Descontaminação para Biossegurança laboratorial

Decontamination for Laboratory Biosafety

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JoVE Science Education Lab Safety

Decontamination for Laboratory Biosafety

6.2: Working with Centrifuges

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06:19 min

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July 14, 2017

Overview

Robert M. Rioux e Zhifeng Chen, Universidade Estadual da Pensilvânia, University Park, PA

A descontaminação é essencial para a biossegurança laboratorial, pois o acúmulo de contaminação microbiana em laboratório pode levar à transmissão da doença. O grau de descontaminação pode ser classificado como desinfecção ou esterilização. A desinfecção visa eliminar todos os microrganismos patogênicos, com exceção de esporos bacterianos em superfícies de laboratório ou equipamentos. A esterilização, por outro lado, visa eliminar toda a vida microbiana. Diferentes métodos estão disponíveis, que incluem produtos químicos, calor e radiação, e mais uma vez dependem do grau de descontaminação, bem como da concentração dos microrganismos contaminantes, presença de matéria orgânica e tipo de equipamento ou superfície a ser limpa. Cada método tem suas vantagens e medidas de precaução que precisam ser tomadas para evitar riscos.

Principles

Seja claro sobre o grau de descontaminação que precisa ser realizado em laboratório e, em seguida, inspecione o tipo, concentração e localização de microrganismos presentes no laboratório. Com essas informações, escolha métodos adequados dependendo das características de cada método e determine o plano mais adequado para resolver problemas de contaminação. Por exemplo, se um método de descontaminação química for usado, deve ser tomada uma decisão sobre a temperatura e o tempo de contato apropriados aplicados. São necessárias precauções para cada método para evitar submeter os indivíduos a riscos químicos e físicos e radiação durante a descontaminação.

