Eine Methode, um die Wirksamkeit der Handwäsche für die Entfernung von auftauchenden infektiösen Pathogenen zu testen
7. Juni 2017
Handwäsche ist weithin empfohlen, um Infektionskrankheit Übertragung zu verhindern. Allerdings gibt es wenig Hinweise darauf, welche Handwaschmethoden am effektivsten bei der Beseitigung von Infektionskrankheiten sind. Wir haben eine Methode entwickelt, um die Wirksamkeit von Handwaschverfahren bei der Entfernung von Mikroorganismen zu beurteilen.
Das übergeordnete Ziel dieses Experiments ist es, die vergleichende Wirksamkeit von Händewaschoptionen an Händen zu testen, die experimentell mit einem Organismus von Interesse geimpft wurden. Diese Methode kann Informationen zu zentralen Fragen liefern, um Infektionskrankheiten vorzubeugen. Indem sie es Forschern ermöglicht, die Wirksamkeit des Händewaschens für bestimmte Organismen von Interesse zu untersuchen.
Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie flexibel ist und angepasst werden kann, um die Untersuchung vieler verschiedener Organismen zu ermöglichen. Wir hatten die Idee zu dieser Methode, als wir feststellten, dass Chlorlösungen zum Händewaschen im Ebola-Kontext verwendet wurden und es damals keine Beweise für die Wirksamkeit gab. Nach der Rekrutierung geeigneter Probanden und der Herstellung von Handwaschlösungen gemäß dem Textprotokoll bereiten Sie die Bakterien vor, indem Sie einen nicht-pathogenen Strang von E.Coli auf LB-Agarplatten streichen und die Kulturen 24 Stunden lang bei 37 Grad Celsius inkubieren, um einzelne Kolonien zu erhalten.
Einen Tag vor Beginn des Experiments nehmen Sie mit einem sterilen Gleitmittel eine einzelne Kolonie von der Platte und impfen Sie 10 Milliliter LB-Brühe. Inkubieren Sie die Kulturen bei 37 Grad Celsius unter Schütteln über Nacht. Am Morgen des Experiments fügen Sie einen Milliliter der Nachtkultur zu 20 Millilitern frischer LB-Brühe hinzu.
Inkubieren Sie die Kulturen etwa zweieinhalb Stunden lang, um eine Salzdichte von mehr als 10 bis einem Achtel KBE pro Milliliter zu erreichen. Verwenden Sie dann ein Spektralphotometer, um die Konzentration der Kultur abzuschätzen. Bereiten Sie unmittelbar vor dem Test ein Inokulum vor, das aus 68 % Bakterien oder Virussuspension und 32 % Natriumchlorid oder Bodenbelastung besteht.
Zum Mischen schwenken oder leicht vortexen. Nachdem Sie die Freiwilligen gemäß dem Textprotokoll vorbereitet haben, testen Sie den pH-Wert der Haut jedes Freiwilligen, indem Sie eine pH-Sonde mit flacher Spitze in den Schwimmhäuteraum zwischen dem Zeige- und dem Mittelfinger platzieren. Stellen Sie sicher, dass die Elektrode flach auf der Haut aufliegt, und notieren Sie den pH-Wert.
Als nächstes halten Sie den Freiwilligenbecher mit beiden Händen zusammen. Pipettieren Sie dann vorsichtig 750 Mikroliter des Impfstoffs in jede Handfläche, um die Hände zu punkten. Beim Aufspießen der Hände von Freiwilligen ist es wichtig, dass kein Teil des Inokulums verschüttet wird.
Erinnern Sie die Freiwilligen daran, dass dies wichtig ist, und geben Sie ihnen die Möglichkeit, mit Wasser zu üben, bevor sie mit dem Eingriff beginnen. Lassen Sie die Freiwilligen ihre Hände sanft aneinander reiben, bis alle Oberflächen der Hand mit dem Geimpften kodiert sind, während Sie die Hände so wenig Reibung wie möglich aussetzen. Weisen Sie die Freiwilligen an, ihre Hände weitere 30 Sekunden lang still und vom Körper weg zu halten, damit die Impfung trocknen kann.
Waschen Sie dann die Hände mit einer der im Textprotokoll beschriebenen Methoden. Verwenden Sie zum Händewaschen mit Seife 10 Milliliter Reinstwasser, um die Hände zu befeuchten. Lassen Sie die Freiwilligen ihre Hände mit Seife einseifen und reiben Sie dann weitere 20 Sekunden lang ihre Hände aneinander.
