בתגובה למגפת התסמונת הנשימתית החריפה החמורה נגיף הקורונה 2 (SARS-CoV-2), פותח פרוטוקול מעבדה לבדיקת יעילות החיטוי הנגיפי של הלבנת מים חמים של כיסויי פנים מבד, קרצוף כותנה ומכנסי ג’ינס. נגיף Phi6 (בקטריופאג’) שימש כאורגניזם לבדיקת יעילות החיטוי.
פרוטוקול זה מספק דוגמה לתהליך מעבדה לביצוע מחקרי הלבנה המפיקים נתונים על חיטוי ויראלי. בעוד שהפרוטוקול פותח למחקר במהלך מגפת הקורונה 2019 (COVID-19), הוא נועד להיות מסגרת, הניתנת להתאמה למחקרי חיטוי וירוסים אחרים; הוא מדגים את השלבים להכנת נגיף הבדיקה, חיסון חומר הבדיקה, הערכת שינויים חזותיים ותקינות בפריטים שנשטפו עקב תהליך הכביסה, וכימות הירידה בעומס הנגיפי. בנוסף, הפרוטוקול מתווה את דגימות בקרת האיכות הדרושות כדי להבטיח שהניסויים אינם מוטים על ידי זיהום ומדידות / תצפיות שיש לרשום כדי לעקוב אחר שלמות החומר של פריטי ציוד המגן האישי (PPE) לאחר מחזורי כביסה מרובים. התוצאות המייצגות שהוצגו עם הפרוטוקול משתמשות בבקטריופאג’ Phi6 שחוסן על גבי חומרי קרצוף כותנה, ג’ינס וכותנה לכיסוי פנים ומצביעות על כך שתהליך הכביסה והייבוש במים חמים שהושג על ידי הפחתה של 3 לוגים (99.9%) בעומס הנגיפי עבור כל הדגימות (הפחתה של 3 לוגים היא מדד ביצועי החיטוי בהנחיית בדיקת ביצועי המוצר של הסוכנות להגנת הסביבה של ארה”ב 810.2200). הירידה בעומס הנגיפי הייתה אחידה במקומות שונים על פריטי ה-PPE. התוצאות של פרוטוקול בדיקת יעילות החיטוי הנגיפי הזה אמורות לסייע לקהילה המדעית לחקור את היעילות של הלבנה ביתית עבור סוגים אחרים של נגיפי בדיקה ונהלי כביסה.
מגפת נגיף הקורונה 2019 (COVID-19) גרמה לשיבושים חסרי תקדים בשרשרת האספקה העולמית והובילה למחסור קריטי בפריטים רבים, כולל ציוד מגן אישי חיוני (PPE)1,2,3. אלה במקצועות בסיכון גבוה נאלצו להסתגל באמצעות אסטרטגיות קיבולת משבר מומלצות והציבור אימץ את השימוש בפריטים שאינם מיוחדים כגון כיסויי פנים מחומרי בד בעיקר לבקרת מקור, אך גם כדי לספק הגנה נשימתית מסוימת ללובשים. בארצות הברית, הגנה נשימתית מיוחדת (כלומר, סינון מכונות הנשמה (FFRs) כגון N95s) הייתה שמורה לחלק מהעיסוקים בסיכון גבוה אלה (למשל, שירותי בריאות) במהלך מחסור באספקה4. כאשר מעט מאוד היה ידוע על העברת נגיף קורונה 2 (SARS-Cov-2) עם תסמונת נשימתית חריפה חמורה, מגוון סוגים אחרים של חומרי לבוש נחשבו גם הם כהגנה על מחסום בתחילת המגיפה5. עם מגוון הבדים המשמשים להגנה על הלובשים, עלו שאלות לגבי השימוש, השימוש החוזר והחיטוי/טיהור של פריטים אלה. בעוד שבארצות הברית היה מקובל כי כביסה שגרתית במכונות ביתיות של כיסויי פנים ופריטי לבוש אחרים הפכה וירוסים על משטחים אלה ללא זיהומיים, נתונים מעטים היו קיימים כדי לאמת טענה זו, והיה מחסור בפרוטוקולי מעבדה שפורסמו לבדיקה. מטרת פרוטוקול המחקר המוצג כאן היא לספק דוגמה לתהליך מעבדתי לביצוע מחקרי הלבנה המפיקים נתונים על חיטוי ויראלי. בעוד שהפרוטוקול פותח למחקר במהלך מגיפת COVID-19, הוא נועד להיות מסגרת הניתנת להתאמה למחקרי חיטוי וירוסים אחרים.
