Dry-Fog-Dekontamination von mikrobiologischen Sicherheitswerkbänken nach Tätigkeiten mit SARS-CoV-2: Zyklusentwicklung und Prozessvalidierung für die Trockenvernebelung von Peroxyessigsäure

 Jens Peter Teifke ¹
Hendrik Scheinemann ¹
Jan Schinköthe ¹
Michael Eschbaumer ²
Alina Melüh ¹
Mathias Streitz ¹
Holger Freese ¹
Sven Reiche <sup>1

1</sup> Abteilung für experimentelle Tierhaltung und Biosicherheit, Friedrich-Loeffler-Institut, Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit, Greifswald-Insel Riems, Deutschland
² Institut für Virusdiagnostik, Friedrich-Loeffler-Institut, Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit, Greifswald-Insel Riems, Deutschland

Zusammenfassung

Hintergrund: Zu technischen Schutzmaßnahmen bei Labortätigkeiten mit Biostoffen gehören auch mikrobiologische Sicherheitswerkbänke (MSW), die durch Biostoffe kontaminiert sein können. Dies kann bei diagnostischer Tätigkeit mit SARS-CoV-2 auch solche MSW betreffen, die in der Schutzstufe 2 betrieben werden. Für die technische Freigabe kann eine Dekontamination aller mikrobiologisch belasteten Oberflächen der MSW erforderlich sein. Neben der Begasung mit Wasserstoffperoxid (H₂O₂) stellt die Trockenvernebelung von H₂O₂-stabilisierter Peroxyessigsäure (PES) eine weitere Alternative zur Begasung mit Formalin dar. Um die Wirksamkeit zu belegen, müssen allerdings diese Alternativen an den jeweiligen MSW-Modellen validiert werden.

Methode: Die Validierungsstudie wurde an 4 verschiedenen MSW Klasse II unter Verwendung des „Mini Dry Fog“-Systems durchgeführt.

Ergebnisse: Für die Inaktivierung von SARS-CoV-2 reichte eine Aerosolkonzentration von 0,03% PES und 0,15% H₂O₂ über 30 min Einwirkzeit aus. Zur Dekontamination der mit Sporen von Geobacillus stearothermophilus selber beschickten und an 9 unterschiedlichen Positionen in der MSW ausgebrachten Keimträger waren Wirkkonzentrationen von 1,0% PES und 5% H₂O₂ erforderlich. Kommerziell erhältliche Sporenkeimträger waren um den Faktor 4 empfindlicher, was in allen Positionen einer Reduktion um 10⁶ entsprach.

Schlussfolgerung: Trockenvernebelung von PES ist ein preisgünstiges, robustes und für behüllte Viren wie SARS-CoV-2 hoch wirksames Dekontaminationsverfahren für MSW. Die hohe Materialverträglichkeit, die nicht erforderliche Neutralisation, der niedrige pH, durch den im Vergleich zur H₂O₂-Begasung das Wirkungsspektrum erweitert wird, die deutlich kürzere Prozessdauer und geringere Investitionskosten sprechen für dieses Verfahren.

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Einleitung

Mikrobiologische Sicherheitswerkbänke

Mikrobiologische Sicherheitswerkbänke (MSW) gehören zu den technischen Schutzeinrichtungen in mikrobiologischen Laboratorien, die Nutzerinnen und Nutzer, die Arbeitsumgebung und Umwelt sowie möglicherweise auch die zu behandelnden Produkte vor den schädigenden Wirkungen von Biostoffen bewahren [1]. Basierend auf der DIN EN 12469 (2000) dienen MSW der Klasse II, die typischerweise auch in der mikrobiologischen Diagnostik eingesetzt werden, dem Personen-, Produkt- und Verschleppungsschutz [2]. Bei Tätigkeiten mit Biostoffen ist eine Kontamination des Innenraumes einer MSW nicht auszuschließen. Dies kann sowohl den eigentlichen Arbeitsraum betreffen, aber auch die durch Biostoffe beaufschlagten HEPA-Filter sowie bei nicht bestimmungsgemäßen Betriebszuständen, z.B. Leckage oder nicht gegebenem Dichtsitz der Filter, die zur Erzeugung der Luftströmungen benötigten luftführenden Bauteile, wie Ventilatoren und Strömungskanäle [3]. Für die sachgerechte Nutzung und Gewährleistung der vom Hersteller garantierten Schutzfunktionen sind MSW nicht nur vor der ersten Inbetriebnahme, sondern auch nach jeder wesentlichen, sicherheitsrelevanten Änderung oder Instandhaltungsmaßnahme, wie Umstellen oder Filteraustausch sowie, und das trifft für alle MSW zu, in regelmäßigen, meist jährlichen, Zeitabständen zu prüfen. Hierfür ist es erforderlich, dass der Betreiber eine Freigabe aufgrund eines validierten Dekontaminationsverfahrens erteilt [1].

