Процесс обеззараживания инфицированных микрофлорой объектов (технологического оборудования, тары, воздуха производственных помещений) заключается в непосредственном воздействии химического вещества на микробную клетку.
Дезинфицирующие средства отличаются друг от друга химической структурой, а механизм их действия в отношении составных компонентов микробной клетки специфичен.
Следует отметить, что природа антимикробной активности дезинфицирующих средств изучена недостаточно и среди исследователей имеются существенные разногласия по этому вопросу. В то же время по многим важным закономерностям окончательно сформировались единые представления, которыми руководствуются в практике дезинфекции.
Активное начало связано с тем, что дезинфицирующий препарат проникает внутрь микробной клетки и вступает в реакцию с различными ее компонентами, ответственными за жизненно важные для микробов процессы ферментативной деятельности (обмена веществ, дыхания, размножения и др.). Таким образом, механизм действия химических веществ на микробную клетку определяется не только ее гибелью, но и характером изменения процессов метаболизма клетки. Слабые дезинфицирующие вещества лишь тормозят (бактериостатический эффект) жизненные функции микробной клетки (задержка роста, способность к размножению), которые могут частично или полностью восстановиться при изменении внешних условий, например, при введении других химических соединений или удалении дезинфектанта. Так, серосодержащие соединения (цистеин, глутатион, тиогликолевая кислота и неорганические сульфиды) вызывают реверсирование действия ртутных соединений.
Для дезинфекционных мероприятий следует применять только те вещества (дезинфектанты), действие которых приводит к необратимым нарушениям процессов метаболизма микробной клетки (вследствие изменения проницаемости или разрыва мембран, реакций окисления, редуцирования или гидролиза основных компонентов), вызывающим ее полную гибель.
Константа скорости гибели микроорганизмов, а следовательно, и эффективность химических методов, зависит в основном от следующих факторов: биологических особенностей микроорганизмов; массивности обсеменения микроорганизмами; реакции бактерицидного агента с составными компонентами микробной клетки; приема проведения дезинфекции; контакта между бактерицидным агентом и обеззараживаемым объектом; поверхностного натяжения дезинфицирующих растворов; концентрации дезинфицирующего вещества; среды, в которой происходит обеззараживание; физико-химических свойств обеззараживаемых объектов; нормы расхода дезинфектантов; экспозиции и температуры.
Выше описано влияние на процесс дезинфекции биологических особенностей микроорганизмов и массивности обсеменения ими, а также возможные механизмы взаимодействия химических дезинфектантов с составными компонентами микробной клетки. В настоящем параграфе рассмотрено влияние на эффективность обеззараживания остальных воздействующих факторов.
Для проведения бактерицидной обработки можно использовать влажную и газовую дезинфекцию, применение аэрозолей.
При влажной дезинфекции применяют водные растворы химических препаратов. Обработку осуществляют путем увлажнения или промывки поверхности инфицированных объектов дезинфицирующим раствором, орошением и погружением предметов в эти растворы. Наиболее эффективным из перечисленных является способ погружения — зараженных объектов в дезинфицирующий раствор, так как в этом случае можно легко управлять дезинфекционным процессом: регулировать экспозицию, концентрацию дезинфектанта, pH и температуру раствора.
При газовой дезинфекции химические вещества используют в виде газов и паров. Для газовой дезинфекции применяют формалин, озон, бромистый метил, окись этилена, смесь ОБ (композицию из двух последних газов в соотношении 1:2 по массе) и другие препараты.
Все большее признание получают химические средства, используемые в виде аэрозолей. Этот прием основан на ускорении контакта в воздушной среде между бактериальным аэрозолем и близкими к нему по размерам частицами дезинфицирующего вещества, распыляемого в воздухе в виде аэрозоля. Аэрозоли широко используются для стерилизации воздуха, рекомендованы для обеззараживания поверхностей, однако в последнем случае не могут полностью заменить дезинфицирующие растворы.
Установлено, что дезинфицирующие вещества в водных растворах обладают наибольшей проникающей способностью в микробную клетку вследствие быстрой адсорбции оболочкой клетки мельчайших частиц воды, содержащих дезинфицирующий препарат, и проникновения последнего внутрь клетки. Использование в качестве растворителя спирта, эфира, бензола и других органических веществ также способствует процессу обеззараживания. Однако в дезинфекционной практике такие средства не нашли широкого применения из-за высокой стоимости, пожарной опасности и значительной коррозионной агрессивности.
Следует отметить, что для проникновения через оболочку микробной клетки газообразных дезинфектантов также необходимо незначительное количество жидкости, достаточное для растворения определенного количества этих веществ.
Важнейшим условием обеспечения эффективности химической дезинфекции является надежный контакт между микроорганизмами и бактерицидным агентом. Для этого следует обеспечить сплошное и равномерное увлажнение или покрытие обеззараживаемых поверхностей, а также при любом дезинфекционном приеме расходовать достаточное количество жидких или газообразных дезинфицирующих веществ.
Эффективность дезинфицирующего препарата зависит также от поверхностного натяжения его раствора. Действительно, если растворенный препарат понижает поверхностное натяжение, то он адсорбируется на границе раздела фаз, например на поверхности микробной клетки, где его концентрация выше, чем средняя концентрация в растворе. Таким образом, снижение поверхностного натяжения увеличивает адсорбцию дезинфектанта на поверхности микроорганизмов, улучшает его растекаемость, увеличивает дисперсность и количество капель при распыле, что в свою очередь улучшает орошаемость обрабатываемой поверхности. На практике поверхностное натяжение дезинфицирующих растворов уменьшают путем добавления к ним поверхностно-активных веществ (детергентов).
