laboratorní studie antimikrobní aktivity chlorových přípravků

LABORATORNÍ STUDIE ANTIMIKROBNÍ AKTIVITY CHLOROVÝCH PŘÍPRAVKŮ
NA BÁZI DICHLORIZOKYANURANU SODNÉHO
Doc. Ing. Marie Hartmanová, CSc.
Vojenská lékařská akademie JEP, Hradec Králové, Česká republika
Mezi klasické, praxí dlouhodobě ověřené, dezinfekční přípravky patří chlorové
přípravky. Teoretický základ dezinfekce položil sice německý lékař Ehrlich až v letech
1905-1915, ale první zprávy o použití chloru jako dezinficiens jsou známy mnohem
dřív. V časovém harmonogramu využívání chemických látek k dezinfekci je třeba
vzpomenout: rok 1791 – použití chloru v plynném stavu k vykuřování nemocnic, rok
1827 – použití chloru k bělení a dezinfekci, rok 1831 – chlorový bělící roztok, rok
1847 – chlorové vápno. Porodník I. Semmelweis se nesmířil s vysokou nemocností a
úmrtností rodiček a vyslovil tedy roku 1847 názor, že příčinou infekce rodiček jsou
sami lékaři, kteří přenášejí nemoc rukama. Navrhl na tehdejší dobu s úspěchem mytí
rukou v chlorové vodě, a tak díky „dezinfekci rukou“ snížil počet úmrtí rodiček. V roce
1910 byly poznány antimikrobní vlastnosti organických sloučenin chloru, krátce poté
anorganických sloučenin chloru. Pak rok 1954 zaznamenal objev chlorhexidinu a
jeho použití k dezinfekci rukou a jako antiseptikum. V témže roce byl použit
dichlorizokyanuran sodný jako účinné dezinficiens.
Antimikrobní činidla obsahující aktivní chlor, který se uvolňuje, se vyznačují
vysokou oxidační aktivitou. Antimikrobní účinnost těchto přípravků je založena na
hydrolýze chlorových substituentů za vzniku kyseliny chlorné a z ní uvolňovaného
kyslíku ve stavu zrodu a dále i na přímém působení aktivního chloru. Výrazný
baktericidní účinek chloru je vysvětlován destrukcí bakteriálních buněk, zejména je
přisuzován
destrukčnímu
působení
na
některé
enzymy
nutné
pro
život
mikroorganismů. Sledováním vlivu teploty a hodnoty pH na mikrobicidní účinky
volného chloru bylo prokázáno, že nejúčinnější a nejvíce aktivní látkou je vedle
chloru kyselina chlorná a ne její chlornanové anionty. Proto aktivita chlorových
přípravků vzrůstá v kyselé oblasti pH, při které je kyselina chlorná téměř výlučně ve
své nedisociované formě. To, že chlorové přípravky jsou antimikrobně účinnější v
kyselé oblasti pH, může být způsobeno v důsledku zesílené oxidace, ale také i z toho
důvodu, že nedisociovaná forma proniká vnější vrstvou buňky snadněji.
Přípravky s aktivním chlorem mají široké spektrum antimikrobní aktivity, které
zahrnuje: vegetativní bakterie, mykobakterie, viry, řasy, protozoa. Některá sdělení
uvádějí i účinnost chloru na bakteriální spory. Přehled různých studií antimikrobního
účinku volně dostupného chloru naznačuje široký rozsah koncentrací aktivního chloru
(0,5 ppm-1000 ppm) a různě dlouhé expozice (od několika vteřin do 30 minut).
Antimikrobní aktivitu chlorových přípravků snižuje přítomnost organických látek,
některé chlorové přípravky jsou citlivé na změnu pH.
