Rotatie-reiniging – Wat is het en welke voordelen heeft het?

Waarom moet een cleanroom worden gereinigd? Wat is rotatie-reiniging, en is het echt nodig? Waarom zijn er zoveel verschillende chemicaliën en hoe werken ze? Welke hiervan moeten worden gebruikt? Als verantwoordelijke voor Business Development bij een leverancier van cleanroom-verbruiksartikelen heeft Rebecca Smith dagelijks met dergelijke vragen te maken.
Om deze vragen te beantwoorden, heeft ze met experts gesproken, een overvloed aan informatie over resistenties van micro-organismen en de werkingswijzen van desinfectiemiddelen bestudeerd, en de eisen aan de reinheid in de verschillende cleanroom-klassen doorgenomen.

De cleanroom reinigen

Het antwoord op de eerste vraag luidt: Natuurlijk moeten cleanrooms worden gereinigd. Ze mogen er wel schoon uitzien, maar de meeste te verwijderen deeltjes zijn met het blote oog niet zichtbaar. Na verloop van tijd hopen vuildeeltjes, celresten en andere verontreinigingen zich op de oppervlakken van de cleanroom op en moeten ze worden verwijderd. De norm DIN EN ISO 14644-1 definieert een cleanroom als volgt:
“Ruimte waarin de concentratie van in de lucht zwevende deeltjes gereguleerd wordt, zodanig dat deze zo is ontworpen en gebruikt dat het aantal meegebrachte en in de ruimte ontstane en afgelegde deeltjes minimaal is, en waarin andere reinheidsgerelateerde parameters zoals temperatuur, vochtigheid en druk naar behoefte worden geregeld” [10].

Door te reinigen wordt de afzetting van deeltjes in de cleanroom verminderd. De beste techniek voor het reinigen van een oppervlak in een cleanroom is het nat reinigen. Hiervoor worden over het algemeen doeken gebruikt die zijn doordrenkt met een desinfectie- of reinigingsoplossing. Bij mechanisch afvegen wordt een bepaalde hoeveelheid deeltjes van het oppervlak verwijderd. Als het doek en het oppervlak vochtig zijn, wordt de hechting tussen de deeltjes en het oppervlak sterker verminderd en kunnen meer deeltjes worden verwijderd.

Het doden van micro-organismen en goede productiepraktijken volgens EU-richtlijnen

Wat is eigenlijk rotatie-reiniging? Het verwijst naar de microbieel belasting, dus het aantal micro-organismen dat op een onsteriel oppervlak leeft. Met rotatie-reiniging moeten niet alleen vuil, pluisjes, celresten enzovoort worden verwijderd, maar moet ook de besmetting in de vorm van mogelijke levende organismen worden gedood. Bij het reinigen van een cleanroom wordt ongetwijfeld ook een deel van de microbiële kolonisatie verwijderd. Het is echter onwaarschijnlijk dat alle “winst” wordt behaald, dus moeten de niet-verwijderde micro-organismen worden gedood.

Om de microbieel belasting van de cleanroom te verminderen, is een desinfectiemiddel nodig, dus chemicaliën die micro-organismen kunnen doden. Daarbij moeten waarschijnlijk twee of meer middelen afwisselend worden gebruikt om alle kiemen te doden. Deze afwisseling wordt rotatie genoemd, vandaar de term rotatie-reiniging.

In de richtlijn voor goede productiepraktijken voor humane- en veterinaire geneesmiddelen (EudraLex Deel 4), bijlage 1 over de productie van steriele geneesmiddelen, stelt de EU in punt 61:
“Decontaminatie van schone ruimtes is bijzonder belangrijk. Ze moeten volgens een schriftelijk vastgelegd programma grondig worden gereinigd. Bij gebruik van desinfectiemiddelen moet meer dan één soort worden gebruikt. De ruimte moet regelmatig worden gecontroleerd op de ontwikkeling van resistente stammen” [6].

Waarom moet meer dan één desinfectiemiddel worden gebruikt? Om resistentie te voorkomen. Er zijn twee soorten resistentie – natuurlijk voorkomende resistentie en de vorming van resistente stammen door selectie.

