ape
Acta Paulista de Enfermagem
Acta Paul Enferm
0103-2100
1982-0194
Escola Paulista de Enfermagem, Universidade Federal de São Paulo
Resumen
Objetivo:
Evaluar la eficacia del agua ozonizada para la desinfección de superficies asistenciales en una Unidad de Cuidados Intensivos del interior de la Amazonia.
Métodos:
Estudio exploratorio, descriptivo. Para la selección de la muestra, se seleccionaron tres áreas distintas de cada superficie de las 15 unidades asistenciales evaluadas (colchón neumático, barandas laterales de la cama y mesa de cabecera). Cada área fue subdividida en cuatro subgrupos: Grupo de Control (GC), Grupo Peróxido de Hidrógeno (GPH), Grupo Híbrido (GHDEO3) y Grupo Agua Ozonizada (GO3). Cada grupo fue sometido a 12 pruebas de bioluminiscencia de trifosfato de adenosina (ATP) por superficie, con un total de 36 pruebas por unidad asistencial. El área de adquisición de la muestra fue delimitada a 100 cm2 en cada prueba. Para el análisis de las muestras se utilizó el método de la bioluminiscencia (SystemSure Plus, Hygiena®) y de la microbiológica automatizada (Phoenix M50, BD®).
Resultados:
Los resultados de los grupos de intervención (GHDEO3 y GO3) presentaron una reducción significativa, en todas las áreas, después de la descontaminación (p<0,0001), en comparación con el grupo de control. Al comparar el Grupo Agua Ozonizada y Peróxido de Hidrógeno, se verificó una diferencia significativa (p<0,05), donde el agua ozonizada fue más eficaz. De las muestras cualitativas evaluadas, solo el GC (23,6 %) tuvo resultado positivo de bacterias drogas multirresistentes (MDR) en todas las superficies evaluadas.
Conclusión:
El uso del agua ozonizada para la desinfección de superficies asistenciales en UCI contaminadas con MDR es prometedor, ya que es una alternativa que no genera residuos ambientales y presenta una baja toxicidad. De este modo, la utilización de agua ozonizada puede considerarse una alternativa para la descontaminación de superficies asistenciales de ambientes críticos clínicos/hospitalarios.
Introdução
O ambiente nosocomial pode funcionar como um reservatório para patógenos oportunistas, de modo que as infecções relacionadas a assistência à saúde (IRAS), estão comumente associadas à limpeza e desinfecção inadequadas de ambientes, podendo ser adquiridas, não apenas por pacientes que apresentam maior susceptibilidade, mas também por funcionários do hospital, embora menos frequente por visitantes.(1,2)
As IRAS representam um grave problema de saúde pública.(3,4) Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), aproximadamente 7% dos pacientes em hospitais de países de alta renda e 15% em países de baixa e média renda adquirem alguma forma de IRAS durante sua internação hospitalar. Além disso, cerca de 10% dos casos de IRAS evoluem para óbito devido às complicações da infecção.(5)
O manejo dessas infecções é ainda mais complicado devido a alta resistência antimicrobiana. De acordo com estimativas do Centers for Disease Control and Prevention (CDC), ocorrerão mais de 2,8 milhões de infecções resistentes a antibióticos e pelo menos 35.000 mortes em hospitais dos Estados Unidos da América (EUA) por ano.(6) A resistência antimicrobiana poderá levar à morte de 10 milhões de pessoas anualmente até 2050 a um custo total de cem trilhões de dólares sem intervenção.(7)
Controlar a propagação de patógenos em ambientes hospitalares é essencial para minimizar os riscos de transmissão de IRAS. Os métodos de validação da descontaminação incluem inspeção visual, análise microbiológica e, mais recentemente, o uso de marcadores fluorescentes, como o método de bioluminescência do trifosfato de adenosina (ATP),(8) que fornece avaliação objetiva e feedback imediato sobre a presença de contaminação biológica.(9)
Alguns produtos químicos comumente utilizados pelos serviços de saúde para limpeza e desinfecção de superfícies são hipoclorito de sódio a 0,1%, amônio quaternário e peróxido de hidrogênio (HP). Esses produtos químicos, de difícil decomposição, deixam resíduos tóxicos prejudiciais que ameaçam a saúde humana.(10)
O uso de água ozonizada é um método alternativo e eficaz para desinfetar superfícies de assistência à saúde.(11) O ozônio (O3), com sua instabilidade e alta reatividade oxidante, despertou o interesse dos pesquisadores. Além disso, o O3 é considerado um germicida de amplo espectro natural, capaz de inativar vírus, bactérias, protozoários e fungos devido sua capacidade oxidativa, causando lesões em suas membranas celulares.(12)
Outra característica do O3 é sua capacidade de ser dissolvido na água, mantendo a sua ação mi-crobicida.(13) Assim, esse estudo avaliou a eficácia da água ozonizada na desinfecção de superfícies assistenciais de uma Unidade de Terapia Intensiva (UTI) adulto de um hospital público de média e alta complexidade no interior da Amazônia, Brasil.
Métodos
Caracteriza-se como uma pesquisa exploratória, descritiva de abordagem quantitativa. Teve como cenário de investigação um hospital público de média e alta complexidade, que atende a uma população de cerca de 1,1 milhão de usuários do Sistema Único de Saúde (SUS). Realizada no primeiro semestre de 2022 em duas etapas: a primeira por meio de um luminômetro (SystemSure Plus, Hygiena®) para indicar a presença de contaminação biológica e a segunda utilizando a microbiologia automatizada (Phoenix M50, BD®) visando identificar, qualificar e definir o padrão de resistência microbiana das amostras analisadas.
Os métodos utilizados neste estudo foram o teste de bioluminescência de trifosfato de adenosina (ATP) e análises microbiológicas automatizada. A escolha do teste de bioluminescência está alinhada com as práticas estabelecidas pelo hospital, para detectar contaminação biológica nas superfícies assistenciais. A combinação desses dois métodos possibilita uma avaliação robusta e multidimensional da descontaminação das superfícies, o que é essencial para o controle eficaz das IRAS. Cada método traz suas vantagens únicas, e quando utilizados juntos, eles proporcionam uma visão abrangente que orienta as ações de controle de infecção, promovendo um ambiente hospitalar mais seguro para pacientes e profissionais de saúde.
O teste de bioluminescência utiliza a detecção de ATP para indicar a presença de contaminação biológica, método que não distingue os tipos de microrganismos, mas sinaliza a presença de matéria biológica ativa.(2) Neste estudo, foi utilizado o swab UltraSnap e o luminômetro (SystemSure Plus Hygiena), que preconiza uma escala de ≤100 URL para considerar uma superfície adequadamente limpa e desinfectada.
Para coleta das amostras microbiológicas utilizou-se um swab Stuart nas superfícies que apresentaram maior valor de ATP. As amostras foram semeadas em placas de petri e transferidas para os tubos do sistema Phoenix utilizados para identificação das bactérias (ID) e combo para o teste de sensibilidade antimicrobianos (AST), na sequência transferido para o painel correspondente (gram-negativos e/ou gram-positivos) a fim de garantir a viabilidade, pureza e definir o padrão de resistência microbiana das amostras analisadas.