Desinfektion und Dekontamination

Vor jeglichen Arbeiten an einer MSW, wie Wartung, Reparatur, Instandhaltung oder der wiederkehrenden Prüfung, aber auch bei der Entsorgung von Bauteilen oder der gesamten MSW ist ab der Schutz- und Sicherheitsstufe 3 grundsätzlich eine Dekontamination mit einem dafür geeigneten, von der zuständigen Behörde zugelassenen Biozidprodukt und wirksamen Verfahren durchzuführen [1], [3]. Für den Betreiber und Nutzer ergibt sich dabei bereits im Erlaubnisverfahren gem. § 15 (3) Biostoffverordnung die Frage, ob, wann und wie eine solche Dekontamination erforderlich wird. Insbesondere die nicht gezielten diagnostischen Labortätigkeiten mit SARS-CoV-2, die im Zusammenhang mit dem noch immer andauernden Pandemiegeschehen durchgeführt werden [4], machen es möglicherweise aber auch bereits in der Schutzstufe 2 erforderlich, Dekontaminationsverfahren vor solchen Prüfungen durchzuführen. Deren Wirksamkeit ist sowohl nachzuweisen, als auch vor der Freigabe an das Servicepersonal schriftlich zu dokumentieren [1]. Letztlich ist anhand der Gefährdungsbeurteilung zu ermitteln, ob eine Desinfektion aller mit Biostoffen beaufschlagten Oberflächen innerhalb der MSW notwendig ist und wie ggfs. ein Filterwechsel zu erfolgen hat [3]. Basierend auf den Forderungen der TRBA 100 können derzeit folgende zugelassene Verfahren beim Filterwechsel einer MSW eingesetzt werden: a) Innenraum und HEPA-Filter der MSW werden in situ mit Formaldehyd begast, um die biologische Belastung zu reduzieren (Raumdesinfektionsverfahren entsprechend TRGS 522), oder b) Innenraum und HEPA-Filter werden in situ mit einem validierten Begasungsverfahren unter Verwendung von Wasserstoffperoxid dekontaminiert [5]. Nach Formaldehydbegasung müssen die HEPA-Hauptfilter (H14) vor der endgültigen Entsorgung mittels feuchter Hitze inaktiviert werden. Im Unterschied dazu dürfen nach Behandlung mit verdampftem H₂O₂ die dekontaminierten HEPA-Filter als nicht infektiöser Abfall entsorgt werden [5]. Für die H₂O₂-Begasung der MSW sind exakt vorgegebene Verfahrensparameter, Gasgeneratoren und MSW-Kriterien (Größe, HEPA-Filtermaterial) in der „Liste der vom Robert Koch-Institut geprüften und anerkannten Desinfektionsmittel und -verfahren gemäß § 18 Infektionsschutzgesetz“ aufgeführt, die als Leitlinie auch für den Laborbetrieb herangezogen werden können [6]. Davon abweichende Vorgehensweisen bedürfen stets einer Zyklusentwicklung und Prozessvalidierung des Inaktivierungsverfahrens [3].

Durch Formaldehydbegasung können zwar nach entsprechender Validierung Anforderungen der Desinfektion erreicht werden, allerdings darf die Raumdesinfektion durch Formaldehydverdampfung nur von Personen durchgeführt werden, die einen Befähigungsschein und eine Erlaubnis der zuständigen Behörde besitzen (gem. Gefahrstoffverordnung und TRGS 522). Formaldehyd hat neben der Notwendigkeit seiner Neutralisierung nach Prozessende weitere noch erheblich negativere Eigenschaften, was seinen Einsatz für diese Desinfektionszwecke in Zukunft immer weiter limitieren wird [1]. Bei der Wahl der Verfahren und Mittel muss der Schutz der Personen und der Umwelt berücksichtigt sowie das jeweils schonendste, gleichwohl wirksamste und verfügbare Biozidprodukt eingesetzt werden. Dabei wird die Bereitstellung und Verwendung von Desinfektionsmitteln als Biozidprodukte grundsätzlich durch die Verordnung (EU) Nr. 528/2012 (Biozid-Verordnung) geregelt.