Koncem roku 2001 byla provedena na Katedře epidemiologie VLA JEP v
Hradci Králové laboratorní srovnávací studie tří chlorových dezinfekčních přípravků
na bázi dichlorizokyanuranu sodného (NaDCC). Všechny tři přípravky jsou
distribuovány v tabletované efervescentní formě, liší se od sebe velmi nevýrazně
množstvím uvolnitelného aktivního chloru a nevýrazně hodnotou pH. Srovnávací
studie byla provedena na přípravcích Presept – námi testovaná hmotnost tablety
2,5 g (ASP Johnson & Johnson), Medicarine – hmotnost tablety 2,7 g (HenkelEcolab), Chloramix DT – hmotnost tablety 3,3 g (Bochemie). Všechny tři druhy
efervescentních přípravků jsou schváleny v České republice, také ve Slovenské
republice. Přípravek Medicarine nebyl testován ve Slovenské republice, jeho
dávkování i expozice byly převzaty z výsledků doporučených výrobcem v SRN.
V České republice byl Medicarine testován a doporučené dávkování je odlišné,
zejména na inaktivaci spor a za přítomnosti bílkovin. Srovnávací studie Medicarine
byla v laboratoři provedena koncentracemi doporučenými na Slovensku, porovnávací
přepočet na množství uvolnitelného aktivního chloru byl proveden pro dodavatele
obou zemí. Doporučené dávkování Preseptu a Chloramixu DT je v obou zemích
shodné. Výsledky testování i výpočty pro Presept a Chloramix DT tedy platí pro obě
dodavatelské země. Všechny tři přípravky jsou schváleny v ČR pro plošnou
dezinfekci a mají své číslo HEM. Všechny jsou určeny pro zdravotnickou i
nezdravotnickou praxi.
Všechny tři přípravky byly vždy testovány souběžně, za stejných laboratorních
podmínek, výsledky testování jsou proto porovnatelné. Pro testování účinnosti byly
použity standardní testovací metody doporučené Národní referenční laboratoří pro
dezinfekci a sterilizaci při SZÚ Praha. Pro hodnocení účinnosti byly v laboratorních
podmínkách použity standardní testovací kmeny z České státní sbírky typových
kultur (CNCTC) při SZÚ Praha:
•
Staphylococcus aureus
CNCTC
Mau
43/60
•
Escherichia coli
CNCTC
Ec
324/70
•
Pseudomonas aeruginosa
CNCTC
Ps
79/70
•
Proteus vulgaris
CNCTC
PrO
9/46
•
Candida albicans
CNCTC
•
spory Bacillus subtilis
CNCTC
Bs
•
E. coli bakteriofág ØX 174
CNCTC
13 706 – B1
•
hostitelská E. coli
CNCTC
13 706- 1
49/64
4/42
427/82
Suspenze bakterií použité v okusech obsahovaly 108-109 CFU.ml-1 (colony
forming units), u modelového viru 109 PFU.ml-1 (plaque forming units). U každého
pokusu jsou uvedeny přesné denzity suspenzí. Všechny námi sledované přípravky
byly považované za 100% a dle potřeby byly v laboratorních podmínkách ředěny
sterilní destilovanou vodou. Pro stanovení účinnosti v bílkovinném prostředí byly
vzorky ředěny 20% beraním sérem (ZOO Servis, Dvůr Králové nad Labem) nebo
živným bujonem. Každý pokus byl prováděn dvakrát až třikrát a v tabulkách jsou
uvedeny průměrné hodnoty, pokud není uvedeno jinak.
Ve srovnávací studii byly použity metody: standardní suspenzní metoda a
mikrometoda (Kneiflová – 1985, Kneiflová – 1988), fágová metoda hodnocení virů
(Bydžovská – 1983), titrační stanovení koncentrace aktivního chloru (Jeník – 1993).
