Bewertung der Wirksamkeit der Mikrobenreduktion und Wahrnehmung der Verwendung einer Technologie zur Sprühdesinfektion mit ozonisiertem Wasser

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 13019 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Die Entwicklung neuer Ansätze zur Dekontamination von Oberflächen ist wichtig, um die Prozesse im Zusammenhang mit der Exposition gegenüber kontaminierten Oberflächen zu bewältigen. Daher wurde die Wirksamkeit einer Desinfektionstechnologie mit ozonisiertem Wasser (0,7–0,9 ppm O3) auf den Oberflächen von Kleidungsstücken und Accessoires von Freiwilligen bewertet, mit dem Ziel, die Ausbreitung mikrobieller Krankheitserreger am Arbeitsplatz und in der Gemeinschaft zu reduzieren. Zwischen den getesteten Oberflächen wurde eine Log10-Mikrobenreduktion von 1,72–2,40 beobachtet. Die mikrobielle Reduzierung blieb auf den meisten Oberflächen über 60 %, was darauf hindeutet, dass die Desinfektionstechnologie unabhängig von der Art des Transports, den die Freiwilligen nutzten, und/oder ihren jeweiligen Arbeitsaktivitäten bei der Reduzierung der mikrobiellen Protokolle wirksam war. In Verbindung mit der Bewertung der Wirksamkeit war die Analyse der Nutzungswahrnehmung (Zustimmungsprozentsatz von 92,45 %) von grundlegender Bedeutung, um diese Technologie als Alternative für den Einsatz als Schutzbarriere in Verbindung mit anderen vorbeugenden Maßnahmen gegen mikrobiologische Infektionen in Betracht zu ziehen zur Verfügbarkeit nachweislich wirksamer Geräte gegen die Ausbreitung von Infektionserregern in der Umwelt beizutragen.

Infektionskrankheiten sind im Laufe der Zeit immer wieder aufgetreten und solche Notfälle werden durch Faktoren verursacht, die dem mikrobiellen Erreger (Anpassung und genetische Veränderungen, polymikrobielle Erkrankungen) und dem menschlichen Wirt (z. B. Anfälligkeit für Infektionen, Demographie, berufliche Exposition, unsachgemäße Verwendung) innewohnen Antibiotika) und die menschliche Umwelt (z. B. sich verändernde Ökosysteme, Tierpopulationen, Mangel an öffentlichen Gesundheitsdiensten, Klima und Wetter)1. Obwohl die Zahlen nicht korrekt sind, machen neu auftretende Infektionskrankheiten einen erheblichen Teil der menschlichen Infektionen aus und haben im Laufe der Geschichte tiefgreifende und dauerhafte Auswirkungen auf die Gesellschaft und prägen die wirtschaftlichen, politischen und sozialen Aspekte unserer Zivilisation. Sie waren für tödliche Pandemien wie die Beulenpest, das schwere akute respiratorische Syndrom (SARS-CoV), die Schweinegrippe (H1N1) und Ebola2 verantwortlich.

Die jüngste durch SARS-CoV-2 (Ätiologischer Erreger der Coronavirus-Krankheit 2019-COVID-19)3,4 verursachte Pandemie führte zu einer Popularisierung des Einsatzes von Desinfektionsgeräten, um die Ausbreitung von Krankheiten einzudämmen und das tägliche Leben wiederherzustellen. Bei der Sanierung werden mechanische oder thermische Behandlung und der Einsatz biozider Wirkstoffe zur Dekontamination von Körperteilen, Gegenständen oder Oberflächen eingesetzt5. Frühere Studien haben die Vorteile der Anwendung verschiedener Desinfektionsmittel6 oder UV-Lichtgeräte7 zur Desinfektion von Krankenhausumgebungen, tragbarer Geräte mit Sprühsystemen zur Oberflächendekontamination8,9 sowie Desinfektionskammern mit verschiedenen bioziden Wirkstoffen10,11 gezeigt. Für die Dekontamination unzugänglicher Bereiche wurden nun Sprühgeräte eingesetzt, mit dem Ziel, eine Strategie zu entwickeln, die die Reinigung und Desinfektion großer, schwer zugänglicher oder unregelmäßiger Räume verbessern könnte. Es liegen jedoch relativ wenige Informationen zu diesem Reinigungs- und Desinfektionsansatz vor12. Diese Geräte basieren typischerweise auf elektrostatischen Sprühdesinfektionssystemen, die die Desinfektionsflüssigkeit in Aerosole umwandeln und dann jedem Tropfen eine Ladung auferlegen, sodass er durch elektrostatische Kräfte, die größer als die Schwerkraft sind, von Oberflächen angezogen wird13.

In diesem Szenario stellten sich die Desinfektionstunnel/-kammern als Sanierungsmaßnahme heraus. Sie können an mehreren Orten installiert werden, vor allem dort, wo eine große Personenzirkulation möglich ist. Der erste Tunnel wurde in China installiert und von anderen Ländern und Städten entwickelt. Diese tragbaren Strukturen bestehen aus Stahl und Polyvinylchlorid (PVC) mit Abständen zwischen 16 und 25 Fuß und können sowohl statischer als auch dynamischer Art sein. Beim statischen Typ rotiert die Person 10–15 s lang in der Station und aus am gesamten Umfang angeordneten Düsen wird Desinfektionsmittel versprüht. Beim dynamischen Typ handelt es sich um einen Laufgang, bei dem sich die Person 16–25 Fuß weit bewegt und das Gerät das Desinfektionsmittel vollständig durchsprüht. Diese Tunnel sind mit Infrarotdetektoren (auf Sensorbasis) ausgestattet, die den Desinfektionsspray aktivieren, wenn eine Person den Tunnel betritt14. Grundsätzlich versprühen diese Geräte einen Nebel einer Desinfektionslösung. Allerdings wird das Versprühen oder Zerstäuben bestimmter Chemikalien wie Formaldehyd oder quartärer Ammoniumverbindungen, die normalerweise als Wirkstoffe in solchen Geräten verwendet werden, von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und der brasilianischen Nationalen Gesundheitsüberwachungsbehörde (Anvisa) nicht empfohlen (Technischer Hinweis). Nr. 30/2020), da es kaum wissenschaftliche Belege zur Wirksamkeit dieser Wirkstoffe in diesen Technologien sowie zu den gesundheitsschädlichen Auswirkungen gibt15.

Im Hinblick auf Wirksamkeitsbewertungen dieser Geräte bei der Verwendung durch Einzelpersonen befassen sich nur wenige Studien mit der Verwendung von Desinfektionskammern/-tunneln zur Verwendung durch Einzelpersonen unter Verwendung verschiedener biozider Wirkstoffe. Mascarenhas et al.16 untersuchten die mikrobielle Reduktionskapazität wichtiger pathogener Mikroorganismen in persönlicher Schutzausrüstung (PSA) (auf einer Schaufensterpuppe gekleidet, die den Durchgang einer Person durch die Vorrichtung nachahmt) mithilfe einer Desinfektionskammer mit Natriumhypochloritspray bis zu 0,25 %. Die Ergebnisse zeigten, dass bei 96,93 % der analysierten Versuchsbedingungen der Prozentsatz der Reduktion > 99 % betrug (die Anzahl lebensfähiger Zellen auf der Oberfläche lag zwischen 4,3 × 106 und < 10 KBE/ml). Kampf et al.17 zeigten auch, dass Natriumhypochloritlösung in einer Konzentration von 0,1 % und 0,5 % wirksam war und die virale Infektiosität um > 3,0 log10 in 1 Minute reduzierte. Es ist bekannt, dass die ultravioletten Strahlen die DNA des Virus zerstören18. Die Strahlung des Fern-UVC verzerrt die Struktur des genetischen Materials des Virus und verhindert, dass die Viren weitere Kopien von sich selbst erstellen. Auch hohe Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit können die Übertragung des Coronavirus verringern und dämpfen19,20. Maurya et al.21 entwickelten einen autonomen Tunnel zur fortgeschrittenen Desinfektion von Oberflächen, die möglicherweise mit dem COVID-19-Virus kontaminiert sind. Die Technologie wurde zur Desinfektion von Kleidung und/oder offenen Bereichen an öffentlichen Orten wie Flughäfen, Schulen und Einkaufszentren eingesetzt, in denen Menschen das Gerät passierten; Die Desinfektion erfolgte durch die Anwendung einer Desinfektionslösung, gefolgt von der Verwendung von Heißluft und fernen ultravioletten C-Strahlen (207–222 nm).