Neben und in zunehmendem Maße auch als Ersatz von Formaldehyd-Begasungen und als Alternative zur H₂O₂-Begasung wird das sogenannte „Dry Fog“-Verfahren zur Dekontamination von Räumen einschließlich MSW eingesetzt [7], [8], [9]. Diese Methode beruht auf der Aerosolisierung von Desinfektionsmitteln durch Anwendung von Druckluft. Die durch den Venturi-Effekt generierte ultrafeine Tröpfchengröße von durchschnittlich 7,5 µm führt dazu, dass sich ein „trockener Nebel“ als Aerosol sehr lange in der Schwebephase hält und nur minimal kondensiert. Aufgrund ihrer ausgezeichneten breiten mikrobiziden Eigenschaften, die auch bei niedrigen Temperaturen und äußerst geringen Konzentrationen gegeben sind, eignet sich besonders die Peroxyessigsäure (PES, Peressigsäure, C₂H₄O₃) für dieses Verfahren [1]. Durch Trockenvernebelung werden die korrosiven Effekte der PES weitgehend vermieden. Sowohl in der Reinraumtechnologie, bei der Desinfektion von Operationssälen sowie in hochkomplexen technischen Einrichtungen und Hochsicherheitslaboratorien lassen sich in Abhängigkeit der eingesetzten Geräte grundsätzlich Raumvolumina zwischen 1 m³ und 1.000 m³ desinfizieren (Literatur bei [10]). Abhängig von der relativen Luftfeuchtigkeit (rH) und der Temperatur (T) kann unter optimalen Bedingungen mit einer solchen Vernebelung eine Keimreduktion um sechs Zehnerpotenzen (10⁶) für unterschiedliche Viren und Bakterien einschließlich ihrer Sporen und damit eine wirksame Dekontamination erzielt werden [7], [9]. Wesentlicher Vorteil dieser robusten, maßgeblich auf den oxidativen Eigenschaften der durch Wasserstoffperoxid chemisch stabilisierten Peroxyessigsäure basierenden Methode, ist die Kürze der Einwirkzeit, die hohe Materialverträglichkeit bei niedrigen Wirkkonzentrationen gegenüber einem breiten Spektrum an Biostoffen sowie das relativ preiswerte und einfach handhabbare mechanisch-physikalische Equipment zur Durchführung.

Validierungsdaten für die Dekontamination von MSW mittels H₂O₂-Begasung in Anlehnung an die Inaktivierung von Abluftfiltern raumlufttechnischer Anlagen sind inzwischen gut bekannt [11], [12]. Auch existieren relativ umfangreiche Erkenntnisse für die Dry-Fog-Dekontamination von Laborräumen mit PES, allerdings gibt es nur limitierte Erfahrungen für MSW [13].

Aus diesem Grund beschreiben wir im Folgenden die Zyklusentwicklung und Prozessvalidierung für unterschiedliche MSW am Fallbeispiel SARS-CoV-2 und einem hierfür zum Zwecke der Validierung als Surrogat geeigneten Prüforganismus.

Material und Methoden

Für die Validierungsstudie und Prozessentwicklung standen vier verschiedene MSW Klasse II zur Verfügung: Berner FlowSafe B-[MaxPro]²-130, Holten LaminAir Safe 2010 Model 1.5, Tecniplast BS48 und Thermo Electron HERAsafe KS18.

Das für die Dekontamination eingesetzte Trockenvernebelungssystem „Mini Dry Fog“ und zusätzlich benötigtes Equipment ist in Abbildung 1 [Abb. 1] zusammengestellt. Der Vernebeler wurde stets auf der rechten Seite innerhalb des Arbeitsraumes der MSW platziert, seine Düse wurde in einem Winkel von etwa 20° ansteigend zur gegenüberliegenden Seite hin ausgerichtet.

Durch Verdünnung des gelisteten Biozidprodukts [14] „Lerasept Spezial“ (einem Gleichgewichtsgemisch aus Peroxyessigsäure, Essigsäure und Wasserstoffperoxid) in vollentsalztem Wasser wurde eine Arbeits- und Wirkstoffkonzentration von 1,3% PES und 6,8% H₂O₂ hergestellt.

Mittels eines außerhalb der MSW befindlichen ölfreien Luftkompressors wurden zur Aerosolisierung des Biozidproduktes mind. 0,3 MPa Überdruck bei mind. 70 l/min Luftförderleistung erzeugt. Der Druckluftschlauch wurde vorteilhafterweise durch eine Öffnung in der Seitenwand der MSW geführt, anderenfalls durch die Arbeitsöffnung.

