H2O2 Biodekontaminatie als aanvulling op de klassieke desinfectie- en reinigingsmethoden

Desinfectie met waterstofperoxide (H2O2)

Figuur 1: Efficiëntie van decontaminatie volgens French et al, J Hosp Infect, 2004.

Tabel 1

Handmatige desinfectie is in cleanrooms een noodzakelijk en tegelijkertijd moeilijk te valideren proces. Dit komt vooral door de onvoorspelbaarheid van de factor mens. Automatische desinfectie van ruimtes kan een zinvol alternatief zijn.

Voor producenten van hygiënisch zeer gevoelige producten zoals geneesmiddelen, medische hulpmiddelen of voedingsmiddelen is de reiniging voor de herkwalificatie van de cleanroom en de eventuele validatie hiervan een lastig onderwerp. In principe vereist de GMP-richtlijn dat „op elk procesniveau producten en materialen beschermd moeten worden tegen microbiële en andere verontreinigingen“ en dat „schriftelijke procedures voor deze processen moeten worden opgesteld“. Daarnaast moeten „reinigings- en dekontaminatieprocedures met bekende effectiviteit worden gebruikt, omdat onvoldoende reiniging van de apparatuur een veelvoorkomende oorzaak van kruiscontaminatie kan zijn.“ De invloed van de factor mens mag echter niet worden onderschat, omdat deze onderhevig is aan aanzienlijke schommelingen. Dit kan in de validatie van een reinigingsproces en de daaropvolgende naleving van deze voorschriften slechts worden gehandhaafd door nauwkeurige begeleiding en voortdurende scholing van het personeel. Dit leidt vaak tot het vasthouden aan desinfectie- en reinigingsmiddelen en de bijbehorende procedures, zelfs als er over de tijd betere, veiligere en effectievere middelen en procedures beschikbaar zijn.

Handmatige Desinfectie

De effectiviteit van handmatige desinfectie hangt sterk af van de gebruikte procedure en apparatuur. In principe kan echter worden gezegd dat, vanwege economische overwegingen, zelden alle beschikbare oppervlakken in een ruimte handmatig worden gedesinfecteerd, omdat vooral cleanrooms, maar ook ruimtes in ziekenhuizen, voedingsmiddelenproductie of productiehallen vaak een hoge complexiteit vertonen. Een volledige handmatige reiniging en desinfectie van alle oppervlakken zou veel tijd kosten en in tijden van controle en bezuinigingen zeer moeilijk te rechtvaardigen zijn. Dit probleem is vooral urgent wanneer de reiniging wordt uitbesteed. De neiging is groot om de opdracht aan zeer goedkope aanbieders te geven — zonder kritisch te beoordelen of de reinigingswerkzaamheden daadwerkelijk binnen de aangeboden tijd kunnen worden uitgevoerd. Waar mogelijk worden in productie-installaties zogenaamde CiP-systemen (Cleaning-in-Place) ingezet, die de volledige installatie automatisch reinigen en desinfecteren. Dit kan natuurlijk niet worden toegepast