Es ist wichtig hervorzuheben, dass die Verwendung von Mitteln mit desinfizierender Wirkung an sich wichtig für die Desinfektion kontaminierter Oberflächen ist. In nosokomialen Umgebungen beispielsweise ist diese Maßnahme aufgrund der hohen Exposition gegenüber Infektionserregern in diesen Umgebungen äußerst wichtig und obligatorisch22. Es ist jedoch auch wichtig, die Aufmerksamkeit auf andere Orte zu richten, etwa Industrien und andere Umgebungen, in denen sich täglich viele Menschen bewegen23,24. Daher ist die Studie zur Entwicklung neuer sicherer Technologien, die direkt in Umgebungen mit hoher Zirkulation angewendet werden können, in denen die Verbreitung hauptsächlich über die Luft (über Aerosol oder Tröpfchen) erfolgt, wichtig und sticht in Bezug auf die Wahl des bioziden Wirkstoffs hervor die für diese Situationen verwendet werden können. Darüber hinaus sollten diese Studien in erster Linie auf der Besorgnis über die mit einigen Biozidwirkstoffen verbundene mikrobielle Resistenz basieren. Die Entstehung von Resistenzen gegen Desinfektionsmittel stellt aufgrund der verminderten Wirksamkeit des Desinfektionsmittels eine ernsthafte Bedrohung für die Lebens- und Gesundheitssicherheit sowie für die rationelle Ressourcenallokation dar25. Darüber hinaus sollten die Auswahl und der Einsatz von Mitteln auch auf den Eigenschaften des gewählten Desinfektionsmittels sowie seiner Einsatzmöglichkeit gegen resistente Mikroorganismen basieren und so die Entwicklung dieser Art von Technologien unterstützen26.

Der Einsatz biozider Wirkstoffe mit hoher antimikrobieller Aktivität und geringer Wahrscheinlichkeit der Entstehung mikrobieller Resistenzen, die eine kurze Halbwertszeit haben und in ungiftige Moleküle zerfallen, ist eine wirksame Alternative als Maßnahme zur Krankheitsbekämpfung und -ausbreitung in diesen stark verbreiteten Umgebungen. Ozon (O3) gehört zu den stärksten bekannten Oxidationsmitteln, mit einem oxidativen Potenzial, das etwa doppelt so hoch ist wie das von Chlor27. Die antimikrobielle Wirkung von O3 umfasst nicht nur Bakterien, sondern auch Pilze, Viren und Protozoen28,29. O3 hat aufgrund seiner starken antimikrobiellen Eigenschaften bereits dokumentierte Anwendungen in berührungslosen Dekontaminationsmethoden für Räume30. Darüber hinaus ist es eines der bioziden Mittel mit weniger Nebenwirkungen auf die menschliche Gesundheit, wenn es in Wasser (ozonisiertem Wasser) gelöst wird, mit einer Vielzahl von Anwendungen für Zahnbehandlungen31 und kann aufgrund vielversprechender Beweise für die Biokompatibilität in Desinfektionsgeräten für den menschlichen Gebrauch verwendet werden in vitro32 und in vivo im Vergleich zu herkömmlichen Desinfektionsmitteln27,33,34.

Daher zielte diese Studie darauf ab, durch die Anwendung von Fragebögen eine Desinfektionstechnologie zu entwickeln, deren Wirksamkeit und Wahrnehmungsanalyse zu bewerten, die durch eine Desinfektionskammer zum sofortigen Sprühen von ozonisiertem Wasser im Konzentrationsbereich von 0,7–0,9 ppm gelöstem O3 auf Oberflächen gekennzeichnet ist von Kleidungsstücken und Accessoires von Freiwilligen mit dem Ziel, die Desinfektion von Mikroorganismen zu fördern, die durch Umweltverschmutzung auf diesen Oberflächen entstehen, und die Ausbreitung mikrobieller Krankheitserreger in Arbeits- und Gemeinschaftsumgebungen zu reduzieren.

Diese Studie wurde durch die Rekrutierung von Freiwilligen nach Genehmigung durch die Forschungsethikkommission (RES) des SENAI CIMATEC University Center (Bericht Nr. 4.739.411) durchgeführt. Es wird betont, dass diese Forschung in Übereinstimmung mit den einschlägigen Richtlinien/Vorschriften durchgeführt wurde.

Die Teilnehmer wurden durch Offenlegung und Ausfüllen eines Screening-Formulars rekrutiert. Diejenigen, die ausgewählt wurden und sich freiwillig für die Studie bereit erklärten, lasen und unterschrieben das Formular zur Einwilligung nach Aufklärung (Informed Consent Form, ICF). Insgesamt nahmen 106 Personen an dieser Studie teil, die in zwei gleichzeitig ablaufende Schritte unterteilt war, wie in Abb. 1 beschrieben. Der erste Schritt bestand darin, die mikrobiologische Reduktionswirksamkeit der Desinfektionstechnologie (bestehend aus einer Ozonisierungseinheit und einem ozonisierten Gerät) zu analysieren Wassersprüh-Desinfektionskammer) und der zweite Schritt bestand darin, Fragebögen anzuwenden, um die Wahrnehmung der Nutzung der Desinfektionstechnologie zu bewerten. Eine detaillierte Beschreibung der Schritte folgt.

Allgemeines Flussdiagramm der Durchführung dieser Studie. Die Studie war in zwei Schritte unterteilt, die gleichzeitig durchgeführt wurden, um die Wirksamkeit der Sprühdesinfektionstechnologie mit ozonisiertem Wasser durch mikrobiologische Reduktionsanalyse und Fragebogenanwendung zu bewerten.

Die Technologie besteht aus zwei unterschiedlichen Einheiten (Abb. 2): (1) einer Ozonierungseinheit, die ozonisiertes Wasser unter kontrollierten und zuvor festgelegten Bedingungen (Temperatur von 4–6 °C und O3-Konzentration im Wasser von 0,7–0,9 ppm) produziert32. Diese Einheit besteht aus einer Metallprofilstruktur, einem Bedienfeld, einer Schalttafel und im Inneren einem Sauerstoffkonzentrator mit einer Reinheit von 98 % (Yuwell 5LPM), einem Ozongenerator (Ozonic-Modell C-20 EL) und einer Kondensationseinheit (Modell Elgin ESSE 4130). ) und Ozonisierungsreservoir. Im Ozonierungsreservoir fand der gesamte Ozonierungsprozess, die Kühlung und die Wasserversorgung des zu ozonisierenden Wassers statt; (2) Desinfektionskammer zum Versprühen von ozonisiertem Wasser, gekennzeichnet durch eine modulare Struktur [Abmessungen (B × H × T): 1,5 × 2,4 × 3,0 m], bestehend aus einer Rohrleitung zur Zirkulation des Biozidmittels, einem Anwesenheitssensor und Zerstäuberdüsen. Die Simulationsanalyse der in dieser Studie verwendeten Kammer mit 12 Düsen, mit hoher Benetzungskapazität des exponierten Bereichs und Dispersion der während 30 s erzeugten Tröpfchen, wurde von Neves et al.35 definiert. Die tatsächliche Technologie wird in Abbildung S1 demonstriert.

Desinfektionstechnologie bestehend aus (a) Ozonisierungseinheit und (b) ozonisierter Wassersprühdesinfektionskammer.

Während der Studie wurde das System überwacht, um seinen ordnungsgemäßen Betrieb sowie seine Fähigkeit, die O3-Konzentration im erzeugten und in die Desinfektionskammer gesprühten ozonisierten Wasser aufrechtzuerhalten, zu überprüfen. Um die Konzentration des freigesetzten ozonisierten Wassers zu überprüfen, wurden zu verschiedenen Tageszeiten, während der Beregnungszeit in der Desinfektionskammer, Proben entnommen. Die Quantifizierung von O3 in Wasser wurde mit dem Spectroquant® Ozone Test 100607 Kit (Merck, Kenilworth, New Jersey, USA) durchgeführt.

Die mikrobiologischen Analysen wurden durchgeführt, indem der Desinfektionsprozess bewertet wurde, der durch das Einsprühen von ozonisiertem Wasser in die Desinfektionskammer gefördert wird. Von den insgesamt 106 Teilnehmern stimmten 16 der Teilnahme an dieser Analyse zu, und die Entnahmen zur mikrobiologischen Analyse erfolgten nach einem vom Studienteam festgelegten Zeitplan. Diese 16 Teilnehmer nutzten die Desinfektionstechnologie über einen Zeitraum von 30 Tagen und aus Sicherheitsgründen aufgrund der COVID-19-Pandemie wurden am Tag 0 (Screening) Proben für die RT-PCR-Analyse (Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction) entnommen. , Tag 15 und Tag 30 der Studie, um sicherzustellen, dass der Teilnehmer im Falle einer positiven Diagnose der Krankheit während der Studie ausscheidet. Wir weisen bereits darauf hin, dass bei keinem dieser Teilnehmer während der Studie COVID-19 diagnostiziert wurde.