Para seleção da amostra, foram eleitas três áreas distintas para cada superfície das 15 unidades assistenciais avaliadas (colchão pneumático, grades laterais da cama e mesa de cabeceira). Cada área foi subdividida em quatro subgrupos (GC, GPH, GHDEO3 e GO3), e submetidos a 12 testes de ATP por superfície, totalizando 36 testes por unidade assistencial. A área de aquisição da amostra foi delimitada em 100 cm2 para cada teste.
A marcação das áreas nas grades laterais das camas apresentou desafios devido à sua forma irregular. Utilizamos uma fita métrica para medir e marcar precisamente as áreas de teste, especificamente em locais de alto contato que são mais propensos a reter contaminação. As áreas de teste foram demarcadas com uma circunferência de 12 cm e um comprimento de 8,33 cm, assegurando a padronização das medições.
Os critérios de inclusão para as amostras envolveram leitos que estiveram ocupados por mais de sete dias, antes da limpeza concorrente e antes do banho do paciente. A seleção foi baseada em resultados de bioluminescência iguais ou superiores a 100 Unidades Relativas de Luz (URL), indicando a necessidade de desinfecção.
Para determinar o custo da descontaminação das superfícies selecionadas (colchão pneumático, grades laterais da cama e mesa de cabeceira) de uma UTI adulto com água ozonizada, foram necessários investimentos em um gerador de ozônio (R$ 8.000,00) e infraestrutura adicional. O hospital já possuía elementos essenciais, como um filtro de água de osmose reversa (modelo Permution® RO05201, R$ 5.000,00), contêineres de abastecimento, câmara de exaustão (R$ 15.000,00), oxigênio medicinal e equipamentos de proteção (EPI). Os custos operacionais incluíram eletricidade (R$ 209,00/mês), manutenção anual (R$ 4.000,00) e oxigênio medicinal (R$ 300,00/mês).
O custo da água tratada por litro foi de R$ 0,50, considerando o sistema de osmose reversa. A infraestrutura incluiu sistemas de ventilação e sensores de detecção de ozônio, garantindo a segurança dos pesquisadores. A implementação seguiu as diretrizes da CONITEC para práticas seguras e eficazes na saúde.(14)
A água ozonizada foi obtida usando um gerador de ozônio da marca OzonLife, Medical Systems®, Brasil. A taxa de fluxo de oxigênio de 1/8 L/min foi ajustada na entrada do dispositivo, resultando na saída de gás ozônio a uma concentração de 50 mg/L.(11) Uma capela de exaustão foi utilizada como medida de segurança para produzir água ozonizada (Figura 1). O fluido foi transferido para a água utilizando o sistema de reator de coluna de bolhas (BCR)(15) através de um difusor de aço inoxidável sinterizado imerso em 500 ml de água tratada por osmose reversa. A água ozonizada foi produzida a uma temperatura de 6,9°C, atingindo uma concentração de 2,7 mg/L, e saturando em 4 minutos. Para preservar as propriedades microbicidas da solução desinfetante da água ozonizada, ela foi mantida a uma temperatura entre 8°C e 10°C. Utilizando dois cubos de gelo de 10 ml cada, feitos com o mesmo grau de pureza da água utilizada. A solução foi acondicionada em um recipiente de vidro envolto em gelo por um período de 30 minutos em temperatura ambiente média de 23°C para uso imediato.
Figura 1
Representação esquemática de transferência do gás ozônio para água tratada por osmose reversa dentro de uma capela de exaustão
Fonte: Adaptado de Oliveira et al., 2023.(16)
Para o GPH foi utilizado Oxivir Five 16 Concentrate (Diversey, Inc., Charlotte, NC), com concentração inicial de peróxido de hidrogênio equivalente a 42,5 g/L. A solução utilizada foi obtida a partir da diluição em uma proporção de 1:64 que produz uma concentração final de 664 mg/L de peróxido de hidrogênio. Este foi borrifado sobre as superfícies e após dois minutos removido com auxílio dos panos multiuso descartável (Perfex®), conforme protocolo de descontaminação do próprio hospital. Com relação ao GHDEO3, as superfícies foram limpas com detergente enzimático (Neozime5®), a uma concentração de 20mg/L e, logo em seguida secas com panos multiuso descartável (Perfex®); Imediatamente após a secagem, as superfícies eleitas foram aspergidas com água ozonizada a uma concentração de 2,7 mg/L e temperatura entre 8°C e 10°C, de forma perpendicular e unidirecional, a uma distância de aproximadamente 25 cm de cada área selecionada das superfícies. Após dois minutos foi realizado a secagem com uma compressa limpa, e repetido no quarto e sexto minuto. Para o GO3 foi repetido o mesmo protocolo do GHDEO3, com exceção do detergente enzimático.
Com a finalidade de avaliar o potencial da água ozonizada como solução desinfetante de alto nível, foi criado o protocolo do grupo GHDEO3, justificado pela capacidade de oferecer uma limpeza mais completa e uma desinfecção mais eficaz em comparação com métodos que utilizam um único agente. A combinação de detergente enzimático e água ozonizada proporcionou um método abrangente e robusto para enfrentar a complexidade das superfícies hospitalares e a diversidade dos desafios microbianos encontrados no ambiente hospitalar.
A análise quantitativa do grau de desinfecção foi realizada considerando a diferença antes e depois do procedimento de desinfecção para cada grupo a partir dos valores de ATP (bioluminescência, RLU), e uma análise qualitativa a partir do ensaio microbioló-gico automatizado (Phoenix, MD50, BD®). O conjunto de dados obtidos foram processados estatisticamente usando Microsoft Excel® 2013 e Origin® 8.5. O teste de normalidade de Kolmogorov-Smirnov foi aplicado aos dados coletados. Uma análise estatística intergrupo comparou os quatro grupos usando o teste ANOVA one-way, seguido do teste post-hoc de Bonferroni. Todas as análises de dados estatísticos foram realizadas com o programa Prism® 8.0 (GraphPad Software Inc., La Jolla, CA, USA), com um nível de significância de 5% (p<0,05). Para as análises qualitativas e caracterização dos microrganismos, foi utilizada a frequência relativa.
Ressalta-se que esse estudo é um recorte do projeto de Doutorado em Engenharia Biomédica aprovado pelo Comitê de Ética e Pesquisa da Universidade do Estado do Pará - UEPA sob o parecer: 4.743.235 (Certificado de Apresentação de Apreciação Ética: CAAE -39785220.4.0000.5168).
Resultados
Foram realizados um total de 540 ensaios de biolu-minescência em 15 superfícies assistenciais (colchão pneumático, grade lateral e mesa de cabeceira) para cada um dos quatro grupos (GC; GPH, GHDEO3 e GO3). Os resultados obtidos mostraram maior índice de contaminação para grade lateral da cama com média de 736,2 ± 190,4 URL, seguido da mesa de cabeceira com média de 718,6 ± 149,4 URL e do colchão pneumático que apresentou menor grau de contaminação com média de 331,4 ± 30,1 URL (Figura 2).
