Reinigung, Desinfektion und Sterilisation
„Nicht nur sauber, sondern rein!“, heißt es in einer Waschmittelwerbung, wobei weiterführend gesagt werden könnte, nicht nur rein, sondern desinfiziert, wobei auch hier weiterführend gesagt werden könnte, nicht nur desinfiziert, sondern steril - demnach sind Reinigung, Desinfektion und Sterilisation Maßnahmen zur effektiven Reduktion der Keimzahl in unterschiedlichen Intensitäten.
Reinigung
Reinigung bezeichnet allgemein das Beseitigen von sichtbarem Schmutz sowie unsichtbarem organischem Material, um die Vermehrung von Mikroorganismen zu verhindern.
Desinfektion
Desinfektion ist das Abtöten bzw. Inaktivieren von Krankheitserregern zur Vermeidung von Infektionen.
Diese Hygienemaßnahme zielt darauf ab, die Anzahl der Keime auf oder in einem Objekt bzw. auf einer biologischen Oberfläche um den Faktor 105 zu reduzieren – d. h., die Keimzahl wird um den Faktor 100.000 reduziert, wodurch ein Ausbruch einer Infektion durch die deutlich verringerte Startzahl eher unwahrscheinlich ist. Es werden chemische Desinfektionsmittel von thermischen Desinfektionsverfahren unterschieden.
Chemische Desinfektionsmittel
Ein ideales Desinfektionsmittel hat folgende Eigenschaften:
breites Wirkspektrum, d.h. wirksam gegen Bakterien, Viren und Pilze
gute Löslichkeit, d.h. es verteilt sich gleichmäßig
rasch wirksam und eine hohe Remanenz (= Zeitdauer, während der das desinfizierte Objekt vor Neukontamination nach dem Zeitpunkt der direkten Desinfektion geschützt ist) und vor allem kein Aktivitätsverlust durch Seifen und Eiweiße
in die Tiefe wirksam bei gleichzeitig guter Gewebeverträglichkeit
ungiftig und auf verschiedensten Materialien verträglich
geruchlos und kostengünstig
gute Praktikabilität und Umweltverträglichkeit
Chemische Desinfektionsmittel wirken einerseits über Interaktionen mit der DNA und RNA sowie über Proteindenaturierung und Enzymblockade und andererseits über die Zerstörung von Zellmembranen, wobei die Wirkung des Desinfektionsmittels von folgenden zusätzlichen Faktoren abhängt:
Konzentration am Wirkungsort
Einwirkdauer
Oberfläche des zu desinfizierenden Objekts (glatt, rauh,…)
Keimdichte
Temperatur und chemische Umgebung
Art des Keimes und dessen Resistenzverhalten
Da Erreger unterschiedliche Resistenzen gegenüber Desinfektionsmittel aufweisen werden bei Desinfektionsmitteln verschiedene Wirkungsbereiche unterschieden. Das Robert-Koch-Institut teilt demnach die verschiedenen Desinfektionsmittel und speziellen Desinfektionsverfahren nach ihren Wirkspektren ein:
Wirkungsbereich Erfasstes Erregerspektrum
A Vegetative Bakterien, Mykobakterien, Pilze und -sporen B Gruppe A + Inaktivierung von Viren
C Gruppe B + Inaktivierung von Bacillus anthracis
D Gruppe C + Inaktivierung von C. perfringens und Tetanus
Chemische Desinfektionsmittel unterscheiden sich von Antibiotika durch 1. multiple Wirkmechanismen
2. sie greifen an mehreren Zielen gleichzeitig an 3. sie sind im Überschuss einsetzbar
4. es gibt kaum Resistenzen gegen sie
Einige Beispiele chemischer Desinfektionsmittel und deren Anwendung:
Substanzgruppe Einsatzbereich Wirklücke Hautverträglichkeit Alkohole (Ethanol,
n-Propanol, Isopropylalkohol
Haut, Hände,
keine Flächen Sporen, unbehüllte Viren
Gut
Aldehyde Instrumente, Flächen, Raumluft,
Gewebefixierung
Keine Gering, Allergien
Phenole Ausscheidungen, Flächen,
Instrumente, Wäsche
Sporen, unbehüllte Viren
Mäßig
Chlor und
Chlorverbindungen Wasser, Flächen, Wäsche,
Ausscheidungen
Keine Gering
Iodophore Haut, Sporen, Gut
Des Weiteren werden auch Oxidationsmittel wie z.B. Ozon zur Trinkwasserdesinfektion, Wasserstoffsuperoxid zum Auswaschen verschmutzter Wunden und Kaliumpermanganat zur äußerlichen Anwendung verwendet.
Auch Metallsalze und hier vor allem Silberacetat wird als sogenannte Crede- Prophylaxe (Carl Siegmund Franz Credé, 1819-1892, deutscher Gynäkologe und Geburtsmediziner) bei Neugeborenen, wenn diese durch einen gonokokkenverseuchten Geburtskanal im Rahmen einer Trippererkrankung der Mutter, auf die Welt kommen und eine potentielle Infektionsgefahr vor allem der Augen besteht, angewandt.
