100 lat kwasu natowego, Artykuły z zakresu dezynfekcji, Dezynfekcja - rodzaje baz, środków
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Higiena100 lat kwasu nadoctowegoStara substancja z nowymi perspektywamiCzęść IIH. BieringDziałanie mikrobiologicznekwasu nadoctowegoZ powodu swoich właściwości che-micznych, kwas nadoctowy należy do gru-py reaktywnych związków mikrobójczych.Substancje z tej grupy, do której należąrównież aldehydy wywierają swój wpływpoprzez chemiczne przekształcenie sub-stancji zawartych w komórce lub / i błoniekomórkowej. Ich mechanizm działania jestzatem nieswoisty, przez co istnieje małamożliwość rozwoju oporności.Kwas nadoctowy działa zabójczo lubinaktywująco na szerokie spektrum bakte-rii, włączając mykobakterie i przetrwalnikibakteryjne a także na grzyby i wirusy, włą-czając trudne do inaktywacji wirusy bez-otoczkowe jak wirus polio czy wzw typu A(8,9).Z uwagi na wysoką reaktywność che-miczną, kwas nadoctowy może równieżwchodzić w reakcje chemiczne z innymisubstancjami organicznymi. W zależnościod obciążenia substancjami organiczny-mi, może to prowadzić do spadku sku-teczności jego działania, co charakteryzu-je się tzw. błędem białkowym. Wszystkiesubstancje aktywne charakteryzują sięmniejszym lub większym błędem białko-wym. Badania porównawcze skuteczno-ści kwasu nadoctowego i aktywnego chlo-ru (wybielacza chlorowego) w odniesieniudo różnych bakterii z lub bez obciążeniabiałkiem (10% surowica wołowa) wykazu-ją, że w przypadku aktywnego chloru, ob-ciążenie białkiem powoduje koniecznośćznacznego wydłużenia czasu działania wcelu zabicia wszystkich organizmów te-stowych (10).Substancje aktywne różnią się równieżrodzajem chemicznych oddziaływań nabiałko. Podczas gdy kwas nadoctowy przypH > 5 i aktywny chlor niszczą strukturybiałkowe w mechanizmie utleniania, to wprzypadku aldehydów oraz kwasu nadoc-towego ale przy pH < 4 dochodzi do po-wstania wysokocząsteczkowych wiązań,ew. precypitatów. Przy niewystarczającymoczyszczaniu, produkty reakcji lub precy-pitaty mogą odkładać się na powierzch-niach dezynfekowanych narzędzi, co naprzykład może mieć miejsce w przypadkuprzygotowywania giętkich endoskopów ztrudno dostępnym światłem wewnętrznymkanałów.Zastosowanie kwasu nadoctowego wmedycynie w celu przygotowania narzędzimedycznych jest ściśle związane z pH.Korzystny wpływ zwiększania pH roztworukwasu nadoctowego na zapach, toksycz-ność wziewną oraz tolerancję materiałówwiąże się niestety ze spadkiem skuteczno-ści tego związku. Tabela 1 pokazuje, żekwas nadoctowy jest najskuteczniejszyprzy pH < 3 (11). Przy stałym stężeniu,wraz ze wzrostem pH zmniejsza się sku-teczność przeciwko formom przetrwalni-padku trudnych do zabicia mikroorgani-zmów jak na przykład grzyba Aspergillusniger. Jak pokazano w tabeli 2, zwiększe-nie temperatury z 20oC do 35oC przy ni-skim stężeniu kwasu nadoctowego powo-duje wzrost skuteczności o > 4 log. Do-datkowo przeprowadzano próby w tem-peraturze 30oC i 35oC przy pH 8,0, co jakwyżej opisano zmniejszało skuteczność,jednakże inne właściwości jak choćby to-lerancja materiałów wyraźnie się poprawi-ły. W tych warunkach przy temperaturze35oC już w stężeniu 675 