Procedure

1. Produtos químicos

Produtos Químicos Líquidos
Desinfetantes líquidos são amplamente utilizados para descontaminação de laboratório. A eficácia dos desinfetantes líquidos depende de uma série de fatores, como a natureza química do desinfetante, concentração e quantidade de desinfetante, tempo de contato e temperatura. Lembre-se, nenhum desinfetante líquido é aplicável em todas as situações. Certifique-se de selecionar desinfetantes adequados de acordo com os microrganismos detectados, utilizando os seguintes critérios:
um. Tipo de microrganismo contaminante: Diferentes microrganismos têm resistência diferente em relação aos desinfetantes. Por exemplo, esporos bacterianos são muito mais resistentes quimicamente do que os vírus lipofílicos.
b. Quantidade de material proteináceo presente: Por exemplo, materiais de alta proteína absorvem e neutralizam alguns desinfetantes químicos, como formaldeído e compostos quaternários de amônio.
c. Quantidade de material orgânico presente: Por exemplo, compostos quaternários de amônio são menos eficazes na presença de sabão e detergentes.
d. Outros fatores importantes incluem a natureza química, concentração, quantidade, pH, temperatura de aplicação e toxicidade dos desinfetantes utilizados.
NOTA: Certifique-se de que o EPI adequado seja usado ao trabalhar com desinfetantes químicos.
1. Desinfetantes de baixo nível
  A. Compostos de Amônio Quaternário (QA): (como cloreto de benzalkonium, cloreto de amônio)
  • Eficaz contra bactérias Gram+, bactérias Gram e vírus envoltos.
  • NÃO é eficaz contra vírus, fungos e esporos bacterianos não envoltos.
  • Contenha NH₄⁺e forneça um bom contato com superfícies carregadas negativamente, tornando-as bons agentes de limpeza.
  • Baixa toxicidade, mas pode ser irritante quando exposta por longas durações.
  • Comumente usado em superfícies não críticas, como pisos, móveis e paredes.
  B. Fenólicos: (Compostos à base de o-fenofenoato)
  • Eficaz contra bactérias, especialmente bactérias Gram+ e vírus envoltos.
  • NÃO eficaz contra vírus e esporos não envoltos.
  • Compatível com materiais orgânicos.
  • Baixa toxicidade, mas pode ser irritante quando exposta por longas durações.
  • Comumente utilizado em ambientes hospitalares e superfícies laboratoriais.
2. Desinfetantes de nível intermediário
  A. Álcoois (como álcool etílico e álcool isopropílico)
  • Eficaz contra Gram+, Gram-bactérias e vírus envoltos.
  • NÃO eficaz contra esporos e eficaz limitado contra vírus não envoltos.
  • A concentração ideal está na faixa de 60-90%. A atividade cai rapidamente quando diluída abaixo de 50%.
  • Comumente utilizado em ambientes de saúde.
  • Os álcoois são inflamáveis e evaporam rapidamente.
  B. Biocidas à base de halogênio: (Compostos à base de cloro e Iodophores)
  Compostos de cloro.
  • Hipocloritos são os desinfetantes de cloro mais utilizados.
  • Eficaz contra vírus, fungos, bactérias e algas envoltos e não envolvidos.
  • NÃO eficaz contra esporos.
  • Rapidamente inativado por matéria orgânica.
  • Degradado rapidamente devido à alta potência oxidante.
  C. Iodophores: Um iodophor é uma combinação de iodo e um agente solubilizador ou portador; o complexo resultante fornece um reservatório de liberação sustentada de iodo e libera pequenas quantidades de iodo livre em solução aquosa.
  • Eficaz contra bactérias, esporos e fungos.
  • Precisa de tempo de contato prolongado.
  • NÃO eficaz na presença de matéria orgânica.
  • Comumente usado como antissépticos, para garrafas de cultura sanguínea e equipamentos médicos.
3. Desinfetantes de alto nível
  A. Oxidantes e Ácidos: (Peróxido de hidrogênio, Ácido Peracético)
  O efeito não depende apenas do pH. Por exemplo, ácidos orgânicos fracos são mais potentes do que ácidos inorgânicos, apesar da baixa constante de dissociação.
  Peróxido de hidrogénio:
  • Eficaz contra vírus envoltos e não envoltos, bactérias vegetativas, fungos e esporos bacterianos.
  • Frequentemente usado como antissépticos para limpar feridas e desinfetar superfícies ambientais.
  • Alta concentração é prejudicial para tecidos.
  Ácido peracético:
  • Eficaz contra todos os microrganismos com ação rápida.
  • Eficaz na presença de matéria orgânica e baixas temperaturas.
  • Seguro sem produtos de decomposição prejudiciais.
  • NÃO adequado para metais devido à corrosão.
  • Comumente utilizado em máquinas automatizadas para esterilizar instrumentos médicos, cirúrgicos e odontológicos.
  B. Aldeídos (Formaldeído, Glutaraldeído)
  Formaldeído:
  • Utilizado como desinfetante e esterilizador tanto em gases quanto em estados líquidos.
  • Frequentemente usado em 37% em solução de água, conhecida como formalina.
  • Eficaz contra bactérias, fungos, vírus e esporos.
  • Perigoso com um limite de exposição ponderado de 8 horas de tempo de 0,75 ppm.
  • Forma sólida polimerizada-Paraformaldeído- também é um forte desinfetante.
  Glutaraldeído:
  • 10 vezes mais eficaz que o formaldeído.
  • Eficaz contra bactérias vegetativas, esporos e vírus.
  • Usado para esterilizar equipamentos.
  • Eficaz na apresentação de material orgânico.
  • Perigoso com limite de teto de 0,2 ppm e evitar contato com a pele.
Gases ou vapor
Vapores e gases de desinfetantes incluem dióxido de cloro, óxido de etileno, peróxido de hidrogênio, ácido peracético, etc. Esses vapores e gases mostram excelentes propriedades de desinfecção em sistemas fechados, como armários de biossegurança e instalações para quartos de animais. No entanto, condições bem controladas de temperatura, umidade e gás inerte devem ser mantidas por segurança. Esses gases ou vapores são usados em hospitais e estabelecimentos comerciais com a necessidade de um sistema fechado com controle rigoroso da temperatura, umidade e concertação.