Figura 2
Determinação de ATP (Adenosina Trifosfato) pela técnica de Bioluminescência nas superfícies (a) e (b) colchão, (c) e (d) grade lateral, (e) e (d) mesa de cabeceira. * corresponde p<0.05 (0,05) com relação ao controle
Fonte: Elaborada pelos autores, 2023.
Para todos os grupos de intervenção, de todas as superfícies, após descontaminação observou-se uma redução significativa (p<0,0001) quando comparado com ao GC. O GHDEO3, comparado com o grupo do GO3 não apresentou diferença significativa (p>0,05) entre eles, indicando que a adição do detergente enzimático, neste protocolo, não interferiu na descontaminação das superfícies analisadas.
Ao comparar o GO3 com GPH, houve diferença significativa (p<0,05), indicando que a água ozonizada à uma concentração de 2,7 mg/L foi mais eficiente que o peróxido de hidrogênio à uma concentração de 664 mg/L.
Os resultados apresentados nos gráficos evidenciam uma tendência consistente em que os grupos GHDEO3 e GO3 demonstram menores níveis de luminescência de ATP em comparação com GPH. Nos três conjuntos de gráficos (a x b, c x d, e x f), GHDEO3 mostra-se como o método mais eficaz de desinfecção, seguido por GO3 e GPH. A presença do grupo controle (GC) nos gráficos (a c e) ressalta a eficácia dos métodos de desinfecção, mostrando reduções significativas na contaminação em comparação com nenhuma intervenção. Os dados sugerem que a desinfecção com GHDEO3 e GO3 é superior ao GPH.
A análise qualitativa demonstrou que das 55 amostras obtidas, 23,6% testaram positivo para bactérias MDR e 76,4% não mostrou crescimento microbiano. Dos resultados positivos, 50% encontraram-se no grupo gram-negativo, (Enterobacter cloacae, Klebsiella Pneumoniae, Acinetobacter spp.) e 50% testaram para gram-positivo (Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus schleiferi). As bactérias mais prevalentes foram Staphylococcus haemolyticus, Klebsiella pneumoniae e Acinetobacter spp (Quadro 1).
Quadro 1
Perfil dos microrganismos MDR em superfícies de uma UTI adulto antes e após processo de limpeza e desinfecção utilizando os protocolos propostos
Microrganismos antes da descontaminação
Perfil de Resistência a Antibióticos
Microrganismos após descontaminação
Superfície: Colchão
S. haemolyticus
CLIN/ CIP/ CLO/ ERI/ GEN/ MIN/ OXA/ RFM/ SUT/
Não detectado
S. schleiferi
CLI/ ERI
K. pneumoniae Acinetobacter spp.
AMP/ APS CEF/ CFP/ CAZ/ CRO/ CIP/ GEN/ LEV/PIP/ SUT/CIP/ ERT// FOS/ IMI/ MER/PIP
Acinetobacter spp.
AMP/ APS CEF/ CFP/ CAZ/ CRO/ CIP/ GEN/ LEV/PIP/ SUT
Superfície: Grade Lateral
S. epidermidis
CIP/ CLI/ ERI/ GEN/ SUT
Não detectado
S. haemolyticus
CLO/ CLIN /CIP/ERI/ GEN/ LNZ/ MIN/ OXA/ RFM/ SUT/ TEC
Superfície: Mesa de Cabeceira
S. haemolyticus
CLI/ CIP/ CLO/ ERI/ GEN/ LNZ/ MIN/ OXA/ RFM/ LNZ/ TEC/ SUT
Não detectado
E. cloacae
AMP/ APS/ SUT
CLIN - Clindamicina; CIP - Ciprofloxacina; ERI - Eritromicina; GEN - Gentamicina; MIN - Minociclina; OXA - Oxacilina; RFM - Rifampicina; SUT - Trimetoprim-Sulfametoxazol; CLO - Clorafenicol; AMP - Ampicilina; CAZ CEF - Ceftazidima; CRO - Ceftriaxona; CFZ - Cefazolina; CFP - Cefepima; FOS - Fosfomicina; IMI - Imipenem; LEV - Levofloxacina; MER - Meropenem; ERT - Ertapenem; LNZ - Linezolida; APS - Ampicilina-Sulbactam; PIP -Piperacilina-Tazobactam; TEC - Teicoplanina
Discussão
O presente estudo avaliou a eficácia da água ozonizada na descontaminação de superfícies, em comparação ao peróxido de hidrogênio, tradicionalmente adotado em práticas hospitalares globais.(17)
Para o colchão pneumático, se obteve média de 331,4 URL e uma expressiva presença de mi-crorganismos patogênicos, conforme a análise mi-crobiológica. Esse fato pode ser atribuído ao maior tempo de contato com o paciente e/ou condições de temperatura e umidade propícias ao crescimento microbiano.
Com relação a contaminação por microrga-nismos presentes no colchão, foram encontrados: Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus schleiferi, Klebsiella pneumoniae e Acinetobacter spp. A respeito Staphylococcus haemolyticus e Staphylococcus schleiferi, estafilococos gram-positivos, são descritos como bactérias nosocomiais, com destaque para MDR, causadoras de IRAS como endocardite, bactere-mia,(18) meningite e infecções.(19)
A presença desses agentes patogênicos, por si só, não configura um risco direto de transmissão; no entanto, a interação entre fatores ambientais e o hospedeiro susceptível pode facilitar a disseminação de infecções relacionadas à assistência à saúde (IRAS).(4,20)
Outro fator a ser considerado é a transferência destes microrganismos que pode ocorrer por meio do contato direto com superfícies contaminadas ou através de aerossóis em procedimentos assistenciais. Sobre a Klebsiella pneumoniae e Acinetobacter spp. estes tem sido relacionados ao tempo de permanência em UTI,(20,21) são bactérias gram-negativas anaeróbia facultativa, com capacidade de produzir enzimas ß-lactamase capazes de hidrolisar anéis ß-lactâmicos de antibióticos como penicilinas, cefalosporinas e carbapenêmicos. Tem como principal fonte de contaminação o trato gastrointestinal, que contaminam as superfícies hospitalares podendo ser transferidos por mãos tanto de funcionários quanto dos pacientes, formando biofilmes de difícil remoção.(21,22)
No entanto, os protocolos utilizados neste estudo conseguiram eliminar não só a Klebsiella pneumoniae, que é reconhecida pela sua importância epidemiológica, mas também todos os patógenos encontrados nas superfícies avaliadas, o que sugere a eficácia da água ozonizada na concentração de 2,7 mg/L como um desinfetante de alto nível. Esse efeito está relacionado à sua ação oxidante, liberando radicais livres que inativam bactérias, fungos, vírus e protozoários.(23,24,25)
Esses resultados corroboram com os encontrados no estudo de revisão de literatura integrativa sobre o uso do O3 para desinfetar superfícies, que revelou a ação do O3 em diferentes microrganismos, indicando uma taxa de inibição igual ou superior a 90%, o elegendo como uma nova proposta para o desenvolvimento de novos protocolos de descontaminação.(26)
Já os Acinetobacter spp. são bacilos aeróbios gram-negativos classificados como membros da família Moraxellaceae, que sobrevivem em superfícies secas por até um mês, e muitas vezes, permanecem na pele dos profissionais de saúde aumentando a probabilidade de colonização de pacientes e contaminação de equipamentos.(27)
Estudos experimentais, mostraram a eficácia da água ozonizada como microbicida.(23,24,25) No entanto, seu uso deve ser cuidadosamente gerenciado para evitar exposição ao gás ozônio, que pode levar ao comprometimento respiratório, a manipulação de agentes químicos, como produtos oxidantes e de alta reatividade usados na desinfecção, requer atenção especial, embora eficazes na eliminação de patógenos, podem apresentar riscos por contato direto ou inalatório.