ppm uzyskanoodpowiednią skuteczność. Przy 20oC isprzyjającym niskim pH wynoszącym 3zaleca się zastosowanie stężenia 1800ppm.Długo dyskutowano na temat mecha-nizmu działania kwasu nadoctowego. Wminionych 10 latach ukazało się wiele pu-blikacji na ten temat (13, 14, 15). Dziękinim możliwe było przeprowadzenie deba-ty opartej na faktach. Mimo to do dziś niejest znany dokładny mechanizm działaniapHLog Redukcja244352718<1Tab. 1: zależność od pH swoistej skuteczności kwasu nadoctowego w stosunku do Bacillussubtilis w temperaturze pokojowej i stężeniu wynoszącemu 300 ppmkowym aż do praktycznie zerowej sku-teczności przy pH 8. Ten efekt pH możejednak skompensowany poprzez zmianęinnych parametrów jak stężenia preparatulub temperatury. I tak na przykład skutecz-ność przeciw sporom jest wystarczającaw roztworze zasadowym o pH 10 do 11 wprzypadku dezynfekcji bielizny zgodnie zzaleceniami Instytutu Roberta Kocha gdyzastosuje się stężenie kwasu nadoctowe-go wynoszące 100 ppm i po osiągnięciutemperatury 60oC (12).Znaczny wzrost skuteczności obser-wuje się już przy średnim wzroście tempe-ratury. Szczególnie wyraźne jest to w przy-aseptyka.Rok 5. Nr 2/2003preparatu. Udowodniono tworzenie sięrodników, które reagują z grupami funkcyj-nymi białek, doprowadzając do ich nieod-wracalnego uszkodzenia.Oprócz udowodnionego tworzenia sięrodników hydroksylowych, dyskutuje sięnad tworzeniem rodników organicznych.>AutorDr hab. Holger BieringEcolab GmbH & Co. HMGReisholzer Werfstrasse 38-4240589 Düsseldorf15Aseptyka_2_03.p651503-09-09, 12:57HigienaWartość pHpH 8PES (ppm)450675pH 3900180020oCb.d.b.d.< 3,04,230oC< 3,03,8b.d.b.d.35oC3,6> 4,0b.d.b.d.doctowego, ponieważ substancja ta roz-kłada się już w trakcie jej stosowania, anajpóźniej w ściekach, a tym samym traciswoje właściwości toksyczne. Powstającyw wyniku rozpadu kwas octowy łatwo sięrozkłada (17), tak że w przypadku biolo-gicznego oczyszczania ścieków szybkodochodzi do pełnego rozkładu. Dziękitemu mamy pewność, że żadne szkodliwestężenia kwasu nadoctowego nie dotrą dopowierzchniowych wód, np. rzek. Osta-tecznie dochodzi do pełnego rozkładu tejsubstancji bez zostawienia szkodliwychpozostałości w środowisku.Pomimo właściwości mikrobójczych,w normalnych warunkach kwas nadocto-wy nie przeszkadza we wzroście i rozkła-dzie bakterii w osadzie czynnym oczysz-czalni ścieków. Jak wykazano w teście sy-mulacyjnym urządzeń czyszczących, dostężenia 100 mg/l kwasu nadoctowegonie stwierdza się spadku zdolnościoczyszczania. Dopiero przy nierealnie wy-sokich stężeniach wynoszących 130 mg/lkwasu nadoctowego dochodziło dozmniejszenia wydolności modelowychurządzeń oczyszczających (18). Ponieważurządzenia modelowe w porównaniu dorzeczywistych są bardziej podatne nauszkodzenia, stężenie graniczne 100 mg/ljest uznawane za graniczne.Oczywiście znane są również danedotyczące ekotoksyczności kwasu na-doctowego: podobnie jak inne związki odziałaniu biobójczym, kwas nadoctowycharakteryzuje się względnie wysoką tok-sycznością wodną (dla wszystkich organi-zmów opublikowano wiele danych testo-wych): dla alg i dafnii wartość EC 0 (tj. naj-wyższe możliwe stężenie, przy którym niedochodzi jeszcze do