Zvolené expozice byly v rozmezí 2-32 minut. Výsledky testování jsou shrnuty
v tabulkách 1-8, účinné koncentrace jsou uvedeny v % a dále přepočtem na ppm
aktivního chloru (mg chloru v litru). Tabulky 1-4 hodnotí suspenzní mikrometodou
výsledky testování na grampozitivní mikrob (St. aureus) a gramnegativní mikroby
(Ps. aeruginosa, P. vulgaris, E. coli). MIC (minimální inhibiční koncentrace) na St.
auresus jsou v procentech shodné – 0,4%, nejvyšší ppm má Medicarine, na
gramnegativní mikroby má nejnižší Medicarine (0,12%-667 ppm), Presept a
Chloramix DT – shodné 0,4%-1764 ppm a 1864 ppm. MBC – minimální baktericidní
koncentrace ve vodě je rozdílná, klesá s přibývající expozicí. Čím delší expozice, tím
je nižší účinná koncentrace dezinfekčního prostředku. MBC-B – minimální
baktericidní koncentrace v bílkovinném prostředí dosahovaly vyšších hodnot než
MBC, což je v souladu s literaturou. Bílkovinné prostředí snižuje účinnost
dezinfekčních prostředků. Hodnoty MBC-B (v %) jsou shodné pro všechny kmeny i
vzorky, obsah aktivního chloru je v účinné koncentraci rozdílný. Tabulka 5 uvádí
fungicidní účinnost na C. albicans. Ve vodném prostředí bylo dosaženo účinnosti již v
5 minutových expozicích, v bílkovinném prostředí při vyšších koncentracích a delších
expozicích. Na Candidu albicans byl nejúčinnější v bílkovinné zátěži Presept.
Tabulka 6 hodnotí virucidní účinnost. Ve vodném prostředí jsou účinné koncentrace
přípravků shodné již při 5 minutách, v bílkovinném se liší, je nutno zvýšit koncentraci
nebo prodloužit expozici. Tabulka 7 hodnotí testování na vysporulovaný Bacillus
subtilis. Ve vodném prostředí bylo prokázáno dosažení sporicidnosti při koncentraci
1% (Presept), 10% (Chloramix DT, Medicarine), v bílkovinném prostředí je nutné
navýšit koncentraci větší než 10% a výsledky nejsou jednoznačné. Po vyočkování na
pevnou půdu rostly jednotlivé spory. Tabulka 8 shrnuje výsledky účinku chlorových
přípravků na vysporulovaný Bacillus subtilis ve vodném a bílkovinném prostředí.
V bílkovinné zátěži byly použity maximální koncentrace přípravků, které se daly ještě
rozpustit. Další navýšení koncentrace už nebylo možné, neboť přípravky silně pěnily
a další dezinfekčního prostředku se již nerozpouštělo. Výsledky jsou srovnatelné, po
vyočkování na pevnou půdu byl učiněn závěr. K dosažení sporicidnosti v bílkovinném
prostředí je u všech tří testovaných vzorků v laboratorních podmínkách potřeba 12%
koncentrace za uvedených expozic: Chloramix DT – 10 minut, Medicarine – 60
minut, Presept – 30 minut. V terénním použití jsou však tak vysoké koncentrace
nereálné, neboť způsobují na kovových předmětech výraznou korozi a ekonomicky
jsou takové roztoky finančně náročné. Na závěr testování byl učiněn praktický pokus
s přípravkem Medicarine tak, jak je doporučován dodavatelem ve Slovenské
republice. Do 10 litrového vědra s pitnou vodou byly vhozeny 2 tablety Medicarine
(celkem tedy 5,4 g, tj. 300 ppm aktivního chloru). S tímto roztokem byla sledována
účinnost na kmeny: St. aureus, E. coli, C. albicans a B. subtilis při expozicích 10, 20,
30 a 60 minut. Na testovací kmen St. aureus (G+ bakterie) byla koncentrace
dostačující ve vodném prostředí (30 minut), v bílkovinné zátěži (60 minut). Na kmen
E. coli (G- bakterie) byl počet tablet dostačující ve vodném i bílkovinném prostředí (10
minut), na C. albicans (kvasinka) je dostačující ve vodném prostředí (10 minut), v
bílkovinném (20 minut). Na vysporulovaný B. subtilis naprosto nedostačující ve
vodném i bílkovinném prostředí.