2. Aqueça

Calor Seco
O calor seco é usado em condições de 160-170 °C para períodos de 2-4 h em um forno apropriado. Este método é frequentemente usado para vidros ou outros materiais condutores de calor não porosos. No entanto, é ineficaz para materiais de isolamento ou materiais de calor-labile.
Calor Molhado
O calor úmido, também conhecido como autoclaving, é geralmente sob as condições de pelo menos 120 °C para períodos de 30-60 min. Autoclaving é o método mais conveniente e confiável para alcançar a esterilização eficaz e rápida da maioria das formas de vida microbiana. O calor úmido é mais eficiente do que o calor seco devido ao menor tempo e menor temperatura necessária.

3. Radiação

Radiação ionizante
A radiação ionizante não é usada na esterilização laboratorial em geral devido a problemas potenciais associados à segurança da radiação.
Radiação não ionizante (Ultravioleta, UV)
A radiação ultravioleta é tipicamente usada para descontaminação no ar, água e superfícies devido à sua forte capacidade de destruir microrganismos. O UV também é amplamente utilizado em armários de segurança biológica. O comprimento de onda da radiação ultravioleta varia de 250 nm a 270 nm com 265 nm como o ideal. No entanto, a intensidade da lâmpada UV cai com o tempo, e a manutenção precisa ser realizada após um certo tempo para manter a energia. Além disso, é preciso tomar precauções para a luz UV, pois pode causar queimaduras nos olhos ou na pele.

A descontaminação do espaço laboratorial é essencial para evitar o acúmulo e a disseminação de micróbios que podem levar à transmissão de doenças.

A descontaminação se enquadra em duas categorias: desinfecção e esterilização. A desinfecção envolve a eliminação de quase todos os microrganismos patogênicos, com exceção dos esporos microbianos em superfícies e equipamentos de laboratório. A esterilização, por outro lado, é um processo mais letal, eliminando toda a vida microbiana.

A descontaminação é realizada usando uma variedade de métodos, como produtos químicos, calor ou radiação. A escolha do método depende do grau de contaminação, bem como do tipo e concentração do contaminante.

Este vídeo ilustrará os tipos de descontaminação e os procedimentos de desinfecção e esterilização de máquinas, superfícies e equipamentos.

Antes de estabelecer um procedimento de descontaminação, deve-se determinar o tipo, a concentração e a localização do microrganismo. Os tipos de microrganismos incluem bactérias Gram-positivas ou negativas; vírus; fungos; esporos bacterianos; e algas. Uma vez estabelecido o tipo de microrganismo, deve-se escolher um desinfetante adequado.

Ao selecionar um método de descontaminação, deve-se considerar a eficácia de um desinfetante, que depende de fatores como sua composição química; a quantidade, concentração, tempo de contato; e temperatura.

Agora que discutimos como escolher um método de descontaminação, vamos explorar os vários tipos usados para um procedimento real.

Os produtos químicos líquidos são categorizados em três níveis, como desinfetantes de baixo, intermediário e alto grau. Independentemente do que você escolher, use sempre equipamentos de proteção individual adequados ao trabalhar com materiais perigosos.

A maioria dos microrganismos não críticos necessita apenas de desinfetantes de baixo nível, que são baixos em toxicidade, mas causam irritação em longos tempos de exposição. Desinfetantes comuns de baixo nível são compostos de amônio quaternário, como cloreto de benzalkonium e cloreto de amônio, e compostos fenólicos, como o-fenilfenol e cloroxylenol.

