In vitro efficacy of an automatic UVC-LED device for disinfection of the stethoscope diaphragm against bacteria, fungi and enveloped respiratory viruses
Ein automatisches UVC-LED-Gerät, das bei 275 nm emittiert, inaktivierte effektiv ein breites Spektrum an resistenten Bakterien, Pilzen und behüllten Atemwegsviren auf Stethoskopmembranen, indem es durch erhebliche genomische Schäden die Infektiosität aufhob und somit eine zuverlässige, unabhängig vom Bediener funktionierende Alternative zur inkonsistenten chemischen Desinfektion bot.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Das Stethoskop ist eines der vertrauenswürdigsten Werkzeuge in der Medizin, ein einfaches Instrument, das das Schlagen des Herzens und den Rhythmus des Atems lauscht. Doch trotz seiner Bedeutung für die Patientenversorgung ist es auch ein stiller Reisender, der am Tag dutzendfach von einer Person zur nächsten wandert. Seit Jahrzehnten wissen Wissenschaftler, dass das Gummidiaphragma eines Stethoskops Bakterien, Pilze und Viren von der Haut und der Kleidung der Patienten aufnimmt und so eine potenzielle Brücke für Infektionen schafft. Während Ärzte darauf geschult sind, ihre Instrumente zwischen den Patienten zu reinigen, steht die Realität einer geschäftigen Klinik dem oft im Weg. Die Reinigung beruht darauf, dass ein Mensch sich daran erinnert, ein Tuch zu nehmen, eine chemische Lösung zu finden und sich die Zeit zum Schrubben zu nehmen. Wenn diese Handlungskette unterbrochen wird, bleibt das Instrument kontaminiert und trägt unsichtbare Mitfahrer zum nächsten untersuchten Patienten.
Um dieses Problem zu lösen, haben sich Forscher einer anderen Art von Licht zugewandt. Anstatt sich auf Chemikalien oder das menschliche Gedächtnis zu verlassen, testen sie Geräte, die eine spezielle Art von unsichtbarem Licht verwenden, das ultraviolette C oder UVC. Dieses Licht wirkt, indem es das genetische Material in lebenden Zellen trifft und deren Anweisungen so durcheinanderbringt, dass sie sich nicht mehr vermehren können. Da das Licht die Arbeit automatisch erledigt, sobald ein Knopf gedrückt wurde, entfällt die Notwendigkeit, dass eine Person sich erinnern oder ein Tuch griffbereit haben muss. Die Frage ist, ob ein kleines, automatisches Gerät genug von diesem Licht auf die gekrümmte Oberfläche eines Stethoskops abgeben kann, um eine Vielzahl gefährlicher Keime abzutöten, einschließlich jener, die gelernt haben, gegen gängige Medikamente resistent zu sein.
Ein Team von Wissenschaftlern der Universität Siena und VisMederi in Italien setzte sich zum Ziel, ein neues automatisches Gerät zu testen, das speziell für diese Aufgabe entwickelt wurde. Die Maschine beherbergt drei kleine Leuchtdioden, die mit einer Spitzenwellenlänge von 275 Nanometern leuchten – einer Frequenz, die als sehr effektiv bei der Beschädigung von genetischem Material bekannt ist. Das Gerät ist so gebaut, dass es ein Stethoskop-Diaphragma aufnimmt und einen einzigen, festen Zyklus von 150 Sekunden durchläuft. Um zu prüfen, ob es funktioniert, verwendeten die Forscher keine echten Patienten oder schmutzigen Krankenhausräume. Stattdessen schufen sie eine kontrollierte Laborumgebung, in der sie Tropfen einer Flüssigkeit, die neun verschiedene Arten von Bakterien und Pilzen sowie vier verschiedene respiratorische Viren enthielten, auf eine klare Quarzscheibe platzierten, die die Oberfläche eines Stethoskops nachahmte. Sie bezogen einige der hartnäckigsten Keime ein, die der Medizin bekannt sind: eine multiresistente Hefe namens Candida auris, einen Schimmelpilz, der als besonders schwer mit Licht zu bekämpfen gilt, und eine Art von Bakterien, die schnell wächst und gegen viele Chemikalien resistent ist. Sie testeten auch Viren, die Grippe und andere Atemwegserkrankungen verursachen und dafür bekannt sind, tagelang auf harten Oberflächen zu überleben.