Tabulka 9 uvádí výsledky titračního stanovení obsahu aktivního chloru v
jednotlivých sledovaných přípravcích. Nejvíce chloru obsahuje Medicarine, následuje
Chloramix DT, nejméně chloru z předložených vzorků obsahoval Presept. Uvedená
množství aktivního chloru jsou v souladu s předloženými prospekty. Hodnoty pH
všech předložených vzorků jsou ve slabě kyselé oblasti pH, i to souhlasí
s předloženými materiály.
V další části studie byl proveden výpočetní rozbor dávkování tablet tak, jak je
doporučeno dodavatelem.
1. Přípravek Presept byl testován na tabletách o hmotnosti 2,5 g. Tato tableta
obsahuje 1,1 g aktivního chloru. Dodavatelem doporučena na 5 litrů vody pro
nebílkovinné prostředí jedna tableta = 1,1 g aktivního chloru, na bílkovinné
prostředí 2 tablety = 2,2 g aktivního chloru; na operační sály – předměty 4 tablety
= 4,4 g aktivního chloru. Výpočtem pro nebílkovinné prostředí = 220 ppm
aktivního chloru, pro bílkovinné prostředí = 440 ppm, pro operační sály –
předměty 882 ppm aktivního chloru. Porovnáním výpočtu a ověřených
laboratorních výsledků bylo prokázáno, že uvedená množství tablet
Preseptu jsou pro nebílkovinnou i bílkovinnou zátěž dostačující.
2. Přípravek Medicarine byl testován na tabletách o hmotnosti 2,7 g. Tato tableta
obsahuje 1,5 g aktivního chloru. Ve Slovenské republice je doporučena na 10 litrů
vody pro nebílkovinné prostředí jedna tableta = 1,5 g aktivního chloru, pro
bílkovinné prostředí 2 tablety = 3 g aktivního chloru. Výpočtem pro nebílkovinné
prostředí = 150 ppm aktivního chloru, pro bílkovinné prostředí = 300 ppm
aktivního chloru.
V České republice je dodavatelem doporučeno na základě testování pro
dezinfekci všech omyvatelných ploch, předmětů ve zdravotnictví 1-2 tablety na 10
litrů vody při expozici 5 minut. Při biologickém znečištění 1 tableta na 1,5 l vody,
expozice 30 minut. Výpočtem pro nebílkovinné prostředí = 300 ppm aktivního
chloru, pro bílkovinné prostředí 1012 ppm aktivního chloru. Porovnáním výpočtu
a ověřených laboratorních výsledků bylo prokázáno, že dávkování
Medicarine schválené pro Slovenskou republiku není dostačující; tomu
odpovídající koncentrace jsou neúčinné – zejména v bílkovinném prostředí.
Je nutné navýšit počty tablet, tj. zvýšit koncentraci aktivního chloru na 1000
ppm a 30 minutovou expozici. Deklarovaná sporicidnost přípravku Medicarine
za
těchto
podmínek
v
Slovenské
republice
je
velmi
diskutabilní
a
nepravděpodobná. Laboratorní pokusy v naší laboratoři ukázaly, že k
inaktivaci spor je nutná ve vodném i bílkovinném prostředí 12%
koncentrace Medicarine (66 720 ppm) a minimálně 30 minutová expozice,
pro bílkovinnou zátěž 60 minut při téže koncentraci. V České republice je
doporučená koncentrace přípravku Medicarine účinná ve vodném i bílkovinném
prostředí, stejně tak i doporučené expozice jsou správné.