In Vorversuchen wurden Inaktivierungskinetiken für SARS-CoV-2 ermittelt [9]. Als Surrogat hierfür wurden aufgrund der festgestellten hohen Tenazität und praktikableren Auswertbarkeit durch selektive Anzüchtbarkeit bei 60°C Sporen von Geobacillus stearothermophilus gegenüber Bacillus subtilis bevorzugt ausgewählt [9]. Sowohl kommerziell erhältliche als auch selbst beschichtete Keimträger wurden hierbei verglichen. Dabei zeigte sich, dass für eine erfolgreiche Desinfektion (≥10⁴-fache Reduktion) von SARS-CoV-2 schon eine PES-Konzentration von 0,0313% ausreichend ist. Um eine vergleichbare Desinfektionswirkung der eingesetzten kommerziell erhältlichen Keimträger zu erzielen, war dagegen eine etwa achtfach höhere PES-Konzentration von 0,25% erforderlich. Erstaunlicherweise zeigten diese kommerziellen Keimträger aber eine signifikant höhere Empfindlichkeit gegenüber dem ausgebrachten PES-Aerosol im Vergleich zu den selbst mit Sporen von G. stearothermophilus beschichteten Keimträgern, für die eine wiederum vierfach höhere PES-Konzentration von 1,0% notwendig war [9].

Aus diesem Grund wurden als Surrogat für SARS-CoV-2 für die hier beschriebenen Validierungen, unter Berücksichtigung einer Sicherheitsmarge, die selbsthergestellten Keimträger mit G. stearothermophilus ausgewählt, welche somit auch gleichzeitig als geeignetes Surrogat ein größeres Erregerspektrum abdecken können. Dazu wurden heißluftsterilisierte 16×60 mm Edelstahlkeimträger entsprechend EN 10088-2 mit 10⁶/50 µl Sporen von G. stearothermophilus in PBS als definierter Ausstrich (10 µl/cm²) beschichtet und getrocknet. Zusätzlich zu den exponierten Keimträgern wurde ein weiterer Keimträger als Antrocknungskontrolle nicht dem Desinfektionsmittelaerosol ausgesetzt.

Nach Abschluss eines Vernebelungszyklus wurden die behandelten Sporen mit flüssigem Nährmedium von den Keimträgern abgespült, in serieller dekadischer Verdünnungsreihe über 7 Tage bei 60°C bebrütet, und so die verbliebene Menge an vermehrungsfähigen Sporen bestimmt. Im Vergleich mit der nicht behandelten Antrocknungskontrolle wurde die bewirkte Reduktion der Keimzahl berechnet.

Für die drei voneinander unabhängigen Durchgänge der Validierung wurden immer 9 Keimträger und 3 Mess- und Aufzeichnungsgeräte für Temperatur und Luftfeuchtigkeit (Datenlogger) in den jeweiligen MSW angebracht. Diese Messgeräte mit Datenlogger wurden zur drahtlosen Überwachung während der Dekontamination eingesetzt. Um die Keimträger und Datenlogger anbringen zu können, mussten das Abluftplenum der MSW geöffnet und auch die HEPA-Filter kurzzeitig aus ihren Fassungen gelöst werden. Für die Validierungsläufe wurden die Filter wieder befestigt und das Plenum jeweils wieder verschlossen. Im Anschluss an die Validierung wurde jeweils eine Funktionsprüfung der MSW einschließlich einer Abscheidegrad- und Dichtsitzprüfung der HEPA-Filter durchgeführt. Die Positionierung des „Mini Dry Fog“ Geräts, der Keimträger und Datenlogger sind aus der schematischen Abbildung 2 [Abb. 2] ersichtlich. Die Position „KT9“ abluftseitig auf dem Abluftfilter wird als für alle Betriebsbedingungen kritische Stelle angesehen, weil sie erfahrungsgemäß am schwersten für Desinfektionsmittel zu erreichen ist [3].

