Tlen singletowy w walce z drobnoustrojami. Pierwsze praktyczne zastosowania w rękawicach medycznych

W praktyce klinicznej coraz więcej czynności wykonuje się po nałożeniu jednorazowych rękawic medycznych. Często zatem bezpośredni kontakt z ciałem pacjenta i innymi potencjalnie skontaminowanymi powierzchniami w jego otoczeniu ma rękawica, a nie skóra.
Czas przeżycia patogenów na powierzchniach nieożywionych może wynosić nawet kilka miesięcy. Zapewnienie dostępu skutecznego czynnika przeciwdrobnoustrojowego do powierzchni zewnętrznej rękawicy może zmniejszyć liczbę bakterii przenoszonych z zanieczyszczonego źródła
(rezerwuaru) do wrażliwego pacjenta lub kolejnego miejsca kontaktu krzyżowego [1].

 

Od wielu już lat stosuje się terapie fotodynamiczne, zwłaszcza w leczeniu nowotworów jak również łuszczycy. W onkologii jest wykorzystywany cytotoksyczny efekt wzbudzonej energetycznie cząsteczki tlenu singletowego (1O2), który jest wytwarzany in situ w trakcie naświetlania tkanek światłem o określonej długości fali, po uprzednim podaniu fotouczulacza [2]. Tlen singletowy jest wytwarzany także endogennie w trakcie wybuchu tlenowego podczas fagocytozy. Mechanizm działania tlenu singletowego jest oparty na jego wysokiej reaktywności chemicznej. Wzbudzona cząsteczka 1O2 dąży do redukcji stanu energetycznego, co jest osiągane w procesie utleniania różnych substancji. Reaguje chętnie z lipidami, białkami i kwasami nukleinowymi, zmieniając ich strukturę [3]. Tlen singletowy w kontakcie z drobnoustrojami powoduje uszkodzenie błony komórkowej oraz materiału genetycznego bakterii. W ostatnich latach są prowadzone interesujące badania nad zastosowaniem tlenu singletowego do dezynfekcji wody. W symulacjach laboratoryjnych wykazano wysoką skuteczność przeciwko E. coli oraz grzybom Aspergillus fumigatus [4].

 

Pod koniec 2018 r. jeden z producentów rękawic diagnostycznych skutecznie zaimplementował technologię fotodynamicznego uwalniania tlenu singletowego z powierzchni rękawic medycznych. Technologia określana skrótem AMG (Anti Microbial Gloves) jest oparta na wynikach badań naukowców z Uniwersytetu w Nottingham w Wielkiej Brytanii. W toku badań udało się opracować substancję, która wbudowana w strukturę materiału powoduje w kontakcie ze światłem widzialnym uwalnianie tlenu singletowego z powierzchni rękawicy. Technologia AMG w założeniu ma liczne zalety. Czynnik aktywny, czyli tlen singletowy, ma krótki, liczony w milisekundach, czas życia, zatem zasięg działania jest ograniczony do bezpośredniego (w mikroskali) sąsiedztwa powierzchni rękawicy. Aktywność bójcza tlenu singletowego, oparta na niespecyficznych reakcjach utleniania lipidów, białek i kwasów nukleinowych, może przeciwdziałać powstawaniu mechanizmów oporności. Substancja, która w obecności światła przekazuje energię cząsteczkom tlenu, wzbudzając je, jest trwale związana ze strukturą materiału rękawicy (guma nitrylowo-butadienowa). Nie można jej usunąć z powierzchni ani wypłukać. Substancja ta, będąca katalizatorem reakcji fotodynamicznej, nie ulega również zużyciu ani przekształceniom chemicznym. Uwalnianie zatem tlenu singletowego z powierzchni rękawicy zachodzi zawsze, jeśli są dostępne światło i tlen, co w praktyce oznacza stałą i wysoką skuteczność. Określona przez amerykańską normę ASTM D7907–14 skuteczność bójcza sięga 99,99% redukcji w ciągu 5 min (czas badania wynika z założeń normy). Rękawice w badaniach wykazały aktywność bójczą wobec: Enterococcus faecalis (VRE), Enterococcus faecium, MRSA, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae.

 

Ryc. 1. Mechanizm działania tlenu singletowego zastosowanego w rękawicach.

 

W związku z doniesieniami organizacji międzynarodowych o dramatycznie rosnącej lekooporności [5] możliwość aktywnej i stałej redukcji liczby drobnoustrojów na powierzchni rękawic medycznych daje nadzieję na ograniczenie kontaminacji bezpośredniego otoczenia pacjenta. A to może mieć wpływ na zmniejszenie liczby zakażeń nabytych w szpitalu. Technologia AMG ma szansę stanowić ważne dopełnienie właściwej higieny rąk oraz dbałości o odpowiedni stan bariery skórnej. Trzeba też podkreślić wartość edukacyjną tej technologii. W najbliższym okresie liczne publikacje i dyskusje na jej temat będą aktywnie wspierać zwalczanie zakażeń szpitalnych oraz ulepszanie działań prewencyjnych.

 

1. Preambuła normy ASTM D7907 – 14 Standard Test Methods for Determination of Bactericidal Efficacy on the Surface of Medical Examination Gloves. https://www.astm.org/Standards/D7907.htm
2. Jarvi MT, Patterson MS, Wilson BC. Insights into photodynamic therapy dosimetry: simultaneous singlet oxygen luminescence and photosensitizer photobleaching measurements. Biophys J 2012;102(3):661-671.  10.1016/j.bpj.2011.12.043
3. Biochemia stresu oksydacyjnego. Uniwersytet Jagielloński w Krakowie. http://biotka.mol.uj.edu.pl/zbm/handouts/2013/AJ/wyklad_01.pdf
4. Bartusik D, Aebisher D, Lyons AM, Greer A. Bacterial inactivation by a singlet oxygen bubbler: identifying factors controlling the toxicity
of 1O2 bubbles. Environ Sci Technol 2012;46(21):12098-12104. 10.1021/es303645n
5. Surveillance of antimicrobial resistance in Europe 2017. https:// www.ecdc.europa.eu/sites/portal/files/documents/AMR-surveillance-EARS-Net-2017.pdf

 

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na temat rękawic antybakteryjnych Nitrile AMG firmy BeCare kliknij tutaj.