3. Přípravek Chloramix DT byl testován na tabletách o hmotnosti 3,3 g. Tato tableta
obsahuje 1,54 g aktivního chloru. Dodavatelem doporučeno na 8 litrů vody pro
nebílkovinné prostředí 5 tablet = 7,69 g aktivního chloru, pro bílkovinnou zátěž 13
tablet = 20,02 g aktivního chloru. Výpočtem pro nebílkovinné prostředí = 962 ppm
aktivního chloru, pro bílkovinné prostředí = 2502 ppm aktivního chloru.
Porovnáním výpočtu a ověřených laboratorních výsledků bylo prokázáno, že
doporučené koncentrace Chloramixu DT jsou plně účinné ve vodném i
bílkovinném prostředí.
Závěr
Provedená srovnávací studie prokázala, že doporučené koncentrace a
expozice přípravků Presept, Medicarine, Chloramix DT jsou účinné v doporučeních
pro Českou republiku. Doporučené koncentrace Medicarine pro Slovenskou
republiku jsou neúčinné, je nutné navýšit expozici i koncentraci přípravku.
Literatura
1. Bydžovská O. Assessment of viral disinfection by means of bacteriophage ∅X
174. J Hyg Epidem Microbiol 1983; 27:60-68.
2. Jeník J. Analytická chemie 2. Praha: SNTL; 1993. 171 s.
3. Kneiflová J. Hodnocení baktericidní účinnosti dezinfekčních prostředků suspenzní
mikrometodou. Čs Epidemiol 1988; 37(2):97-104.
4. Kneiflová J. Standardní metody pro hodnocení dezinfekční účinnosti chemických
látek. Acta Hyg Epidemiol Microbiol 1985; příloha 1. 25 s.
Tabulka 1.
MIC, MBC, MBC-B chlorových přípravků na testovací kmen
Staphylococcus aureus
MIC
Přípravek
MBC
MBC-B
%
ppm Cl2
%
ppm Cl2
%
ppm Cl2
Chloramix DT
0,4
1864
0,4-0,04
1864-186,4
3,3-1,1
15 378-5126
Medicarine
0,4
2224
0,1-0,04
558-222,4
1,1-0,4
6116-2224
Presept
0,4
1764
0,1-0,04
441-176,4
1,1
4851
Denzita suspenze: 2 x 109 CFU.ml-1
Vysvětlivky:
Čísla:
Tabulka 2.
účinné koncentrace
MIC, MBC, MBC-B chlorových přípravků na testovací kmen
Pseudomonas aeruginosa
MIC
Přípravek
MBC
MBC-B
%
ppm Cl2
%
ppm Cl2
%
Ppm Cl2
Chloramix DT
0,4
1864
0,04 -0,004
186,4-18,64
1,1-0,4
5126-1864
Medicarine
0,12
667,2
0,1-0,004
558-22,24
1,1-0,4
6116-2224
Presept
0,4
1 764
0,04-0,004
176,4-17,64
1,1-0,4
4851-1764
Denzita suspenze: 2 x 109 CFU.ml-1
Vysvětlivky:
Čísla:
Tabulka 3.
účinné koncentrace
MIC, MBC, MBC-B chlorových přípravků na testovací kmen
Escherichia coli
Přípravek
MIC
MBC
MBC-B
%
ppm Cl2
%
ppm Cl2
%
ppm Cl2
Chloramix DT
0,4
1 864
0,04-0,004
186,4-18,64
1,1-0,4
5126-1864
Medicarine
0,12
667,2
0,01-0,004
55,8-18,64
1,1-0,4
6116-2224
Presept
0,4
1 764
0,04-0,004
176,4-17,64
1,1-0,4
4851-1764
Vysvětlivky:
Denzita suspenze: 1 x 109 CFU.ml-1
Čísla:
účinné koncentrace
Tabulka 4.