Folgender Prozesszyklus wurde durchlaufen:

1. Konditionierungsphase I: Aerosolisierung von ca. 20 ml/min PES im „Standby“ oder „Nachtbetriebsmodus“; dreiseitig verklebte Haube um rechteckige Auslassöffnung (KT9); in unterster Stellung befindliches Fenster (bauartbedingt konnte die MSW nicht immer bei vollständig geschlossener Scheibe betrieben werden), für 20 min; Anstieg der relativen Luftfeuchte (rH) im Arbeitsraum auf 99,9% (Sättigung).
2. Konditionierungsphase II: Ausschalten der MSW sowie vollständige Verklebung der Auslassöffnungen und ggfs. Abdichtung der Frontscheibe mit Industrieklebeband; nach weiteren 2 min Vernebelung Abschalten des Kompressors.
3. Dekontaminationsphase: Einwirkung der PES im geschlossenen MSW-Innenraum für 30 min.
4. Belüftungsphase: nach dem Öffnen der Auslässe für 60 min bei Vollast-Betriebsluftstrom und Standard-Fensterarbeitsposition zur Entfernung des ausgebrachten Biozidproduktes. Im Anschluss wurden Keimträger und Funksensoren zur Auswertung entfernt.

Die wesentlichen Kriterien des Prozesszyklus gehen aus Tabelle 1 [Tab. 1] hervor.

Ergebnisse

Aus Vorversuchen mit SARS-CoV-2 beschichteten und im Arbeitsraum der MSW ausgebrachten Keimträgern wurde ermittelt, dass für die Inaktivierung eine aerosolisierte Konzentration von 0,03% PES und 0,15% H₂O₂ und eine Einwirkzeit von 30 min zur Reduktion der Infektiosität um 4 Zehnerpotenzen hinreichend ist [9]. Zur Dekontamination der als Surrogat „mit Sicherheitsaufschlag“ mit G. stearothermophilus beschickten Keimträger waren allerdings ungefähr achtfach höhere Wirkkonzentrationen von etwa 0,25% PES und 1,25% H₂O₂ für kommerziell erhältliche bzw. von 1,0% PES und 5,0% H₂O₂ für selbst hergestellte Keimträger erforderlich. Grundsätzlich wurde als Akzeptanzschwelle für die Validierung eine Reduktion der Keimzahl auf den selbst beschickten Keimträgern um mindestens den Faktor 10⁴ (d.h. um 99,99%) festgelegt. Dies entspricht aufgrund der Vortestungen mindestens einer 6 log₁₀-Reduktion kommerziell erhältlicher Keimträger. Die im Einzelnen und für die unterschiedlichen MSW-Typen und Lokalisationen gemessenen Werte für rH und T sowie die erzielten Inaktivierungsdaten sind in Abbildung 3 [Abb. 3] und Tabelle 2 [Tab. 2] zusammengestellt. Bei allen vier MSW-Typen wurden nach den Validierungsdurchgängen die Filter- und Dichtsitzprüfungen ohne Mängel bestanden.

Diskussion

Dekontaminationsverfahren sollen Oberflächen und Objekte sicher handhabbar machen. Mikrobiologisch geht es also um die Zurückführung von Biostoffen auf die gesundheitlich unbedenkliche Grundbelastung [1]. Je nach Ausgangskontamination einer MSW kann der hierfür zu betreibende Aufwand unterschiedlich groß sein. Während in vielen Fällen die einfache Wischdesinfektion für die Dekontamination von Arbeitsgeräten in der MSW oder des Arbeitsraumes selbst ausreichend ist, kommen bei Räumen und den luftleitenden Systemen sowie Filtereinrichtungen hauptsächlich Begasungsverfahren zum Einsatz [3]. Bereits heute löst die Wasserstoffperoxid-Begasung die bislang übliche Raumdesinfektion durch Formaldehyd ab [1].

Die hohe Praktikabilität der Methode, das insgesamt preisgünstigere Verfahren, der deutlich geringere Zeitaufwand und seine robuste und wirksame Durchführbarkeit machen Trockenvernebelung von PES mittels „Dry Fog“ zu einem ausgesprochen materialverträglichen Dekontaminationsverfahren [10]. Im Unterschied zur Begasung mit verdampftem Formaldehyd bedarf es keiner Neutralisierung. Die bessere Effizienz als H₂O₂ alleine begründet sich für bestimmte hoch tenazide Biostoffe, beispielsweise MKS-Viren, auch auf dem mitwirkenden sauren pH des Aerosols. Gleichwohl muss vor der Anwendung dieser Methode eine sachgerechte Zyklusentwicklung und Prozessvalidierung durchgeführt werden. Zu den kritischen, im Prozess zu überwachenden Parametern gehören die relative Luftfeuchte, die Lufttemperatur, die vernebelte Menge des Biozidproduktes in dem entsprechenden Raumvolumen sowie die wirkenden Luftströmungen [3]. Die biologische Wirksamkeit ergibt sich als Funktion von Einwirkzeit und Konzentration des Wirkstoffes. Zu den weiteren kritischen Kontrollwerten zählt die gleichförmige Verteilung des Aerosols. Dies kann entsprechend durch Ausschalten und hermetischen Abschluss des MSW-Innenraumes inkl. HEPA-Filter erfolgen und muss durch Bestimmung der rH- und T-Kinetik an unterschiedlichen Lokalisationen in der MSW im Rahmen der Validierung in Echtzeit erfasst werden.