Die Ergebnisse waren eindeutig. Nach einem einzigen 150-sekündigen Zyklus konnten die Forscher keine lebenden Bakterien oder Pilze mehr in den auf die Scheibe platzierten Tropfen finden. Die Maschine reduzierte die Anzahl dieser Keime um mindestens fünf Zehnerpotenzen, ein Reduktionsniveau, das so hoch war, dass es die Grenzwerte dessen, was ihre Instrumente detektieren konnten, unterschritt. Dies galt auch für die widerstandsfähigsten Organismen im Test, einschließlich des Schimmelpilzes und der medikamentenresistenten Hefe. Für die Viren war das Ergebnis ebenso klar. Die vier respiratorischen Viren verloren ihre Fähigkeit, Zellen vollständig zu infizieren. Die Forscher maßen dies, indem sie versuchten, die Viren in Zellkulturen zu züchten; nach der Lichtbehandlung konnten die Viren die Zellen nicht mehr krank machen, selbst bei den niedrigsten Konzentrationen, die sie messen konnten.
Um genau zu verstehen, was mit den Viren geschah, blickten die Wissenschaftler tiefer als nur darauf, ob die Keime lebten. Sie untersuchten den genetischen Code der Influenza-Viren, die aus langen RNA-Strängen bestehen. Sie verwendeten zwei verschiedene Methoden, um diesen Code zu lesen. Die erste Methode suchte nach sehr kurzen Teilen des genetischen Codes, ähnlich wie man nach einem einzelnen Wort in einem Buch sucht. Diese kurze Prüfung zeigte nur eine geringfügige Veränderung, was darauf hindeutete, dass der Großteil des genetischen Materials noch vorhanden war. Die zweite Methode untersuchte jedoch viel längere Abschnitte des Codes, so als würde man versuchen, ganze Kapitel zu lesen. Als sie versuchten, diese langen Abschnitte zu lesen, verschwand das Signal vollständig. Die langen Genstränge waren in winzige, nutzlose Fragmente zerbrochen. Dies bestätigte, dass das Licht das Virus nicht nur versteckte oder es schwer auffindbar machte, sondern die Anweisungen, die das Virus zur Replikation benötigt, physisch zertrümmerte. Die kurzen genetischen Teile überlebten, weil sie zu klein waren, um durch genügend Schaden gebrochen zu werden, aber die langen, funktionalen Stränge wurden zerstört, was das Virus harmlos machte.
Die Studie hebt einen entscheidenden Unterschied zwischen der Art und Weise hervor, wie wir Keime normalerweise testen, und wie wir über Desinfektion denken sollten. Viele moderne Tests verlassen sich darauf, kleine Teile des genetischen Codes zu finden, um zu sagen, dass eine Oberfläche kontaminiert ist. Diese neue Forschung zeigt, dass solche Tests nach einer UVC-Behandlung irreführend sein können. Sie könnten immer noch winzige, zerbrochene Fragmente eines Virus detektieren, das bereits getötet wurde, was den Anschein erweckt, die Oberfläche sei noch gefährlich, obwohl sie eigentlich sicher ist. Das automatische Gerät bewies, dass ein einzener, unabhängig vom Bediener durchgeführter Zyklus ein bewusst breites Spektrum gefährlicher Organismen beseitigen konnte, einschließlich jener, die gegen Medikamente und Licht resistent sind. Die Forscher merkten an, dass die Ergebnisse im sauberen Labor zwar stark waren, der nächste Schritt jedoch darin besteht, zu sehen, ob das Gerät auch dann genauso gut funktioniert, wenn das Stethoskop mit echtem Schmutz und Körperflüssigkeiten bedeckt ist. Bis dahin bietet die Studie einen überzeugenden Beweis dafür, dass ein automatischer Lichtzyklus das erreichen kann, was menschliche Anstrengung oft nicht schafft: ein vollständiger, zuverlässiger Reset eines medizinischen Instruments zwischen den Patienten.
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