Hazmat i CBRNE, cz. 4 - Inaktywując wirusa. Fumigacja H2O2

Jednym z zadań, które w czasie pandemii wykonywała Państwowa Straż Pożarna, była dezynfekcja pomieszczeń i tzw. przestrzeni po kontakcie z osobami chorymi na COVID-19. Strażacy z SGRChem „Kraków 6” i pracownicy Laboratorium Wirusologicznego Virogenetics zbadali skuteczność w tym procesie metody fumigacji nadtlenkiem wodoru i ozonowania. Przekonajmy się, jakie wyniki przyniósł eksperyment w przypadku pierwszej z wymienionych metod.

Członkom specjalistycznych grup ratownictwa chemiczno-ekologicznego, które stosują różne strategie dezynfekcji czynników biologicznych, obejmujące m. in. obróbkę cieplną, dezynfekcję chemiczną pianami dekontaminacyjnymi czy promieniowanie ultrafioletowe, fumigacja nie była obca (Zasady BIOHAZARD, 2015). Jednak skala zdarzeń, realne zagrożenie, możliwość transmisji wirusa i brak poczucia pewności co do skuteczności jego inaktywacji nie pozwalały zostawić tego tematu bez szczegółowej analizy.

Po ponad 2 latach pandemii wiemy znacznie więcej na temat ograniczania rozprzestrzeniania się wirusa SARS-CoV-2, ale początkowo wiedza zdobyta na wielu kursach i szkoleniach nie wystarczała do tego, by mieć pewność swoich działań związanych z jego likwidacją. Wynikało to między innymi z braku odpowiedniego sprzętu do weryfikacji prowadzonych czynności, gdyż do tego rodzaju zadań na taką skalę PSP nie była dotychczas angażowana. Ponadto proces fumigacji czy ozonowania bazował głównie na instrukcjach użytkowania sprzętu określonych przez producenta, które owszem, stanowią źródło wiedzy, ale niewystarczającej. Pomocna była wymiana doświadczeń w gronie branżowych specjalistów, ale mimo to nikt nie dawał gwarancji, że proces dezynfekcji czy nawet dekontaminacji czynnika biologicznego realizowany przez PSP dostępnymi urządzeniami i środkami biobójczymi był wystarczająco skuteczny.

Chcąc realizować te zadania profesjonalnie, a przede wszystkim bezpiecznie dla samych ratowników i osób użytkujących później pomieszczenia, SGRChem „Kraków 6” podjęła współpracę ze specjalistycznym Laboratorium Wirusologicznym Virogenetics Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie pod kierownictwem prof. dr. hab. Krzysztofa Pyrcia. Placówka ta może pochwalić się standardem bezpieczeństwa BSL III. Jej zespół od lat zajmuje się wirusami, w tym wcześniej występującymi z rodziny koronawirusów. Na podstawie analizy potrzeb w zakresie wiedzy strażaków chemików z SGRChem i możliwości badawczych Virogenetics wspólnie opracowano założenia badawcze, przedstawiono główne cele do osiągnięcia i wykonano szereg prób badawczych w dwóch zakresach: skuteczności fumigacji samodzielnie wytworzonym nadtlenkiem wodoru oraz ozonowania. W niniejszym artykule przedstawię opis badań oraz obserwacje i wnioski z przeprowadzania fumigacji pomieszczeń nadtlenkiem wodoru. 

Opis badań

Próby badawcze zrealizowane zostały w pomieszczeniach użytkowych JRG 6 KM PSP w Krakowie przy ul. Aleksandry 2. Przygotowano je zgodnie z wymogami określonymi przez zespół wirusologów z Virogenetics. Aby badanie w jak największym stopniu odzwierciedlało realne warunki, w pomieszczeniach znajdowało się ich „standardowe” wyposażenie, tj. meble, stoły, krzesła, szafki, urządzenia elektryczne (płyta grzejna, czajnik bezprzewodowy, odbiornik TV, lodówka), wersalka, łóżka polowe, obrazy, w oknach firanki, żaluzje pionowe. Na biurku w jednym z pomieszczeń dodatkowo rozłożone zostały dokumenty wydrukowane i z pismem odręcznym, opatrzone pieczęciami. Wszystkie urządzenia elektryczne, zgodnie z podstawowymi zasadami fumigacji, zostały odłączone z zasilania. Pomieszczenia miały maksymalną możliwą szczelność - otwory okienne sprawdzono i doszczelniono je, zaklejono kratkę wentylacji grawitacyjnej oraz doszczelniono drzwi wejściowe, włącznie z otworem zamka na klucz w drzwiach.