Für den hermetischen Abschluss der MSW während der Dekontaminationsphase und um die PES-haltige Abluft bereits in der Konditionierungsphase I gedämpft abströmen zu lassen und so die Einwirkzeit auf KT9 sicherzustellen, wurde die rechteckige Auslassöffnung mit einer windkesselartigen Kunststoffhaube bedeckt. Diese wurde zunächst auf drei Seiten und anschließend allseitig verklebt.

Für den Wirksamkeitsnachweis der Inaktivierungsmethode müssen geeignete Keimträger Verwendung finden. Geeignet als Surrogat sind solche Biostoffe, deren physikalisch-biologische Eigenschaften (z.B. behüllte oder unbehüllte Viren, vegetative oder Dauerformen von Bakterien) am ehesten mit denen übereinstimmen, deren Inaktivierung nachzuweisen ist. Für die Wirksamkeitstestung von Begasungsverfahren, insbesondere solchen unter Verwendung von Wasserstoffperoxid wird als Prüforganismus G. stearothermophilus herangezogen [6]. Im Unterschied zur nasschemischen Oberflächendesinfektion benötigen trockene Inaktivierungsverfahren vorteilhafterweise aufgrund der nur sehr geringen Restwirkstoffkonzentrationen auf den behandelten Oberflächen keine Zugabe von sogenannten Enthemmern bei der nachfolgenden mikrobiologischen Analyse der Keimträger. Auch ist es im Unterschied zu nasschemischen Desinfektionsverfahren nicht möglich und erforderlich, diese potenziell vorhandenen Restmengen von den Oberflächen zu entfernen.

Noch vor kurzem wurden als Standard 10⁶ Sporen G. stearothermophilus/Filterpapierträgermaterial empfohlen [3]. Insbesondere die vergleichbaren Resistenzeigenschaften des Trägerstoffes sollen eine einfache Übertragbarkeit auf das HEPA-Filtermaterial ermöglichen. Jedoch gibt es Gründe, die gegen eine solche Auswahl sprechen [15],[16]. Filterpapier ist nicht ideal, weil es sehr wahrscheinlich das Desinfektionsmittel absorbiert, aufkonzentriert und im Laufe der Zeit freisetzt, was zu falsch-negativen Ergebnissen führt, d. h. fälschlich ausbleibendes Wachstum. Auch ist bekannt, dass Zellulose mit gasförmigem H₂O₂ chemisch reagiert, seinen Abbau katalysiert und damit die Raumkonzentration senkt [17], [18].

Absorptive Effekte sind bei Verwendung solcher nicht-porösen Trägermaterialen nicht bekannt, so dass evidenzbasiert nichts gegen ihre Verwendung spricht und in der aktuellen Literatur vorwiegend diese Materialen zum Einsatz kommen. Aus diesen Erwägungen und als einkalkulierter Sicherheitsaufschlag zur Absicherung der Robustheit der Dekontamination, haben wir für diese Validierungen Edelstahlkeimträger eingesetzt, die aus den oben genannten Gründen auch durchaus wesentlich schwieriger zu inaktivieren sind als Papierträger oder andere poröse und absorbierende Filtermaterialien.

Neben der Platzierung innerhalb des Arbeitsraumes und insbesondere an weiteren schwer zugänglichen und von der Luftströmung am schwierigsten zu erreichenden Lokalisationen der MSW sollten Keimträger vor der Behandlung mindestens abluftseitig auf dem Abluftfilter positioniert werden. Diese Position ist erfahrungsgemäß die kritische Stelle der MSW, weil sie am schwierigsten zu erreichen ist [3]. Das zeigte sich auch bei den hier durchgeführten Validierungen, wo es zu der geringsten Reduktion der G. stearothermophilus Sporen zwischen 10^4,8 und 10^6,4 gekommen ist.