Spülen Sie die Hände des Freiwilligen ab, indem Sie 500 Milliliter Reinstwasser bei Raumtemperatur durch einen Trichter mit einer Durchflussmenge von 1,5 Litern pro Minute in einen großen Probensammelbeutel gießen und die Probe innerhalb von zwei Stunden verarbeiten. Für alle Chlorlösungen gießen Sie 200 Milliliter Chlorlösung durch einen Trichter mit einer Durchflussmenge von 1,5 Litern pro Minute über die Hände der Freiwilligen und lassen Sie die Freiwilligen ihre Hände gründlich reiben. Als weitere Methode zum Händewaschen können die Freiwilligen Händedesinfektionsmittel verwenden, um sich die Hände zu waschen.
Es ist wichtig, dass alle Oberflächen der Hand sanft gerieben werden, die Teilnehmer anweisen, sich beim Reiben auf jeden Teil, Handflächen, Fingernägel und zwischen den Fingern zu konzentrieren, und dann sicherzustellen, dass die gesamte Hand gespült wurde. Führen Sie bei Kontrolle A nach der Inokulation keinen Handwaschschritt durch. Verwenden Sie für Kontrolle B nur Reinstwasser bei Raumtemperatur, um das Händewaschen durch einen Trichter mit bekannter Durchflussrate durchzuführen.
Legen Sie nach dem Händewaschen sofort die für den Test ausgewählte Hand jedes Freiwilligen in einen Probenbeutel mit 75 Millilitern Leeuwin bis zum Handgelenk. Halten Sie die Oberseite der Tasche fest um das Handgelenk. Lassen Sie die Freiwilligen ihre Hand 30 Sekunden lang sanft in der Lösung reiben, wobei Sie darauf achten, zwischen den Fingern und unter die Fingernägel zu greifen.
Massieren Sie die Hand 30 Sekunden lang sanft von außerhalb des Beutels, um sicherzustellen, dass die gesamte Hand bis zum Handgelenk gründlich mit dem Leeuwin abgespült wird. Verschließen Sie den Beutel und bearbeiten Sie ihn entsprechend dem entsprechenden Aufsatz. Bevor Sie den Vorgang bei jeder Händewaschmethode wiederholen, lassen Sie die Freiwilligen Seife in warmem Wasser verwenden, um sich im Waschbecken gründlich die Hände zu waschen.
Zum Schluss besprühen Sie die Hände des Freiwilligen mit 70 % Ethanol, bis sie auf beiden Seiten bedeckt sind, und lassen Sie sie trocknen. Um die Proben zu analysieren, stellen Sie eine Flamme und einen Filterverteiler mit sterilen Filtertrichtern und einem Vakuumanschluss auf. Sterilisieren Sie die Pinzette, indem Sie sie in Ethanol tauchen und abflammen.
Platzieren Sie mit der Pinzette einen 0,45-Mikron-Filter mit dem Gitter nach oben auf dem Filterverteiler. Verwenden Sie dann eine kleine Menge steriles PBS, um den Filter zu befeuchten. Setzen Sie den Trichter auf den Boden und pipettieren Sie die Probe oder gießen Sie sie direkt auf den Filter.
Aktivieren Sie das Vakuum, bis die gesamte Probe die Membran passiert hat. Verwenden Sie dann steriles PBS, um die Seiten des Trichters zu spülen und das Vakuum wieder zu aktivieren. Entfernen Sie dann den Trichter, sterilisieren Sie die Pinzette flammensterilisiert und heben Sie den Filter von der Basis an.
Legen Sie dann den Filter vorsichtig mit dem Gitter nach oben auf das Medium in einer Petrischale und achten Sie darauf, dass der Filter bündig mit der Oberfläche abschließt. Drehen Sie die Platten um und inkubieren Sie 24 Stunden lang bei 37 Grad Celsius. Zählen Sie nach der Inkubation die E.Coli-Kolonien und zeichnen Sie die Daten auf.
Führen Sie eine Datenanalyse gemäß dem Textprotokoll durch. Das in diesem Video beschriebene Protokoll wurde mit 18 Freiwilligen durchgeführt, die mit E.Coli und Phi6 getestet wurden, auf E.Coli ohne Bodenbelastung, Händewaschen mit HTH, NaDCC und stabilisiertem NaOCl führten alle zu signifikant größeren Log-Reduzierungen als Händewaschen nur mit Wasser. Bei Bodenbelastung führte HTH zu einer signifikant größeren logarithmischen Reduktion von E.Coli als nur Wasserwaschen mit Seife und ABHS.