Com relação ao preparo da água ozonizada geralmente é realizado por profissionais treinados, podem fazer parte da equipe de manutenção de um hospital ou serem técnicos especializados contratados para essa finalidade O preparo seguro da água ozonizada requer o uso de uma câmera exaustora devido à toxicidade do ozônio em altas concentrações. Essa exigência implica a necessidade de uma infraestrutura especial planejada, incluindo sistemas de ventilação adequados para dispersar o ozônio de maneira segura, sensores de detecção de ozônio para monitorar os níveis no ambiente.(28)
Outrossim, é fundamental que os profissionais utilizem equipamentos de proteção individual (EPIs) adequados, como máscaras respiratórias com filtro de carvão ativado, luvas de silicone, aventais de mangas longas e óculos de proteção, para mitigar os riscos de exposição durante o preparo, e utilização da água ozonizada.(14)
Acerca do Staphylococcus schleiferi, encontrado nos colchões das amostras deste estudo, mostrou-se sensível à água ozonizada a uma concentração de 2,7 mg/L. Esses achados corroboram com os resultados de um estudo que avaliou a eficácia da água ozonizada na desinfecção de superfícies de mesas de instrumental, onde foi identificado a presença de cocos gram-positivos antes do processo de descontaminação, mas após o uso da água ozonizada, não foi detectado crescimento microbiano.(28)
Nessa perspectiva, outro estudo utilizou água ozonizada como desinfetante de alto nível para inativar Staphylococcus aureus em um protocolo experimental de contaminação por colonoscópio com resultado eficaz.(29) Resultados semelhantes foram observados em outro estudo,(16) incluindo a inativação de MDR.(20)
Com relação as grades laterais da cama, que obteve o maior índice de contaminação por meio da bioluminescência com média de 736,2 URL, foram encontrados resultados de um estudo que sugerem que a fonte de contaminação pode estar relacionada tanto aos pacientes, quanto aos profissionais de saúde.(30)
Os microrganismos encontrados nas amostras das grades laterais da cama (Staphylococcus epidermidis e Staphylococcus haemolyticus gram-positivo), esses tem sido descritos como agentes causadores de infecção da corrente sanguínea, além de estarem associados à IRAS, que podem acometer o indivíduo, principalmente quando o sistema imunológico está comprometido.(31,32,33)
No entanto, um achado inesperado deste estudo foi a elevada contaminação da mesa de cabeceira com média de 718,6 URL, por se tratar de um hospital acreditado pela Organização Nacional de Acreditação nível 3 (ONA) o qual tem protocolos rígidos de limpeza e desinfecção voltados para segurança do paciente com objetivo de prevenção das IRAS.
Além disso, os microrganismos isolados nesse local foram Staphylococcus haemolyticus discutido anteriormente e a Enterobacter cloacae gram-negativo, que pode estar relacionada a contaminação das mãos durante a troca de fralda, indicando uma higienização deficiente das mãos após a manipulação realizadas pelos profissionais.
Esse resultado corrobora com os encontrados em estudo que observou que a contaminação de superfícies pode persistir mesmo após processos de descontaminação, devido à formação de biofilmes. Essas estruturas complexas protegem as comunidades microbianas aderidas às superfícies, dificultando a ação de agentes antimicrobianos.(10) Essa observação é corroborada em estudo que evidencia como os biofilmes presentes em superfícies ambientais de UTI podem abrigar bactérias multirresistentes, mostrando a dificuldade de erradicá-los e a necessidade de métodos de desinfecção mais eficazes(34)
O protocolo do GPH, que utilizou o Oxivir Five 16 Concentrate em uma concentração de 664 mg/L, mostrou-se eficaz na descontaminação das superfícies avaliadas. Este método é considerado o padrão ouro para a desinfecção de alto nível devido à sua ação rápida, que ocorre por meio da desnaturação de proteínas e ruptura da membrana celular. No entanto, ele tem um custo relativamente alto e não é capaz de eliminar formas esporuladas em baixas concentrações.(35)
Portanto, o ambiente hospitalar requer uma abordagem multifacetada para a prevenção de IRAS. Isso inclui não apenas a melhoria contínua das técnicas de descontaminação, mas também uma ênfase renovada na proteção ocupacional para garantir a segurança de todos os usuários do ambiente de saúde.
A pesquisa confirmou que o grupo GHDEO3 demonstrou uma eficácia equivalente ao grupo GO3 na desinfecção das superfícies investigadas. Este achado é extremamente importante, pois indica que ambos os métodos são eficazes na redução da contaminação microbiana. No entanto, é importante reconhecer algumas limitações do estudo: a investigação não explorou o efeito residual da ausência de MDR nas superfícies tratadas.
A multifatoriedade da recontaminação, que inclui fatores como a frequência de uso das superfícies, os procedimentos realizados e a qualidade do ar ambiente, não foi avaliada em profundidade. Além disso, o estudo foi realizado em um único centro e não estabeleceu uma correlação direta com as taxas de IRAS. O método de inspeção visual também não foi incluído no protocolo do estudo. Portanto, embora os resultados sejam promissores, são necessárias mais pesquisas para confirmar a eficácia da água ozonizada na prevenção de IRAS em diferentes contextos e configurações assistenciais, garantindo assim a manutenção de um ambiente hospitalar seguro.
Conclusão
A água ozonizada se mostrou uma alternativa promissora para a descontaminação de superfícies assistenciais contaminadas por microrganismos MDR em UTIs. Tem como vantagens a sua decomposição espontânea em substâncias em oxigênio e o baixo custo. Esta abordagem não só minimiza o risco ambiental, mas também atua efetivamente contra patógenos resistentes a múltiplos medicamentos, destacando-se como um desinfetante de alto nível, contribuindo para a segurança e controle de infecções em ambientes hospitalares críticos.
Referências
1
1 van Arkel A, Willemsen I, Kilsdonk-Bode L, Vlamings-Wagenaars S, van Oudheusden A, Waegemaeker P, et al.; i-4-1-Health Study Group. ATP measurement as an objective method to measure environmental contamination in 9 hospitals in the Dutch/Belgian border area. Antimicrob Resist Infect Control. 2020;9(1):77.
van Arkel
A
Willemsen
I
Kilsdonk-Bode
L
Vlamings-Wagenaars
S
van Oudheusden
A
Waegemaeker
P
i-4-1-Health Study Group
ATP measurement as an objective method to measure environmental contamination in 9 hospitals in the Dutch/Belgian border area.