Bei den ausgewerteten Oberflächen handelte es sich um Kleidungsstücke der Teilnehmer: Schutzmaske, Hemd und Stiefel (teilweise wurden auch zusätzliche Accessoires ausgewertet: Brille, Uhr und Helm). Die Teilnehmer wurden über die Gebrauchsanweisung des Gerätes informiert (Abb. 3) und absolvierten zweimal täglich 30 Sekunden, einmal morgens (erster Durchgang vor Beginn des Arbeitstages) und einmal nachmittags (zweiter Durchgang). am Ende des Arbeitstages).

Einweisung der Teilnehmer in den korrekten Umgang mit der Desinfektionstechnik.

Die Sammlungen wurden in abgegrenzten Bereichen (30 cm2) dieser Oberflächen vor und nach dem Durchgang der Teilnehmer durch die Desinfektionskammer an zuvor für jeden von ihnen festgelegten Tagen durchgeführt. Während die rechte Seite für die Kontrolle verwendet wurde, wurde die linke Seite gemäß einer von Oliveira et al.36 beschriebenen Studie zum Testen verwendet. Die abgegrenzten Bereiche wurden anhand experimenteller Tests von Neves et al.35 definiert, bei denen die technischen Parameter der zugehörigen Desinfektionstechnologie sowie die Benetzbarkeit an verschiedenen Punkten der Oberflächen bewertet wurden. Daher wurden die für jede Oberfläche ausgewählten Bereiche unter Berücksichtigung der gleichen Benetzbarkeitseffekte zwischen ihnen definiert, was keinen Einfluss auf die experimentellen Ergebnisse hatte.

Die Sammlung auf diesen Oberflächen wurde mit einem Tupfer durchgeführt, der in 5 ml neutralisierender Lösung (SRK Swab Rinse Kit, COPAN Diagnostics) getaucht war, und sein Inhalt wurde verwendet, um die Anzahl lebensfähiger Zellen auf der Oberfläche für die Kontrolle und nach Einwirkung der Desinfektion zu analysieren Kammer (nach dem Durchgang durch die Kammer wurde eine Zeitspanne von einer Minute zum Sammeln eingeräumt).

Anschließend wurden die in den Tupfer getauchten Proben gevortext und es wurden Reihenverdünnungen mit Beimpfungen in PCA (Plattenzählagar) für Bakterien und SDA (Sabouraud-Dextrose-Agar) mit Chloramphenicol für Hefen durchgeführt, die 24 und 48 Jahre lang bei 37 und 30 °C kultiviert wurden h bzw. Die Anzahl der Kolonien auf Kulturplatten wurde in einem Koloniezähler nach einer Inkubationszeit von 24 und 48 Stunden bestimmt. Das Experiment wurde dreifach durchgeführt.

Die Durchschnittswerte von KBE/cm2 wurden anhand der Formel des verwendeten Neutralisierungslösungskits (SRK Swab Rinse Kit, COPAN Diagnostics) berechnet: (Anzahl der Kolonien × Volumen der Lösung × Verdünnungsfaktor (1000))/Fläche der Sammeloberfläche = KBE/cm2. In diesem Fall betrug die gesammelte Oberfläche 30 cm2. Unter Verwendung der Durchschnittswerte dieser Zählungen wurde der Prozentsatz der mikrobiellen Reduktion gemäß der folgenden Formel berechnet: Prozentsatz der mikrobiellen Reduktion (%) = (Kontroll-KBE − Test-KBE)/Kontroll-KBE) × 100. Darüber hinaus wurde der Reduktionsfaktor im logarithmischen Maßstab ( Log10) wurde unter Verwendung der Formel RF = Log10 (A) − Log10 (B) berechnet, wobei A die Anzahl der Kolonien ist, die von der nicht exponierten (Kontrolle) und B die Anzahl der Kolonien ist, die von der O3-Exposition (Test) gewonnen wurden. Daten aus zwei unabhängigen Experimenten wurden in GraphPad Prism Version 8.4.3 (686) (GraphPad Software, San Diego, Kalifornien, USA, www.graphpad.com) aufgezeichnet.

Mithilfe eines Fragebogens wurde eine deskriptive Querschnittsstudie durchgeführt, um die Wahrnehmung der Studienteilnehmer hinsichtlich der neu entwickelten Desinfektionstechnologie sowie ihre Vertrautheit mit ozonisiertem Wasser und ihr Verständnis der bioziden Wirkung des Produkts unter Berücksichtigung des Erscheinungsbilds zu bewerten jegliches Unbehagen und das Gefühl der Sicherheit. Zusätzlich zu den 16 Teilnehmern aus Stufe 1 nutzten weitere 90 Teilnehmer (insgesamt 106 für die Studie rekrutierte Teilnehmer) an zufälligen Tagen die Desinfektionstechnologie und beantworteten den Fragebogen zur Bewertung der Desinfektionstechnologie. Der Fragebogen wurde von qualifizierten Forschern der Studie durchgeführt. Den Teilnehmern wurden folgende Fragen gestellt:

Sind Sie der Meinung, dass ozonisiertes Wasser eine Alternative zur Desinfektion von Materialien und Oberflächen sein kann, da es eine antimikrobielle Wirkung hat?

Ozon kann eine wirksame Alternative zur Eindämmung der Ausbreitung von Krankheiten sein. Stimmen Sie dieser Aussage zu?

Haben Sie nach der Benutzung der Desinfektionskammer Beschwerden verspürt?

Wenn Sie die vorherige Frage mit JA beantwortet haben, kreuzen Sie bitte an, welche Beschwerden Sie verspürt haben (Klaustrophobie, Husten, Übelkeit, Kopfschmerzen, Tränenfluss, Reizung der oberen Atemwege, Hautreizung usw.).

Geben Sie den Grad der Reizung an, wenn Sie die vorherige Frage beantwortet haben: leicht, mittelschwer oder schwer.

Wurden die Oberflächen nach der Benutzung der Desinfektionskammer angefeuchtet?

Wirkt die Desinfektionskammer als zusätzliche Barriere zum Schutz der Arbeitnehmer im Allgemeinen?

Kann der Einsatz der Desinfektionskammer zu einem falschen Sicherheitsgefühl führen?

Wenn Sie die vorherige Frage mit „stimme zu“ oder „stimme voll und ganz zu“ beantwortet haben, warum führt die Verwendung der Kamera Ihrer Meinung nach zu einem falschen Sicherheitsgefühl?

Müssen auch bei der Nutzung der Kammer alle persönlichen Hygienemaßnahmen strikt eingehalten werden?

Kann der Einsatz der Desinfektionskammer mit ozonisiertem Wasser eine sichere Alternative zur Flächendesinfektion sein?

Wenn Sie die vorherige Frage mit „Stimme nicht zu“ oder „Stimme überhaupt nicht zu“ beantwortet haben, warum halten Sie es dann nicht für eine sichere Alternative?

Haben Sie Anmerkungen oder Kommentare, die Sie zur Kamera hinzufügen möchten?

Statistische Analysen wurden mit dem Programm GraphPad Prism Version 8.4.3 (686) (GraphPad Software, San Diego, Kalifornien, USA, www.graphpad.com) durchgeführt. Der Shapiro-Wilk-Test wurde verwendet, um die Datennormalität für die in diesem Bericht durchgeführten Analysen zu überprüfen. Eine erste Analyse wurde durchgeführt, um die Wirkung des Durchgangs durch die Desinfektionskammer zu bewerten. Hierzu wurden die Durchschnittswerte von KBE/cm2 verwendet, die anhand der Formel des Kits der verwendeten Neutralisierungslösung (SRK Swab Rinse Kit, COPAN Diagnostics) berechnet wurden: (Anzahl der Kolonien × Volumen der Lösung × Verdünnungsfaktor (1000). ))/Sammeloberfläche = KBE/cm2. In diesem Fall betrug die gesammelte Oberfläche 30 cm2. Daher wurden Diagramme des „1. Durchgangs und 2. Durchgangs“ der KBE/cm2 und der mikrobiellen Reduktion (%) erstellt. Der gepaarte t-Test wurde verwendet, um Unterschiede zu überprüfen, wenn die Verteilung parametrisch war, und für nichtnormale Verteilungen wurde der Wilcoxon-Test angewendet.