תפקיד הבגדים בהעברת מחלות הוא מושג קשה לכימות. הפורום המדעי הבינלאומי להיגיינה ביתית ניסה משימה מאתגרת זו על ידי עריכת סקירה של תפקיד הבגדים בהתפשטות מחלות זיהומיות יחד עם הערכת סיכונים של נוהלי היגיינה ביתית6. בעבודה זו נכללה סקירה של מספר מחקרים מדעיים שבחנו את הישרדותם של זנים נגיפיים שונים על סוגים שונים של בדים כגון צמר וכותנה 7,8,9,10,11. כל מחקר התמקד בסוג אחר של נגיף, כולל vaccinia, poliovirus, וירוס סינסיטיאלי נשימתי, וירוס הרפס ונגיף שפעת. זמני ההישרדות של הנגיפים השונים על הבדים נעו בין 30 דקות ל-5 חודשים, תלוי בשילוב הנגיף-חומר. כמה מהמחקרים גם הדגימו העברת זיהום ויראלי מהחומר אל הידיים. במסגרת הפרסום נדונה הלבנה יעילה כטכניקת ניהול חשובה לצמצום ההדבקה, אך הכירה בכך שעוצמת ההשפעה של הכביסה על הפחתת נטל התחלואה תלויה במזהם הנגיפי הספציפי וקשה לכמתאותה 7,8,9,10,11.
תהליך הכביסה הורס מיקרואורגניזמים באמצעות תהליכי טיפול כימיים, פיזיקליים ותרמיים. לדוגמה, סבונים ודטרגנטים יכולים להפריד קרקעות ועשויים להקנות פעילות אנטי-מיקרוביאלית בתיווך כימי. מבחינה פיזית, דילול ותסיסה עשויים לסייע בהפחתת העומס הנגיפי. מחקר שבחן את ההתמדה של נגיף הקורונה האנושי HCoV-OC43 על דוגמיות כותנה באמצעות מחזורי כביסה תעשייתיים וביתיים עם ובלי טמפרטורה וחומר ניקוי לא מצא שום וירוס הניתן לזיהוי בעת שטיפה במים לא מחוממים ללא חומר ניקוי, אלא שבנוכחות עומס קרקע (רוק מלאכותי), מחזורי שטיפה ביתיים דרשו חומר ניקוי כדי שלדגימות יהיו עומסי וירוסים שאינם מזוהים12. מים חמים עצמם יכולים גם לספק אמצעי יעיל להשמדת מיקרואורגניזמים מסוימים13,14.
בפרסום שפורסם לאחרונה המסכם את מצב שיטות הכביסה הנוכחיות, גורמים רבים כגון הרכב הבד, תנאי האחסון, עומס הלכלוך, טמפרטורת הכביסה וזמן הייבוש וטמפרטורת הייבוש זוהו כמשתנים בפרקטיקות הגלובליות של כביסה15. בעוד שכביסה היא שיטת ניקוי נפוצה עבור אחוז גדול מהאוכלוסייה, השונות הגדולה הזו בפרקטיקות הקיימות הופכת את הוצאת ההנחיות המפורטות כיצד לעשות זאת בצורה בטוחה ויעילה, כאשר פריט עלול להיות מזוהם על ידי וירוס, למאתגרת ודלילה. במהלך מגפת COVID-19, המרכזים לבקרת מחלות ומניעתן בארצות הברית (CDC) פרסמו הנחיות כיצד להלבין פריטים עבור בעלי בתים16,17. חלק גדול מהנחיית הכביסה הזו התבסס על כמה מחקרים ישנים יותר על חיטוי חיידקים18,19 ונתמך על ידי מספר מחקרים על ספסל שמצאו וירוסים עטופים מומתים במים עם דטרגנטים20,21. ניתן לסכם את ההנחיות כ- 1) עקוב אחר הוראות היצרן עבור חומר הניקוי, 2) השתמש בהגדרת המים המתאימה החמה ביותר, ו- 3) ייבש פריטים לחלוטין. הרציונל של המלצות אלה היה ששטיפה במחזור החם ביותר האפשרי עם חומר ניקוי בשילוב עם ייבוש מוחלט (עם חום אם אפשר) תהרוג את נגיף SARS-CoV-2.