Es gab keinen signifikanten Unterschied zwischen den Methoden für Phi6 ohne Bodenbelastung. Bei Phi6 mit Bodenbelastung führte jedoch Wasser allein zu einer größeren logarithmischen Reduktion als ABHS oder stabilisiertes NaOCl, und Händewaschen mit Seife führte zu einer stärkeren logarithmischen Reduktion als ABHS, stabilisierte NaOCl und erzeugte NaOCl. HTH hatte auch eine größere logarithmusische Reduktion als ABHS und stabilisierte NaOCl und NaDCC führten zu einer größeren logarithmischen Reduktion als stabilisierte NaOCl und ABHS.
Wie in diesen Diagrammen gezeigt, führte Chlor zu einer signifikant größeren logarithmischen Reduktion von E.Coli, die im Spülwasser verbleiben, als beim Händewaschen mit Seife. Schließlich wurde das gleiche Muster in Phi6 ohne Bodenbelastung mit allen Chlorlösungen gefunden, was zu einer signifikant größeren Reduktion von Phi6 im Spülwasser führte als beim Händewaschen mit Seife. Es gab keine signifikante Abnahme des Spülwassers mit Phi6 und der Bodenbelastung.
Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass die Wirksamkeitsergebnisse für jede Bedingung berechnet werden, indem die Ergebnisse für die beiden Kontrollen verglichen werden. Das bedeutet, dass es sehr wichtig ist, die Schritte bei jeder Händewaschoption konsistent durchzuführen.
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Übersicht
Dieser Artikel stellt ein Laborprotokoll vor, um die Wirksamkeit verschiedener Händewaschmethoden beim Entfernen von Mikroorganismen von menschlichen Händen zu bewerten und miteinander zu vergleichen sowie die Persistenz dieser Organismen im Spülwasser zu untersuchen. Die Methode verwendet Ersatzmikroorganismen, um die Sicherheit der Freiwilligen zu gewährleisten, und liefert quantitative Daten zur Effektivität unterschiedlicher Ansätze der Handhygiene, was für die Prävention von Infektionskrankheiten von entscheidender Bedeutung ist.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Mikrobiologie
- Infektionsprävention
- Gesundheitswesen
Hintergrund
- Die Händewaschung ist eine entscheidende Strategie, um die Übertragung von Infektionskrankheiten zu verhindern.
- Es gibt nur begrenzte vergleichende Evidenz zur Wirksamkeit verschiedener Händewaschmethoden.
- Chlorbasierte Lösungen wurden in Ausbruchssituationen ohne fundierte Wirksamkeitsdaten eingesetzt.
- Es bedarf weiterer Forschung, um die besten Praktiken für die Händehygiene während Ausbrüchen zu ermitteln.
Zweck der Studie
- Entwicklung und Demonstration einer flexiblen Labor-Methode zum Vergleich von Händewaschtechniken.
- Quantifizierung der Entfernung von surrogaten Mikroorganismen von den Händen durch verschiedene Händewaschmethoden.
- Beurteilung der Persistenz von Mikroorganismen im Spülwasser nach dem Händewaschen.
Verwendete Methoden
- Herstellung von nicht-pathogenen E. coli und dem Bakteriophagen Phi6 als Ersatzorganismen.
- Experimentelle Inokulation der Hände von Freiwilligen mit einer standardisierten mikrobiellen Suspension.
- Anwendung verschiedener Händewaschmethoden: Seife und Wasser, Chlorlösungen (HTH, NaDCC, stabilisiertes NaOCl), alkoholbasiertes Händedesinfektionsmittel (ABHS) und reines Wasser.
- Sammlung von Spülwasser und Handproben nach dem Waschen mittels einer modifizierten „Glove-Juice“-Methode.
- Mikrobielle Quantifizierung durch Membranfiltration (für Bakterien) und Plaque-Assay (für Viren).
- Datenanalyse zum Vergleich der Log-Reduktionswerte und der Persistenz der Organismen im Spülwasser.
Hauptergebnisse
- Chlorbasierte Händewaschmethoden erzielten im Vergleich zu Wasser allein signifikant höhere log-Reduktionen von E. coli, sowohl mit als auch ohne Verschmutzungsgrad.
- Bei Phi6 ohne Verschmutzungsgrad wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den Methoden beobachtet; bei Vorliegen von Verschmutzung schnitten Wasser allein und Seife besser ab als alkoholische Händedesinfektionsmittel (ABHS) und einige Chlörungslösungen.
- Chlörungslösungen verringerten die Persistenz von E. coli und Phi6 im Spülwasser wirksamer als Seife, mit Ausnahme von Phi6 bei Vorliegen von Verschmutzung.
- Eine konsistente Durchführung des Protokolls und geeignete Kontrollen sind entscheidend für zuverlässige Wirksamkeitsvergleiche.
Schlussfolgerungen
- Dieses Protokoll ermöglicht eine zuverlässige, vergleichende Bewertung von Händewaschmethoden unter Verwendung von Surrogatorganismen.