Vorming van resistente stammen door selectie

Bij organismen zoals MRSA is kunnen we volgen hoe de ontwikkeling van genetische resistentie werkt. Een bacterie die aanvankelijk nog door methicilline kon worden gedood, ontwikkelde na verloop van tijd een genetische resistentie, en dit antibioticum werkt er nu niet meer tegen. Men veronderstelt dat hetzelfde kan gebeuren met de werkzaamheid van desinfectiemiddelen tegen micro-organismen in de cleanroom.

Na verloop van tijd zouden bijvoorbeeld bacteriën die voorheen gevoelig waren voor alcoholen, een genetische resistentie kunnen ontwikkelen tegen dergelijke middelen, waardoor deze desinfectie niet meer effectief is. Om deze reden lijkt het verstandig om dit effect te voorkomen door het gebruik van meerdere desinfectiemiddelen. Tot nu toe zijn er geen aanwijzingen dat dit daadwerkelijk gebeurt of mogelijk is, maar voorzorgsmaatregelen worden toch aanbevolen.

De omstandigheden die bepalend waren voor de ontwikkeling van MRSA en de omstandigheden in een cleanroom verschillen echter. Om resistentie te ontwikkelen, zouden, eenvoudig gezegd, enkele bacteriën de toepassing van een bepaald werkzaam middel overleven. Deze kunnen zich nu vermenigvuldigen en het voordeel dat ze hadden ten opzichte van andere stammen, doorgeven. De overlevende stam groeit en gedijt.

Bij de volgende reiniging overleven weer slechts enkele van deze bacteriën, vermenigvuldigen zich opnieuw, en het overlevingsvoordeel wordt verder doorgegeven en wordt steeds sterker. Als steeds hetzelfde middel wordt gebruikt, herhaalt dit proces zich vele malen. Het voordeel wordt steeds groter, totdat de stam uiteindelijk volledig resistent is tegen het middel. Omdat in cleanroom-omgevingen meestal zeer frequent en met zeer sterke middelen wordt gereinigd, overleven slechts zeer weinig micro-organismen. Daarom is het onwaarschijnlijk dat resistentie door selectie ontstaat. Ook hebben antibiotica een zeer specifieke en gerichte werking, waardoor selectie minder waarschijnlijk is. Desinfectiemiddelen daarentegen hebben een breed werkingsspectrum, waardoor selectie minder waarschijnlijk is.

De vorming van resistente stammen door selectie is een geleidelijk ontwikkelingsproces. Resistentie is geen oorspronkelijke eigenschap van het organisme. Dit onderscheidt deze vorm van resistentie van de van nature voorkomende resistentie.

Natuurlijk voorkomende resistentie

Natuurlijk voorkomende resistentie berust op het feit dat verschillende desinfectiemiddelen op verschillende manieren werken. Niet alle zijn even effectief tegen alle organismen. Sommige zijn zeer effectief tegen bacteriën, maar niet tegen schimmels, andere tegen virussen, maar niet tegen endosporen.

Vanwege de verschillende werkingswijzen van desinfectiemiddelen zijn sommige micro-organismen van nature beter bestand tegen hen. Deze eigenschap is niet aangeleerd, niet geselecteerd en niet genetisch doorgegeven, maar ligt in de structuur van het micro-organisme zelf besloten. Een vergelijking maakt dit duidelijk: dat grote mensen van nature gemakkelijker kunnen basketballen dan kleine, is noch aangeleerd noch aangeleerd. Het voordeel ligt simpelweg in hun lichaamsgrootte.

Werkingswijzen van desinfectiemiddelen

Desinfectiemiddelen op alcoholbasis zijn effectief tegen de meeste micro-organismen, maar niet tegen endosporen. Ze werken door denaturatie van eiwitten in de cel, waardoor deze samenklonteren en niet meer functioneren. In de celwand leidt dit tot verlies van structuur en instorting.

Quaternaire ammoniumverbindingen (QAV of quats) werken door beschadiging van de celmembraan, waardoor onderdelen van de cel naar buiten treden en afbreken. Ze werken tegen bacteriën, ingekapselde virussen en schimmels, maar nauwelijks tegen niet-ingekapselde virussen en endosporen.