W każdym z pomieszczeń na różnych wysokościach i w różnych miejscach zespół wirusologów z Virogenetics rozłożył szalki oraz ampułki z czynnikiem biologicznym (patogenami wirusowymi oraz komórkami bakteryjnymi). Tzw. próbka kontrolna została rozłożona przed wejściem do pomieszczeń w strefie, w której nie dokonano dezynfekcji. Do tak przygotowanych pomieszczeń podczas wielu prób badawczych wstawiano fumigatory (stosowane przez SGRChem) z przygotowanym samodzielnie 8% roztworem nadtlenku wodoru. Aby potwierdzić skuteczność zasięgu pracy wspomnianych urządzeń oraz objętościową penetrację pomieszczeń stosowanym fumigantem, wykorzystano paski do oznaczeń półilościowych. Po zweryfikowaniu wszystkich niezbędnych informacji, ustawieniu parametrów urządzeń i zamknięciu pomieszczeń rozpoczęto fumigację. Badanie odbywało się w dzień, rozpoczęło się o godz. 12.21 przy temperaturze powietrza w pomieszczeniach około 20^oC. Po zakończeniu fumigacji roztwory w szalkach i ampułkach zostały zebrane do probówek, zamrożone i przekazane do dalszych analiz w laboratorium Virogenetics. 

Wykorzystany sprzęt i materiały

Do procesu fumigacji wybrano dwa fumigatory do małych kubatur stanowiące wyposażenie SGRChem „Kraków 6” - znane większości członków specjalistycznych grup ratownictwa chemiczno-ekologicznego PSP. Fumigantem stosowanym do zamgławiania był 8% roztwór nadtlenku wodoru, przygotowywany we własnym zakresie przed każdą fumigacją z nadtlenku wodoru o stężeniu 35% zmieszanego w odpowiednich proporcjach z wodą destylowaną. Sporządzanie roztworu wymagało zastosowania środków ochrony indywidualnej. Czynniki biologiczne w odpowiednio przygotowanych szalkach i ampułkach rozmieszczone w ustalonych miejscach przez zespół Virogenetics to:

• linia komórkowa: LR7,
• mysi koronawirus (MHV),
• pożywka hodowlana: DMEM + 5% surowicy bydlęcej + penicylina/streptomecyna,
• pożywka LB - do mikrobiologicznej hodowli bakterii.

Są to czynniki biologiczne w postaci roztworu wirusa w soli fizjologicznej buforowanej fosforanem oraz przetrwalniki bakterii. Koronawirus mysi ma bardzo zbliżoną budowę do koronawirusa SARS-CoV-2. 

Jak realizowano badanie

Po rozłożeniu próbek w wybranych lokalizacjach do pomieszczenia kuchennego zostały wstawione dwa fumigatory z  przygotowanym tuż przed badaniem roztworem nadtlenku wodoru i parametrami ustawionymi według łącznej kubatury fumigowanych pomieszczeń (ilustruje to rysunek ze str. XX). Przy wszystkich próbkach zostały rozmieszczone paski kolorymetryczne, mające potwierdzić zasięg pracy i skuteczność fumigatorów. Urządzenia zostały włączone, członkowie zespołu badawczego opuścili pomieszczenia i zamknięto drzwi wejściowe. W chwili wyłączenia się fumigatorów (po niespełna 8 min) i zasygnalizowaniu końca pracy przez jedno z urządzeń do pomieszczenia wszedł ratownik zabezpieczony w środki ochrony indywidualnej (kombinezon, maska pełnotwarzowa z filtropochłaniaczem, rękawiczki), by zweryfikować zasięg pracy fumigatorów przez sprawdzenie pasków do oznaczeń półilościowych, które odpowiednio się zabarwiły. Następnie zebrano próbki badawcze do probówek transportowych, zamrożono i zawieziono do dalszych analiz w laboratorium wirusologicznym Virogenetics.

Obserwacje

Po zrealizowaniu procesu fumigacji w przygotowanych pomieszczeniach oraz przeanalizowaniu raportu badawczego zespół sformułował kilka spostrzeżeń.