op hele ruimtes. Hier is dan een personeelsinzet onvermijdelijk. Deze methode is echter foutgevoelig. Veel voorkomende fouten zijn onder andere de over- of onderdosering van desinfectiemiddelen, het gebruik van de verkeerde watertemperatuur, onjuiste en onvolledige bevochtiging van alle te desinfecteren oppervlakken, foutief gebruik van reinigingsapparatuur, te zelden of niet uitgevoerde tussentijdse reinigingen om residuen van desinfectiemiddelen te verwijderen, geen rekening houden met de inwerktijden, enzovoort. Vaak worden ook de exacte voorschriften van de in het bedrijf geldende SOPs niet correct nageleefd. Dit betreft vooral te snel en dus onjuist reinigen, onvolledige reiniging van de oppervlakken of de verkeerde reinigingstechniek. Deze fouten leiden tot onvoldoende dosering of ongewenste residuen op het oppervlak. Byers et al. (Infection Control and Hospital Epidemiology, 1998) konden aantonen dat de desinfectie zelf niet succesvol was, zelfs toen het personeel was geïnformeerd over de proefplaatsen en de uitvoering van een desinfectiecontrole. Oppervlakken spelen echter een belangrijke rol als oorzaak van de overdracht van microbiologische, chemische of fysische verontreinigingen. Deze besmettingsoverdracht kan plaatsvinden via de handen van het personeel, via gebruikte apparatuur en installaties, en via de lucht. Bovendien kan het herhaald gebruik van reinigingsmaterialen in verschillende ruimtes kruiscontaminatie bevorderen. Verschillende studies hebben bovendien aangetoond dat sporen zelfs overleven na desinfectie met chloorbleekmiddel (bijvoorbeeld Boyce et al., Infect Control Hosp, 2008) of dat bacteriën van „gereinigde oppervlakken“ kunnen worden overgedragen op handen (Bhalla et al., Infect Control Hosp Epidemiol, 2004). Een mogelijke oplossing voor dit probleem is een verbeterde training van het personeel. Een studie van Hayden et al. (2006, Clinical Infectious Diseases) liet zien dat na een scholingsinterventie niet alleen minder kiemen op de handen van het personeel werden aangetoond, maar dat ook de behandelde oppervlakken over een langere periode minder besmet waren, zonder dat het personeel opnieuw werd geïnstrueerd. Een mogelijkheid om de naleving van reinigings- en desinfectievoorschriften te verbeteren, zijn doseersystemen om foutieve dosering te voorkomen, evenals valideerbare reinigingssysteem met vooraf bevochtigde reinigingsmaterialen (bijvoorbeeld de systeemboxen van PPS Pfennig). Een verhoogd hygiënemonitoring en het gebruik van markers die alleen zichtbaar zijn onder UV-licht kunnen de desinfecteringsprestatie verder verbeteren. Omdat ook deze maatregelen hun grenzen hebben, is het zinvol om geautomatiseerde dekontaminaties als alternatief of aanvulling te onderzoeken.