המספר העצום של וריאציות אפשריות בתהליך הכביסה מחייב פרוטוקול אחיד, כמו זה שהוצג כאן, כדי להיות מסוגל לבודד משתנים ולבדוק את יעילות החיטוי הנגיפי של תהליכים ספציפיים. הכוונה של פרוטוקול זה יחד עם סרטון הדרכה היא להדגים תהליך הלבנת מים חמים במעבדה לשכפול במחקרים אחרים. בנוסף, התוצאות של בדיקת היעילות של חיטוי ויראלי זה צריכות לבנות את אמון הצרכנים ביעילות של הלבנת בתים במהלך מגיפות מבוססות נגיפיות.
פרוטוקול זה פותח כדי לבצע בדיקות מעבדה שיטתיות כדי להעריך את יעילות הכביסה של חיטוי ויראלי מפריטי PPE/בגדים בגודל מלא. הנהלים מפרטים את השלבים הקריטיים להכנת הנגיף, לחיסון חומר הבדיקה, להערכת השינויים בפריטים עקב תהליך הכביסה ולכימות הירידה בעומס הנגיפי כתוצאה מתהליך הכביסה (כביסה וייבוש במכונה). בנוסף, הפרוטוקול מתווה את דגימות בקרת האיכות הדרושות כדי להבטיח שהניסויים אינם מוטים על ידי זיהום ומדידות / תצפיות שיש לרשום כדי לעקוב אחר שלמות החומר של פריטי PPE לאחר מחזורי כביסה מרובים. התוצאות באמצעות Phi6 מצביעות על כך שתהליך הלבנת המים החמים המשמש בפרוטוקול זה השיג הפחתה של יותר מ-3 לוגים בעומס הנגיפי עבור כל הדגימות (כיסוי פנים, פילינג ומכנסי ג’ינס). הפחתת העומס הנגיפי הייתה אחידה גם במקומות שונים על פריטי ה-PPE/ביגוד. כדי להדגים הפחתה של 3 לוגים, פרוטוקול זה דורש שימוש בעומס ויראלי גבוה ובחומר מייצב (תמצית בקר) שאולי אינו מייצג את עומס הקרקע לכל המצבים.
מכונות כביסה קטנות ומייבשי כביסה קומפקטיים נבחרו כדי לייעל את מספר הניסויים המשוכפלים שניתן לערוך בסביבה מוגבלת בחלל וכדי לשמור על עיקור הציוד ונפח המים המשמשים במהלך הניסויים לניהול עבור צוות המעבדה. כתוצאה מהשימוש במכונת הכביסה הזעירה, שלבי השטיפה היו ידניים בהשוואה לרוב יישומי הכביסה הביתית שהם אוטומטיים לחלוטין. חשוב גם לזכור כי כביסה במכונה שולטת במדינות מפותחות, אך שטיפת ידיים עדיין נהוגה בכל רחבי העולם15. בנוסף, ייתכן שלחלקם לא תהיה גישה למים חמים לכביסה, ואחרים ייבשו בגדים באוויר באופן ידני במקום ייבוש במכונה. הבדלים אלה בשיטות הכביסה לא טופלו בפרוטוקול הנוכחי, אך ניתן היה לחקור אותם בקלות באמצעות שינויים קלים כגון החלפת שלבי הכביסה והייבוש בשימוש בדלי ובקו סגור
יש התמקדות מינימלית בניקוי / חיטוי של כיסויי פנים ובגדי רחוב מזוהמים ויראלית בספרות המדעית בקנה מידה מלא. באופן נפוץ יותר, מחקרים מעריכים את ביצועי הסינון של כיסויי פנים לאחר שטיפה וייבוש חוזרים ונשנים, אך אינם מעריכים את יעילות החיטוי הנגיפי27,28. לדוגמה, Clapp et al. העריכו את יעילות הסינון המותאם של מסכות בד ומסכות פרוצדורה מותאמות ומצאו שונות רבה בביצועים, כאשר שינויים פשוטים מספקים התאמה ויעילות סינון מוגברים29. מחקר אחר בחן את יעילות הסינון של ארבע מסכות בד מחומרים שונים30, ושוב התמקד בבקרת מקור או בהגנה אישית. ייתכן שהדבר נובע מחוסר התמחות הן בחלק המיקרוביאלי והן בבדיקה מכנית באותה מעבדה. הפרוטוקול המוצג כאן מספק הערכה של יעילות החיטוי כמו גם השפלה של חומרים.