• Aby dezynfekcja całej kubatury we właściwym stężeniu odpowiednim fumigantem była pewna, należy potwierdzić to, stosując paski do oznaczeń półilościowych lub odpowiednio wyskalowane urządzenia pomiarowe.
• Właściwy fumigant jest środkiem bezpiecznym dla elementów wyposażenia.
• Istotny jest dobór odpowiedniego urządzenia do danej kubatury oraz znajomość jego parametrów i obsługi - w szczególności fumigatorów z ręczną regulacją dyszy.
• Metoda zamgławiania jest dokładna i precyzyjna, pozwala dotrzeć do miejsc trudno dostępnych (również zamkniętych szuflad, szafek).
• Dezynfekcja tą metodą nie powoduje żadnych niepożądanych skutków ani nie pozostawia śladów w postaci zacieków, plam i zawilgoceń na żadnym z elementów wyposażenia pomieszczeń poddanych badaniu.
• Ważne jest precyzyjne ustawienie dyszy (dotyczy to fumigatorów z ręczną regulacją), by osiągnąć jak najlepszy efekt tzw. suchej mgły.
• Stosując fumigatory o małej wydajności w małych pomieszczeniach, należy zwrócić uwagę na kierunek wylotu środka biobójczego z fumigatora. W celu zwiększenia cyrkulacji powietrza, zaleca się stosowanie wentylatorów, wiatraków lub innych urządzeń powodujących zwiększenie ruchu powietrza w danym pomieszczeniu.
• Wytwarzany samodzielnie roztwór nie odbiega pod względem skuteczności biobójczej od środków dostępnych na rynku komercyjnym. Nie stwierdzono jego negatywnego wpływu na poprawność funkcjonowania urządzeń do fumigacji.

Wnioski

Po zrealizowaniu fumigacji oraz po przeanalizowaniu raportu badawczego pod kątem wyników na próbkach biologicznych, a także uwzględniając doświadczenia własne związane z wykonywaniem fumigacji, można wyciągnąć następujące wnioski:

• Użyta na potrzeby badań próbka koronawirusa mysiego ma bardzo zbliżoną budowę strukturalną do koronawirusa SARS-CoV-2 i jest to ten sam typ patogenu. Jeżeli zatem przyjęta metoda inaktywowała próbki z koronawirusem mysim, to będzie również skuteczna w przypadku koronawirusa SARS-CoV-2.
• Badanie zrealizowano tylko pod kątem właściwej dezynfekcji tzw. miejsc po kontakcie z koronawirusem SARS-CoV-2 i dodatkowo wykonano testy biologiczne zawierające określoną populację przetrwalników bakterii. W sytuacji wystąpienia zagrożenia innym szkodliwym czynnikiem biologicznym lub innym potencjalnie infekcyjnym materiałem (krew, wydzieliny, odchody itp.) nie można interpretować wyników tego badania jako wyznacznika.
• Wyniki badania pokazują, że fumigacja roztworem 8% nadtlenku wodoru jest skuteczną metodą dezynfekcji. Dają one również informację o skuteczności w zetknięciu z innymi szkodliwymi czynnikami biologicznymi lub innym potencjalnie infekcyjnym materiałem, w zależności od m.in. stężenia roztworu, czasu fumigacji. Dla pewności jednak należy opierać się na dostępnych wynikach badań lub przeprowadzić badania kierunkowe na konkretny patogen.
• 8% roztwór przygotowywany bezpośrednio przed procesem fumigacji wykazuje wysoki stopień inaktywacji zakaźnych próbek wirusowych. W próbkach rozłożonych w miejscach zakrytych, trudno dostępnych, doszło do tysiąckrotnego obniżenia zakaźności. Tym samym wyczerpana została definicja dezynfekcji - obniżono siłę czynnika zakaźnego do poziomu niestwarzania zagrożenia. W przypadku bezpośredniego oddziaływania na próbkę znajdującą się w przestrzeni otwartej fumigant całkowicie ją dezaktywował, co z kolei wyczerpuje definicję dekontaminacji.
• Według raportu badawczego ten sam roztwór nie będzie już tak skuteczny w stosunku do próbek z przetrwalnikami bakterii, co również jest istotną informacją dla SGRChem w sytuacji prowadzenia działań w obszarze skażonym czynnikiem biologicznym - formami przetrwalnikowymi bakterii (np. podejrzane przesyłki).
• Proces fumigacji powinien być dokładnie zaplanowany, od początku do końca, z uwzględnieniem wielkości pomieszczeń, ich układu, elementów wrażliwych na fumigację (np. monitoring pożarowy powinien być wyłączony, inaczej dojdzie do wzbudzenia czujek). Te kwestie należy wziąć pod uwagę w odniesieniu do parametrów urządzeń, którymi dysponujemy.
• Podczas fumigacji z użyciem nadtlenku wodoru należy stosować środki ochrony indywidualnej - działania te z założenia realizowane są w obszarze skażonym czynnikiem biologicznym, a ponadto nadtlenek wodoru jest substancją żrącą wobec tkanek żywych, silnie utleniającą, toksyczną, przy bliższym kontakcie działa zaś drażniąco na oczy.
• Istotnym wnioskiem z badań potwierdzających skuteczność przygotowywanego samodzielnie roztworu 8% nadtlenku wodoru jest korzyść ekonomiczna jego stosowania. Dostępne na rynku środki do fumigacji na bazie nadtlenku wodoru kosztują średnio znacznie więcej niż wytworzony samodzielnie roztwór, który w odpowiednim stężeniu zachowuje skuteczność biobójczą.