Een methode om de werkzaamheid van handwashing te testen voor de verwijdering van opkomende infectieuze pathogenen
7 juni 2017
Handwashing wordt algemeen aanbevolen om infectieziekte overdracht te voorkomen. Er is echter weinig bewijs aan welke handwasmethoden het meest effectief zijn bij het verwijderen van infectieuze ziektepatogenen. Wij ontwikkelden een methode om de werkzaamheid van handwasmethoden bij het verwijderen van micro-organismen te beoordelen.
Het algemene doel van dit experiment is om de vergelijkende effectiviteit van handwasopties te testen op handen die experimenteel zijn geïnoculeerd met een organisme van belang. Deze methode kan informatie bieden over belangrijke vragen om infectieziekten te helpen voorkomen. Door onderzoekers in staat te stellen de effectiviteit van handwassen voor specifieke organismen van belang te onderzoeken.
Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat deze flexibel is en kan worden aangepast om onderzoek naar veel verschillende organismen mogelijk te maken. We hadden eerst het idee voor deze methode toen we ons realiseerden dat chlooroplossingen werden gebruikt voor handwassen in Ebola-contexten en er op dat moment geen bewijs was voor de effectiviteit hiervan. Na het recruteren van geschikte proefpersonen en het voorbereiden van handwasoplossingen volgens het tekstprotocol, bereid bacteriën voor door een niet-pathogene draad van E.Coli op LB-agarplaten te strijken en de culturen 24 uur te incuberen bij 37 graden Celsius om enkele kolonies te verkrijgen.
Een dag voor het begin van het experiment, gebruik een steriele smering om een enkele kolonie van de plaat te nemen en 10 milliliter LB-bouillon te inoculeren. Incubeer de culturen bij 37 graden Celsius, met schudden, een nacht. Op de ochtend van het experiment, voeg een milliliter van de overnacht cultuur toe aan 20 milliliter verse LB-bouillon.
Incubeer de culturen ongeveer twee en een half uur om een zoutdichtheid te bereiken van meer dan 10 tot de achtste CFU per milliliter. Gebruik vervolgens een spectrofotometer om de concentratie van de cultuur te schatten. Direct voorafgaand aan het testen, bereid een inoculum voor dat bestaat uit 68%bacteriën of virale suspensie en 32%natriumchloride of bodemlading.
Zwiep of voorzichtig vortex om te mengen. Na het voorbereiden van de vrijwilligers volgens het tekstprotocol, test de pH van de huid van elke vrijwilliger door een platte punt huid-pH sonde in de ruimte tussen de wijsvinger en de middelste vingers te plaatsen. Zorg ervoor dat de elektrode vlak tegen de huid ligt en noteer de pH-waarde.
Laat vervolgens de vrijwilliger beide handen samenvoegen. Pipet vervolgens voorzichtig 750 microliter van de inoculatie in elke palm om de handen te prikken. Bij het prikken van de handen van vrijwilligers is het belangrijk dat er geen inoculum wordt vergoten.
Herinner vrijwilligers eraan dat dit belangrijk is en geef ze de kans om met water te oefenen voordat ze met de procedure beginnen. Laat de vrijwilligers hun handen voorzichtig met elkaar wrijven tot alle oppervlakken van de hand zijn gecodeerd met de inoculatie, terwijl de handen zo min mogelijk wrijving ondervinden. Instrueer de vrijwilligers om hun handen stil en weg van hun lichaam te houden gedurende nog eens 30 seconden om de inoculatie te laten drogen.
Was vervolgens de handen met een van de methoden die in het tekstprotocol worden beschreven. Voor handwassen met zeep, gebruik 10 milliliter Ultrapure water om de handen nat te maken. Laat de vrijwilligers hun handen met zeep insmeren en wrijf vervolgens hun handen gedurende nog eens 20 seconden met elkaar.
Spoel de handen van de vrijwilliger door 500 milliliter Ultrapure water op kamertemperatuur door een trechter bij een stromingssnelheid van 1,5 liter per minuut in een grote monsterverzamelzak te gieten en verwerk het monster binnen twee uur. Voor alle chloroplossingen, giet 200 milliliter chlooroplossing over de handen van de vrijwilliger door een trechter bij een stromingssnelheid van 1,5 liter per minuut en laat de vrijwilligers hun handen grondig wrijven. Als een andere handwasmethode, laat de vrijwilligers handdesinfectiemiddel gebruiken om hun handen te wassen.
Het is belangrijk dat alle oppervlakken van de hand voorzichtig worden gewreven, instrueer deelnemers om zich op elk deel te concentreren, handpalmen, vingernagels, tussen vingers terwijl ze wrijven en zorg ervoor dat de hele hand is gespoeld. Voor controle A, voer na inoculatie geen handwasstap uit. Voor controle B, gebruik alleen Ultrapure water op kamertemperatuur om handwassen uit te voeren door een trechter met een bekende stromingssnelheid.