Antimicrob Resist Infect Control
2020
9
1
77
77
2
2 Furlan MC, Ferreira AM, Rigotti MA, Guerra OG, Frota OP, Sousa AF, et al. Correlation among monitoring methods of surface cleaning and disinfection in outpatient facilities. Acta Paul Enferm. 2019;32:282-9.
Furlan
MC
Ferreira
AM
Rigotti
MA
Guerra
OG
Frota
OP
Sousa
AF
Correlation among monitoring methods of surface cleaning and disinfection in outpatient facilities.
Acta Paul Enferm
2019
32
282
289
3
3 Protano C, Cammalleri V, Romano Spica V, Valeriani F, Vitali M. Hospital environment as a reservoir for cross transmission: cleaning and disinfection procedures. Ann Ig. 2019;31(5):436-48.
Protano
C
Cammalleri
V
Romano
Spica V
Valeriani
F
Vitali
M.
Hospital environment as a reservoir for cross transmission: cleaning and disinfection procedures.
Ann Ig
2019
31
5
436
448
4
4 Aiesh BM, Qashou R, Shemmessian G, Swaileh MW, Abutaha SA, Sabateen A, et al. Nosocomial infections in the surgical intensive care unit: an observational retrospective study from a large tertiary hospital in Palestine. BMC Infect Dis. 2023;23(1):686.
Aiesh
BM
Qashou
R
Shemmessian
G
Swaileh
MW
Abutaha
SA
Sabateen
A
Nosocomial infections in the surgical intensive care unit: an observational retrospective study from a large tertiary hospital in Palestine.
BMC Infect Dis
2023
23
1
686
686
5
5 World Health Organization (WHO). Global report on infection prevention and control. Geneva: WHO; 2022 [cited 2022 Sep 24]. Available from: https://www.who.int/publications/i/item/9789240051164
World Health Organization (WHO)
Global report on infection prevention and control
Geneva
WHO
2022
[cited 2022 Sep 24]. Available from: https://www.who.int/publications/i/item/9789240051164
6
6 Centers for Disease Control and Prevention. Antibiotic resistance threats in the United States; 2019. Available from: https://www.cdc.gov/antimicrobial-resistance/data-research/threats/index.html
Centers for Disease Control and Prevention
Antibiotic resistance threats in the United States
2019
Available from: https://www.cdc.gov/antimicrobial-resistance/data-research/threats/index.html
7
7 O'neill J. Tackling drug-resistant infections globally: final report and recommendations. The review on antimicrobial resistance. United Kingdom: Review on Antimicrobial Resistancy; 2016.p.1-80.
O'neill
J.
Tackling drug-resistant infections globally: final report and recommendations. The review on antimicrobial resistance
United Kingdom
Review on Antimicrobial Resistancy
2016
1
80
8
8 Edmiston CE Jr, Spencer M, Lewis BD, Rossi PJ, Brown KR, Malinowski M, et al. Assessment of a novel antimicrobial surface disinfectant on inert surfaces in the intensive care unit environment using ATP-bioluminesence assay. Am J Infect Control. 2020;48(2):143-6.
Edmiston
CE
Jr
Spencer
M
Lewis
BD
Rossi
PJ
Brown
KR
Malinowski
M
Assessment of a novel antimicrobial surface disinfectant on inert surfaces in the intensive care unit environment using ATP-bioluminesence assay.
Am J Infect Control
2020
48
2
143
146
9
9 Deshpande A, Dunn AN, Fox J, Cadnum JL, Mana TS, Jencson A, et al. Monitoring the effectiveness of daily cleaning practices in an intensive care unit (ICU) setting using an adenosine triphosphate (ATP) bioluminescence assay. Am J Infect Control. 2020;48(7):757-60.
Deshpande
A
Dunn
AN
Fox
J
Cadnum
JL
Mana
TS
Jencson
A
Monitoring the effectiveness of daily cleaning practices in an intensive care unit (ICU) setting using an adenosine triphosphate (ATP) bioluminescence assay.
Am J Infect Control
2020
48
7
757
760
10
10 Li D, Sangion A, Li L. Evaluating consumer exposure to disinfecting chemicals against coronavirus disease 2019 (COVID-19) and associated health risks. Environ Int. 2020;145:106108.
Li
D
Sangion
A
Li
L.
Evaluating consumer exposure to disinfecting chemicals against coronavirus disease 2019 (COVID-19) and associated health risks.
Environ Int
2020
145
106108
106108
11
11 Silva Lima F, Miranda MK, da Silva Bezerra J, Ferreira MS, de Oliveira SM, de Aguiar Valentim L, et al. Água ozonizada: uma nova proposta na desinfecção de superfícies em salas de cirurgias ortopédicas. Rev Eletrôn Acervo Saúde. 2022;15(2):e9588.
Silva
Lima F
Miranda
MK
da Silva
Bezerra J
Ferreira
MS
de Oliveira
SM
de Aguiar
Valentim L
Água ozonizada: uma nova proposta na desinfecção de superfícies em salas de cirurgias ortopédicas.
Rev Eletrôn Acervo Saúde
2022
15
2
e9588
12
12 Liaqat S, Tariq IS, Hayat B, Mobeen S, Fayyaz H, Jabeen MA. Therapeutic effects and uses of ozone in dentistry: a systematic review. Ozone Sci Eng. 2022;45(2):1-11.
Liaqat
S
Tariq
IS
Hayat
B
Mobeen
S
Fayyaz
H
Jabeen
MA.
Therapeutic effects and uses of ozone in dentistry: a systematic review.
Ozone Sci Eng
2022
45
2
1
11
13
13 Breidablik HJ, Lysebo DE, Johannessen L, Skare Å, Andersen JR, Kleiven OT. Ozonized water as an alternative to alcohol-based hand disinfection. J Hosp Infect. 2019;102(4):419-24.
Breidablik
HJ
Lysebo
DE
Johannessen
L
Skare
Å
Andersen
JR
Kleiven
OT.
Ozonized water as an alternative to alcohol-based hand disinfection.
J Hosp Infect
2019
102
4
419
424
14
14 Comissão Nacional de Incorporação de Tecnologias no Sistema Único de Saúde - CONITEC. Avaliação de Tecnologias em Saúde. Diretrizes Metodológicas. Brasília(DF): CONITEC; sd. [citado 2024 Mai 30]. Disponível em: https://www.gov.br/conitec/pt-br/assuntos/avaliacao-de-tecnologias-em-saude/diretrizes-metodologicas.
Comissão Nacional de Incorporação de Tecnologias no Sistema Único de Saúde - CONITEC
Avaliação de Tecnologias em Saúde. Diretrizes Metodológicas
Brasília(DF)
CONITEC
sd. [citado 2024 Mai 30]. Disponível em: https://www.gov.br/conitec/pt-br/assuntos/avaliacao-de-tecnologias-em-saude/diretrizes-metodologicas.
15
15 Kantarci N, Borak F, Ulger KO. Bubble column reactors. Process Biochem. 2005;40(7):2263-83.
Kantarci
N
Borak
F
Ulger
KO.
Bubble column reactors.
Process Biochem
2005
40
7
2263
2283
16
16 Oliveira CR, Carvalho MC, Schmitz GV, Almeida T, Carvalho HC, Fernandes AB, et al. Ozonated Water in Disinfection of Hospital Instrument Table. Res Biomed Eng. 2023;39(2):329-34.