Para a descontaminação de microrganismos mais resistentes, os produtos químicos à base de álcool são usados em áreas que vão desde cuidados de saúde até laboratórios.

Além disso, compostos à base de halogênio, como hipocloritos e iodophors são frequentemente aplicados como antissépticos e desinfetantes de equipamentos médicos. No entanto, esses agentes têm tempos de contato prolongados e sua eficácia é diminuída na presença de matéria orgânica.

Desinfetantes de alto nível, que podem ser classificados como oxidantes, ácidos e aldeídos são usados se for necessária a descontaminação de todos os microrganismos.

Oxidantes como peróxido de hidrogênio são de ação rápida e muitas vezes usados como antissépticos para limpeza de feridas e para desinfetar superfícies ambientais como bancadas. Mas tenha cuidado, pois a exposição a altas concentrações de peróxido de hidrogênio pode ser prejudicial ao tecido e às vias aéreas.

O ácido peracético é geralmente usado para desinfetar máquinas automatizadas e para esterilizar instrumentos médicos, cirúrgicos e dentários. A vantagem do ácido peracético e outros oxidantes é um curto tempo de contato; no entanto, o uso do material para ser desinfetado pode ser limitado, devido à corrosão de metais em ácidos, por exemplo.

Aldeídos, por outro lado, como formaldeído ou gluteraldeído, não são corrosivos, mas ainda são perigosos. Estes produtos químicos são usados para esterilizar vários tipos de equipamentos, mas sofrem de tempo de contato prolongado.

Além de produtos químicos líquidos, produtos químicos gasosos também podem ser usados para fins de descontaminação. Gases como dióxido de cloro e óxido de etileno, bem como peróxido de hidrogênio vaporizado e ácido peracético são frequentemente usados para livrar equipamentos fechados, como armários de biossegurança, de bactérias, vírus e esporos.

Além dos produtos químicos, o calor é um agente físico comum para a descontaminação de patógenos.

Há duas formas de calor. O calor “seco” é usado em condições de 160 a 170 graus Celsius por 2 a 4 horas para desinfetar vidros, mas não é adequado para materiais de calor-labile. Por outro lado, o calor “molhado”, também conhecido como autoclaving, é usado por amostras de aquecimento e equipamentos a apenas 120 graus Celsius por 30 a 60 minutos sob alta pressão.

Além do calor, a radiação ultravioleta na faixa de comprimento de onda de 250 a 270 nanômetros é frequentemente usada para descontaminação. Este método é eficaz contra bactérias e vírus, mas não contra esporos, e é usado para descontaminar ar, água e superfícies, como em armários de segurança biológica. Além disso, a luz UV nesta faixa pode causar queimaduras de pele e olhos, portanto, epi adequado deve ser usado.

Você acabou de assistir a introdução do JoVE à Descontaminação para Segurança laboratorial. Agora você deve entender os vários tipos de contaminantes microbianos, como escolher um método adequado e os tipos de desinfecção e esterilização disponíveis. Obrigado por assistir!

Applications and Summary

Para evitar a transmissão de infecções e manter a biossegurança em laboratório, a descontaminação periódica em laboratório é importante. Três métodos estão disponíveis, incluindo químicos, calor e radiação. Cada método tem sua própria força e aplicações adequadas. A conscientização do tipo de microrganismo no ambiente laboratorial é útil para a seleção de um método adequado de descontaminação. Os protocolos de segurança adequados devem estar em vigor durante o procedimento de descontaminação.

References

Center for Disease Control. A Guide to Selection and Use of Disinfectants. (2003)
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
Disinfectants and Sterilization Methods, 2008, Environmental Health & Safety, University of Colorado Boulder. at https://ehs.colorado.edu/resources/disinfectants-and-sterilization-methods/

Transcript

Decontamination of laboratory space is essential to prevent accumulation and spreading of microbes that can lead to the transmission of diseases.