קיימות מספר שיטות טיהור/חיטוי להגנה נשימתית חד פעמית (בעיקר N95s) שפורסמו לאחרונה בספרות המדעית31,32,33. ההתמקדות העיקרית ב-FFRs (למשל, N95s) נובעת מההגנה הנשימתית הקריטית שהם מספקים לעובדי בריאות ולעיסוקים אחרים בקו החזית. הטכנולוגיות העיקריות לפירוק מכונות הנשמה כללו מי חמצן מאודים (VHP), קרינה חיידקית אולטרה סגולה (UVGI) וחום לח (קיטור) להשבתת הנגיף. Viscusi et al. העריכו חמש שיטות טיהור עבור FFRs ו- UVGI; אתילן אוקסיד ו- VHP נמצאו כשיטות הטיהור המבטיחות ביותר31. Fischer et al. העריכו ארבע שיטות טיהור שונות – אור UV, חום יבש, 70% אתנול ו-VHP – על יכולתן להפחית את הזיהום עם SARS-CoV-2 והשפעתן על פונקציית ההנשמה N9532. ישנם מחקרים רבים נוספים על טכנולוגיות טיהור יעילות עבור FFRs אשר סוכמו ופורסמו בשנת 202033. עם זאת, שיטות מיוחדות אלה אינן נגישות או מתוכננות לשימוש בטוח על ידי בעל הבית הממוצע או העסק הקטן.
פרוטוקול זה פותח באמצעות Phi6, בקטריופאג’ עטוף הדומה ל-SARS-CoV-2, מכיל חלבוני ספייק, וגודלו דומה (80-100 ננומטר)34, לכל הבדיקות. מאחר ש-Phi6 אינו פתוגן ידוע, ניתן לתמרן אותו במעבדה מיקרוביולוגית כללית לביו-בטיחות ברמה 1 (BSL-1). יעילות נגד Phi6 עשויה להצביע על יעילותם של וירוסים עטופים אחרים, עם זאת, אימות אמפירי עבור כל וירוס מעניין הוא הכרחי35. על ידי שימוש בחומר נגיפי דומה, לא פתוגני, יש לקוות שניתן יהיה לחזור על פרוטוקול זה במקומות אחרים ולהשתמש בו לחקר מגיפות/מגיפות ויראליות עתידיות. מחקרים עתידיים עשויים לכלול שימוש בחומרי חיטוי (למשל, אקונומיקה) בנוסף לדטרגנטים ופרוטוקול סטנדרטי לשטיפת ידיים וייבוש קווים.
The authors have nothing to disclose.
הסוכנות להגנת הסביבה של ארה”ב (EPA) באמצעות משרד המחקר והפיתוח שלה ניהלה את המחקר המתואר כאן תחת EP-C-15-008 עם Jacobs Technology Inc. הוא נבדק על ידי הסוכנות אך אינו משקף בהכרח את עמדות הסוכנות. אין להסיק אישור רשמי. EPA אינה תומכת ברכישה או מכירה של מוצרים או שירותים מסחריים כלשהם. המחברים רוצים להודות לקבלני ה-EPA דניס אסלט על הפיקוח על המיקרוביולוגיה של EPA RTP, בריאן פורד, רייצ’ל בארטמנס ולסלי מנדז סנדובל על עבודתם בפרויקט זה במעבדה למיקרוביולוגיה של EPA RTP, רמונה שרמן על מתן סקירת אבטחת האיכות של ה-EPA, ווורת’ קאלפי ושאנון סרה על מתן סקירות טכניות של EPA.