Na het handwassen, plaats onmiddellijk elke hand van de vrijwilliger die voor het testen is geselecteerd, in een monsterzak met 75 milliliter Leeuwin tot aan de pols. Houd de bovenkant van de zak stevig om de pols. Laat de vrijwilligers hun hand voorzichtig 30 seconden in de oplossing wrijven, zorg ervoor om tussen de vingers en onder de vingernagels te reiken.
Masseer de hand voorzichtig van buitenaf de zak gedurende 30 seconden om ervoor te zorgen dat de hele hand grondig is gespoeld in de Leeuwin, helemaal tot aan de pols. Sluit de zak en verwerk het volgens het juiste essay. Voordat u het proces met elke handwasmethode herhaalt, laat de vrijwilligers zeep in warm water gebruiken om hun handen grondig in de wasbak te wassen.
Gebruik ten slotte 70%ethanol om de handen van de vrijwilliger te sproeien totdat ze aan beide kanten zijn gecoat en laat ze drogen. Om de monsters te analyseren, zet een vlam en een filtratie-manifold op met steriele filtratieflenzen en een vacuümverbinding. Steriliseer pincetten door ze in ethanol te dompelen en ze te ontvlammen.
Gebruik de pincetten om een 0,45 micron filter op de filtratie-manifold te plaatsen met de raster naar boven. Gebruik vervolgens een kleine hoeveelheid steriele PBS om het filter nat te maken. Plaats de trechter op de basis en pipet of giet het monster direct op het filter.
Schakel de vacuüm in totdat het hele monster door de membraan is gepasseerd. Gebruik vervolgens steriele PBS om de zijden van de trechter te spoelen en schakel de vacuüm opnieuw in. Verwijder vervolgens de trechter, steriliseer de pincetten met vlam en til het filter van de basis.
Plaats vervolgens het filter voorzichtig op het medium in een petrischaal met de raster naar boven, zorg ervoor dat het filter vlak tegen het oppervlak ligt. Draai de platen om en incubeer bij 37 graden Celsius gedurende 24 uur. Na de incubatie, tel de E.Coli-kolonies en noteer de gegevens.
Voer de gegevensanalyse uit vol
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een laboratoriumprotocol om de effectiviteit van verschillende handwasmethoden voor het verwijderen van micro-organismen van menselijke handen te beoordelen en te vergelijken, en om de persistentie van deze organismen in het spoelwater te evalueren. De methode maakt gebruik van surrogaatmicro-organismen om de veiligheid van de vrijwilligers te waarborgen en levert kwantitatieve gegevens over de effectiviteit van verschillende benaderingen van handhygiëne, wat essentieel is voor de preventie van infectieziekten.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschapsgebied
- Microbiologie
- Preventie van infectieziekten
- Volksgezondheid
Achtergrond
- Handen wassen is een cruciale strategie om de transmissie van infectieziekten te voorkomen.
- Er is beperkt vergelijkend bewijs voor de effectiviteit van verschillende methoden voor het wassen van de handen.
- Chloorhoudende oplossingen zijn gebruikt in uitbreak-situaties zonder dat er robuuste gegevens over de effectiviteit beschikbaar waren.
- Onderzoek is nodig om richtlijnen op te stellen voor de beste praktijken voor handhygiëne tijdens uitbraken.
Doel van de studie
- Om een flexibele laboratoriummethode te ontwikkelen en te demonstreren voor het vergelijken van handwastechnieken.
- Om de verwijdering van surrogate-microorganismen van de handen door verschillende handwasmethoden te kwantificeren.
- Om de persistentie van micro-organismen in spoelwater na het wassen van de handen te beoordelen.
Gebruikte methoden
- Voorbereiding van niet-pathogene E. coli en Phi6-bacteriofagen als surrogaatorganismen.
- Experimentele inoculatie van de handen van vrijwilligers met een gestandaardiseerde microbiële suspensie.
- Toepassing van verschillende handwasmethoden: zeep en water, chlooroplossingen (HTH, NaDCC, gestabiliseerd NaOCl), alcoholgebaseerde handdesinfectiemiddelen (ABHS) en enkel water.
- Verzameling van spoelwater en handmonsters na het wassen met behulp van een gemodificeerde "glove juice"-methode.
- Microbiële kwantificering via membraanfiltratie (voor bacteriën) en plaque-assay (voor virussen).
- Gegevensanalyse waarbij log-reductiewaarden en de persistentie van organismen in het spoelwater worden vergeleken.
Belangrijkste resultaten
- Handwasmethoden op basis van chloor behaalden significant grotere log-reducties van E. coli vergeleken met alleen water, zowel met als zonder vervuiling.
