Изучение эффективности технологии объемной деконтаминации с использованием аэрозолей электроактивированных растворов при инактивации микобактерий туберкулеза

Биология и экспериментальная

медицина

УДК 614.48:616-002.5

изучение эффективности технологии объемной деконтаминации с использованием аэрозолей электроактивированных растворов при инактивации микобактерий туберкулеза

С. Н. Васильева1, Т. И. Виноградова1, Т. С. Егорова2, Е. В. Черняева2, В. Л. Искрицкий2, Е. Н. Свентицкий2, Н. В. Заболотных1

1 Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии, 2Государственный научно-исследовательский институт особо чистых биопрепаратов

ФМБА России, г. Санкт-Петербург

В статье приведены результаты использования технологии объемной деконтаминации, основанной на применении мелкодисперсного аэрозоля электроактивированных растворов хлористого натрия (МАЭАР) при проведении дезинфекционных мероприятий, направленных на уничтожение микобактерий туберкулеза (МБТ). Деконтаминационную активность МАЭАР изучали на примере двух штаммов МБТ: музейного вирулентного М. tuberculosis Erdman, чувствительного к противотуберкулезным препаратам, и клинического изолята № 5419, устойчивого к изониазиду, рифампицину, стрептомицину, этионамиду. Установлено, что использование МАЭАР позволяет полностью инактивировать МБТ на любых поверхностях независимо от их физических свойств и ориентации в пространстве. Полное уничтожение жизнеспособных клеток микобактерий достигается после 10-часовой экспозиции, что позволяет рекомендовать данную технологию для использования в практической медицине.

Ключевые слова: дезинфекция, мелкодисперсные аэрозоли, электроактивированные растворы, туберкулез.

ВВЕДЕНИЕ

Сохранение эпидемической напряженности по туберкулезу как в России, так и во всем мире является результатом сочетанного влияния феномена лекарственной устойчивости микобактерий туберкулеза (МБТ) и повсеместного ее распространения угрожающими темпами, а также экологических, социальных и экономических факторов. Распространение штаммов МБТ со множествен-

ной лекарственной устойчивостью ставит под угрозу успех борьбы с туберкулезом и приводит к недостаточной эффективности дезинфекционных мероприятий [5].

По устойчивости к дезинфицирующим средствам микобактерии превосходят все известные микроорганизмы, уступая только спорам бацилл, плесени и некоторым вирусам, поэтому для их инактивации необходимо использование высокоактивных деконта-минантов. Однако действующие вещества

Пермский медицинский журнал

2011 том XXVIII № 2

современных химических антимикробных средств, при всем их кажущемся разнообразии, относятся всего к нескольким классам соединений (соединения хлора, четвертичные аммониевые соединения, альдегиды, фенолы и некоторые другие), и появляющиеся на рынке новые формы дезинфектантов являются лишь комбинациями этих соединений. Поэтому новые препараты быстро теряют свою функциональную новизну в связи с большими возможностями бактериальной адаптации. Появление резистентности к дез-инфектантам сопровождается устойчивостью бактерий к антибиотикам, включая и те, которые ранее не использовали, что осложняет лечебный процесс. В данном случае дез-инфектант может принести больше вреда, чем пользы [1].

На протяжении длительного времени ведется поиск новых эффективных способов дезинфекции. В последние годы в литературе обсуждаются преимущества электроактивированных водных растворов хлористого натрия (ЭАР), которые обладают высокой антимикробной активностью [6—10]. Такими преимуществами, наряду с дезинфицирующими свойствами, являются безвредность ЭАР для теплокровных, отсутствие развития резистентности микроорганизмов, простота получения дезинфицирующих препаратов и их низкая стоимость [6, 7]. Указанные положительные качества ЭАР объясняются присутствием в их составе «метастабильной смеси оксидантов» [6, 10], подавляющих жизнеспособность микроорганизмов и не влияющих на высшие многоклеточные организмы благодаря наличию у них антиоксидантной защиты.

Цель исследования — оценка эффективности технологии объемной деконта-минации, основанной на применении мелкодисперсного аэрозоля электроактивированных растворов хлористого натрия

(МАЭАР) [2], при инактивации МБТ на поверхностях с различными физическими свойствами.