Gassings met Waterstofperoxide (H2O2)

Een voorbeeld van een geautomatiseerd proces is de dekontaminatie met H2O2. Het algemene verloop van zo’n dekontaminatie begint met een uitgebreide opname van de situatie ter plaatse. Dit dient om de haalbaarheid en veiligheid van de dekontaminatie te beoordelen, omdat de materialen, indelingen en installaties, evenals de gebruikte ventilatiesystemen, sterk kunnen verschillen per klant. Op basis van de verkregen informatie wordt een procesplan opgesteld en afgestemd met de beheerder van de cleanroom. Daarna worden de meetpunten voor het hygiënemonitoring vastgesteld. Naast de gebruikelijke swab-tests en luchtmonsters worden zogenaamde biologische indicatoren (BI) en chemische indicatoren (CI) ingezet. De BI’s bestaan uit 1 miljoen sporen van Geobacillus stearothermophilus, die op een roestvrijstalen plaatje zijn aangebracht en door een omhulsel van Tyvek zijn ingesloten. Deze worden samen met de CIs, die op de BI’s zijn gevalideerd, geplaatst op de plekken in de ruimte die het gas moeilijk kunnen bereiken of die kritisch zijn voor het product of proces. Deze locaties moeten worden vastgesteld op basis van een risicobeoordeling en vereisen een hoge mate van ervaring. Deze beoordeling dient ook ter validatie van het proces, dat vóór gebruik in gereguleerde gebieden moet worden uitgevoerd. Validatie is vooral mogelijk omdat het gehele proces geautomatiseerd verloopt en afhankelijk van parameters zoals waterstofperoxideconcentratie, relatieve luchtvochtigheid, de belading van de ruimte, de aanwezigheid van zuigmateriaal en de omgevingstemperatuur altijd hetzelfde verloopt. De worstcasesituatie wordt gevalideerd om zoveel mogelijk configuraties te dekken. De voorbereiding van de ruimte begint met het afsluiten van alle toegangen naar het te dekontamineren gebied, zoals ventilatie-in- en uitlaten, deuren of andere toegangspunten. Dit gebeurt enerzijds uit veiligheidsredenen, anderzijds om te garanderen dat binnen de juiste waterstofperoxideconcentratie kan worden bereikt. De oppervlakken moeten droog en zichtbaar schoon zijn om het succes van het dekontaminatieproces te waarborgen, omdat micro-organismen onder residuen beschermd kunnen worden tegen de dekontaminatie. Contactoppervlakken (dus oppervlakken die direct contact met elkaar hebben) dienen zoveel mogelijk te worden vermeden, omdat daar het waterstofperoxide onvoldoende kan werken. Als dit niet mogelijk is, moet een handmatige desinfectie plaatsvinden met een sporizide-oplossing. Dit geldt ook voor de dekontaminatieapparatuur die wordt gebruikt. De rollen van de apparatuur moeten ook worden gedesinfecteerd. De rookmelders moeten worden uitgeschakeld of afgedekt om te voorkomen dat ze door het proces worden geactiveerd. De BI’s en CI’s worden volgens het hygiënemonitoringsplan in de ruimte geplaatst. Vervolgens kan de dekontaminatie beginnen. Bij sommige technologieën wordt de ruimte of het betreffende gebied zolang geseald totdat een verzadiging van H2O2 in de ruimte heeft plaatsgevonden en er een micro-condensatie ontstaat. Afhankelijk van de technologie wordt H2O2 met een concentratie van 12% tot 35% gebruikt. Na een inwerktijd wordt overgegaan tot ventilatie en wordt het H2O2 afgebroken tot water en zuurstof. Het gebruik van HVAC-systemen kan de ventilatie ondersteunen, maar is niet verplicht, omdat ook katalysatoren kunnen worden gebruikt die H2O2 afbreken tot water en zuurstof. Het proces is dus residu-vrij — voor zover de gebruikte chemicaliën zuiver zijn — en na ongeveer 4-8 uur weer veilig en volledig gedecoreerd te betreden. De CI’s geven direct na het proces aan of de gassing het gewenste resultaat heeft opgeleverd, omdat zij van kleur veranderen wanneer ze gedurende een bepaalde tijd aan een bepaalde hoeveelheid waterstofperoxide zijn blootgesteld. De BI’s moeten worden bewaakt om groei van de sporen uit te sluiten. Met behulp van de sporen wordt een worstcasescenario in de ruimte gesimuleerd, omdat de sporen zeer moeilijk te doden zijn. Aangezien deze sporen pas bij een temperatuur van circa 54°C kunnen groeien, maar anders zeer resistent zijn tegen conventionele desinfectiemiddelen, vormen deze indicatoren een veilige en tegelijkertijd zeer valide kwaliteitscontrole. Men kan ervan uitgaan dat bij geen groei van de sporen ook de eventuele aanwezige besmetting in de ruimte is geëlimineerd. (zie figuur 1)

Het tot nu toe beschreven proces zorgt voor een succesvolle dekontaminatie. Het is echter even belangrijk dat het dekontaminatiepersoneel zich ook na de gassing correct gedraagt en geen contaminaties in de cleanroom brengt. Het gebruik van BI’s en CI’s informeert dus over het succes van de dekontaminatie, maar niet over het gedrag daarna. Het inzetten van aanvullende kwaliteitsborgingsmaatregelen zoals swabs en luchtmonsters moet ervoor zorgen dat het dekontaminatiepersoneel zich correct heeft gekleed en zich correct in de cleanroom heeft gedragen. Dit vereist dat het dekontaminatiepersoneel ook de juiste scholing heeft doorlopen. Vooral dit punt wordt vaak verwaarloosd.