Die Standardabweichung der mikrobiellen logarithmischen Reduktion (LR) wurde wie von Pasternak37 beschrieben berechnet, wobei sich SA und SB auf die Probenstandardabweichungen der logarithmischen Reduktionswerte für Proben vor bzw. nach dem Test beziehen; und nA und nB beziehen sich auf die Anzahl der Wiederholungen bei den Freiwilligen vor bzw. nach der Behandlung:

Außerdem wurde eine zusätzliche Analyse durchgeführt, um die Ergebnisse der mikrobiologischen Reduktionswirksamkeit der Desinfektionstechnologie besser zu verstehen. Es wurden eine Hauptkomponentenanalyse (PCA) und die Erstellung von Heatmaps mit ClustVis, einem Online-Tool zur Visualisierung multivariater Datencluster, durchgeführt38. Die Log10-Durchschnittswerte wurden zur Erstellung zweier weiterer Analysen verwendet. In den vier Zeilen der Matrix wurden die ausgewerteten Flächen aufgetragen, in den Spalten die Rekrutierungscodes, die sich auf die Studienteilnehmer beziehen. Darüber hinaus wurden für die Datenanalyse zwei Klassifizierungen übernommen, die auf die Anmerkungsspalten angewendet wurden: (1) vom Teilnehmer auf dem Weg zum Arbeitsplatz verwendetes Transportmittel; und (2) vom Teilnehmer durchgeführte Aktivitäten, unterteilt in „allgemeine Dienstleistungen“, die Funktionen umfassen, die den Teilnehmer theoretisch einer größeren Umweltverschmutzung aussetzen könnten, wie z. B. Reinigung, Gartenarbeit, Wartung und „andere“ Dienstleistungen, an denen Teilnehmer aus Verwaltungsbereichen beteiligt sind und weniger Exposition/Zirkulation zwischen Umgebungen. Der Zweck dieser Klassifizierungen bestand darin, das Verhalten der Beziehung zwischen den beiden bewerteten Klassifizierungen zu beobachten und zu überprüfen, ob die durchgeführte Arbeitstätigkeit die Ergebnisse der Reduzierungswirksamkeit unter Berücksichtigung einer größeren Belastung durch Umweltverschmutzung beeinflussen könnte, sowie die Überprüfung der Bildung von Clustern die Karten der Hitze.

Für die PCA wurden die Konfigurationen von (1) Singular Value Decomposition (SVD) angewendet, wobei Imputation zur Berechnung der Hauptkomponenten verwendet wurde; (2) einheitliche Variationsskala, angewendet auf die Linien; und (3) Vorhersageellipsen mit einer Wahrscheinlichkeit von 0,95, die verwendet werden, um zu beobachten, ob eine Gruppe in die Wahrscheinlichkeitsellipse einer anderen Gruppe fallen würde oder ob sie sich voneinander distanzieren würden. Andererseits waren die Konfigurationen für die Wärmekarten (1) zentrierte Linien; (2) Einheitsvarianzskala, angewendet auf die Linien; und (3) sowohl Zeilen als auch Spalten wurden mithilfe der Korrelationsentfernung und der mittleren Verknüpfung gruppiert.

Diese Studie wurde durchgeführt, nachdem das Projekt vom Research Ethics Committee (CEP) des SENAI CIMATEC University Center (Orlando Gomes Avenue, 1845-Piatã, Salvador, Bundesstaat Bahia, Brasilien, Postleitzahl) genehmigt wurde (Bericht Nr. 4.739.411). 41650-010). Darüber hinaus haben wir bestätigt, dass von allen Teilnehmern eine Einverständniserklärung eingeholt wurde.

Um die antimikrobielle Wirkung des von der Desinfektionskammer versprühten ozonisierten Wassers zu bestimmen, haben wir zu Beginn (morgens, 1. Durchgang vor Beginn des Arbeitstages) über einen Zeitraum von 30 Tagen Proben von verschiedenen Oberflächen (30 cm2) der Kleidungsstücke der Personen gesammelt ) und am Ende der Arbeitszeit (Nachmittag, 2. Schicht am Ende des Arbeitstages). In diesem Zeitraum wurden die Anzahl lebensfähiger Zellen in KBE/cm2 (Log10), die Reduktion in KBE/cm2 (Log10) und die mikrobielle Reduktion (%) aufgezeichnet.

Vor dem Durchgang durch die Kammer wurden verschiedene mikrobielle Rückgewinnungen für die Oberflächen durchgeführt. Die Anzahl der gewonnenen lebensfähigen Zellen reichte von 2,59 Log10 (Zubehör, 2. Durchgang) bis 4,04 Log10 (Boot, 2. Durchgang). Die höchsten Rückgewinnungsraten wurden bei Stiefeln und Hemden festgestellt, wahrscheinlich weil es sich um exponiertere Oberflächen handelt und die Wahrscheinlichkeit besteht, dass sie mit anderen Oberflächen, beispielsweise dem Boden, in Kontakt kommen. Im Hinblick auf die Reduzierung zeigten alle Kleidungsstücke mit Ausnahme der Accessoires am Nachmittag eine Reduzierung des mikrobiellen Wachstums von Log10 > 2. Die mikrobielle Reduzierung blieb auf den Oberflächen bei über 60 %. Allerdings wurden bei Stiefeln am Morgen niedrigere Werte gefunden (55,94 %), im Vergleich zu den anderen bewerteten Kleidungsstücken. Trotz der festgestellten geringeren Reduktionsrate konnte nach 30-sekündigem Besprühen mit ozonisiertem Wasser festgestellt werden, dass es keinen statistischen Unterschied in der Reduktion (p = 0,776) der Anzahl lebensfähiger Mikroorganismen auf diesem Kleidungsstück gab. Alle Ergebnisse der antimikrobiellen Wirkung sind in Tabelle 1 beschrieben.

Alle getesteten Oberflächen zeigten eine hohe Anzahl lebensfähiger Zellen vor dem ersten Durchgang in der Kammer (Log10 > 3) und eine signifikante Reduzierung (p < 0,0001, Test t und Wilcoxon-Test) nach Durchlaufen der Desinfektionstechnologie (Log10 < 1,75) innerhalb von 30 s der Exposition gegenüber ozonisiertem Wasser (Tabelle 1; Abb. 4). Die festgestellten statistischen Unterschiede deuten darauf hin, dass die Ergebnisse aus statistischer Sicht signifikant waren und die Reduktionskapazität widerspiegeln, die durch den Durchgang der Teilnehmer durch die Desinfektionskammer entsteht. Dies weist darauf hin, dass die beobachteten Daten nicht das Ergebnis eines Zufalls waren, sondern vielmehr auf die Wirkung des Versprühens von ozonisiertem Wasser auf die Oberflächen zurückzuführen waren. Die Abbildungen S2 und S3 zeigen die Ergebnisse der Beschichtung, des Wachstums und der mikrobiellen Reduktion auf den Oberflächen einiger Studienteilnehmer. Darüber hinaus haben wir beobachtet, dass die meisten CFU/cm2 (Log10)-Werte, die bis zu den Maximal- und Minimalwerten reichten, in der Maske gefunden wurden (Abb. 4, Maske).

Vergleich des mikrobiellen Wachstums verschiedener Kleidungsstücke in zwei Tagesabschnitten. Morgens, vor Beginn des Arbeitstages (1. Durchgang) und nachmittags, nach dem Arbeitstag (2. Durchgang); mit 30 s Einwirkzeit in Desinfektionstechnik. Zu den Accessoires gehören folgende Gegenstände: Helme, Hüte, Uhren und Brillen. Einzelne Punkte, die außerhalb des Box-and-Whisker-Diagramms aufgetragen werden, zeigen Werte an, die bis zum Minimum und Maximum reichen. Sternchen geben den statistischen Unterschied nach Durchlaufen des Desinfektionsgeräts (p < 0,0001) durch den t-Test und den Wilcoxon Matched-Pairs-Test an.

Wir haben auch den Unterschied in der mikrobiellen Reduktion zwischen den Tageszeiten (morgens und nachmittags) für alle Oberflächen anhand der Reduktionsprozentsätze (%) untersucht. Die prozentuale Analyse der mikrobiellen Reduktion ergab mit dem Wilcoxon-Test keinen signifikanten Unterschied für Maske (p = 0,8040), Hemd (p = 0,5698), Accessoires (p = 0,5000) und Stiefel (p = 0,7760). Die Maskenoberfläche wies mit Werten von 75,95 % und 69,97 % beim 1. bzw. 2. Durchgang die höchste mikrobielle Reduktionsrate auf (Tabelle 1; Abb. 5, Maske). Auch bei den anderen Oberflächen, wie z. B. Zubehör, wurden zufriedenstellende Ergebnisse mit prozentualen Durchschnittswerten von über 80 % der Keimreduktion gefunden (Tabelle 1; Abb. 5, Zubehör).

Vergleich des Prozentsatzes der mikrobiellen Reduktion (%) verschiedener Kleidungsstücke in zwei Tagesabschnitten. Morgens, vor Beginn des Arbeitstages (1. Durchgang) und nachmittags, nach dem Arbeitstag (2. Durchgang); mit 30 s Einwirkzeit in Desinfektionstechnik. Zu den Accessoires gehören folgende Gegenstände: Helme, Hüte, Uhren und Brillen. Einzelne Punkte, die außerhalb des Box-and-Whisker-Diagramms aufgetragen werden, zeigen Werte an, die bis zum Minimum und Maximum reichen.