Материалы и методы

ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе использовали музейный и клинический штаммы микобактерий туберкулеза, типичных по своим морфологическим свойствам:

• вирулентный штамм М. tuberculosis Erd-man, чувствительный к противотуберкулезным препаратам, из коллекции ФГУН ГНИИ стандартизации и контроля медицинских биологических препаратов им. Л. А. Тарасе-вича Роспотребнадзора;

• клинический штамм № 5419 СПбНИИФ, устойчивый к изониазиду (10 мкг/мл), ри-фампицину (40 мкг/мл), стрептомицину (10 мкг/мл), этионамиду (30 мкг/мл), выделенный от больного впервые выявленным туберкулезом легких в лаборатории микробиологии Санкт-Петербургского НИИ фти-зиопульмонологии.

Микобактериальную суспензию готовили ex tempore из трехнедельных тест-культур МБТ второй генерации, выросших на карто-фельно-глицериновой среде Павловского. Концентрацию клеточной суспензии определяли на денситометре DEN-1B (фирма «BioSan»). Рабочая концентрация составляла 1,5 х 109 микробных клеток/мл. Расчетная об-семененность купонов — 1,5 х106 микробных клеток/см2. В качестве купонов использовали кафель, хлопчатобумажную ткань, медицинскую клеенку (гладкая и тканевая сторона). Купоны выдерживали при комнатной температуре до полного визуального высыхания клеточной суспензии. Деконтаминационную обработку купонов проводили в аэрозольной камере объемом 400 л. Купоны размещали на полу, стенах и потолке аэрозольной каме-

ры. В качестве деконтаминанта использовали ЭАР (pH 7,2±0,1; содержание оксидантов (*) — 0,20±0,02%), полученный на установке «СТЕЛ» (НПО «Экран», г. Москва). Отличием данной установки является возможность получения растворов с высокой биоцидной активностью и нейтральными значениями pH, что обеспечивает пониженную коррозионную активность ЭАР [7]. Использование нейтрального ЭАР рекомендовано официальными органами Госсанэпиднадзора РФ для практического применения при проведении дезинфекции [3].

Диспергирование дезинфектанта проводили с помощью оригинального вихревого аэрозольного генератора ВАГ [4]. Отличительными особенностями ВАГ являются высокая производительность (до 100 мл/мин), мелкодисперсное распыление (массовый медианный диаметр капель dmmd=3,6 мкм) и надежность в работе при использовании жидкостей с различными физико-химическими свойствами, включая растворы, эмульсии, суспензии с широким диапазоном вязкости. ВАГ состоит из резервуара объемом 1 литр, в который заливают распыляемый дезинфек-тант, и двух пневматических форсунок, осуществляющих акустическое диспергирование. В качестве источника сжатого воздуха используют электрический компрессор типа СБ 4/С.

Дезинфекционная обработка включала распыление ЭАР и последующую экспозицию купонов в атмосфере МАЭАР. Концентрация ЭАР в объеме камеры составляла 75 мл/м3, экспозиция купонов — 2, 10 и 20 часов. В качестве контроля служили купоны, обработанные в аналогичном режиме аэрозолем физиологического раствора. Смывы бактериальных клеток с опытных и контрольных купонов титровали методом последовательных разведений и высевали на два параллельных ряда пробирок, содержащих 100

плотную питательную среду Левенштейна — Йенсена. Посевы выдерживали в условиях термостата при температуре +37°С, через 21 сутки фиксировали наличие или отсутствие роста, а также количество жизнеспособных микобактерий, которое пересчитывали на единицу площади купона и выражали в Lg КОЕ/см2.

Эффективность деконтаминации оценивали, сравнивая количество жизнеспособных клеток в смывах с опытных и контрольных купонов.

Результаты и их обсуждение

Результаты исследования показали, что экспозиция контаминированных купонов в атмосфере МАЭАР в течение 20 часов привела к инактивации обеих тестируемых культур МБТ. Как видно из таблицы 1, в посевах смывов со всех опытных купонов, независимо от их расположения в камере и типа материала, отсутствовал рост как музейного, так и клинического штамма МБТ.

