Decontaminazione per La Biosicurezza di Laboratorio

Robert M. Rioux e Zhifeng Chen, Pennsylvania State University, University Park, PA

La decontaminazione è essenziale per la biosicurezza di laboratorio, poiché l'accumulo di contaminazione microbica in laboratorio può portare alla trasmissione di malattie. Il grado di decontaminazione può essere classificato come disinfezione o sterilizzazione. La disinfezione mira ad eliminare tutti i microrganismi patogeni, ad eccezione delle spore batteriche sulle superfici o sulle attrezzature di laboratorio. La sterilizzazione, d'altra parte, mira ad eliminare tutta la vita microbica. Sono disponibili diversi metodi che includono sostanze chimiche, calore e radiazioni, e ancora una volta dipendono dal grado di decontaminazione, nonché dalla concentrazione dei microrganismi contaminanti, dalla presenza di materia organica e dal tipo di apparecchiatura o superficie da pulire. Ogni metodo ha i suoi vantaggi e le misure cautelative che devono essere prese per evitare pericoli.

Essere chiari sul grado di decontaminazione che deve essere condotto in laboratorio e quindi ispezionare il tipo, la concentrazione e la posizione dei microrganismi presenti in laboratorio. Con queste informazioni, scegliere i metodi adatti in base alle caratteristiche di ciascun metodo e determinare il piano più appropriato per risolvere i problemi di contaminazione. Ad esempio, se si utilizza un metodo di decontaminazione chimica, è necessario prendere una decisione in merito alla temperatura appropriata e al tempo di contatto applicati. Sono necessarie precauzioni per ciascun metodo per evitare di sottoporre gli individui a rischi chimici e fisici e radiazioni durante la decontaminazione.

1. Prodotti chimici

1. Prodotti chimici liquidi
   I disinfettanti liquidi sono ampiamente utilizzati per la decontaminazione di laboratorio. L'efficacia dei disinfettanti liquidi dipende da una serie di fattori, come la natura chimica del disinfettante, la concentrazione e la quantità di disinfettante, il tempo di contatto e la temperatura. Ricorda, nessun disinfettante liquido è applicabile in tutte le situazioni. Assicurarsi di selezionare disinfettanti adatti in base ai microrganismi rilevati, utilizzando i seguenti criteri:
   un. Tipo di microrganismo contaminante: diversi microrganismi hanno una diversa resistenza ai disinfettanti. Ad esempio, le spore batteriche sono molto più resistenti chimicamente dei virus lipofili.
   b. Quantità di materiale proteico presente: Ad esempio, i materiali ad alto contenuto proteico assorbono e neutralizzano alcuni disinfettanti chimici, come la formaldeide e i composti di ammonio quaternario.
   c. Quantità di materiale organico presente: Ad esempio, i composti di ammonio quaternario sono meno efficaci in presenza di sapone e detergenti.
   d. Altri fattori importanti includono la natura chimica, la concentrazione, la quantità, il pH, la temperatura di applicazione e la tossicità dei disinfettanti utilizzati.
   NOTA: Assicurarsi che i DPI adatti siano indossati quando si lavora con disinfettanti chimici.
   1. Disinfettanti a basso livello
      A. Composti di ammonio quaternario (QA): (come benzalconio cloruro, cloruro di ammonio)
      • Efficace contro i batteri Gram+, i batteri Gram- e i virus avvolti.
      • NON efficace contro virus, funghi e spore batteriche non avvolti.
      • Contengono NH₄⁺ e forniscono un buon contatto con superfici caricate negativamente, rendendole buoni detergenti.
      • Bassa tossicità, ma può essere irritante se esposto per lunghi periodi.
      • Comunemente usato in superfici non critiche come pavimenti, mobili e pareti.
      B. Fenoli: (composti a base di O-fenofenoato)
      • Efficace contro i batteri, in particolare i batteri Gram+ e i virus avvolti.
      • NON efficace contro virus e spore non avvolti.
      • Compatibile con materiali organici.
      • Bassa tossicità, ma può essere irritante se esposto per lunghi periodi.
      • Comunemente usato in ambienti ospedalieri e superfici di laboratorio.
   2. Disinfettanti di livello intermedio
      A. Alcoli (come l'alcol etilico e l'alcol isopropilico)
      • Efficace contro Gram+, batteri Gram- e virus avvolti.
      • NON efficace contro le spore e limitato efficace contro i virus non avvolti.
      • La concentrazione ottimale è nell'intervallo 60-90%. L'attività diminuisce rapidamente se diluita al di sotto del 50%.
      • Comunemente usato in contesti sanitari.
      • Gli alcoli sono infiammabili ed evaporano rapidamente.
      B. Biocidi a base di alogeni: (composti a base di cloro e iodofori)
      Composti del cloro.
      • Gli ipocloriti sono i disinfettanti al cloro più utilizzati.
      • Efficace contro virus, funghi, batteri e alghe sia avvolti che non avvolti.
      • NON efficace contro le spore.
      • Rapidamente inattivato dalla materia organica.
      • Degradato rapidamente a causa dell'elevato potere ossidante.
      C. Iodofori: Uno iodoforo è una combinazione di iodio e un agente solubilizzante o vettore; il complesso risultante fornisce un serbatoio a rilascio prolungato di iodio e rilascia piccole quantità di iodio libero in soluzione acquosa.
      • Efficace contro batteri, spore e funghi.
      • Ha bisogno di un tempo di contatto prolungato.
      • NON efficace in presenza di sostanza organica.
      • Comunemente usato come antisettico, per bottiglie di emocoltura e attrezzature mediche.
   3. Disinfettanti di alto livello
      A. Ossidanti e acidi: (perossido di idrogeno, acido peracetico)
      L'effetto non dipende solo dal pH. Ad esempio, gli acidi organici deboli sono più potenti degli acidi inorganici nonostante la bassa costante di dissociazione.
      Perossido di idrogeno:
      • Efficace contro virus avvolti e non avvolti, batteri vegetativi, funghi e spore batteriche.
      • Spesso usato come antisettico per pulire le ferite e disinfettare le superfici ambientali.
      • L'alta concentrazione è dannosa per i tessuti.
      Acido peracetico:
      • Efficace contro tutti i microrganismi con azione rapida.
      • Efficace in presenza di sostanza organica e basse temperature.
      • Sicuro senza prodotti di decomposizione dannosi.
      • NON adatto per metalli a causa della corrosione.
      • Comunemente usato in macchine automatizzate per sterilizzare strumenti medici, chirurgici e dentali.
      B. Aldeidi (Formaldeide, Glutaraldeide)
      Formaldeide:
      • Utilizzato come disinfettante e sterilante sia allo stato gassoso che liquido.
      • Spesso usato in una percentuale del 37% in soluzione acquosa, nota come formalina.
      • Efficace contro batteri, funghi, virus e spore.
      • Pericoloso con un limite di esposizione ponderato di 8 ore di 0,75 ppm.
      • La forma solida polimerizzata - Paraformaldeide - è anche un forte disinfettante.
      Glutaraldeide:
      • 10 volte più efficace della formaldeide.
      • Efficace contro batteri vegetativi, spore e virus.
      • Utilizzato per sterilizzare le apparecchiature.
      • Efficace nel presente di materiale organico.
      • Pericoloso con limite di soglia massima di 0,2 ppm ed evitare il contatto con la pelle.
2. Gas o vapore
   I vapori e i gas dei disinfettanti includono biossido di cloro, ossido di etilene, perossido di idrogeno, acido peracetico, ecc. Questi vapori e gas mostrano eccellenti proprietà di disinfezione in sistemi chiusi come armadi di biosicurezza e strutture per animali. Tuttavia, per la sicurezza devono essere mantenute condizioni ben controllate di temperatura, umidità e gas inerte, se infiammabili. Questi gas o vapori sono utilizzati in ospedali e strutture commerciali con la necessità di un sistema chiuso con uno stretto controllo della temperatura, dell'umidità e della concertazione.

