Nieuwe methode voor het desinfecteren van oppervlakken en handen in ziekenhuizen maakt transmissiepaden zichtbaar

De verspreiding van bacteriën en virussen in ziekenhuizen is een onzichtbaar gevaar. Een nieuwe validatiemethode voor het desinfecteren van oppervlakken en handen maakt transmissiepaden zichtbaar. Nu kan het ziekenhuispersoneel gerichte maatregelen nemen om dit in te dammen. Het onderzoek is gepubliceerd in het dagboek ACS Toegepaste Biomaterialen.

Patiënten lopen nog steeds het risico om een ​​infectie op te lopen tijdens hun verblijf in een ziekenhuis. Dit is een ernstig probleem omdat infecties gepaard gaan met complicaties tijdens het genezingsproces of zelfs de sterftecijfers verhogen.

Er moet onderscheid worden gemaakt tussen de bacteriën van het lichaam en vreemde pathogenen. De bacteriën van het lichaam (microbioom) kunnen gaten in het afweermechanisme van het lichaam vinden door invasieve maatregelen zoals katheters en chirurgische incisies en infecties veroorzaken. Vreemde, multiresistente bacteriën en virussen daarentegen liggen op deurklinken en wastafels en worden voornamelijk overgedragen via handcontact.

De uitvinders Robert Grass, Lara Pfuderer en Wendelin Stark vonden een manier om de transmissiepaden van vreemde pathogenen te ontdekken. De bronnen van infecties worden geïdentificeerd en transmissiepaden worden effectief geblokkeerd.

De oplossing bestaat uit synthetische nanodeeltjes die de eigenschappen van pathogenen nabootsen. De deeltjes zijn vergelijkbaar in grootte en verspreiden zich met vergelijkbaar gemak. In tegenstelling tot hun biologische tegenhangers zijn ze absoluut ongevaarlijk. Voor testdoeleinden worden de kunstmatige deeltjes in de directe omgeving van de patiënten aangebracht en vervolgens gevolgd door swipe-monsters van oppervlakken te nemen.

“We kapselen DNA-tracers in de nanodeeltjes in. De tracers werken als streepjescodes die we kunnen uitlezen en zo individuele bronnen en de verspreiding ervan kunnen detecteren”, zegt Lara Pfuderer.

De synthetische nanodeeltjes hebben een beschermend omhulsel en zijn gevuld met een tracermateriaal. De tracer bestaat uit een synthetische DNA-sequentie en maakt, net als een barcode, unieke identificatie mogelijk. De onderzoekers gebruiken kopieën van korte DNA-sequenties van fruit, die veilig zijn. De DNA-tracers zijn gemakkelijk te detecteren. Een veeg met een wattenstaafje is voldoende om zelfs de kleinste hoeveelheid DNA van een oppervlak op te pakken en te detecteren in een PCR-apparaat.

Tijdens de pandemie werden PCR-apparaten gebruikt voor COVID-testen en zijn nu alomtegenwoordig in medische instellingen. Ziekenhuizen hebben daarom de analytische apparatuur om de tracers in hun eigen laboratoria te monitoren. Wanneer verschillende tracers worden gebruikt, kunnen meerdere testcampagnes parallel worden uitgevoerd zonder dat ze elkaar verstoren. Zo kunnen meerdere bronnen van pathogenen parallel worden gevolgd of kunnen campagnes in de loop van de tijd worden gespreid.

“Onze nanodeeltjes lijken opmerkelijk veel op echte ziekteverwekkers wat betreft de transmissieroutes en hun gevoeligheid voor ontsmettingsmiddelen, zonder dat ze schadelijk zijn”, aldus Robert Grass.

Het team ontwikkelde twee varianten van de nanodeeltjes. Eén variant heeft een beschermend omhulsel van silica. Dit is een robuust materiaal, dat zelfs bestand is tegen ontsmettingsmiddelen. Deze deeltjesvariant helpt de bron en de sporen ervan te detecteren totdat ze door verdunning verloren gaan.

De tweede variant van de nanodeeltjes heeft een beschermend omhulsel van lipiden en een suiker-glycerine coating (zie afbeelding hierboven). De op lipiden gebaseerde nanodeeltjes reageren als echte ziekteverwekkers op ontsmettingsmiddelen. Dit betekent dat een ontsmettingsmiddel dat een ziekteverwekker chemisch doodt, ook het nanodeeltje zal vernietigen. Meer specifiek, het beschermende omhulsel van de op lipiden gebaseerde nanodeeltjes breekt open.

De onderzoekers willen kwantificeren hoe effectief het gebruik van ontsmettingsmiddelen is. Ze nemen een swipe-monster en analyseren de verhouding van vrijgekomen tracers van gebroken nanodeeltjes tot ingesloten tracers van intacte nanodeeltjes. Als het quotiënt hoog is, is een transmissiepad succesvol gestopt door desinfectie.

Het team heeft al een paar pilotprojecten in ziekenhuizen gelanceerd. Ze zijn op zoek naar verdere mogelijkheden om hun technologie in real-life scenario’s te testen.

“Jarenlang heb ik gezocht naar geschikte tracers voor het bestuderen van transmissiepaden. Gelukkig kwam ik Robert Grass en zijn team tegen. We konden hun nanodeeltjes voor het eerst gebruiken voor het voorkomen van infecties in het ziekenhuis. Ik ben ervan overtuigd dat interdisciplinair onderzoek en ontwikkeling zoals de onze sneller tot betere oplossingen leidt”, aldus Hugo Sax.