- Voor Phi6 zonder vervuiling werden geen significante verschillen tussen de methoden waargenomen; met vervuiling presteerden alleen water en zeep beter dan ABHS en sommige chlooroplossingen.
- Chlooroplossingen verminderden de persistentie van E. coli en Phi6 in spoelwater effectiever dan zeep, behalve voor Phi6 met vervuiling.
- Een consistente uitvoering van het protocol en passende controles zijn cruciaal voor betrouwbare vergelijkingen van de effectiviteit.
Conclusies
- Dit protocol maakt een robuuste, vergelijkende beoordeling van handwasmethoden mogelijk met behulp van surrogaatorganismen.
- Op chloor gebaseerde oplossingen kunnen effectiever zijn dan water of zeep voor bepaalde organismen en condities.
- De methode vult lacunes in het onderzoek naar de effectiviteit van handhygiëne op en dient als basis voor aanbevelingen voor de volksgezondheid tijdens uitbraken.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Kwantitatieve beoordeling van de effectiviteit van handen wassen met behulp van surrogaatmicroorganismen levert cruciale gegevens op voor strategieën ter beperking van infectieziekten in biofarmaceutische R&D en de publieke gezondheidszorg. Deze methode maakt een directe vergelijking van hygiëne-interventies mogelijk, wat evidence-based besluitvorming ondersteunt voor outbreak-respons en protocollen voor omgevingsdecontaminatie. Betrouwbare, reproduceerbare meting van microbiële verwijdering en persistentie informeert risicobeheer en de translationele ontwikkeling van hygiëneproducten.
Strategische toepassingen in BioPharma R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt hypothesegestuurde evaluatie mogelijk van handhygiëne-interventies voor het verwijderen van pathogenen.
- Ondersteunt mechanische risicoreductie door de impact van specifieke handwasmiddelen op microbiële persistentie te isoleren.
- Faciliteert functionele validatie van surrogaatorganismen als modellen voor de verwijdering van infectieuze agentia.
Screening en assayontwikkeling
- Stelt gestandaardiseerde, reproduceerbare protocollen vast voor vergelijkende werkzaamheidstesten van hygiëneformuleringen.
- Genereert kwantitatieve log-reductiegegevens om nieuwe handwasmiddelen of formuleringen te benchmarken.
- Ondersteunt de schaalbaarheid van assays en het hergebruik van platforms voor high-throughput screening van antimicrobiële interventies.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Rijgt de verwijdering van surrogate-organismen in lijn met translationele biomarkerstrategieën voor de validatie van omgevings- en klinische hygiëne.
- Biedt continuïteit van laboratoriumeffectiviteit naar preklinische risicobeoordeling voor hygiëneproducten.
- Maakt risico-gecorrigeerde voortgang van kandidaatinterventies mogelijk op basis van kwantitatieve microbiële reductie.
Integratie van Pipeline en Workflow
Deze methode is geïntegreerd in het continuüm van ontdekking tot preklinisch onderzoek voor de ontwikkeling van hygiënische interventies en ondersteunt zowel vroegstadium-screening als translationele validatie.
- Discovery Biology: Faciliteert hypothesetoetsing van de effectiviteit van handhygiënemiddelen tegen surrogaatpathogenen.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve resultaten voor directe vergelijking van meerdere handwasmethoden.
- Analytics: Biedt log-reductie- en persistentiemetingen om datagestuurde besluitvorming te ondersteunen.
- Translationeel Onderzoek: Slaat de brug tussen laboratoriumbevindingen en preklinische hygiënevalidatie en milieurisicobeoordeling.
- Enterprise Reuse: Biedt een flexibel, aanpasbaar protocol voor voortdurende evaluatie van opkomende hygiënetechnologieën.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen in de effectiviteit van hygiënische interventies en vermindert mechanistische ambiguïteit.
- Operationele waarde: Standaardiseert effectiviteitstests, waardoor reproduceerbaarheid en schaalbaarheid over R&D-teams worden gewaarborgd.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen voor de ontwikkeling van hygiëneproducten en strategieën voor outbreak-respons.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van hygiënische interventies voor verdere ontwikkeling mogelijk.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in de ontwikkeling van microbiologische assays en de omgang met surrogaatorganismen.
- Vereist toegang tot steriele instrumentatie, filtratiemanifolds en een kwantitatieve analytische infrastructuur.
- Vereist strikte standaardisatie tussen teams om de vergelijkbaarheid van gegevens tussen verschillende handwasmethoden te waarborgen.
- Aanpasbaar aan diverse surrogaatorganismen en hygiënemiddelen, afhankelijk van de onderzoeksbehoeften.
- Beperkt door het gebruik van surrogaatorganismen, die de pathogeenspecifieke verwijderingsdynamiek mogelijk niet volledig reproduceren.