Die Analyse von PCA und Wärmekarten wurde durchgeführt, um zusätzliche Ergebnisse zur Bestätigung der Wirksamkeit der Desinfektionstechnologie zu erhalten und um den Einfluss der beiden verwendeten Klassifizierungen zu bewerten: (1) öffentliche oder private Transportmittel und (2) Vom Teilnehmer ausgeübte Funktion, unterteilt in „allgemeine Dienstleistungen“ (die Funktionen umfassen, die den Teilnehmer theoretisch einer größeren Umweltverschmutzung aussetzen könnten, wie z. B. Reinigung, Gartenarbeit, Wartungsdienste) und „Sonstige“ (die Teilnehmer aus administrativen und kleineren Expositionsbereichen einbeziehen). /Zirkulation zwischen Umgebungen). Bemerkenswert ist, dass die Klassifizierung der Transportmittel nur für die Erstellung von APCs und Heatmaps am Morgen (1. Durchgang) verwendet wurde, da nach der Ankunft am Arbeitsplatz eine Kontamination nach Durchführung des 1. Durchgangs mit einer Kontamination durch verbunden wäre Teil des Arbeitsplatzes.

Abbildung 6 zeigt die Durchschnittswerte für die durch die Desinfektionskammer geförderte Reduzierung von Log10 durch Versprühen von ozonisiertem Wasser im Konzentrationsbereich von 0,7–0,9 ppm, morgens (1. Durchgang vor Arbeitsbeginn) und in am Nachmittag (2. Durchgang nach dem Arbeitstag). Das Ergebnis der Analyse zeigte die Bildung zweier Ellipsen, die sich schließlich überlappten (Abb. 6a, c). Lediglich bei der Auswertung der Daten nach dem 1. Durchgang lässt sich beobachten, dass offenbar kein Unterschied in der Art der Funktionsausführung der Teilnehmer mit Individualverkehr besteht (Abb. 6a), während es bei den Daten nach dem 2. Durchgang ( Abb. 6b) Die Ergebnisse sind auf die Klassifizierungsellipsen verteilt. Was die Verkehrsmittel angeht, lässt sich bei der Gruppe, die öffentliche Verkehrsmittel nutzt, ein Unterschied feststellen, mit größerer Ellipsenbildung und Entfernung der Daten. Wärmekarten zeigen die euklidischen Abstände zwischen Daten, wobei ähnliche Daten eine dunklere Farbe haben. Anhand von Abb. 6b lässt sich beobachten, dass die Bildung von Clustern zwischen Hemd- und Stiefeloberfläche einen Einfluss auf die hohen Werte der Log10-Reduktion in Bezug auf die Teilnehmer 023, 035 und 010, Nutzer öffentlicher Verkehrsmittel und Eingebettete, hatte im Rahmen der allgemeinen Dienste. Es ist zu beobachten, dass diese Oberflächen bei allen Teilnehmern diese Clusterbildung weiter von der Maskenoberfläche als auch von den Zubehörteilen entfernt aufweisen, was darauf hindeutet, dass trotz einer gewissen Ähnlichkeit zwischen den Reduktionen ein globaler Vergleich der Reduktionswerte nicht möglich ist erhalten aus den durchgeführten Experimenten, da sie in Bezug auf die beiden analysierten Klassifikationen nicht homogen sind. Gleiches gilt für die Heatmap-Analyse, die sich auf den 2. Durchgang der Teilnehmer durch die Desinfektionskammer nach dem Arbeitstag bezieht (Abb. 6d). In diesem Fall kam es jedoch zur Clusterbildung zwischen der Zubehör- und der Kofferraumoberfläche; und zwischen den Hemd- und Maskenoberflächen, mit einem Abstand zwischen diesen Formationen. Bemerkenswert ist, dass die Analyse der Oberfläche von Accessoires nur bei Teilnehmern durchgeführt wurde, die Brillen, Uhren oder Helme tragen. Die Ergebnisse deuten daher im Allgemeinen darauf hin, dass die Desinfektionskammer unabhängig vom Grad der Kontamination, die die Oberflächen möglicherweise aufweisen, unabhängig davon, ob sie von den verwendeten Transportmitteln oder der Exposition im Rahmen von Arbeitsaktivitäten beeinflusst wird oder nicht, die Keimreduzierung wirksam fördert.

Konfluente Log10-Reduktionsanalyse nach Durchgang durch die Desinfektionskammer. (a,c) PCA-Diagramm zur Analyse von Daten, die sich auf den ersten Durchgang der Teilnehmer beziehen. Auf die Linien wird keine Skalierung angewendet und SVD mit Imputation wird zur Berechnung der Hauptkomponenten verwendet. Die X- und Y-Achsen zeigen die Hauptkomponente 1 (PC1) und die Hauptkomponente 2 (PC2), die 57,6 % bzw. 30,2 % der Gesamtvariation erklären. Vorhersageellipsen wurden auf eine Wahrscheinlichkeit von 0,95 eingestellt und veranschaulichen die Gruppierung nach Transportart und Funktionsklassifizierung mit angegebenen Beschriftungen. (b) Heatmap zur Datenanalyse bezogen auf den 1. Durchgang der Teilnehmer. Die Linien werden zentriert und es wird keine Skalierung auf die Linien angewendet. Zur Schätzung des fehlenden Wertes wird Imputation verwendet. Sowohl Zeilen als auch Spalten werden anhand der Korrelationsentfernung und der durchschnittlichen Verknüpfung gruppiert. (c) PCA-Diagramm zur Datenanalyse in Bezug auf den von den Teilnehmern durchgeführten zweiten Durchgang. Auf die Linien wird keine Skalierung angewendet und SVD mit Imputation wird zur Berechnung der Hauptkomponenten verwendet. Die X- und Y-Achsen zeigen die Hauptkomponente 1 (PC1) und die Hauptkomponente 2 (PC2), die 38,1 % bzw. 30,6 % der Gesamtvariation erklären. Die Analyseeinstellungen waren die gleichen wie in (a) angegeben. (d) Heatmap zur Datenanalyse bezogen auf den 2. Durchgang der Teilnehmer. Die Analyseeinstellungen waren die gleichen wie in (b) angegeben.

Was die Analyse der Nutzungswahrnehmung durch die Anwendung von Fragebögen bei den Studienteilnehmern betrifft, so wurden insgesamt 40,6 % (N = 43) von weiblichen Teilnehmern und 59,4 % (N = 63) von männlichen Teilnehmern beantwortet. Es ist erwähnenswert, dass den Teilnehmern Vertraulichkeit zugesichert wurde. Darüber hinaus ist zu beachten, dass den Teilnehmern vor der Anwendung grundlegende Informationen zur Desinfektionstechnologie und deren Funktionsweise sowie zum verwendeten Biozidmittel vermittelt wurden. Ihnen wurden vor allem Informationen über die Biokompatibilität von ozonisiertem Wasser mitgeteilt. Darüber hinaus wurden auch die Vor- und Nachteile geklärt.

Abbildung 7 zeigt die Ergebnisse von zwei Fragen zur Vertrautheit der Teilnehmer mit dem in der Desinfektionstechnologie verwendeten Biozidwirkstoff. Auf die Frage, ob sie zustimmen, dass ozonisiertes Wasser aufgrund der antimikrobiellen Wirkung des Mittels eine Alternative zur Desinfektion von Materialien und Oberflächen sein könnte, antworteten 34,91 % (N = 37) bzw. 63,21 % (N = 67) „Ja“ bzw. „Ich stimme zu“. (Abb. 7a). Sie wurden auch zu O3 in seiner gasförmigen Form gefragt, ob sie der Aussage zustimmten, dass dieses Mittel wirksam bei der Bekämpfung und Ausbreitung von Krankheiten wirkt. In diesem Fall stimmten 19,81 % (N = 21) voll und ganz zu, während 71,70 % (N = 76) stimmte der Aussage zu (Abb. 7b).

Meinungen der Teilnehmer. (a) Stimmen Sie zu, dass ozonisiertes Wasser eine Alternative zur Desinfektion von Materialien und Oberflächen sein kann, da es eine antimikrobielle Wirkung hat?; und (b) Ozon kann eine wirksame Alternative zur Bekämpfung und Ausbreitung von Krankheiten sein. Stimmen Sie dieser Aussage zu?

Die nächsten Antworten beziehen sich auf die Wahrnehmungen hinsichtlich der Verwendung der Desinfektionskammer. Bemerkenswert ist, dass keiner der Teilnehmer berichtete, dass er sich nach der Verwendung der Technologie unwohl fühlte und keinerlei Wirkung im Zusammenhang mit der Desinfektionskammer oder dem Biozidmittel zeigte. Abbildung 8 zeigt das Ergebnis zu den drei gestellten Fragen zur Technologie und den prozentualen Zustimmungs- oder Ablehnungsanteilen der Teilnehmer in Bezug auf diese. Insgesamt stimmten 32,08 % (N = 34) bzw. 59,43 % (N = 63) der Befeuchtung der bereitgestellten Flächen nach der Nutzung der Desinfektionskammer voll und ganz zu bzw. stimmten zu (Abb. 8a). Nur 2,83 % (N = 3) stimmten der Aussage nicht zu und 5,66 % (N = 6) der Teilnehmer wussten nicht, wie sie ihre Meinung äußern sollten. Bei der Frage, ob die Desinfektionskammer als zusätzliche Schutzbarriere fungiere, stimmten 33,02 % (N = 35) voll und ganz zu und 62,26 % (N = 66) stimmten zu. Keiner der Teilnehmer stimmte dieser Aussage nicht zu, während nur 4,72 % (N = 5) nicht wussten, wie sie eine Meinung äußern sollten (Abb. 8b).