De gassing met H2O2 vermindert dus aantoonbaar de risico’s van handmatige desinfectie. Vooral in complexe ruimtes of na nieuwbouw en verbouwingen leidt deze technologie tot een significant betere desinfectatieresultaat, omdat alle aanwezige en zichtbare oppervlakken worden gedekontamineerd (French et al., J Hosp Infect, 2004).

Ook de gezondheid van de medewerkers mag niet worden verwaarloosd. Het gebruik van H2O2-biodesinfectatietechnologieën kan het gebruik van sporizide-oplossingen in de routine vermijden. Bij een herkwalificatie-reiniging zal het personeel langere tijd in contact komen met desinfectiemiddelen, die deels gasen en de slijmvliezen van de luchtwegen belasten. Bij handmatige desinfecties moet ook worden gelet op de MAK-waarde (Maximale Arbeidsplaatsconcentratie), omdat de fabrikantgegevens niet automatisch op naleving hiervan worden gecontroleerd. (zie tabel 1)

Conclusie

Handmatige reiniging en desinfectie vertonen vooral in gevoelige en gereguleerde gebieden duidelijke tekortkomingen wat betreft validatie, naleving en desinfectatieresultaat. Deze lacunes kunnen voor een groot deel worden gedicht door automatische procedures. De belangrijkste factor hierbij is het dekontaminatiepersoneel en de bijbehorende processen. De technologie speelt een ondergeschikte rol, zolang deze de vereiste resultaten kan behalen. De wetenschappelijke basis voor gassingen met waterstofperoxide is — onafhankelijk van de technologie — vrij uitgebreid en toont een duidelijk verhoogde effectiviteit ten opzichte van klassieke methoden. Bovendien zijn deze processen veel minder foutgevoelig, zeer veilig en goed te valideren.

Literatuur

Byers, K.E., Durbin, L.J., Simonton, B.M., Anglim, A.M., Adal, K.A. & Farr, B.M. (1998). Disinfection of Hospital Rooms Contaminated with Vancomycin-Resistant Enterococcus faecium. Infection Control and Hospital Epidemiology, 19 (4), 261-264.

Boyce, J.M., Havill, N.L., Otter, J.A., McDonald, L.C., Adams, N.M.T., Cooper, T., Thompson, A., Wiggs, L., Killgore, G., Tauman, A. & Noble-Wang, J. (2008). Impact of Hydrogen Peroxide Vapor Room Decontamination on Clostridium difficile Environmental Contamination and Transmission in a Healthcare Setting. Infection Control and Hospital Epidemiology, 29 (8), 723-729.

Carling, P.C., Briggs, J.L., Perkins, J. & Highlander, D. (2006). Improved cleaning of patient rooms using a new targeting method. Clinical Infectious Diseases, 42 (3), 385-388.

Bhalla, A., Pultz, N.J., Gries, D.M., Ray, A.J., Eckstein, E.C., Aron, D.C. & Donskey, C.J. (2004). Acquisition of Nosocomial Pathogens on Hand After Contact With Environmental Surfaces Near Hospitalized Patients. Infection Control and Hospital Epidemiology, 25 (2), 164-167.

Hayden, M.K., Bonten, M.J.M., Blom, D.W., Lyle, E.A., van de Vijver, D.A.M.C. & Weinstein, R.A. (2006). Reduction in Acquisition of Vancomycin –Resistant Enterococcus after Enforcement of Routine Environmental Cleaning Measures. Clinical Infectious Diseases, 42, 1552-1560.

French, G.L., Otter, J.A., Shannon, K.P., Adams, N.M.T., Watling, D. & Parks, M.J. (2004). Tackling contamination of the hospital environment by methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA): a comparison between conventional terminal cleaning and hydrogen peroxide vapour decontamination. Journal of Hospital Infection, 57, 31-37.

Michelle M Nerandzic, Jennifer L Cadnum, Michael J Pultz en Curtis J Donskey (2010). Evaluation of an automated ultraviolet radiation device for decontamination of Clostridium difficile and other healthcare-associated pathogens in hospital rooms. BMC Infectious Diseases 2010, 10-197.