Biguaniden veranderen de doorlaatbaarheid van de celmembraan. Ze beschadigen de buitenlagen en tasten de binnenlagen aan. Ook dit leidt tot het uitlekken van celonderdelen. De werking is vergelijkbaar met die van QAV.

Chloor is een krachtig oxidatiemiddel. Het oxideert het DNA en de cel-eiwitten en vernietigt zo hun activiteit. Chloorhoudende desinfectiemiddelen doden bij hogere concentraties bijna alles, inclusief endosporen.

Waterstofperoxide is zeer reactief en werkt oxiderend, waarbij vrije hydroxylradicalen ontstaan. Deze tasten vervolgens de essentiële celonderdelen aan. Desinfectiemiddelen op basis van waterstofperoxide doden alles, inclusief endosporen, maar kunnen ook de te reinigen oppervlakken aantasten.

Uit de werking van biguaniden op de celwand en de celmembraan volgt dus ook dat dergelijke middelen niet erg effectief zijn tegen micro-organismen met een zeer sterke celwand. Dergelijke micro-organismen hebben een natuurlijke resistentie tegen de werking van biguaniden.

Endosporen

Endosporen zijn uiterst moeilijk te doden. Een endospore is een stadium van een bacterie of virus dat deze aanneemt onder ongunstige externe omstandigheden, bijvoorbeeld bij gebrek aan voedingsstoffen, water, temperatuur- of pH-veranderingen. Rondom de kern en de essentiële elementen vormt zich een uiterst robuuste wand. Dit stadium overleeft lange perioden totdat gunstigere omstandigheden terugkeren. Vervolgens wordt de wand doorlaatbaar en wordt de cel weer actief.

Vanwege deze sterke wand is de endospore zeer moeilijk te doden; ze weerstaat gammastraling en de werking van vele desinfectiemiddelen. Desinfectiemiddelen op basis van chloor of waterstofperoxide werken tegen endosporen en worden daarom vaak sporizidend genoemd. Chloor verhoogt de doorlaatbaarheid van de endosporewand, en waterstofperoxide kan daar eiwitten uitbinden.

Werkingsspectrum

Door het gebruik van verschillende desinfectiemiddelen kan het werkingsspectrum worden uitgebreid, dus het percentage micro-organismen dat kan worden gedood. Het werkingsspectrum kan worden weergegeven als het spectrum van elektromagnetische golven. Als alleen het zichtbare licht wordt bekeken, wordt een zeer groot deel van het spectrum buiten beschouwing gelaten, omdat er ook röntgen- en ultraviolette straling bestaat. Hetzelfde geldt als alleen desinfectiemiddelen worden gebruikt die bacteriën kunnen doden. Zo wordt niets gedaan tegen endosporen en andere micro-organismen. Bij de keuze van desinfectiemiddelen moet daarom rekening worden gehouden met die middelen die het grootste deel van het spectrum bestrijken.

Als uitsluitend middelen worden gebruikt die bacteriën doden, maar niet virussen, worden bovendien gunstigere omstandigheden voor virussen gecreëerd. In een voor virussen zo gunstige omgeving werkt ook het speciaal geselecteerde desinfectiemiddel niet meer tegen hen.

Keuze van een desinfectiemiddel

Welke desinfectiemiddelen moeten worden gebruikt? Het is duidelijk geworden dat het gebruik van een sporizide zeer belangrijk is, maar sporizide-werkzame desinfectiemiddelen zijn over het algemeen zo krachtig dat ze niet dagelijks kunnen worden gebruikt. Daarom wordt aanbevolen om het gebruik van sporizide af te wisselen met een ander effectief desinfectiemiddel dat geschikter is voor regelmatig gebruik. Daarnaast wordt het gebruik van een alcoholhoudend middel aanbevolen, omdat deze goed werken tegen de meeste kiemen en ook eventuele resten van andere desinfectiemiddelen gemakkelijk verwijderen.

Samenvatting

Cleanrooms moeten worden gereinigd om volgens norm DIN EN ISO 14644-1 de afzetting van deeltjes te minimaliseren. Bij rotatie-reiniging worden afwisselend verschillende desinfectiemiddelen gebruikt om de microbieel belasting in de cleanroom te verminderen.