Meinungen der Teilnehmer. (a) Nach der Benutzung der Desinfektionskammer wurden die Oberflächen angefeuchtet; (b) die Desinfektionskammer stellt eine zusätzliche Barriere für den Schutz der Arbeitnehmer im Allgemeinen dar; und (c) die Verwendung der Desinfektionskammer kann zu einem falschen Sicherheitsgefühl führen.

Auf die Frage nach dem falschen Sicherheitsgefühl, zu dem die Verwendung der Desinfektionskammer führen könnte, stimmten 49,06 % (N = 52) der Teilnehmer nicht zu und 5,66 % (N = 6) stimmten überhaupt nicht zu, während 2,83 % (N = 3) und 18,87 % (N = 20) stimmten der Aussage voll und ganz zu bzw. stimmten ihr zu. 23,58 % (N = 25) wussten nicht, wie sie ihre Meinung äußern sollten (Abb. 8c). In diesem Fall wurden die Teilnehmer, die geantwortet hatten, dass sie glaubten, dass Technologie ein falsches Sicherheitsgefühl erzeugen könnte (insgesamt N = 23), gebeten, die Gründe dafür zu erklären. Die meisten Kommentare (Abb. 8c) bezogen sich auf Bedenken hinsichtlich der Vernachlässigung anderer Schutzmaßnahmen, wie Händehygiene und die Verwendung von Schutzmasken. Darüber hinaus wurde die geringe Verfügbarkeit wissenschaftlicher Daten hervorgehoben, die die Wirksamkeit dieser Art von Technologie belegen könnten. In diesem Zusammenhang wurden den Teilnehmern Informationen über Labor- und erste Feldversuchsergebnisse aus früheren Experimenten mitgeteilt. Obwohl die Verfügbarkeit von Daten noch nicht weit verbreitet ist, haben wir bereits festgestellt und berichtet, dass ozonisiertes Wasser unter den physikalisch-chemischen Bedingungen von 4 °C und pH 5 zu hohen Reduktionsprozentsätzen für Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis, Escherichia coli usw. führte Candida albicans. Bilder aus Rasterelektronenmikroskopaufnahmen zeigten, dass die Auswirkungen der Zellwandlyse auf die osmotische Stabilität einer der Abtötungsmechanismen von ozonisiertem Wasser sein könnten. Darüber hinaus war das Mittel in Tests mit Hfib-Zellen biokompatibel und zeigte keine zytotoxische Wirkung32. Vor dem Einsatz der Desinfektionstechnologie durch Einzelpersonen wurde zur Bestätigung ihrer bioziden Wirkung und zur Überprüfung der Wirksamkeit des Geräts auch die Reduzierung der mikrobiellen Belastung wichtiger Krankheitserreger auf PSA bewertet. Die Ergebnisse zeigten, dass sich das in dieser Studie entwickelte System zur sofortigen Dekontamination als wirksam zur Mikrobenreduzierung erwies, was das Potenzial von ozonisiertem Wasser als biozides Mittel bestätigte36.

Auf die Frage, ob sie der Frage, dass persönliche Hygienemaßnahmen auch bei Verwendung der Kammer strikt eingehalten werden müssen, zustimmen oder nicht, stimmten 71,70 % (N = 76) dieser Aussage voll und ganz zu und 25,47 % (N = 27) stimmten dieser Aussage zu (Abb . 9a). Keiner der Teilnehmer war anderer Meinung, nur 2,83 % (N = 3) wussten nicht, wie sie eine Meinung äußern sollten. Schließlich stimmten 30,19 % (N = 32) voll und ganz zu und 62,26 % (N = 66) stimmten zu, dass die Verwendung der Desinfektionskammer mit ozonisiertem Wasser eine sichere Alternative zur Oberflächendesinfektion sein kann (Abb. 9b). Diese Daten spiegeln die erreichte Zustimmung von 92,45 % in Bezug auf die Bewertung der Desinfektionstechnologie wider (Abb. 9c).

Meinungen der Teilnehmer. (a) Auch bei der Nutzung der Kammer müssen alle persönlichen Hygienemaßnahmen strikt eingehalten werden; (b) die Verwendung der Desinfektionskammer mit ozonisiertem Wasser kann eine sichere Alternative zur Oberflächendesinfektion sein; und (c) prozentuale Zustimmung der von den Studienteilnehmern verwendeten Desinfektionstechnologie.

Ziel dieser Studie war es, anhand wissenschaftlicher Erkenntnisse die Wirksamkeit der entwickelten Desinfektionstechnologie, bestehend aus einer Desinfektionskammer und einer Ozonierungseinheit, auch durch den Einsatz von ozonisiertem Wasser (0,7–0,9 ppm) als biozidem Wirkstoff zu bewerten B. um Daten über die Wahrnehmung der Technologienutzung durch Benutzer des Geräts zu liefern. Die Entwicklung dieser Technologie wurde vorgeschlagen, um die Verwendung eines Geräts zu ermöglichen, das direkt von Menschen verwendet werden kann, indem ozonisiertes Wasser selbst versprüht wird. In prospektiven Studien, die sich auf Patente konzentrieren, handelt es sich im Gegensatz zum Dekontaminationsziel dieser Technologie bei der überwiegenden Mehrheit der entwickelten Geräte um Gesundheitsanwendungen, die auf die Überwachung der Reinigungsverfahren von medizinischen Utensilien und Geräten abzielen und nicht auf die Notfall-Infektionskontrolle. Darüber hinaus gibt es bei den an einen Ozongenerator gekoppelten Technologien nur begrenzte Informationen über die Stabilität des erhaltenen Produkts und auch keine technischen Berichte, die die Wirksamkeit bei der Reduzierung der allgemeinen mikrobiellen Belastung auf verschiedenen Oberflächen und für einen angemessenen Zeitraum nach der Exposition gegenüber dem Ozongenerator garantieren Biozidmittel; Daher ist die Wirksamkeit dieser Strukturen bisher nicht geklärt, was bei den Organgesundheitskontrollbehörden Zweifel an der tatsächlichen Anwendbarkeit dieser Produkte aufkommen lässt39.

In Bezug auf Vor- und Nachteile weist jede Desinfektionstechnologie einzigartige Eigenschaften auf und nur wenige Studien können konkrete Daten zu den Kosten und selten zu vergleichbaren Kosten liefern (1 von 43: 2 %)9. Der Einsatz einer bestimmten Art von Desinfektionstechnologie muss unter umfassender Berücksichtigung wirtschaftlicher und realisierbarer Faktoren wie Abwassermenge, Sicherheitsbedingungen, Bereitstellung von Desinfektionsmitteln, Investitions- und Betriebskosten, Managementniveau des Betriebs usw. festgelegt werden. Chlor und Natriumhypochlorit beispielsweise sind Teil von Desinfektionstechnologien mit geringen Investitions- und Betriebskosten. Allerdings bergen sie hohe Lagerrisiken, starke Korrosivität, hohe Schadstoffbelastung und Toxizität. Andererseits verursacht die Verwendung von ozonisiertem Wasser selbst bei höheren Betriebskosten keine Umweltverschmutzung und keine negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit32,40, was für die Entwicklung von Desinfektionsstrategien von großer Bedeutung ist.

In Bezug auf mikrobiologische Tests und die Anwendung von Fragebögen wurden Aspekte bisher kaum berücksichtigt, wenn es um die Bewertung einer schnellen und sicheren Technologie zur Oberflächendesinfektion für den Einsatz am Menschen geht, da derzeit die Dekontaminationsstrategien mithilfe der Luftaufbereitung mit O3 und getestet werden relative Luftfeuchtigkeit41,42 oder dampfbasierte Begasungssysteme zur Desinfektion von Oberflächen und Umgebungen43. Aus historischen Unterlagen geht hervor, dass die erste Identifizierung von O3 als eigenständige chemische Verbindung in Wasser erfolgte, das nach der Elektrolyse einen charakteristischen Geruch verströmte, der als „Geruch elektrischer Materie“ definiert wurde und später vom griechischen Ozein als „Ozon“ definiert wurde (Duftstoff)44. Darüber hinaus wurde bereits damals vermutet, dass O3 als Oxidationsmittel auch als starkes Desinfektionsmittel genutzt werden könnte. Diese Hypothese wurde im späten 19. Jahrhundert weiter bestätigt, als mehrere Berichte die Oxidation organischer Verbindungen und die Inaktivierung bakterieller Verunreinigungen im Abwasser nach der Einwirkung von O3 zeigten. Daher wurde O3 auch als alternative Behandlung zur Wasserchlorierung vorgeschlagen. Darüber hinaus kann es dank seiner starken keimtötenden Wirkung auf ein breites Spektrum von Mikroorganismen zur Behandlung potenziell kontaminierter Oberflächen, Wasser und Umgebungsluft eingesetzt werden45,46,47.

