Kontekst badania
Umywalki szpitalne są miejscem intensywnego namnażania się bakterii odpornych na leczenie, które stanowią istotne źródło zakażeń w placówkach ochrony zdrowia. W przewodach odpływowych i syfonach tworzą się trwałe warstwy mikroorganizmów, czyli biofilmy, które utrudniają skuteczną dezynfekcję. Takie struktury są odporne na środki chemiczne i mogą ponownie się rozwijać już po krótkim czasie od czyszczenia. Rozpryski wody z zakażonych umywalek powodują rozprzestrzenianie się drobnoustrojów nawet na odległość kilku metrów, co zwiększa ryzyko zakażeń u pacjentów o obniżonej odporności. Dotychczas stosowane metody, takie jak zalewanie umywalek roztworem chloru czy regularna wymiana syfonów, okazały się niewystarczające, kosztowne i nieekologiczne.
Cele i hipotezy
Celem badania było zaprojektowanie i przetestowanie urządzenia wykorzystującego zjawisko bioelektryczne, czyli oddziaływanie prądu o niskim napięciu, w celu niszczenia biofilmów w syfonach umywalek szpitalnych. Opracowany prototyp nazwano Bioshield Pro (BPro). Badacze zakładali, że przepływ słabego prądu może destabilizować strukturę biofilmu i zwiększać skuteczność dezynfekcji chemicznej. Dodatkowo chcieli sprawdzić, czy technologia ta pozwoli zmniejszyć zarówno ilość biofilmu, jak i przenoszenie bakterii na powierzchnie otaczające umywalki.
Metody badawcze
Badania podzielono na dwa etapy: laboratoryjny i kliniczny. W pierwszym etapie hodowano bakterie z gatunku Enterococcus faecalis, często występujące w środowisku szpitalnym, na metalowych elementach o właściwościach zbliżonych do tych, z których wykonane są syfony umywalek. Następnie badano wpływ prądu o różnym napięciu (od 0 do 1,5 wolta) oraz roztworu chloru na ilość biofilmu.
W drugim etapie przeprowadzono trzymiesięczne badanie w prywatnej klinice pediatrycznej w Singapurze. W czterech identycznych umywalkach zamontowano różne konfiguracje: standardową, czyszczoną chlorem, wyposażoną w urządzenie BPro oraz połączenie obu metod. Po zakończeniu okresu prób pobrano próbki z syfonów i określono ilość biofilmu oraz liczbę bakterii w wodzie rozpryskującej się z umywalki.
Rezultaty badań i ich interpretacja
W testach laboratoryjnych najlepsze efekty uzyskano przy napięciu jednego wolta. Takie natężenie prądu powodowało silne osłabienie biofilmu, redukując jego ilość do zaledwie kilku procent wartości początkowej. Wyższe napięcia nie przynosiły dalszej poprawy, a powodowały korozję metalowych elementów. W dalszych badaniach trwających 72 godziny zastosowanie samego prądu zmniejszyło ilość biofilmu o ponad 60 procent, a połączenie z roztworem chloru – o około 70 procent.
W warunkach rzeczywistych urządzenie BPro potwierdziło swoją skuteczność. Po trzech miesiącach jego działania ilość biofilmu w syfonach umywalek spadła o prawie 90 procent w porównaniu z umywalkami bez urządzenia. Dodanie chloru nie zwiększyło istotnie skuteczności, co wskazuje, że samo działanie pola elektrycznego jest wystarczające. Dodatkowo liczba bakterii przenoszonych przez rozpryski wody zmniejszyła się o ponad 80 procent. Nie odnotowano żadnych awarii ani zagrożeń związanych z użytkowaniem systemu.
Otrzymane wyniki dowodzą, że pole elektryczne o niskim napięciu skutecznie destabilizuje strukturę biofilmu i hamuje rozwój bakterii, nie powodując uszkodzeń materiału instalacji. Zjawisko to potwierdza użyteczność efektu bioelektrycznego w utrzymaniu czystości i bezpieczeństwa instalacji wodnych w środowisku szpitalnym.
Wnioski
Urządzenie Bioshield Pro jest prostym w użyciu, energooszczędnym rozwiązaniem technicznym, które skutecznie ogranicza tworzenie się biofilmów oraz zmniejsza ryzyko rozprzestrzeniania się bakterii w umywalkach szpitalnych. Jego zastosowanie może pozwolić na ograniczenie użycia silnych środków chemicznych, zmniejszając jednocześnie koszty utrzymania higieny i wpływ na środowisko. System można łatwo zintegrować z istniejącymi instalacjami bez konieczności przebudowy infrastruktury.
Ograniczenia zakresu badawczego
Badanie miało charakter pilotażowy i zostało przeprowadzone w jednej klinice, co ogranicza możliwość uogólnienia wyników. Nie uwzględniono różnic w jakości wody ani częstotliwości korzystania z umywalek. Stosowana metoda oceny biofilmu mogła nie obejmować jego głębszych warstw, a czas obserwacji nie pozwolił na ocenę długoterminowej trwałości efektów. W przyszłości konieczne będzie przeprowadzenie badań w większej liczbie placówek i przy udziale różnych gatunków bakterii.
Artykuł opublikowano w Journal of Hospital Infection