Oliveira
CR
Carvalho
MC
Schmitz
GV
Almeida
T
Carvalho
HC
Fernandes
AB
Ozonated Water in Disinfection of Hospital Instrument Table.
Res Biomed Eng
2023
39
2
329
334
17
17 Humayun T, Qureshi A, Falah SAR, Carig J, Humayun F. Efficacy of hydrogen peroxide fumigation in improving disinfection of hospital rooms and reducing the number of microorganisms. J Ayub Med Coll Abbottabad. 2019; 31(Suppl 1)(4):S646-S650.
Humayun
T
Qureshi
A
Falah
SAR
Carig
J
Humayun
F.
Efficacy of hydrogen peroxide fumigation in improving disinfection of hospital rooms and reducing the number of microorganisms.
J Ayub Med Coll Abbottabad
2019
31
1
S646
S650
4.
18
18 Musci T, Grubitzsch H. Healthcare-Associated Infective Endocarditis-Surgical Perspectives. J Clin Med. 2022;11(17):4957.
Musci
T
Grubitzsch
H.
Healthcare-Associated Infective Endocarditis-Surgical Perspectives.
J Clin Med
2022
11
17
4957
4957
19
19 Blot S, Ruppé E, Harbarth S, Asehnoune K, Poulakou G, Luyt CE, et al. Healthcare-associated infections in adult intensive care unit patients: changes in epidemiology, diagnosis, prevention and contributions of new technologies. Intensive Crit Care Nurs. 2022;70(103227):103227.
Blot
S
Ruppé
E
Harbarth
S
Asehnoune
K
Poulakou
G
Luyt
CE
Healthcare-associated infections in adult intensive care unit patients: changes in epidemiology, diagnosis, prevention and contributions of new technologies.
Intensive Crit Care Nurs
2022
70
103227
103227
103227
20
20 de Paula Nascente E, Rauecker UN, Teles AV, Divino LD, Chagas SR, Pascoal LM. Inactivation of multidrug-resistant salmonella heidelberg isolated from pigs by ozonated water under different conditions. Ozone Sci Eng. 2021;44(4):363-71.
de Paula
Nascente E
Rauecker
UN
Teles
AV
Divino
LD
Chagas
SR
Pascoal
LM.
Inactivation of multidrug-resistant salmonella heidelberg isolated from pigs by ozonated water under different conditions.
Ozone Sci Eng
2021
44
4
363
371
21
21 Baek EH, Kim SE, Kim S, Lee S, Cho OH, In Hong S, et al. Successful control of an extended-spectrum beta-lactamase-producing Klebsiella pneumoniae ST307 outbreak in a neonatal intensive care unit. BMC Infect Dis. 2020;20(1):166.
Baek
EH
Kim
SE
Kim
S
Lee
S
Cho
OH
In
Hong S
Successful control of an extended-spectrum beta-lactamase-producing Klebsiella pneumoniae ST307 outbreak in a neonatal intensive care unit.
BMC Infect Dis
2020
20
1
166
166
22
22 Taoufik L, Amrani Hanchi A, Fatiha B, Nissrine S, Mrabih Rabou MF, Nabila S. Emergence of OXA-48 Carbapenemase producing klebsiella pneumoniae in a neonatal intensive care unit in Marrakech, Morocco. Clin Med Insights Pediatr. 2019;13:1179556519834524.
Taoufik
L
Amrani
Hanchi A
Fatiha
B
Nissrine
S
Mrabih
Rabou MF
Nabila
S.
Emergence of OXA-48 Carbapenemase producing klebsiella pneumoniae in a neonatal intensive care unit in Marrakech, Morocco.
Clin Med Insights Pediatr
2019
13
1179556519834524
1179556519834524
23
23 Akbar A, Medina A, Magan N. Potential control of mycotoxigenic fungi and ochratoxin a in stored coffee using gaseous ozone treatment. Microorganisms. 2020;8(10):1462.
Akbar
A
Medina
A
Magan
N.
Potential control of mycotoxigenic fungi and ochratoxin a in stored coffee using gaseous ozone treatment.
Microorganisms
2020
8
10
1462
1462
24
24 Porto YD, Trombete FM, Freitas-Silva O, de Castro IM, Direito GM, Ascheri JL. Gaseous ozonation to reduce aflatoxins levels and microbial contamination in corn grits. Microorganisms. 2019;7(8):220.
Porto
YD
Trombete
FM
Freitas-Silva
O
de Castro
IM
Direito
GM
Ascheri
JL.
Gaseous ozonation to reduce aflatoxins levels and microbial contamination in corn grits.
Microorganisms
2019
7
8
220
220
25
25 Jiang HJ, Chen N, Shen ZQ, Yin J, Qiu ZG, Miao J, et al. Inactivation of Poliovirus by Ozone and the Impact of Ozone on the Viral Genome. Biomed Environ Sci. 2019;32(5):324-33.
Jiang
HJ
Chen
N
Shen
ZQ
Yin
J
Qiu
ZG
Miao
J
Inactivation of Poliovirus by Ozone and the Impact of Ozone on the Viral Genome.
Biomed Environ Sci
2019
32
5
324
333
26
26 Simplício IB, Sousa SC, Thomaz TS, Lima FS, Bezerra JS, Carvalho MC, et al. Ozone Use in Surface Disinfection: An Integrative Review. Acta Paul Enferm. 2023;36:eAPE00542.
Simplício
IB
Sousa
SC
Thomaz
TS
Lima
FS
Bezerra
JS
Carvalho
MC
Ozone Use in Surface Disinfection: An Integrative Review.
Acta Paul Enferm
2023
36
eAPE00542
27
27 Ababneh Q, Abulaila S, Jaradat Z. Isolation of extensively drug resistant Acinetobacter baumannii from environmental surfaces inside intensive care units. Am J Infect Control. 2022;50(2):159-65.
Ababneh
Q
Abulaila
S
Jaradat
Z.
Isolation of extensively drug resistant Acinetobacter baumannii from environmental surfaces inside intensive care units.
Am J Infect Control
2022
50
2
159
165
28
28 Rutala, WA, Weber, DJ. Best practices for disinfection of noncritical environmental surfaces and equipment in health care facilities: A bundle approach. American journal of infection control, v. 47, p. A96-A105, 2019.
Rutala
WA
Weber
DJ.
Best practices for disinfection of noncritical environmental surfaces and equipment in health care facilities: A bundle approach.
American journal of infection control
47
A96
A105
2019
29
29 Carvalho MC, Fernandes AB, Carvalho HC, Zângaro RA, Lima CJ. Preliminary study: disinfection of colonoscope using a reprocessing system based on a hydrodynamic model with ozonated water. Ozone Sci Eng. 2023;45(4):419-30.
Carvalho
MC
Fernandes
AB
Carvalho
HC
Zângaro
RA
Lima
CJ.
Preliminary study: disinfection of colonoscope using a reprocessing system based on a hydrodynamic model with ozonated water.