Было показано, что исследуемые тест-культуры МБТ проявляли одинаковую чувствительность к дезинфицирующему воздействию аэрозоля ЭАР, поэтому последующие эксперименты выполнены с использованием лекарственно-устойчивого штамма № 5419 СПбНИИФ при экспозиции контами-нированных купонов в среде МАЭАР в течение 2 и 10 часов. Сокращение времени экспозиции купонов в атмосфере МАЭАР позволило приблизить процесс обеззараживания к условиям проведения дезинфекционных мероприятий в клинике. Данные, полученные в этих сериях экспериментов, представлены в таблице 2.

Как следует из таблицы 2, высокая декон-таминационная активность МАЭР при уменьшении времени экспозиции купонов до 10 часов сохранялась, о чем свидетельствова-

Деконтаминационная активность МАЭАР при обработке поверхностей из различных материалов, контаминированных МБТ, при экспозиции 20 часов

Расположение купонов в камере Количество КОЕ МБТ, КОЕ/см2

М. и|Ьегсч|1ок1к Ег(1тап № 5419 СПбНИИФ

Кафель Клеенка (гладкая сторона) Клеенка (тканевая сторона) Ткань х/б Кафель Клеенка (гладкая сторона) Клеенка (тканевая сторона) Ткань х/б

Контроль 4,60+0,23 4,23 ±0,07 4,05±0,12 3,92±0,08 4,53±0,07 4,31±0,09 4,13+0,11 4,08+0,08

Пол 0 0 0 0 0 0 0 0

Стена 0 0 0 0 0 0 0 0

Потолок 0 0 0 0 0 0 0 0

Примечание. 0 — рост колоний на питательной среде отсутствовал.

Таблица 2

Деконтаминационная активность МАЭАР при обработке поверхностей из различных материалов, контаминированных МБТ, при экспозиции 2 и 10 часов

Расположение купонов в камере Экспозиция в атмосфере МАЭАР

2 часа 10 часов

Клеенка (гладкая сторона) Клеенка (тканевая сторона) Ткань х/б Клеенка (гладкая сторона) Клеенка (тканевая сторона) Ткань х/б

Количество КОЕ МБТ, КОЕ/см2

Контроль 4,30+0,11 4,17+0,06 4,06+0,12 4,31+0,09 4,03+0,14 4,05+0,09

Пол 3,81+0,16 3,82+0,16 3,68+0,11 0 0 0

Стена 3,46+0,20 3,79+0,24 3,48+0,07 0 0 0

Потолок 3,62+0,09 3,81+0,28 3,35+0,05 0 0 0

ло отсутствие роста микобактерий штамма № 5419 СПбНИИФ в посевах смывов с поверхностей контаминированных купонов. Из приведенных данных также видно, что двухчасовая экспозиция оказалась недостаточной для достижения гибели микобакте-рий и степень обсемененности опытных купонов была сопоставима с контролем.

Выводы

1. Использование МАЭАР приводит к инактивации МБТ на любых поверхностях независимо от их физических свойств и ориентации в пространстве.

2. Деконтаминационная активность МАЭАР не зависела от степени устойчивости штамма микобактерий к противотуберкулезным препаратам. Для достижения эффективной дезинфекции необходим выбор оптимального режима аэрозольной обработки. Показано, что уничтожение жизнеспособных клеток микобактерий на различных поверхностях было достигнуто при использовании МАЭАР с концентрацией 75 мл/м3 и последующей 10-часовой экспозицией в атмосфере аэрозоля.

3. Полученные положительные результаты использования технологии объемной де-контаминации с применением мелкодисперсного аэрозоля электроактивированных растворов хлористого натрия дают основание для проведения дальнейших исследований с учетом методических требований для дезинфекционной обработки противотуберкулезных и социальных учреждений.