MIC, MBC, MBC-B chlorových přípravků na testovací kmen
Proteus vulgaris
MIC
Přípravek
MBC
MBC-B
%
ppm Cl2
%
Ppm Cl2
%
ppm Cl2
Chloramix DT
0,4
1864
0,1-0,01
466,2-46,62
1,1-0,4
5126-1864
Medicarine
0,12
667,2
0,1-0,04
558-222,4
1,1-0,4
6116-2224
Presept
0,4
1764
0,1-0,01
441-44,1
1,1-0,4
4851-1764
Denzita suspenze: 2 x 109 CFU.ml-1
Vysvětlivky:
Čísla:
Tabulka 5.
účinné koncentrace
Účinky chlorových preparátů na Candidu albicans ve vodném a
bílkovinném prostředí
Prostředek
Vodné prostředí
Bílkovinné prostředí
[%]
Ppm Cl2
[%]
Ppm Cl2
Chloramix DT
0,1
466
0,3 (10)
1 398 (10)
Medicarine
0,1
556
0,3 (10)
1 668 (10)
Presept
0,05
220,5
0,1 (10)
441 (10)
Denzita suspenze: 5 x 108 CFU.ml-1
Vysvětlivky:
Tabulka 6.
Čísla:
účinné koncentrace
Čísla v závorce:
účinné expozice v minutách
Účinky chlorových preparátů na bakteriofág ∅X 174 ve vodném a
bílkovinném prostředí
Prostředek
Vodné prostředí
Bílkovinné prostředí
[%]
Ppm Cl2
[%]
Ppm Cl2
Chloramix DT
0,1
466
0,3 (10)
1 398 (10)
Medicarine
0,1
556
0,1 (20)
556 (20)
Presept
0,1
441
0,5 (10)
2 205 (10)
Vysvětlivky:
Titr virové suspenze:
1,8 x 109 PFU.ml-1
Čísla:
účinné koncentrace
Čísla v závorce:
účinné expozice v minutách
Tabulka 7. Účinky chlorových preparátů na vysporulovaný Bacillus subtilis ve
vodném a bílkovinném prostředí
Prostředek
Chloramix DT
Medicarine
Presept
[%]
10 (10)
Bílkovinné prostředí
[%]
Ppm Cl2
46 620
10 (30)
(10)
10
55 600
> 10
1
4 410
10 (20)
Ppm Cl2
46 620
(30)
> 55 600
44 100
(20)
Denzita suspenze: 1,8 x 109 CFU.ml-1
Vysvětlivky:
Tabulka 8.
Vodné prostředí
Čísla:
účinné koncentrace
Čísla v závorce:
účinné expozice v minutách
Účinky chlorových preparátů na vysporulovaný Bacillus subtilis ve
vodném a bílkovinném prostředí
Prostředek
Chloramix DT
Medicarine
Presept
Vysvětlivky:
Vodné prostředí
[%]
12 (10)
12 (30)
1 (10)
Bílkovinné prostředí
Ppm Cl2
55 920
[%]
12 (10)
(10)
66 720
12 (60)
(30)
4410 (10)
12 (30)
Ppm Cl2
55 920
(10)
66 720
(60)
52 920
(30)
Denzita suspenze: 2 x 109 CFU.ml-1
Čísla:
účinné koncentrace
Čísla v závorce:
účinné expozice v minutách
Vyšší koncentrace chlorových preparátů než je 12 % nelze použít, protože se další
množství pevné látky již nerozpustí.
Tabulka 9.
Obsah aktivního chloru v jednotlivých chlorových přípravcích a hodnoty
pH 1% a 0,5% roztoku
Obsah
Přípravek
Aktivního chloru
pH [1%]
pH [0,5%]
[%]
Chloramix DT
46,6
5,4
5,1
Medicarine
55,6
5,1
4,5
Presept
44,1
5,4
5,1
Stanoveno titrací roztokem thiosíranu sodného
C (Na2S2O3 x 5 H2O) = 0,1 mol.l-1