De EU-GHP-richtlijnen adviseren een grondige reiniging, een schriftelijk vastgelegd reinigingsprogramma en, bij gebruik van desinfectiemiddelen, het gebruik van meer dan één middel. De reden voor deze inspanningen is het voorkomen van resistentie. Daaronder vallen natuurlijk voorkomende resistenties, waardoor micro-organismen ongevoelig zijn voor een bepaald desinfectiemiddel, en resistente stammen die zich door selectie uit voorheen gevoelige kiemen kunnen ontwikkelen.

Er moeten verschillende soorten desinfectiemiddelen worden gebruikt, omdat hun werkzame stoffen verschillen in werking. Ze werken tegen verschillende soorten kiemen en hebben daardoor een breder werkingsspectrum. Welke desinfectiemiddelen hoe vaak moeten worden gebruikt, hangt af van vele factoren, bijvoorbeeld van het reinigingsproces zelf, de cleanroom-klasse, het soort vervuiling, de toedieningsvormen van de middelen, gebruiksvriendelijkheid en milieuvriendelijkheid. Als leidraad geldt: afwisselen tussen drie middelen, namelijk een alcoholhoudend middel, een ander algemeen desinfectiemiddel en een sporizide.

Bronnen:
1. Sandle, T. (2012) A guide to cleaning & disinfecting cleanrooms, Surrey: Grosvenor House Publishing.
2. Whyte, W. (2010) Cleanroom Technology, Fundamentals of design, testing and operation, West Sussex: John Wiley & Sons Ltd.
3. Araújo, P. Lemos, M. Mergulhão. Melo, L. Simões, M. (2011) Antimicrobial resistance to disinfectants in bio-films, Science against microbial pathogens: communicating current research and technological advances, p826.
4. Sartain, E. (2005) Disinfectant Rotation, Beschikbaar: www.cemag.us/print/articles/2005/03/disinfectant-rotation.
5. Martinez, J.E. (2009) The rotation of disinfectants principle: true or false? Beschikbaar: http://www.pharmtech.com/pharmtech/Article/The-Rotation-of-Disinfectants-Principle-True-or-Fa/ArticleStandard/Article/detail/580032.
6. “Annex 1: Manufacture of Sterile Medicinal Products,” Good Manufacturing Practice (GMP) Guidelines (Brussels, Nov, 2008), Beschikbaar: http://ec.europa.eu/health/files/eudralex/vol-4/2008_11_25_gmp-an1_en.pdf.
7. McDonnell, G. Denver Russell, A. (1999) Antiseptics and disinfectants: activity, action and resistance, Clinical Microbiology Reviews, Jan 1999, vol 12. No 1 147-179.
8. Critical Cleaning Bulletin (2007) contact Weitzel, S. Critical Process Cleaning, CANI, Inc, Beschikbaar: http://cdn.shopify.com/s/files/1/0186/2832/files/BULLETIN_selection_and_rotation_of_disinfectants.pdf?380.
9. Richtlijn voor desinfectie en sterilisatie in gezondheidszorginstellingen, 2008, Centers for Disease Control and Prevention, Beschikbaar: http://www.cdc.gov/hicpac/disinfection_sterilization/6_0disinfection.html.
10. “Deel 1: Classificatie van luchtzuiverheid” Cleanrooms en bijbehorende gecontroleerde omgevingen, De Europese norm EN ISO 14644-1:1999.

________________________________________

Over de auteur Rebecca Smith
Haar wetenschappelijke interesse leidde haar tot een studie biologie, die ze afrondde met een bachelor-diploma. Daarna trok ze naar de farmaceutische sector, bij het bedrijf Merck Sharp and Dohme (MSD). Ze werkte 5 jaar als farmaceutisch vertegenwoordiger voor MSD en deed waardevolle ervaring op, die ook onmisbaar is voor een carrière in de cleanroombranche. Sinds 2 jaar is ze bij Connect 2 Cleanrooms verantwoordelijk voor Business Development. In deze functie ondersteunt ze cleanroomgebruikers bij hun dagelijkse werkzaamheden met de cleanrooms. In haar vrije tijd ontspant ze zich door de opvoeding van haar Labrador Charlie.