Salzsäure wird zur Reinigung von Tierfellen und Borsäure als Konservierungsmittel mit der Bezeichnung E 284 und in der Medizin als mildes Desinfektionsmittel zur Spülung von Hohlorganen verwendet.
Natronlauge und Kalilauge dienen zur Desinfektion von Ausscheidungsprodukten, Senkgruben, Schmutzwasser und Kadavern.
Thermische Desinfektionsverfahren
Die thermischen Desinfektionsverfahren machen sich die Temperaturinstabilität verschiedener Keime zunutze, wodurch bei einer Temperaturerhöhung ab einem gewissen Grad die Sterilisationssicherheitsebene (Keimreduktion um den Faktor 105) erreicht wird. Hierbei kommen unter Berücksichtigung der verschiedenen Resistenzen von Mikroorganismen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz:
Verbrennen
Abfälle, Einmalgeräte, Verbandsmaterialien und früher Kadaver Ausglühen
Das Ausglühen oder Abflammen ist die typische Notfallsterilisation, wobei das zu sterilisierende Gut mindestens Rotglut erreichen muss. Wichtig ist die vorherige Reinigung bzw. Waschen des Gegenstandes, da es sonst möglicherweise zu Verkapselungen von Material kommt, welches hitzebedingt abspringen kann und noch infektiös wirken kann. Problematisch bei dieser Methode ist die nicht Standardisierbarkeit, was das Verfahren in gewisser Weise unsicher macht.
Spülen mit heißem Wasser
Das Abspülen von Objekten mit heißem Wasser, das mindestens eine Temperatur von über 90°C und eine Einwirkzeit von mindestens 7-20 Minuten haben muss, ermöglicht das Abtöten gewisser Mikroorganismen.
Auskochen
Das Auskochen von Objekten über einen Zeitraum von 3-5 Minuten führt zur Abtötung von Mikroorganismen der Resistenzgruppen A und B, wobei Sporen ausgenommen sind.
Dampfdesinfektion
Unter Dampfdesinfektion werden verschiedene Verfahren zusammengefasst, wobei die zu desinfizierenden Objekte heißem Wasserdampf für eine bestimmte Zeit (= Haltezeit) ausgesetzt werden.
Dampfströmungsverfahren
Hier wird das zu desinfizierende Objekt mit 100°C heißem Wasserdampf umströmt, was bei einer Einwirkzeit von 5 Minuten die Resistenzgruppen A und B und bei einer Einwirkzeit von 15 Minuten die Resistenzgruppe C desinfiziert.
Fraktionierte Dampf-Vakuum-Desinfektion
Hier wird heißer Wasserdampf bei Unterdruck oder Überdruck verwendet, was bei 20 Minuten und einer Temperatur von 75-95°C und Unterdruck oder bei 1 Minute und einer Temperatur von 105°C und Überdruck die Resistenzgruppen A und B sowie bei 5 Minuten und einer Temperatur von 105°C und Überdruck die Resistenzgruppen A, B und C desinfiziert.
Dampf-Kreislauf-Verfahren
Dieses desinfiziert durch ein Dampf-Luft-Gemisch bei 95-105°C nach 15 Minuten die Resistenzgruppen A und B.
Pasteurisierung
Das kurzzeitige Erhitzen von thermolabilen Flüssigkeiten auf 60-90°C und einer entsprechenden Einwirkdauer dieser Temperatur tötet gewisse pathogene Keime wie TBC-Erreger, Salmonellen, Brucellen und verschiedene Bakterien.
Anwendung findet dieses Verfahren in erster Linie zur Desinfektion und Haltbarmachung von Milch und Blutkonserven, da die kurze Hitzebelastung und die relativ geringe Temperatur die Eigentlichkeit der Substanzen nur kaum verändert. Folgende weitere Pasteurisierungen finden Anwendung:
Hochpasteurisierung 85°C bis 134°C für 5-15 Sekunden
Kurzzeitpasteurisierung 75°C für 40 Sekunden
Dauerpasteurisierung 65°C für 30 Minuten
Ultrahocherhitzung über 135°C
Sterilisation
Sterilisation ist ein Vorgang bei dem alle Mikroorganismen und auch die Ruhestadien (= Sporen) derselben abgetötet werden mit dem Ziel absoluter Keimfreiheit.
Die Sterilisation dient also der Abtötung und/oder Entfernung aller lebens- und vermehrungsfähigen, Vegetativ- und Dauerformen von apathogenen und pathogenen Mikroorganismen. Sterilisation reduziert die Keimzahl mindestens um den Faktor 106, also eine Reduktion um den Faktor 1 Million.
Die Qualität und der Erfolg aller Sterilisationsverfahren müssen mithilfe von Chemo-, Farb- und Thermoindikatoren sowie Sporenpäckchen kontrolliert werden.