Unter Berücksichtigung des Sicherheitszuschlages für das Surrogat und den bereits validierten Daten für SARS-CoV-2 vs. G. stearothermophilus [9] kann aufgrund dieser Ergebnisse von einer vollständigen Inaktivierung von SARS-CoV-2 ausgegangen werden. Die im Arbeitsraum direkt unter dem Umluftfilter angebrachten Keimträger waren alle ebenfalls um die Größenordnung 10^4,5 bis 10^7,1 inaktiviert, was die hohe und reproduzierbare Wirksamkeit belegt.

Fazit

Zusammengefasst wird unter den vorgestellten Prozess- und Zyklusbedingungen unter optimalen Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsparametern innerhalb einer MSW eine Keimreduktion um vier bis sechs Größenordnungen für Viren, vegetative Bakterien und Sporen, insbesondere von G. stearothermophilus erzielt.

Anmerkungen

Interessenkonflikt

Die Autoren erklären, dass sie keine Interessenkonflikte im Zusammenhang mit diesem Artikel haben.

Danksagung

Die Autoren danken insbesondere Dr. Bärbel Niederwöhrmeier für ihre kritische Durchsicht und hilfreichen Diskussionsbeiträge.

Finanzierung

Diese Arbeit wurde neben der Grundfinanzierung durch das BMEL unterstützt durch das BMVg, Zuwendungsbescheid: E/E590/FZ005/FF005. Die Autoren versichern, dass sie Daten hierzu auf begründete Nachfrage hin bereitstellen.

Ethische Anerkennung

Dieser Beitrag beinhaltet keine Studien an Menschen oder Tieren.

Dual Use Research of Concern

Ein DURC-Potenzial der beschriebenen Methode wurde im Biorisk-Ausschuss des FLI am 05. Februar 2018 diskutiert. Es wurden keine sicherheitsrelevanten Bedenken geäußert.

Autorenbeitrag

JPT, SR: Konzeption oder Design der Arbeit

HF, AM, ME: Durchführung der Validierungsstudien

HS, JS, ME, AM, MS, HF: Datenerhebung, -analyse und -interpretation

JPT: Manuskriptentwurf

SR, HS, JS, ME, MS: kritische Revision des Artikels

JPT, HS, JS, ME, AM, MS, HF, SR: endgültige Zustimmung der für die Veröffentlichung vorgesehenen Version

