendszeres szennyezés szabályozásához.

Irodalomjegyzék

(1) Hall-Stoodley, L. és Stoodley, P. (2002) Microbial Biofilms Developmental Regulation. Current Opinion in Biotechnology. 13:228-233.

(2) ASTM E2562 – 12 Standard Test Method for Quantification of Pseudomonas aeruginosa Biofilm Grown with High Shear and Continuous Flow using CDC Biofilm Reactor.

(3) Buckingham-Meyer, K., Goeres, D.M. és Hamilton, M.A. (2007) Comparative evaluation of biofilm disinfectant efficacy tests. Journal of Microbiological Methods. 70: 236-244.

(4) Dell’Aringa, B., Deal, A., Klein, D., és Lopolito, P., (2013) The Use of CDC Biofilm Reactor to Test Cleaning Agents, Poster, Center for Biofilm Engineering Conference, Montana State University, 2013. február 5-6.