Следующим условием эффективного применения дезинфицирующих средств является использование в них концентрации дезинфектанта, бактерицидной в отношении микрофлоры, против которой направлена дезинфекция. С увеличением концентрации бактерицидного агента в химическом препарате соответственно растет скорость деструкции микроорганизмов и надежность обеззараживания. Однако повышение концентрации ограничено экономическими соображениями, растворимостью дезинфектанта, увеличением его токсичности и коррозионной агрессивности. На практике положительный эффект достигается сочетанием оптимальной концентрации бактерицидного агента в химическом препарате с увеличением экспозиции и (или) кратности обработки.
Существенное влияние на скорость дезинфекции оказывает состав среды, в которой происходит обеззараживание. Общеизвестно, инактивирующее действие органических веществ на антимикробную активность химических препаратов. Последние, вступая во взаимодействие с белками органических соединений, вызывают их свертывание или образование нерастворимых в воде альбуминатов. В контакт с микроорганизмами вступает оставшаяся часть дезинфектантов, которых часто оказывается недостаточно для достижения бактерицидного эффекта. Кроме этого, органические вещества создают определенную механическую защиту для микроорганизмов.
Уменьшение бактерицидного действия препаратов в присутствии органических (белковых) загрязнений неодинаково для различных химических веществ. По этому признаку дезинфектанты делят на две группы: снижающие активность в 2—5 раз (формалин, крезол, карболовая кислота и др.) и в 35—200 раз (хлорамин, сулема, азотно-кислое серебро и др.).
На скорость и надежность дезинфекционного процесса оказывает заметное воздействие активная реакция среды (pH). Она определяет интенсивность процессов диссоциации и гидролиза химических препаратов в растворе, а следовательно, и концентрацию активнодействующих компонентов этих веществ. Кроме этого, от pH среды зависит электрокинетический потенциал микробной клетки: с увеличением pH электрический заряд клетки растет, в связи с чем изменяется концентрация дезинфектанта на ее поверхности.
Контакт бактерицидного агента с микробной клеткой затруднен в густой, вязкой среде, напротив, низкая вязкость среды облегчает дезинфекционный процесс.
Физико-химические свойства обеззараживаемых объектов, в частности химическая активность по отношению к применяемому дезинфектанту, смачиваемость, адсорбционная способность и т. д., также оказывают влияние на эффективность дезинфекции.
Неблагоприятно сказывается при бактерицидной обработке способность материала обеззараживаемого объекта нейтрализовать активные компоненты химических препаратов. Так, вследствие коррозии железа под действием хлора хлорактивные препараты неэффективны для обеззараживания поверхности из этого материала.
Большие затруднения вызывает дезинфекция материалов с высоким адсорбционным потенциалом, так как в результате адсорбции бактерицида на поверхности материалов уменьшается его концентрация в химическом препарате.
Существенное влияние оказывает также смачиваемость поверхности, зависящая от молекулярного строения обеззараживаемого материала и нанесенного на его поверхность дезинфекционного раствора. Плохая смачиваемость снижает антимикробное действие препаратов.
Значительную роль в обеспечении надежной дезинфекции играет норма расхода дезинфицирующего препарата. В процессе бактерицидной обработки в результате взаимодействия активного вещества со средой его концентрация в растворе может снизиться до величины, недостаточной для обеззараживания объекта. Поэтому на практике количество дезинфицирующего раствора всегда берется с определенным избытком. При дезинфекции поверхностей методом орошения норма расхода дезинфицирующего раствора существенно зависит от физико-химических свойств поверхностей (пористости, шероховатости, угла наклона и др.).
Важным условием достижения бактерицидного эффекта является соблюдение определенной продолжительности действия препарата на микроорганизмы. Длительность процесса взаимодействия (экспозиция) зависит от стойкости возбудителя, физико-химических свойств обеззараживаемого объекта, концентрации активного вещества в растворе, температуры и других факторов.
При влажной обработке путем погружения инфицированного объекта в дезинфицирующий раствор экспозицией можно управлять. В случае применения других приемов химической дезинфекции управлять экспозицией практически не представляется возможным, так как она зависит от ряда неуправляемых и трудноуправляемых факторов, таких, как температура и влажность воздуха, наличие воздушных потоков и т. д. При дезинфекции путем орошения инфицированной поверхности об экспозиции судят по времени высыхания раствора дезинфицирующего препарата, нанесенного на поверхность. Повышение концентрации дезинфицирующих растворов позволяет сократить экспозицию процесса обеззараживания.
Непосредственное влияние на скорость деструкции микроорганизмов оказывает температура. Процесс дезинфекции можно ускорить, повышая температуру рабочих растворов, так как при этом увеличивается бактерицидная и спороцидная активность большинства известных дезинфектантов. Объясняется этот эффект вероятным увеличением скорости диффузии активных компонентов химических препаратов в микробную клетку. Повышенная температура облегчает растворение жировых и других загрязнений на поверхности обеззараживаемых объектов, что также способствует ускорению инактивации микроорганизмов. Напротив, снижение температуры тормозит процесс инактивации микробов.
При дезинфекции поверхностей путем их орошения повышение температуры окружающего воздуха способствует ускорению высыхания дезинфицирующего препарата и, следовательно, уменьшению экспозиции обработки. В этом случае возникает необходимость увеличить концентрацию бактерицида в растворе.
Таким образом, можно сделать вывод о глубоком влиянии взаимозависимости рассмотренных факторов на эффективность химических методов дезинфекции.