wystąpienia efektutoksycznego) wynosi poniżej 1 mg/l, od-nośnie ryb większość danych dotyczy LC0 (najwyższe, jeszcze nie śmiertelne stę-żenie), które wynosi około 1 mg/l.Niewielki wpływ toksyczny na bakterieznajdujące się w urządzeniach do oczysz-czania wraz z niestabilności chemicznąkwasu nadoctowego i łatwością rozkładubiologicznego samego kwasu nadocto-wego oraz produktów jego rozpadu –wszystkie te czynniki sprawiają, że w nor-malnych warunkach organizmy wodnepraktycznie nie mają styczności z kwasemnadoctowym. Z tego powodu zastosowa-nie kwasu nadoctowego nie stanowi pro-blemu dla środowiska naturalnego.Tab. 2: Działanie grzybobójcze (podane w log-stopnia redukcji) kwasu nadoctowego w zależ-ności od temperatury w stosunku do Aspergillus niger przy czasie oddziaływania wynoszą-cym 5 minutW każdym razie z pewnością w wyniku re-akcji chemicznej dochodzi do nieodwra-calnego uszkodzenia cząstek enzyma-tycznych i struktur komórkowych i /lub bło-ny komórkowej.Toksykologia kwasu nadoctowegoW odniesieniu do działania toksyczne-go kwasu nadoctowego jako preparatudezynfekcyjnego konieczne jest udziele-nie odpowiedzi na trzy pytania. Po pierw-sze jakie jest zagrożenie w związku z kon-taktem z nierozcieńczoną substancją, podrugie właściwości toksykologiczne pre-paratów zawierających kwas nadoctowyoraz po trzecie ocena toksykologicznamożliwych pozostałości na powierzch-niach dezynfekowanych narzędzi (16).Kwas nadoctowy był przedmiotem wie-lu badań toksykologicznych (17). Zasadni-czo, potencjał toksyczności uzależnionyjest od stężenia kwasu nadoctowego. Roz-twory o stężeniu powyżej 5% uważane sąza żrące. Stężenie kwasu nadoctowego wproduktach dezynfekcyjnych zwykle wyno-si od 5 do 15%, dlatego z produktami nie-rozcieńczonymi należy się obchodzić jak zsubstancjami niebezpiecznymi. Należy naprzykład wykluczyć kontakt z oczami orazdłońmi poprzez nakładanie rękawic i okula-rów ochronnych. Roztwór kwasu nadocto-wego w stężeniu między 0,3 a 5% uważanyjest za substancję drażniącą. Także w przy-padku kontaktu z takimi stężeniami zalecasię zatem nakładanie okularów i rękawicochronnych. Roztwory kwasu nadoctowe-go w stężeniu < 0,35%, które są najczę-ściej wykorzystywane w medycynie, nie sąuważane za żrące ani drażniące.Również toksyczność po przyjęciu do-ustnym jest uzależniona od stężenia roz-tworu. Roztwory o stężeniu < 1% nie sąuważane za toksyczne, roztwory bardziejstężone mogą już powodować wystąpie-16nie poważnych działań niepożądanych poprzyjęciu doustnym.Działanie drażniące/ żrące kwasu na-doctowego zapewniają dwa mechanizmy.Po pierwsze substancja ta jest kwasem,po drugie ma właściwości silnie utleniają-ce. Działanie żrące wynikające z kwaśno-ści kwasu nadoctowego można zreduko-wać poprzez modyfikację pH. Przy wyso-kich wartościach pH zmniejsza się paro-wanie kwasu nadoctowego z roztworów.Przy odpowiednim przeprowadzeniudezynfekcji na powierzchniach narzędzizostają tylko niewielkie pozostałości kwa-su nadoctowego. Kwas nadoctowy madodatkowo tą zaletę, że ulega rozkładowido kwasu octowego i tlenu, tak że istniejejeszcze mniejsza szansa na to, że na na-rzędziach będą jego pozostałości. Dlaoceny toksykologicznej