- Chlorbasierte Lösungen können je nach Organismus und Bedingungen wirksamer sein als Wasser oder Seife.
- Die Methode schließt Forschungsdefizite zur Wirksamkeit der Händehygiene und liefert Grundlagen für Empfehlungen im öffentlichen Gesundheitswesen während Ausbrüchen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die quantitative Bewertung der Wirksamkeit des Händewaschens mithilfe von surrogate Mikroorganismen liefert entscheidende Daten für Strategien zur Minderung von Infektionskrankheiten in der Biopharma- und öffentlichen Gesundheitsforschung. Diese Methode ermöglicht einen direkten Vergleich von Hygienemaßnahmen und unterstützt evidenzbasierte Entscheidungen für die Reaktion auf Ausbrüche sowie für Protokolle zur Umweltdekontamination. Zuverlässige und reproduzierbare Messung des mikrobiellen Abtrags und der Persistenz liefert Grundlagen für das Risikomanagement und die translationale Entwicklung von Hygieneprodukten.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht eine hypothesengeleitete Bewertung von Maßnahmen zur Händehygiene hinsichtlich der Entfernung von Krankheitserregern.
- Unterstützt die mechanistische Risikominderung, indem die Wirkung spezifischer Händewaschmittel auf das Überleben von Mikroben isoliert wird.
- Erleichtert die funktionelle Validierung von Surrogatorganismen als Modelle für die Entfernung infektiöser Agenzien.
Screening und Assay-Entwicklung
- Legt standardisierte, reproduzierbare Protokolle für den vergleichenden Wirksamkeitstest von Hygieneprodukten fest.
- Erzeugt quantitative Log-Reduktionsdaten zur Bewertung neuer Händewaschmittel oder Formulierungen.
- Ermöglicht die Skalierbarkeit von Assays und die Wiederverwendung der Plattform für das Hochdurchsatz-Screening antimikrobieller Maßnahmen.
Translationale und präklinische Forschung
- Ermöglicht die Abstimmung der Eliminierung von Ersatzorganismen mit translationalen Biomarker-Strategien zur Validierung der Umwelt- und klinischen Hygiene.
- Gewährleistet einen nahtlosen Übergang von der labortechnischen Wirksamkeit zur präklinischen Risikobewertung von Hygieneprodukten.
- Ermöglicht die risikoadjustierte Weiterentwicklung von Kandidateninterventionen basierend auf quantitativer mikrobieller Reduktion.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese Methode ist in den Entwicklungsprozess von der Entdeckung bis zur präklinischen Phase für die Entwicklung von Hygienemaßnahmen integriert und unterstützt sowohl die Screening-Phase in einem frühen Stadium als auch die translationale Validierung.
- Entdeckungsbioanalyse: Ermöglicht die Hypothesenprüfung zur Wirksamkeit von Händehygiene-Agents gegenüber Surrogatpathogenen.
- Screening: Liefert reproduzierbare, quantitative Ergebnisse für den direkten Vergleich mehrerer Händewaschmethoden.
- Analytik: Bietet Messungen der log-Reduktion und Persistenz, um datengestützte Entscheidungsfindung zu unterstützen.
- Translationale Forschung: Verbindet laborbasierte Erkenntnisse mit der präklinischen Validierung von Hygiene und der Bewertung von Umweltrisiken.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Bietet ein flexibles und anpassbares Protokoll zur fortlaufenden Bewertung neuartiger Hygienetechnologien.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit hinsichtlich der Wirksamkeit von Hygienemaßnahmen und verringert mechanistische Unklarheiten.
- Operationaler Wert: Standardisiert die Wirksamkeitsprüfung und gewährleistet Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit über verschiedene Forschungs- und Entwicklungsteams hinweg.
- Strategischer Wert: Unterstützt Entscheidungen über die Weiterentwicklung von Hygieneprodukten und Strategien zur Ausbruchsreaktion.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von Hygienemaßnahmen für die weitere Entwicklung.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der Entwicklung mikrobiologischer Assays und im Umgang mit Surrogatorganismen.
- Benötigt Zugang zu sterilen Geräten, Filtrationsvorrichtungen und einer quantitativen analytischen Infrastruktur.
- Setzt eine strenge Standardisierung zwischen den Arbeitsgruppen voraus, um den Vergleich der Daten zwischen verschiedenen Händewaschverfahren sicherzustellen.
- Anpassbar an verschiedene Surrogatorganismen und Hygieneagentien, je nach den Anforderungen der Forschung.
- Eingeschränkt durch die Verwendung von Surrogatorganismen, die die entfernungsdynamischen Eigenschaften von Krankheitserregern möglicherweise nicht vollständig nachbilden.
