Wissenschaftliche Studie: Heißwasserdesinfektionen...

zur Verhinderung einer Biofilmbildung in Ringleitungssystemen mit einem neuartigen Hygiene-Monitor

Das Dialysewasser in den Ringleitungssystemen (Permeat) kann durch zahlreiche chemische oder mikrobiologische Faktoren kontaminiert sein [1]. Eine suboptimale Qualität des Dialysewassers führt zu einer potenziellen Gefährdung der Patienten. Innerhalb der letzten Jahre konnte eine schritt­weise Verbesserung der chemischen und mikrobiologischen Qualität des Dialysewassers durch Fort­schritte in der Wasseraufbereitung, der Leitungs- und Desinfektionssysteme sowie durch Verbesserun­gen nationaler regulatorischer Dialysestandards erzielt werden [2, 3].

Mit den aktuellen Routinemethoden können jedoch potenzielle mikrobiologische Besiedelungen der Lei­tungssysteme nur oberhalb festgelegter Methodenschwellenwerte nachgewiesen werden. Auch sind zahlreiche Bakterienstämme bekannt, welche im oligotrophen Milieu des Dialysewassers zwar über­leben können, jedoch häufig auf Standardkulturmedien nicht anzüchtbar sind [4]. Zusätzliche Anstren­gungen sind daher notwendig, um die Möglichkeit zur frühzeitigen Detektion einer mikrobiologischen Kontamination u. a. des Ringleitungssystems zu verbessern.

Moderne Desinfektionssysteme mittels Heißwasserdesinfektion werden heutzutage von vielen Dialyse­anbietern angewandt. Je nach Anbieter werden Desinfektionszyklen von ein- bis zu 6-mal pro Woche beschrieben. Dabei sind die diesbezüglichen Empfehlungen im Hinblick auf die Desinfektionsfrequenz pro Woche zur Erhaltung eines sterilen Ringleitungssystems noch unzureichend untersucht. Mittels eines neuartigen, am „Institut für Hygiene und Öffentliche Gesundheit der Universität Bonn“ entwickelten Hygienemonitors wurde daher die Wirkung von 1–3 wöchentlichen Heißwasserdesinfektionen in 3 verschiedenen Dialysezentren untersucht.

Studienmethodik

In 3 Zentren wurden Wasseraufbereitungssysteme des Herstellers DWA benutzt, welche jeweils aus einer Umkehrosmose, einer Dialysewasserringleitung aus PE-Xa und einem Heißdesinfektionssystem mit integrierter Ultrafiltration (Typ: nephro SAFE) bestanden. Als Leerkontrolle diente eine Einrichtung ohne Heißwasser-desinfektionssystem. Zur Untersuchung wurden sterile Silikonschläuche mittels eines Hygienemonitors (Abb. 1) am Ende des Ringleitungssystems angeschlossen. Durch ein Rücklaufventil war ein retrograder Permeatfluss aus dem Schlauchsystem in die Ringleitung z. B. durch Druckschwan­kungen im System ausgeschlossen.

In 4 verschiedenen Ringleitungssystemen in 3 Dialysezentren erfolgten Heißwasserdesinfektionen jeweils gar nicht, einmal, 2-mal oder 3-mal wöchentlich bei einer Temperatur von 83 °C über 1 Stunde. Die prospektive Untersuchung dauerte 8 Monate. Nach je 2, 6 und 8 Monaten wurden Teile des sterilen Silikonschlauches nach einem standar­disierten Verfahren auf eine beginnende Biofilmbildung durch das ablaufende Dialysewasser unter­sucht. Dabei erfolgte eine Bestimmung der koloniebildenden Einheiten (KBE/ cm2), der  Gesamtzellzahl (GZZ/cm2) sowie eine rasterelektronenmikroskopische (REM) Untersuchung der  Schläuche zur Visu­alisierung potenzieller Biofilmreste auf der Schlauchoberfläche im Rahmen eines standardisierten Prozessverfahrens.

Standort

Datum

HDI/Woche

KBE/cm²

GZZ/cm²

A

2 Monate

0

3,1*103

3,1*104

A

6 Monate

6,4*104

3,1*105

A

8 Monate

1,7*105

3,1*106

B

2 Monate

1

n.n.

n.n.

B

6 Monate

n.n.

n.n.

B

8 Monate

n.n.

n.n.

C

2 Monate

2

n.n.

n.n.

C

6 Monate

n.n.

n.n.