Ozone Sci Eng
2023
45
4
419
430
30
30 Boyle MA, Kearney A, Carling PC, Humphreys H. 'Off the rails': hospital bed rail design, contamination, and the evaluation of their microbial ecology. J Hosp Infect. 2019;103(1):e16-22.
Boyle
MA
Kearney
A
Carling
PC
Humphreys
H.
'Off the rails': hospital bed rail design, contamination, and the evaluation of their microbial ecology.
J Hosp Infect
2019
103
1
e16
e22
31
31 Shraddha S, Kaushik V, Tiwari V. Role of Biofilms in Hospital-Acquired Infections (HAIs). Understanding microbial biofilms. Elsevier; 2023. p. 209-45.
Shraddha
S
Kaushik
V
Tiwari
V.
Role of Biofilms in Hospital-Acquired Infections (HAIs). Understanding microbial biofilms
Elsevier
2023
209
245
32
32 Eltwisy HO, Howida OT, Mahmoud HR, Ibrahim MS, Mohamed AE. Infecções clínicas, resistência a antibióticos e patogênese de staphylococcus haemolyticus. Microrganismos. 2022;10(6):1130.
Eltwisy
HO
Howida
OT
Mahmoud
HR
Ibrahim
MS
Mohamed
AE.
Infecções clínicas, resistência a antibióticos e patogênese de staphylococcus haemolyticus.
Microrganismos
2022
10
6
1130
1130
33
33 Sahiledengle B. Decontamination of patient equipment: nurses' self-reported decontamination practice in hospitals of southeast Ethiopia. BMC Res Notes. 2019 Jul;12(1):392.
Sahiledengle
B.
Decontamination of patient equipment: nurses' self-reported decontamination practice in hospitals of southeast Ethiopia.
BMC Res Notes
2019
07
12
1
392
392
34
34 Hu H, Johani K, Gosbell IB, Jacombs AS, Almatroudi A, Whiteley GS, et al. Intensive care unit environmental surfaces are contaminated by multidrug-resistant bacteria in biofilms: combined results of conventional culture, pyrosequencing, scanning electron microscopy, and confocal laser microscopy. J Hosp Infect. 2015;91(1):35-44.
Hu
H
Johani
K
Gosbell
IB
Jacombs
AS
Almatroudi
A
Whiteley
GS
Intensive care unit environmental surfaces are contaminated by multidrug-resistant bacteria in biofilms: combined results of conventional culture, pyrosequencing, scanning electron microscopy, and confocal laser microscopy.
J Hosp Infect
2015
91
1
35
44
35
35 De Matteis S, Ronsmans S, Nemery B. Respiratory Health Effects of Exposure to Cleaning Products. Clin Chest Med. 2020;41(4):641-50.
De Matteis
S
Ronsmans
S
Nemery
B.
Respiratory Health Effects of Exposure to Cleaning Products.
Clin Chest Med
2020
41
4
641
650
10.37689/acta-ape/2025AO0003232i
Original Article
Ozonated water for disinfecting surfaces in Intensive Care Units
0000-0001-8271-9569
Simplicio
Irinéia de Oliveira Bacelar
1
2
contributed to study design, data analysis and interpretation, article writing and approval of the final version to be published
0000-0001-9610-0468
Miranda
Monica Karla Vojta
1
contributed to study design, data analysis and interpretation, article writing and approval of the final version to be published
0000-0001-9404-0297
Bezerra
Jociléia da Silva
1
contributed to study design, data analysis and interpretation, article writing and approval of the final version to be published
0000-0001-8924-8931
Ferreira
Mariane Santos
1
contributed to study design, data analysis and interpretation, article writing and approval of the final version to be published
0000-0003-0822-2364
Marinho
Nelly Mara Vinhote
3
contributed to study design, data analysis and interpretation, article writing and approval of the final version to be published
0000-0002-7919-6098
Fernandes
Adriana Barrinha
1
4
contributed to study design, data analysis and interpretation, article writing and approval of the final version to be published
0009-0000-6184-2779
Lima
Carlos José de
1
2
contributed to study design, data analysis and interpretation, article writing and approval of the final version to be published
0000-0002-2880-0507
Alves
Leandro Procópio
1
4
contributed to study design, data analysis and interpretation, article writing and approval of the final version to be published
1
Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, Brazil
2
Universidade do Estado do Pará, Santarém, PA, Brazil
3
Randox Laboratories Ltd, Antrim, Northern Ireland, United Kingdom
4
Centro de Inovação, Tecnologia e Educação, São Paulo, SP, Brazil
Corresponding author:Corresponding author Irinéia de Oliveira Bacelar Simplicio, E-mail: irineiabacelar12@hotmail.com
Associate Editor
Marcia Barbieri, (https://orcid.org/0000-0002-4662-1983), Escola Paulista de Enfermagem, Universidade Federal de São Paulo, São Paulo, SP, Brasil
Conflicts of interest:
nothing to declare.
eAPE0003232i
Abstract
Objective:
To assess the effectiveness of ozonated water in disinfecting surfaces in an Intensive Care Unit in the countryside of the Amazon.
Methods:
This is an exploratory and descriptive research. To select the sample, three distinct areas were selected for each surface of the 15 care units assessed (air mattress, bed rails and bedside table). Each area was subdivided into four subgroups: Control Group (CG), Hydrogen Peroxide Group (HPG), Hybrid Group (HDEO3G) and Ozonated Water Group (O3G). These were subjected to 12 adenosine triphosphate (ATP) bioluminescence tests per surface, totaling 36 tests per care unit. The sample acquisition area was delimited at 100 cm2 for each test. Bioluminescence (SystemSure Plus, Hygiena®) and automated microbiological (Phoenix M50, BD®) methods were used to analyze the samples.
Results:
The results of the intervention groups (HDEO3G and O3G) in all areas showed a significant reduction after decontamination (p<0.0001) compared to the control group. When comparing O3G and HPG, it was found that there was a significant difference between them (p<0.05), with O3G being more effective. Of the qualitative samples assessed, only CG (23.6%) tested positive for multidrug-resistant (MDR) bacteria on all surfaces tested.
Conclusion:
The use of ozonated water for disinfecting surfaces in ICUs contaminated with MDR is promising, as it is an alternative that does not generate environmental waste and has low toxicity. Therefore, the use of ozonated water can be considered an alternative for decontaminating surfaces in critical clinical/hospital environments.