szczególne zna-czenie ma pytanie, czy te niewielkie ilościmogą wywoływać uczulenie oraz czy niemają działania mutagennego. Na podsta-wie dotychczas przeprowadzonych badańnie wykazano, aby kwas nadoctowy mógłpowodować wystąpienie alergii ani abymiał właściwości mutagenne.Zachowanie kwasu nadoctowegow środowisku naturalnymOcena właściwości środowiskowychzwiązków chemicznych zmierza zasadni-czo do znalezienia odpowiedzi na dwa za-gadnienia:1. Co dzieje się z daną substancją wśrodowisku, tj. w pierwszej kolejności – jakdobrze dana substancja się rozkłada, i coz tego wynika – jakich stężeń można ocze-kiwać w istotnych obszarach środowiskanp. w rzekach,2. Jaki wpływ ma ta substancja na or-ganizmy w środowisku naturalnym?Odpowiedź na pierwsze pytanie jestbardzo korzystna w przypadku kwasu na-aseptyka.Rok 5. Nr 2/2003Aseptyka_2_03.p651603-09-09, 12:57HigienaMateriałWartość pH / stężenie kwasu nadoctowego110 ppm/pH 6,4Aluminium 99,5Stal chromowo-niklowa1,4301, 1,2201Cynowane żelazoCynkowane żelazoŻelazo St 37/ 2Miedź0,050,70,05250 ppm/pH 5,40,21,10,1500 ppm/pH 4,60,51,60,5PodsumowaniePo tym, jak w ciągu pierwszych sześć-dziesięciu lat od odkrycia mikrobójczychwłaściwości kwasu nadoctowego opisanoniewiele przypadków jego zastosowania,różne grupy naukowców prowadziły bada-nia nad spektrum działania mikrobójcze-go, mechanizmem działania, badania do-tyczące aspektów toksykologicznych,ekologicznych, dotyczących produkcjistężonych i rozcieńczonych roztworówkwasu nadoctowego i posługiwania sięnimi, badania dotyczące analityki sub-stancji aktywnej oraz interakcji z różnymimateriałami w celu określenie nowych za-stosowań.Do tych nowych zastosowań należąmiędzy innymi: dezynfekcja środków spo-żywczych – warzyw i owoców, zastosowa-nie w przemyśle spożywczym np. w bro-warach czy mleczarniach, wykorzystaniaw celu usunięcia błon biologicznych (bio-filmów) w różnych dziedzinach przemysłujak również nowe wykorzystania w medy-cynie jak np. dezynfekcja aparatów do he-modializy lub przygotowanie endoskopówczy narzędzi chirurgicznych.Jako substancja reaktywna, kwas na-doctowy ma szerokie spektrum działaniamikrobójczego, włączając mykobakterie,spory oraz wirusy bezotoczkowe. Aktyw-ność mikrobójcza oraz skuteczność wdużej mierze zależą od wartości pH. Prze-zwyciężono ograniczenia z przeszłościdotyczące zastosowania tej substancji zuwagi na słabą tolerancję materiałów czywłaściwości toksyczne poprzez optymali-zację roztworów i warunków dezynfekcji.W ten sposób, ta „stara” 100 – letniasubstancja wciąż pozostaje aktywna mi-krobiologicznie i posiada duży potencjałrozwoju z możliwością opracowania no-wych możliwości zastosowania.Tab. 3: Oddziaływanie korozyjne kwasu nadoctowego wg DIN 50905 w zależności od wartościpH i stężenia w wodzie o temperaturze 16oC w temperaturze pokojowej mierzone w g/m2/hTolerancja materiałów w stosunkudo kwasu nadoctowegoKompatybilność metali i substancjisztucznych z kwasem nadoctowym, po-dobnie jak w przypadku wszystkich syste-mów opierających się na kwasach/ solachjest silnie uzależniona od pH zastosowa-nego roztworu. W dyskusji na temat tole-rancji materiałów w odniesieniu do kwasunadoctowego w procesach