Filtration
Diese Methode verwendet im Prinzip feinmaschige Siebe welche die Erreger zurückhalten, wobei Membranfilter Bakterien und große Viren entfernen und Tiefen- oder auch Ultrafeinfilter auch kleine Viren zurückhalten. Die Sterilfiltration findet Anwendung vor allem bei hitzeempfindlichen Lösungen wie z.B. bei Vitamininfusionslösungen und Impflösungen aber auch zur Sterilisation von Wein und Bier. Des Weiteren stellt die Sterilfiltration auch das wichtigste Verfahren zur Reinigung von Gasen und Luft dar.
Tyndallisieren
John Tyndall verdanken wir die Möglichkeit Lösungen, die zu dickflüssig sind, um sie sterilfiltrieren zu können, trotzdem zu sterilisieren indem die Lösung nur auf maximal 100°C erhitzt wird, wodurch primär Bakterien und Pilzzellen abgetötet werden. Da die Sporen diese Temperaturen überleben, wird die Lösung dann für 12 Stunden bei 37°C inkubiert, wodurch die Sporen zur Keimung provoziert werden und bei nochmaligem Erhitzen auf 100°C abgetötet werden können. Ein dritter Durchgang erniedrigt die Keimzahl weiter erheblich, sodass eine Keimreduktion von 106 gut erreicht werden kann.
Strahlung
UV-Strahlen wirken bakterizid, jedoch nur wenn sie in klaren Medien wie Luft oder Trinkwasser eingesetzt werden und finden ihren typischen Einsatz in den OP-Schleusen.
Gamma-Strahlen haben einerseits den Vorteil sehr hoher Wirksamkeit bei Normaltemperatur und andererseits den Nachteil der Radioaktivität. Dieses kostenintensive Verfahren wird nur großindustriell bei der Sterilisation von Einmalprodukten wie Lanzetten oder Spritzen angewendet.
Chemische Sterilisation
Gegenstände und Materialien welche sich nicht autoklavieren lassen werden mit dem hochgiftigen und hochexplosiven Gas Ethylenoxid behandelt, welches hervorragend gegen alle Keime bereits bei niedrigen Temperaturen von 50°-80°C durch Proteindenaturierung wirkt. Der Nachteil liegt in der extrem langen Desorptionszeit (= Entlüftungszeit). Anwendung findet dieses bei Gütern die weder Hitze noch Strahlung vertragen wie z.B. Gefäßprothesen und anderen Hightech-Instrumenten.
Ebenso kommen Formaldehydgase für die Sterilisation thermolabiler Gegenstände in Frage, wobei hier der Nachteil in der allergenen Wirkung liegt.
Plasmasterilisation
Hier wird in einer trockenen Umgebung und 44°C H2O2 (Wasserstoffperoxid) durch Hochfrequenz- oder Mikrowellen in die Plasmaphase übergeführt, wobei freiwerdende Radikale alle Keime inklusive Prionen töten. Diese grundsätzlich materialschonende Methode wird zur Sterilisation thermolabiler Materialien wie Papier oder Zellstoff verwendet.
Heißluft-Sterilisation
Hier wird in einem Sterilisationsbehälter, ähnlich einem Backofen, das Sterilisationsgut derart erhitzt, dass bei entsprechender Verweildauer eine Keimfreiheit entsteht. Die Chargenzeit beschreibt die Dauer des Aufenthalts des Sterilguts im „Backofen“ und setzt sich aus Erwärmungszeit – Ausgleichszeit (jene Zeit in der die Hitze auf das Sterilgut gänzlich übergegangen ist) – Abtötungszeit und Auskühldauer zusammen.
Bei 200°C für mindestens 10 Minuten, bei 180°C für mindestens 30 Minuten, bei 170°C für mindestens 1 Stunde und bei 160°C für mindestens 2 Stunden ist Sterilität erreicht, wobei das zu sterilisierende Gut üblicherweise bei 180°C für 2 Stunden im Sterilisationsschrank bleibt.
Autoklavieren
Autoklavieren stellt die gebräuchlichste Methode der Sterilisation dar und funktioniert so ähnlich wie ein Druckkochtopf. Bei diesem Verfahren wirken Hitze, Dampf und Druck gemeinsam. Es handelt sich im Prinzip um ein geschlossenes System aus zwei ineinander stehenden Behältern (A + B). Wasser wird in A erwärmt und strömt als Dampf in B, wodurch die Luft aus B verdrängt wird, sodass bald nur noch reiner Dampf – gesättigt – vorliegt. Durch weiteres
Verschiedene Resistenzstufen fordern unterschiedliche Einstellungen:
Resistenzstufe Keime Sterilisation bei
I Alle vegetativen Bakterien und alle Viren,
alle Pilze und ihre Sporen und alle Protozoen,
nicht jedoch Bakteriensporen
100°C für wenige Sekunden bis Minuten
II Bacillus-anthracis-Sporen 100°C für 5 Minuten III Anaerobe Sporenbildner Entweder bei 1bar und
100°C für 10 Stunden oder 2bar und 121° für 10-20Min.
oder 3bar und 134°C für 5Min.
IV Thermophile (medizinisch
irrelevante) Erdsporen Bei 3bar und 134°C für 30Minuten