Библиографический список

1. Вопросы преодоления устойчивости ми-кобактерий разных видов к дезинфицирующим средствам/Я. И. Еремеева, М. А Кравченко, В. В. Канищев, Л. С. Федорова// Дезинфекционное дело.— 2007.— № 3.— С. 35—39. 102

2. Глушенко В. М. Способ аэрозольной дезинфекции закрытых помещений: патент РФ № 2379058/В. М. Глушенко, Е. Н. Свентицкий, Ю. Н. Толпаров; приоритет 25.06.2008.

3. Дезинфекция, предстерилизационная очистка, стерилизация: метод. указания МУ-11-3/206—09 от 17.06.2002 г.; рег. удостоверение МЗ РФ дезинфекционного средства «Нейтральный анолит АНК» № 0542-59/30—2002.

4. Свентицкий Е. Н. Установка для аэро-золирования: заявка РФ № 2008125423/ Е. Н. Свентицкий, В. М. Глушенко, Ю. Н. Толпаров; приоритет 25.06.2008; PCT/RU 2008/000782; опубл. WO 2009/157803 A1 30.12.2009 г.

5. Федорова Л. С. Туберкулез и дезинфекция/ Л. С. Федорова///Дезинфекционное дело.— 2007.— № 3.— С. 31—34.

6. Хлорсодержащие дезинфицирующие растворы: опасности мнимые и действительные/В. М. Бахир, Б. И.Леонов, С. А. Па-ничева и др.//Вестник новых медицинских технологий.— 2003.— № 4.— С. 80— 83.

7. Электрохимическая активация: очистка воды и получение полезных растворов/ В. М. Бахир, Ю. Г. Задорожный, Б. И. Леонов и др.— М.: ВНИИИМТ, 2001.— 176 с.

8. Hayashibara T. Study of the desinfection/ microbicidal effects of electrolyzed oxidizing water/T. Hayashibara, A. Kadowaki, N. A. Yuda//jap. Med. Technology.— 1994.— Vol. 43.— P. 555—561.

9. Hsu S. Y. Effects of flow rate, temperature and salt concentration on chemical and physical properties of electrolyzed oxidizing water/S. Y. Hsu//J. Food Engineering.— 2005.— Vol. 66.— P. 171—176.

10. The antimicrobial mechanism of elec-trochemically activated water against Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli as determinated by SDS-PAGE analysis/

Пермский медицинский журнал

2011 том XXVIII № 2

T. E. Cloete, M. S. Thatsha, M. R Maluleke, R. Kirkpatrick//J. Applied Microbiol— 2009.- Vol. 107.— P. 379—382.

S. N. Vasilieva, T. I. Vinogradova, T. S. Egorova, E. V. Chernyaeva, V. L. Iskritsky, E. N. Sventitsky, N. V. Zabolotnykh

INVESTIGATION OF EFFICIENCY OF VOLUME DECONTAMINATION TECHNOLOGY USING ELECTROACTIVATED SOLUTION AEROSOLS IN TUBERCULOSIS MYCOBACTERIA INACTIVATION

Results of using volume decontamination technology based on application of fine aerosol of electroactivated sodium chloride solutions in disinfection measures directed to elimination of tuberculosis mycobacteria (TMB) are presented in the paper. Decontamination activity of fine aerosol of electroactivated solution (FA EAS) was investigated at the example of two TMB strains: museum virulent M. tuberculosis Erdman

sensitive to antituberculous preparations and clinical isolate № 5419 resistant to isoniaside, rifampycin, streptomycin, etionamide. It was established that use of FA EAS permits to completely inactivate TMB on any surfaces irrespective of their physical properties and space orientation. Full elimination of vital mycobacterial cells is reached after 10-hour exposure that allows to recommend this technology to be used in practical medicine.

Keywords: disinfection, fine aerosol, electroactivated solutions, tuberculosis.

Контактная информация: Васильева Светлана Николаевна, канд. мед. наук, ст. научный сотрудник лаборатории экспериментального туберкулеза и разработки новых медицинских технологий Санкт-Петербургского научно-исследовательского института фтизиопульмонологии, 191036, г. Санкт-Петербург,Лиговский пр., 2—4, тел. 8 (812) 297-86-31

Материал поступил в редакцию 12.11.2010