2. Calore

1. Calore secco
   Il calore secco viene utilizzato in condizioni di 160-170 °C per periodi di 2-4 ore in un forno appropriato. Questo metodo viene spesso utilizzato per vetreria o altri materiali conduttivi di calore non porosi. Tuttavia, è inefficace per materiali isolanti o materiali termolabili.
2. Calore umido
   Il calore umido, noto anche come autoclave, è di solito nelle condizioni di almeno 120 ° C per periodi di 30-60 minuti. L'autoclave è il metodo più conveniente e affidabile per ottenere una sterilizzazione efficace e rapida della maggior parte delle forme di vita microbica. Il calore umido è più efficiente del calore secco a causa del tempo più breve e della temperatura più bassa richiesta.

3. Radiazioni

1. Radiazione ionizzante
   Le radiazioni ionizzanti non vengono utilizzate nella sterilizzazione generale di laboratorio a causa di potenziali problemi associati alla sicurezza delle radiazioni.
2. Radiazioni non ionizzanti (ultravioletti, UV)
   La radiazione ultravioletta viene tipicamente utilizzata per la decontaminazione nell'aria, nell'acqua e nelle superfici grazie alla sua forte capacità di distruggere i microrganismi. UV è anche ampiamente utilizzato negli armadi di sicurezza biologica. La lunghezza d'onda della radiazione ultravioletta varia da 250 nm a 270 nm con 265 nm come ottimale. Tuttavia, l'intensità della lampada UV diminuisce con il tempo e la manutenzione deve essere eseguita dopo un certo tempo per mantenere la potenza. Inoltre, è necessario prendere precauzioni per la luce UV, in quanto può causare ustioni agli occhi o alla pelle.

Per evitare la trasmissione dell'infezione e mantenere la biosicurezza in laboratorio, è importante la decontaminazione periodica in laboratorio. Sono disponibili tre metodi tra cui chimica, calore e radiazioni. Ogni metodo ha la sua forza e le sue applicazioni adatte. La consapevolezza del tipo di microrganismo nell'ambiente di laboratorio è utile per la selezione di un metodo di decontaminazione adatto. Durante la procedura di decontaminazione dovrebbero essere in atto protocolli di sicurezza appropriati.

1. Center for Disease Control. A Guide to Selection and Use of Disinfectants. (2003)
2. Biosafety: Decontamination Methods for Laboratory Use, 2016, Blink, University of California, San Diego. at http://blink.ucsd.edu/safety/research-lab/biosafety/decontamination/#Vapors-and-gases
3. Disinfectants and Sterilization Methods, 2008, Environmental Health & Safety, University of Colorado Boulder. at https://ehs.colorado.edu/resources/disinfectants-and-sterilization-methods/