C

8 Monate

n.n.

n.n.

D

2 Monate

3

n.n.

n.n.

D

6 Monate

n.n.

n.n.

D

8 Monate

n.n.

n.n.

Tabelle 1: Übersicht über die Ergebnisse der Bestimmungen von KBE (koloniebildende Einheiten) und GZZ (Gesamtzellzahl) nach Zentrum und Untersuchungszeitraum. Dabei gewährleistet eine 2mal pro Woche durchge­führte Heißwasserdesinfektion (HDI) mit 83°C über 1 h ein kontaminationsfreies Schlauchsystem ohne Biofilmbildung (n.n. = nicht nachweisbar). Die Leerkontrolle in einem alten Ringleitungssystem ohne Möglich­keit zur HDI zeigt hingegen einen stetigen Anstieg der KBE sowie der GZZ.  

 

Studie Wirkung Heissdesinfektion Hygiene Motor

Studie Wirkung Heissdesinfektion Hygiene Motor innen

 

Abb. 1: Gezeigt wird der Hygienemonitor in geschlossenem sowie offenem Zustand mit Darstellung des sterilen Silikonschlauchs sowie der Rückschlagventile. Über den Untersuchungs­zeitraum wurde ein kontinuierlicher Permeatfluss durch den Schlauch gewährleistet (Abfluss nach rechts im Bild).

 

Ergebnisse

Die Untersuchung ergab bei fehlender Desinfektion eine rasche Kontamination mit progedienter Biofilm­bildung durch das Dialysewasser des alten kontaminierten Ringleitungssystems (Standort A).

Eine nur einmal pro Woche durchgeführte Heißwasserdesinfektion mit 83 °C über 1 h zeigte in der REM-Untersuchung den Nachweis von mikrobiologischen Partikelresten sowie potenziell überlebensfähigen Mikro-organismen im Sinne einer beginnenden Biofilmbildung. Hierbei blieb die Keimbelastung in den mikrobiologischen Untersuchungen unterhalb der Nachweisgrenze (Standort B). Ab 2 Desinfektionen pro Woche wurden nur noch Partikel bzw. Matrixreste nachgewiesen (Standorte C und D) (Abb. 2).

Studie Wirkung Heissdesinfektion REM

Abb. 2: Dargestellt sind die REM-Aufnahmen (von oben nach unten) bei 0,1,2 sowie 3 Desinfektionszyklen pro Woche mit 83°C über 1 Stunde. Nach 2 Desinfektionen pro Woche können keine potentiell überlebensfähigen Mikroorganismen nachgewiesen werden.

Fazit

Die hier vorgestellte prospektive, wissenschaftliche Untersuchung mittels eines neuartigen Hygiene­monitors hat gezeigt, dass durch eine einmalige Heißwasserspülung für 1 h bei 83 °C innerhalb einer Woche eine Ansiedlung von Mikroorganismen in einem anfänglich sterilen Silikonschlauch unter der Nachweisgrenze gehalten werden kann. Die REM-Aufnahmen der untersuchten Silikonschlauch­oberflächen zeigen ab 2 Spülungen pro Woche kein signifikantes Vorkommen von potenziell über­lebensfähigen Mikroorganismen auf der Oberfläche. Ab 3 Heißwasserspülungen pro Woche konnten auch keine amorphen Partikelreste mehr auf der Schlauchoberfläche nachgewiesen werden.

Diese Wissenschaftliche Studie wurde von folgenden Personen durchgeführt:

Dr. Frank-Peter Tillmann, Emsdetten
Christian Meyer, Emsdetten
Dr. Ralf Schreiber, Coesfeld
Dr. Tiziano Rossodivita, Ahaus
Dr. rer. nat. Jürgen Gebel, Bonn

Literaturquellen

1. Damasiewicz MJ, Polkinghorne KR and Kerr PG. Water quality in conventional and home haemodialysis. Nat Rev Nephrol 2012; 8: 725-734

2. Bolasco P, Contu A, Meloni P et al. The evolution of technological strategies in the prevention of dialysis water pollution: sixteen years’ experience. Blood Purif 2012; 34: 238-245

3. Nystrand R. Microbiology of water and fluids for hemodialysis. Chin Med Assoc 2008; 71: 223-229

4. Gomila M, Jascó J, Gil J et al. A molecular microbial ecology approach to studying hemodialysis water and fluid. Kidney Int 2006; 70: 1568-1576

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Mikrobiologische Studie