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Literatur

[1] Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie (BGRCI). Biologische Laboratorien – Ausstattung und organisatorische Maßnahmen. Merkblatt B 002. DGUV Information 213-086. Kapitel 5.4 Mikrobiologische Sicherheitswerkbänke (MSW). Heidelberg: BGRCI; 2019 [Accessed 2021 Jun 01]. Available from: https://downloadcenter.bgrci.de/resource/downloadcenter/downloads/B002_Gesamtdokument.pdf
[2] DIN EN 12469:2000-09: Biotechnik – Leistungskriterien für mikrobiologische Sicherheitswerkbänke. Deutsche Fassung EN 12469. Berlin: Beuth; 2000. DOI: 10.31030/8934361
[3] Ausschuss für Biologische Arbeitsstoffe (ABAS). Beschluss 7/2013 des ABAS vom 02.12.2013. Technische Stellungnahme zum Thema „Dekontamination von Mikrobiologischen Sicherheitswerkbänken (BSC) der Klasse I − III mit dem Begasungsmittel Wasserstoffperoxid (H2O2)“. Berlin: BAuA; 2013 [Accessed 2021 Jul 22]. Available from: https://www.baua.de/DE/Aufgaben/Geschaeftsfuehrung-von-Ausschuessen/ABAS/pdf/Mikrobiologische-Sicherheitswerkbaenke-3.pdf?__blob=publicationFile&v=2
[4] Ausschuss für Biologische Arbeitsstoffe (ABAS). Beschluss 6/2020 des ABAS vom 08.02.2021. Empfehlung des Ausschusses für Biologische Arbeitsstoffe (ABAS) zu „Arbeitsschutzmaßnahmen bei Probenahme und Diagnostik von SARS-CoV-2“. Berlin: BAuA; 2021 Feb 8 [Accessed 2021 Jul 22]. Available from: https://www.baua.de/DE/Aufgaben/Geschaeftsfuehrung-von-Ausschuessen/ABAS/pdf/SARS-CoV-2_6-2020.pdf?__blob=publicationFile
[5] Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin. TRBA 100: Schutzmaßnahmen für Tätigkeiten mit biologischen Arbeitsstoffen in Laboratorien. Berlin: BAuA; 2013 [Accessed 2021 Jul 22]. Available from: https://www.baua.de/DE/Angebote/Rechtstexte-und-Technische-Regeln/Regelwerk/TRBA/pdf/TRBA-100.pdf?__blob=publicationFile&v=4
[6] Robert Koch-Institut. Liste der vom Robert Koch-Institut geprüften und anerkannten Desinfektionsmittel und -verfahren. Bundesgesundheitsblatt Gesundheitsforschung Gesundheitsschutz. 2017;60 (11):1274–97. DOI: 10.1007/s00103-017-2634-6
[7] Gregersen JP, Roth B. Inactivation of stable viruses in cell culture facilities by peracetic acid fogging. Biologicals. 2012 Jul;40(4):282-7. DOI: 10.1016/j.biologicals.2012.02.004
[8] Krishnan J, Fey G, Stansfield C, Landry L, Nguy H, Klassen S, Robertson C. Evaluation of a dry fogging system for laboratory decontamination. Appl Biosaf.2012;17(3):132-41. DOI: 10.1177/153567601201700305
[9] Schinköthe J, Scheinemann HA, Diederich S, Freese H, Eschbaumer M, Teifke JP, Reiche S. Airborne Disinfection by Dry Fogging Efficiently Inactivates Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), Mycobacteria, and Bacterial Spores and Shows Limitations of Commercial Spore Carriers. Appl Environ Microbiol. 2021 Aug 25;87(3):e02019-20. DOI: 10.1128/AEM.02019-20
[10] Reiche S, Schinköthe J, Diederich S, Scheinemann H, Eschbaumer M, Freese H, Kluge K, Teifke JP. Trockenvernebelung von Peroxyessigsäure: Ein universelles viruzides, bakterizides und sporozides Raumdesinfektionsverfahren? Wehrmed Monatsschr. 2020;64(10-11):370-5.
[11] Reichenbacher D, Thanheiser M, Krüger D. Aktueller Stand zur Raumdekontamination mit gasförmigem Wasserstoffperoxid. Hyg Med. 2010;35(6):204-8.
[12] Reichenbacher D, Thanheiser M, Weber UJ, Krüger D. Inaktivierung von Abluftfiltern in gentechnischen Hochsicherheitslaboren: Verfahrensvalidierung der Wasserstoffperoxid-Begasung. Hyg Med. 2013;38(4):147-51.
[13] Frey G, Robertson K, Krishnan J. Decontamination validation of a Class II type A2 biosafety cabinet during laboratory fumigation. Appl Biosaf. 2020;25(1):48-52. DOI: 10.1177/1535676019890975
[14] Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin. Liste der Biozidprodukte, die in Deutschland aufgrund eines laufenden Entscheidungsverfahrens auf dem Markt bereitgestellt und verwendet werden dürfen. Berlin: BAuA; 2021 Aug 11 [Accessed 2021 Jun 01]. Available from: https://www.baua.de/DE/Themen/Anwendungssichere-Chemikalien-und-Produkte/Chemikalienrecht/Biozide/pdf/Biozidprodukte-im-Entscheidungsverfahren.pdf?__blob=publicationFile
[15] Gordon D, Madden B, Krishnan J, Klassen S, Dalmasso J, Theriault S. Implications of paper vs stainless steel biological indicator substrates for formaldehyde gas decontamination. J Appl Microbiol. 2011;110(2):455-62. DOI: 10.1111/j.1365-2672.2010.04899.x
[16] Kümin D, Gsell Albert M, Weber B, Summermatter K. The Hitchhiker's Guide to Hydrogen Peroxide Fumigation, Part 2: Verifying and Validating Hydrogen Peroxide Fumigation Cycles. Appl Biosaf. 2021 Mar 19;26(1):42-51. DOI: 10.1089/apb.21.921099
[17] Czarneski MA, Lorcheim K. A Discussion of Biological Safety Cabinet Decontamination Methods: Formaldehyde, Chlorine Dioxide, and Vapor Phase Hydrogen Peroxide. Appl Biosaf. 2011 Mar 1;16(1):26-33. DOI: 10.1177/153567601101600104
[18] Macellaro A, Karlsson L, Emmoth E, Dergel E, Metreveli G, Allard Bengtsson U, Byström M, Hultén C, Johansson AL. Evaluation of Biological Indicator Spores as Tools for Assessment of Fumigation Decontamination Effectiveness. Appl Biosaf. 2015 Dez 1;20(4):183-91. DOI: 10.1177/153567601502000404
[19] Oblinger J, Koburger J. Understanding and teaching the most probable number technique. J Milk Food Technol.1975;38:540-5. DOI: 10.4315/0022-2747-38.9.540