Decontamination falls into two categories: disinfection and sterilization. Disinfection involves eliminating nearly all pathogenic microorganisms, with the exception of microbial spores on laboratory surfaces and equipment. Sterilization, on the other hand, is a more lethal process, eliminating all microbial life.

Decontamination is carried out using a variety of methods, such as chemicals, heat, or radiation. The choice of method depends on the degree of contamination as well as the type and concentration of the contaminant.

This video will illustrate the types of decontamination and the procedures for disinfection and sterilization of machines, surfaces, and equipment.

Prior to establishing a decontamination procedure, the type, concentration, and location of the microorganism must be determined. Types of microorganisms include Gram-positive or -negative bacteria; viruses; fungi; bacterial spores; and algae. Once the type of microorganism is established, a suitable disinfectant should be chosen.

When selecting a decontamination method the effectiveness of a disinfectant has to be considered, which is dependent on factors such as its chemical composition; the amount, concentration, contact time; and temperature.

Now that we have discussed how to choose a method for decontamination, let’s explore the various types used for an actual procedure.

Liquid chemicals are categorized in three levels, as low-, intermediate-, and high-degree disinfectants. Regardless of which you choose, always wear appropriate personal protective equipment when working with hazardous materials.

Most non-critical microorganisms require only low-level disinfectants, which are low in toxicity, but cause irritation upon long exposure times. Common low-level disinfectants are quaternary ammonium compounds, such as benzalkonium chloride and ammonium chloride, and phenolic compounds, such as o-phenylphenol and chloroxylenol.

For the decontamination of more resistant microorganisms, alcohol-based chemicals are used in areas ranging from healthcare to laboratories.

Additionally, halogen-based compounds, such as hypochlorites and iodophors are often applied as antiseptics and disinfectants of medical equipment. However these agents have prolonged contact times and their effectiveness is decreased in the presence of organic matter.

High level disinfectants, which can be classified as oxidizers, acids, and aldehydes are used if decontamination of all microorganisms is required.

Oxidizers such as hydrogen peroxide are fast-acting and often used as antiseptics for wound cleaning and to disinfect environmental surfaces like benchtops. But be careful, as exposure to high concentrations of hydrogen peroxide can be harmful to tissue and airways.

Peracetic acid is generally used to disinfect automated machines and to sterilize medical, surgical, and dental instruments. The advantage of peracetic acid and other oxidizers is a short contact time; however, the use of material to be disinfected can be limited, due to corrosion of metals in acids, for example.

Aldehydes on the other hand, such as formaldehyde or gluteraldehyde, are non-corrosive, but are still hazardous. These chemicals are used to sterilize various types of equipment, but suffer from prolonged contact time.

In addition to liquid chemicals, gaseous chemicals may also be used for decontamination purposes. Gases such as chlorine dioxide and ethylene oxide, as well as vaporized hydrogen peroxide and peracetic acid are frequently used to rid closed equipment, such as biosafety cabinets, of bacteria, viruses, and spores.

In addition to chemicals, heat is a common physical agent for the decontamination of pathogens.

There are two forms of heat. “Dry” heat is used under conditions of 160 to 170 degrees Celsius for 2 to 4 hours to disinfect glassware, but it is not suitable for heat-labile materials. On the other hand, “Wet” heat, also known as autoclaving, is used by heating samples and equipment to only 120 degrees Celsius for 30 to 60 minutes under high pressure.

Besides heat, ultraviolet radiation in the wavelength range of 250 to 270 nanometers is often used for decontamination. This method is effective against bacteria and viruses, but not against spores, and is used to decontaminate air, water, and surfaces such as in biological safety cabinets. Furthermore UV light in this range can cause burns of skin and eyes, thus proper PPE should be worn.

You’ve just watched JoVE’s introduction to Decontamination for Laboratory Safety. You should now understand the various types of microbial contaminants, how to choose a suitable method, and the types of disinfection and sterilization available. Thanks for watching!

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