Die Stabilität von in Wasser (ozonisiertem Wasser) gelöstem O3 gegenüber Änderungen der physikalisch-chemischen Parameter ist entscheidend dafür, dass das Mittel als wirksames antimikrobielles Mittel und als nützlich bei Desinfektionsprozessen angesehen werden kann48. Die in unserer Studie verwendeten physikalisch-chemischen Parameter, wie die Temperatur zwischen 4 und 7 °C und das Fehlen einer Wasserpufferung sowie die O3-Konzentration (0,7–0,9 ppm), zeigten keine zytotoxischen Wirkungen auf menschliche Zellen und bewiesen, dass ozonisiertes Wasser in Betracht gezogen werden kann eine praktikable Alternative zur mikrobiellen Kontrolle32. Dhillon et al.49 kamen außerdem zu dem Schluss, dass die Qualität von ozonisiertem Wasser (Leitungswasser, destilliert und hochrein), die Temperatur (7 °C) und der pH-Wert 6,5 in einem System die mikrobielle Belastung in Lebensmitteln wirksam reduzieren.

Diese in Wasser gelöste O3-Konzentration (0,7–0,9 ppm) reichte aus, um nach 30 s Exposition eine beträchtliche Anzahl von Mikroorganismen von der Oberfläche der Kleidungsstücke zu entfernen. Dieses Ergebnis zeigt, dass die antimikrobielle Wirkung von O3 mit seiner starken Oxidationswirkung zusammenhängt, die bei relativ niedrigen O3-Konzentrationen und einer kurzen Kontaktzeit ausreicht, um mehrere Mikroorganismen zu inaktivieren50,51. Die antimikrobielle Wirkung von ozonisiertem Wasser (0,1 ppm) hat sich auch bei der Reduzierung der Gesamtbakterienbelastung durch Anaerobier (51,7 %) und Streptokokken (56,4 %) in supragingivalen Plaqueproben nach 30-sekündigem Spülen bewährt52. Andererseits beobachteten Cesar et al.53 eine mikrobielle Log-Reduktion in Abhängigkeit von der Expositionszeit (10 und 30 Minuten) gegenüber ozonisiertem Wasser bei Escherichia coli (2,72–3,78 Log), gefolgt von Staphylococcus aureus (2,14–3,19 Log) und Candida albicans (1,44–2,14 Log) und Bacillus atrophaeus-Sporen (1,01–1,98 Log) in zahnärztlichen Instrumenten.

Wir konnten die Besiedlung der Oberflächen der Individuen anhand der Gesamtzahl der mesophilen Aerobier und der gesamten Pilze in den beiden Tagesabschnitten analysieren und beobachteten, dass sich die Anzahl lebensfähiger Zellen am Ende der Schicht wiederhergestellt hatte nach einer erheblichen Reduzierung der KBE/cm2 im ersten Durchgang (Beginn des Arbeitstages). Dieses Ergebnis ähnelt der von Vargas-Robles et al.54 beschriebenen Studie, in der Veränderungen im Mikrobiom von Freiwilligen während einer U-Bahn-Fahrt beobachtet wurden, obwohl Händewaschen sofort die Biomasse und Vielfalt verringerte, während das Reisen die Bakterienvielfalt auf das gleiche Niveau erhöhte wie nach der Fahrt als es kein Händewaschen gab. Ebenso glauben wir, dass nach dem ersten Durchgang in der Desinfektionskammer der Beginn der Arbeitsaktivitäten zur Neuansiedlung von Mikroben in den Kleidungsstücken der Personen in dieser Studie beigetragen hat.

Es ist wichtig hervorzuheben, dass die Tatsache, dass sich die Mikroorganismen am Ende des Arbeitstages neu etablieren, darauf hinweist, dass die Desinfektionstechnologie an einem 8-Stunden-Arbeitstag wirksam ist, da selbst bei der mikrobiellen Neuansiedlung während des Tages eine mikrobielle Log-Reduktion erfolgt wurde auch nach dem 2. Durchgang durch die Desinfektionskammer (am Ende des Arbeitstages) beobachtet. Diese Informationen werden durch die Ergebnisse der PCA- und Heatmap-Analysen bestätigt, die zeigten, dass die biozide Wirkung von ozonisiertem Wasser unabhängig vom Grad der während des Arbeitstages erworbenen Exposition und Kontamination auftritt, unabhängig von der Art der bewerteten Oberfläche oder dem anfänglichen Index Kontamination. Nach der Dekontamination von Böden, Toilettensitzen und Seifenschalen in vier öffentlichen Toiletten verfolgten Gibbons et al.55 auch die mikrobielle Besiedlung auf Badezimmerböden und beobachteten die Entwicklung einer Sukzessionsgemeinschaft mit bemerkenswerter Stabilität über Wochen und Monate hinweg innerhalb von 5–8 Stunden. Zugehörige menschliche Mikrobiota, einschließlich Staphylococcus-Stämme, können auf diesen Oberflächen viele Stunden lang lebensfähig bleiben, nachdem ihre Ausbreitungsmittel entfernt wurden, und könnten wichtige Ansteckungsquellen für lebensfähige menschliche Krankheitserreger sein.

Die Wahrnehmungsanalyse zur Technologiebewertung auf Basis der Anwendung von Fragebögen ist ein wichtiges Instrument zur Ergänzung der Daten zur Wirksamkeit der entwickelten Technologie. Ähnliche Studien zur Bewertung anderer Desinfektionsgeräte wurden ebenfalls durchgeführt. Rock et al.56 führten Untersuchungen durch, um den Einfluss der UV-C-Desinfektion auf die Eliminierung gesundheitsassoziierter Krankheitserreger in Patientenzimmern eines akademischen Krankenhauses zu untersuchen. Dunn et al.57 nutzten die gleiche Methodik auch für die Anwendung von Fragebögen für eine Umfrage zur Verwendung eines Geräts, auch bei Anwendung von UV-C-Strahlung zur Dekontamination von Räumen. Obwohl keine spezifischen Evaluationsstudien zu Desinfektionskammern und deren direkter Nutzung durch Menschen gefunden wurden, zeigen diese Studien, dass der Einsatz von Fragebögen zum Verständnis der Wahrnehmungen und Akzeptanz von Einzelpersonen in Bezug auf die Entwicklung neuer Technologien wichtig für die Bewältigung der damit verbundenen Herausforderungen ist. insbesondere wenn es um die Analyse eines neuen bioziden Wirkstoffs geht, der in diesem Fall erstmals eingesetzt wird. In diesem Zusammenhang bestätigen diese Daten angesichts der erzielten Ergebnisse hinsichtlich der Abwesenheit von Beschwerden bei der Verwendung der Desinfektionskammer dieser Studie die Verringerung der Empfindungen, die in Bezug auf O3 in seiner gasförmigen Form erzeugt werden, wenn es in Wasser gelöst wird27,58,59. Darüber hinaus kann diese Leistung mit der Konzentration zusammenhängen, die die sensorischen Grenzen der Teilnehmer nicht überschreitet.

Bemerkenswert ist, dass Einschränkungen hinsichtlich der Befeuchtung von Oberflächen nach dem Durchgang durch die Desinfektionskammer beobachtet werden konnten, was sich auf die Ergebnisse der Keimreduktion auswirkte. Dies weist darauf hin, dass der menschliche Faktor zur (un)korrekten Verteilung des bioziden Wirkstoffs auf Oberflächen beitragen kann, wie von Neves et al.35 beurteilt, da dies von der korrekten Umsetzung der Gebrauchsanweisungen der Technologie abhängt; und andere zu berücksichtigende Überlegungen, wie etwa die Unterschiede zwischen den Materialien/Stoffen, aus denen die verschiedenen Oberflächen bestehen.