Freezer (- 80 °C) | ThermoFisher Scientific | FDE30086FA | |
Hot Plate | VWR | 97042-714 | |
Safety Pins (steel) | Singer | 319921 | |
Shaker | Lab-Line Instruments, Inc. | 3525 | |
SM buffer | Teknova, Hollister, CA | S0249 | |
Syringe filter (0.2 μm) | Corning, Corning, NY | PES syringe filters, 431229 | |
1X Phosphate Buffered Saline | Teknova, Hollister, CA | P0196, 10X PBS solution | |
Agar | Becton Dickinson | 214010 | |
Autoclavable caps | DWK Life Sciences, Millville, NJ | KIM-KAP Caps, 73663-18 | |
Autoclave | Steris | AMSCO 250LS Steam Sterilizer Model 20VS | |
Beef Extract | Sigma-Aldrich, Millipore Sigma, St. Louis, MO, USA | P/N B4888-100g | |
Calcium chloride | Sigma-Aldrich | 793639 | |
Cell spreaders | Busse Hospital Disposables | 23600894 | |
Centrifuge | ThermoFisher Scientific | 75004271 | Heraeus MegaFuge 16R Centrifuge |
Certified Timer | https://nist.time.gov/ | Not Applicable | |
Conical tubes (50 mL) | Corning Life Sciences | 352098 | Falcon 50-mL high-clarity polypropylene conical centrifuge tubes |
Cryovials | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA | AY509X33 | |
Denim | Wrangler | Rustler Regular Fit Straight Leg Jean Four Pocket Jean with Scoop Front Pockets, PN:87619PW | |
Detergent | Proctor and Gamble | Tide Original Scent Liquid Laundry Detergent Product Number (PN): 003700023068 | |
Dextrose | Fisher | BP350 | |
Dey-Engley neutralizing broth | Becton Dickinson | DF0819172 | |
Dryer | Magic Chef | MCSDRY15W | |
Face Coverings | Felina | Reusable Organic Cotton Face Masks, PN: 990121P4 | |
Incubator (top agar) | Symphony | 414004-596 | |
Laboratory Notebook | Scientific Notebook Company | 2001 | |
Magnesium chloride | Sigma-Aldrich | M9272 | |
Media sterilization and dispensing system | Integra | Media Clave/Media Jet | |
Petri Dishes (100 mm) | VWR | 25384-342 | |
pH Meter | Orion/Oakton | STARA1110/EW-35634-35 | |
pH Probe | Orion | 8157BNUMD | |
pH Standards | Oakton | 00654-(00/04/08) | |
Phi 6 and Pseudomonas syringae | Battelle Memorial Institute, Columbus, OH | Not Applicable | |
Pipette & Tips | Rainin | (Pipettes) 17014391, 17002921; (Pipette Tips) 30389239, 17014382 | |
Refrigerator | True Manufacturing Co., Inc. | GDM-33 | |
Scrubs | Gogreen cool | PN: WS19100PT | |
Sodium chloride | Sigma-Aldrich | 57656 | |
Stir Bar | Fisherbrand | 16-800-512 | |
Tape Measure | Lufkin | PS3425 | |
Test Tubes for Soft agar (14 mL) | Corning, Corning, NY | 352059 | |
Thermometer | Fisherbrand | 14-983-19B | |
Tryptone | Sigma-Aldrich | T9410 | |
Vaporous hydrogen peroxide sterilization bags | STERIS | 62020TW | |
Vortex (during the plating process) | Daigger Scientific, Inc | 3030A | Vortex Genie 2 |
Vortex (for sample extraction) | Branson Ultrasonics | 58816-115 | Multi-Tube vortexer |
Washer | Kuppet | KP1040600A | |
Washer Sterilization | Steris | STERIS VHP ED1000 generator | |
Yeast extract | Gibco | 212750 |