przygotowa-nia narzędzi medycznych, w szczególno-ści giętkich endoskopów, ten aspekt jestczęsto zaniedbywany. W ten sposób do-bra kompatybilność środka dezynfekcyj-nego z urządzeniami medycznymi orzeka-na jest dla wszystkich produktów zawiera-jących kwas nadoctowy, albo zachodziuogólnienie w drugą stronę tj. szkód, którezostały wywołane przez jeden produkt nawszystkie inne produkty, które również za-wierają tą samą substancję aktywną.Znaczenie pH można wyjaśnić na przy-kładzie porównania wpływu kwasu siarko-wego i jego soli na dany materiał. Ogólniewiadomo, że kwas siarkowy ma właściwo-ści silnie korozyjne, doprowadzając do po-ważnych zmian materiału, podczas gdyjego sole np. siarczan sodu ma tylko mini-malny szkodliwy wpływ na różne materiały.Działanie korozyjne kwasu nadocto-wego przy różnych wartościach pH oraz wróżnych stężeniach przedstawione zosta-ło w tabeli 3. W przypadku niektórych me-tali (np. aluminium lub stal szlachetna) wokreślonych warunkach nie stwierdza sięwpływu szkodliwego, podczas gdy działa-nie korozyjne w przypadku cynkowanegożelaza i miedzi różnią się w zakresie pH4,6 i 6,4 o dziesiętne części. Podobnedziałanie korozyjne odnosi się również domiedzi i niklu. Eloksalowane aluminiumodbarwia się zarówno w zasadowym jak ikwaśnym pH. Tylko w wąskim zakresie pHuzyskuje się wystarczającą stabilnośćwarstwy eloksalowanej.Preparaty zawierające kwas nadocto-wy stosowane są do ręcznej dezynfekcji jużod wielu lat. Ich zastosowanie odbywa sięw lekko zasadowym pH, dzięki czemu uzy-skuje się dobrą tolerancję materiałów przyjednocześnie skutecznej dezynfekcji. Niezaleca się dezynfekcji narzędzi ze stali szla-chetnej za pomocą kwasu nadoctowego wkwaśnym pH, ponieważ przy dłuższej eks-pozycji może dojść do korozji wżerowej.Szereg substancji sztucznych jak poli-etylen, polipropylen, czy twarde PCV mogąbyć dezynfekowane za pomocą kwasu na-doctowego. Niektóre składniki mieszanychtworzyw sztucznych jak na przykład zmięk-czacze, w zależności od pH mogą zostaćutlenione przez kwas nadoctowy, co możeprowadzić do łamliwości i przedwczesne-go starzenia się tworzyw sztucznych. Ana-logiczna sytuacja może zachodzić w odnie-sieniu do materiałów uszczelniających orazpołączeń klejonych.Aby uniknąć lub ewentualnie zminima-lizować uszkodzenia materiałów w przy-padku dezynfekcji za pomocą kwasu na-doctowego, należy zapewnić aby danypreparat dezynfekcyjny stosowany był tyl-ko w odniesieniu do kompatybilnych ma-teriałów oraz przy zapewnieniu odpowied-nich warunków. Takie optymalnie dobraneprodukty znajdują się na rynku np. doręcznego przygotowywania, ew. maszyno-wego przygotowywania elastycznych en-doskopów lub do dezynfekcji narzędzi chi-rurgicznych. Nie zastosowanie tych zopty-malizowanych produktów i odpowiednichwarunków dezynfekcji może jednak pro-wadzić do poważnych uszkodzeń mate-riałów.aseptyka.Rok 5. Nr 2/2003Piśmiennictwo• (8) S.S. Block: Disinfection, Sterilisationand Preservation, Lippincot Williams &Wilcins, Philadelphia, Baltimore, NewYork, London, Buenos Aires, Hongkong,Sydney, Tokyo (2001)pozostała literatura dostępna u autora.17Aseptyka_2_03.p651703-09-09, 12:57
[ Pobierz całość w formacie PDF ]