Darüber hinaus haben die Aufsichtsbehörden, wie von den Teilnehmern dieser Studie behauptet, bereits vor dem falschen Sicherheitsgefühl gewarnt, das sich aus der Verwendung dieses Gerätetyps ergeben kann60. Wir betonen jedoch, dass diese Technologie darauf abzielt, in Verbindung mit anderen Aktionen von zu wirken nachgewiesene Wirksamkeit, wie soziale Distanzierung und die Verwendung einer Maske (im speziellen Fall von COVID-19) sowie Hygienemaßnahmen im Allgemeinen, wie Händewaschen, die solche Maßnahmen nicht verhindern. Dementsprechend bekräftigen 97,17 % der Teilnehmer dieser Studie ihr Verständnis für die Notwendigkeit, diese anderen Präventionsverfahren aufrechtzuerhalten, und sind der Ansicht, dass die Desinfektionskammer mit ozonisiertem Wasserspray als zusätzliche Barriere fungiert, die zum Schutz und zur Reduzierung der Kontamination von Oberflächen beiträgt.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die Notwendigkeit wissenschaftlicher Beweise, die Zuverlässigkeit hinsichtlich der mikrobiellen Reduktionskapazität sowie Sicherheit für Benutzer dieser Art von Technologien gewährleisten. Was den Biozidwirkstoff betrifft, so finden sich in der Literatur ausreichende wissenschaftliche Daten, die die antimikrobielle Wirkung von ozonisiertem Wasser gegen Viren, Pilze und Bakterien28,32,61,62,63,64 und seine Anwendung selbst in klinischen Verfahren belegen, die nicht dazu führen auf Zytotoxizität oder Toxizität für Benutzer32,65,66,67,68,69.

Mit dem Aufkommen der Pandemie wurde die Oberflächendesinfektion unverzichtbar und in mehrere nationale und internationale Richtlinien und Empfehlungen aufgenommen12,70,71. Dieser Prozess umfasst nicht nur die Dekontamination von Bereichen, sondern auch Lieferungen wie Masken, die aufgrund der negativen gesundheitlichen Auswirkungen einer unzureichenden Versorgung mit N95/FFP2-Masken für das Gesundheitspersonal erfolgen72,73. Im Gegensatz zur Händehygiene, einer täglichen Tätigkeit des Menschen, hat die Ansicht, dass die Desinfektion der Umwelt wichtig ist, sowie Methoden und Technologien, die diesen Prozess unterstützen können, in letzter Zeit nicht nur in der COVID-19-Situation, sondern auch in anderen Bereichen an Bedeutung gewonnen74 Verunreinigungen. Das Fehlen wissenschaftlicher Daten zum Einsatz dieses Biozidwirkstoffs (oder anderer) in Desinfektionstechnologien für den Privatgebrauch gibt den Behörden jedoch Anlass zur Besorgnis über die Verbreitung dieser Geräte.

Wir haben kürzlich wissenschaftliche Beweise für die vollständige und teilweise biozide Wirkung auf PSA vorgelegt, die mit menschlichen Krankheitserregern von medizinischer Bedeutung und Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit kontaminiert sind, nämlich Staphylococcus aureus, S. epidermidis, Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens, Citrobacter freundii, Proteus mirabilis, Candida albicans und Candida parapsilosis, mit mikrobiellen Log-Reduktionen über 2 und Reduktionsprozentsätzen über 60 % (0,3–0,6 mg/L O3) und 80 % (0,7–0,9 mg/L O3), mit einem hohen Anteil der getestete PSA mit 100 %iger Keimreduktion. Darüber hinaus wurde die Virusinaktivierung in einem Gammacoronavirus-Modell evaluiert, um die Wirkung dieses Wirkstoffs gegen SARS-CoV-2 nachzuahmen. Eine Inaktivierung von über 99 % wurde durch durchgeführte In-vitro-Tests nachgewiesen. Diese Ergebnisse zeigen das Potenzial für den Einsatz dieses bioziden Wirkstoffs, der positiv und sicher zur Eindämmung und Kontrolle mikrobieller Infektionen beim Menschen beitragen kann36, einschließlich der Möglichkeit, in Notsituationen wie der COVID-19-Pandemie eingesetzt zu werden.

Um die Wirksamkeitsanalyse fortzusetzen, wird daher der Zweck der Entwicklung einer Technologie hervorgehoben, die als Schutzbarriere eingesetzt werden kann, und zwar genau, um eine wissenschaftliche Bewertung dieser entwickelten Technologie (die bei den Forschungsteilnehmern eine Zustimmung von 92,45 % erhielt) anzustreben Beitrag in Bezug auf die gefundenen Daten, der ihre sichere Verwendung gewährleistet und bei Ausbrüchen oder sogar bei routinemäßigen Desinfektionsverfahren an Orten mit hoher Inzidenz und/oder Verbreitung von Krankheitserregern von medizinischer Bedeutung verwendet werden kann, zur Unterstützung der bereits umgesetzten Schutzmaßnahmen .

Die entwickelte Desinfektionstechnologie, bestehend aus der Desinfektionskammer und der Ozonierungseinheit, zeigte relevante Ergebnisse hinsichtlich der Wirksamkeit bei der Verwendung des Biozidwirkstoffs ozonisiertes Wasser in einer Konzentration von 0,7–0,9 ppm. Mikrobiologische Tests bestätigten die Fähigkeit, die mikrobielle Reduktion aller Bakterien und Pilze mit hohen Reduktionsprozentsätzen zu fördern, die durch einen Durchgang durch die Desinfektionskammer über einen Zeitraum von bis zu 30 Sekunden erreicht werden. Darüber hinaus konnte anhand der Analyse der Besiedlung von Oberflächen in den beiden Tagesabschnitten (1. und 2. Durchgang) die Wirksamkeit der Reduktion unabhängig von der mikrobiellen Wiederherstellung durch Umweltverschmutzung nachgewiesen werden. Schließlich trug die Analyse des Verständnisses der Wahrnehmungen und Akzeptanz der Teilnehmer in Bezug auf den Einsatz von Desinfektionstechnologie positiv dazu bei, die Notwendigkeit der Entwicklung und Nutzung neuer Technologien zu verstärken, die zur Bekämpfung der Ausbreitung von Infektionserregern und zur Bekämpfung von Krankheiten beitragen können Verbreitung durch Oberflächenkontamination.

Alle gefundenen Ergebnisse sind in diesem Manuskript verfügbar.

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Die Autoren danken dem Universitätszentrum SENAI/CIMATEC (Nationaler Dienst für industrielle Ausbildung, Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial), SENAI CIMATEC (Bahia, Brasilien) und China Three Gorges Corporation, CTG Brasilien (Rio Paraná Energia SA). die Ressourcen für das ANEEL F&E-Programm (PD-10381-0420/2020).

Diese Forschung wurde von der China Three Gorges Corporation – CTG BRASIL (Rio Paraná Energia SA Rodovia MS-444s/nº km 58, Ilha Solteira, Selviria – MS) finanziert, mit Ressourcen für das ANEEL R&D Program (PD-10381-0420/2020). und SENAI CIMATEC.

Universitätszentrum SENAI/CIMATEC, SENAI Institute of Innovation (ISI) in Health Advanced Systems (CIMATEC ISI SAS), Salvador, Bahia, 41650-010, Brasilien

Luis Alberto Brêda Mascarenhas, Laerte Marlon Conceição dos Santos, Fabricia Oliveira Oliveira, Leticia de Alencar Pereira Rodrigues, Greta Almeida Fernandes Moreira und Bruna Aparecida Souza Machado

Universitätszentrum SENAI/CIMATEC, SENAI Computational Modelling and Industrial Technology, Salvador, Bahia, 41650-010, Brasilien

Paulo Roberto Freitas Neves & Alex Alisson Bandeira Santos

China Three Gorges Corporation – CTG Brasilien, Rio Paraná Energia SA Highway MS-444 s/nº km 58, Ilha Solteira, Selviria, MS, Brasilien

Gabriela Monteiro Lobato, Carlos Nascimento und Marcelo Gerhardt

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LABM, GML, GAFM, CN, MG, AABS und BASM waren für die Konzeption der Studie verantwortlich. Für die Finanzierungseinwerbung waren LABM, BASM, GAFM, GML, CN, MG zuständig. BASM, LAPR, PRFN und AABS waren für die Beschreibung der von LMCS, PRFN und FOOLA angewendeten Methodik der Studie verantwortlich. BASM, LMCS, AABS, PRFN, LAPR, GML und FOO trugen zum Verfassen des Manuskripts bei. Alle Autoren haben das endgültige Manuskript gelesen und genehmigt.

Korrespondenz mit Bruna Aparecida Souza Machado.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Mascarenhas, LAB, dos Santos, LMC, Oliveira, F. et al. Bewertung der Wirksamkeit der Mikrobenreduktion und Wahrnehmung der Verwendung einer Technologie zur Sprühdesinfektion mit ozonisiertem Wasser. Sci Rep 12, 13019 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-16953-2

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Eingegangen: 14. Februar 2022

Angenommen: 19. Juli 2022

Veröffentlicht: 29. Juli 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-16953-2

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Bewertung der Wirksamkeit der Mikrobenreduktion und Wahrnehmung der Verwendung einer Technologie zur Sprühdesinfektion mit ozonisiertem Wasser