Keywords
Disinfection
Ozone
Ozonation
Adenosine triphosphate
Cross infection
Intensive care units
Introduction
Nosocomial environments can act as a reservoir for opportunistic pathogens so that healthcare-associated infections (HAIs) are commonly associated with inadequate cleaning and disinfection of environments, and can be acquired not only by patients who are more susceptible, but also by hospital staff, although less frequently by visitors.(1,2)
HAIs represent a serious public health concern. (3,4) According to the World Health Organization (WHO), approximately 7% of patients in hospitals in high-income countries and 15% in low- and middle-income countries acquire some form of HAI during their hospital stay. Moreover, approximately 10% of HAI cases result in death due to complications of the infection.(5)
Managing these infections is further complicated by the high level of antimicrobial resistance. According to estimates from the Centers for Disease Control and Prevention (CDC), more than 2.8 million antibiotic-resistant infections and at least 35,000 deaths will occur in hospitals in the United States each year.(6) Antimicrobial resistance could lead to the deaths of 10 million people annually by 2050 at a total cost of $100 trillion without inter-vention.(7)
Controlling the spread of pathogens in hospital environments is essential to minimize the risk of HAI transmission. Methods for validating decontamination include visual inspection, microbiological analysis, and, more recently, the use of fluorescent markers, such as the adenosine triphosphate (ATP) bioluminescence method,(8) which provides objective assessment and immediate feedback on the presence of biological contamination.(9)
Some chemicals commonly used by healthcare providers for cleaning and disinfecting surfaces include 0.1% sodium hypochlorite, quaternary ammonium chloride, and hydrogen peroxide (HP). These chemicals are difficult to break down and leave harmful toxic residues that threaten human health.(10)
The use of ozonated water is an alternative and effective method for disinfecting surfaces.(11) Ozone (O3), with its instability and high oxidizing reactivity, has aroused the interest of researchers. Furthermore, O3 is considered a natural broad-spectrum germicide capable of inactivating viruses, bacteria, protozoa and fungi due to its oxidative capacity, causing damage to their cell membranes.(12)
Another characteristic of O3 is its ability to be dissolved in water, maintaining its microbicidal action.(13) Thus, this study assessed the effectiveness of ozonated water in disinfecting surfaces in an adult Intensive Care Unit (ICU) of a medium and high complexity public hospital in the countryside of the Amazon, Brazil.
Methods
This is an exploratory, descriptive study with a quantitative approach. The research setting was a medium and high complexity public hospital, which assists a population of approximately 1.1 million Brazilian Health System (SUS - Sistema Único de Saúde) users. It was carried out in the first half of 2022 in two stages: the first using a luminometer (SystemSure Plus, Hygiena®) to indicate the presence of biological contamination; and the second using automated microbiology (Phoenix M50, BD®) to identify, qualify and define the microbial resistance pattern of the samples analyzed.
The methods used in this study were the ATP bioluminescence test and automated microbiological analysis. The choice of the bioluminescence test is in line with the hospital's established practices for detecting biological contamination on surfaces. The combination of these two methods enables a robust and multidimensional surface decontamination assessment, which is essential for effective control of HAIs. Each method brings its own unique advantages, and when used together, they provide a comprehensive view that guides infection control actions, promoting a safer hospital environment for patients and healthcare professionals.
The bioluminescence test uses ATP detection to indicate the presence of biological contamination, a method that does not distinguish among types of microorganisms, but signals the presence of active biological matter.(2) In this study, the UltraSnap swab and the luminometer (SystemSure Plus Hygiena®) were used, which recommends a scale of ≤100 RLU to consider a surface adequately cleaned and disinfected.
To collect microbiological samples, a Stuart swab was used on the surfaces that presented the highest ATP value. The samples were seeded in petri dishes and transferred to the Phoenix system tubes used for bacterial identification (ID) and combo for the antimicrobial susceptibility test (AST), then transferred to the corresponding panel (gram-negative and/or gram-positive) in order to guarantee viability, purity and define the microbial resistance pattern of the analyzed samples.
To select the sample, three distinct areas were chosen for each surface of the 15 healthcare units assessed (air mattress, bed rails and bedside table). Each area was subdivided into four subgroups (CG, HPG, HDEO3G and O3G) and subjected to 12 ATP tests per surface, totaling 36 tests per healthcare unit. The sample acquisition area was delimited at 100 cm2 for each test.
Marking the areas on the bed rails presented challenges due to their irregular shape. We used a tape measure to precisely measure and mark the test areas, specifically in high-touch locations that are more likely to retain contamination. The test areas were marked with a circumference of 12 cm and a length of 8.33 cm, ensuring standardization of measurements.
Inclusion criteria for the samples involved beds that had been occupied for more than seven days, before concurrent cleaning and before patient bathing. Selection was based on bioluminescence results equal to or greater than 100 Relative Light Units (RLU), indicating the need for disinfection.
To determine the cost of decontaminating selected surfaces (air mattress, bed rails and bedside table) in an adult ICU with ozonated water, investments in an O3 generator (R$ 8,000.00) and additional infrastructure were necessary. The hospital already had essential elements, such as a reverse osmosis water filter (Permution RO0520l model, R$5,000.00), supply containers, fume hood (R$15,000.00), medical oxygen and personal protective equipment (PPE). Operating costs included electricity (R$209.00/ month), annual maintenance (R$4,000.00) and medical oxygen (R$300.00/month).
The cost of treated water per liter was R$0.50, considering the reverse osmosis system. The infrastructure included ventilation systems and O3 detection sensors, ensuring the safety of the researchers. The implementation followed CONITEC guidelines for safe and effective health practices.(14) Ozonated water was obtained using an O3 generator from OzonLife, Medical Systems®, Brazil. The oxygen flow rate of 1/8 L/min was adjusted at the inlet of the device, resulting in the output of O3 gas at a concentration of 50 mg/L.(11) A fume hood was used as a safety measure to produce ozonated water (Figure 1). The fluid was transferred to water using the bubble column reactor (BCR) system(15) through a sintered stainless steel diffuser immersed in 500 ml of water treated by reverse osmosis. Ozonated water was produced at a temperature of 6.9°C, reaching a concentration of 2.7 mg/L and saturating in 4 minutes. To preserve the microbicidal properties of the disinfectant solution of ozonated water, it was kept at a temperature between 8°C and 10°C. Using two 10 ml ice cubes each, they were made with the same degree of purity as the water used. The solution was stored in a glass container wrapped in ice for a period of 30 minutes at an average room temperature of 23°C for immediate use.
Figure 1
Schematic representation of the transfer of ozone gas to water treated by reverse osmosis inside a fume hood
Source: Adapted from Oliveira et al., 2023.(16)
For HPG, Oxivir Five 16 Concentrate (Diversey, Inc., Charlotte, NC) was used, with an initial HP concentration equivalent to 42.5 g/L. The solution used was obtained from dilution in a ratio of 1:64, which produces a final concentration of 664 mg/L of HP. This was sprayed onto the surfaces, and after two minutes was removed with the aid of disposable multipurpose cloths (Perfex®), according to the hospital's own decontamination protocol. Regarding HDEO3G, the surfaces were cleaned with enzymatic detergent (Neozime5®) at a concentration of 20mg/L, and then dried immediately with disposable multipurpose cloths (Perfex®). Immediately after drying, the selected surfaces were sprayed with ozonated water at a concentration of 2.7 mg/L and a temperature between 8°C and 10°C, perpendicularly and unidirectionally, at a distance of approximately 25 cm from each selected area of the surfaces. After two minutes, drying was performed with a clean compress, and repeated in the fourth and sixth minutes. For O3G, the same protocol as for HDEO3G was repeated, with the exception of the enzymatic detergent.
In order to assess the potential of ozonated water as a high-level disinfectant solution, the HDEO3G protocol was created, justified by its ability to provide more thorough cleaning and more effective disinfection compared to methods that use a single agent. The combination of enzymatic detergent and ozonated water provided a comprehensive and robust method to address the complexity of hospital surfaces and the diversity of microbial challenges encountered in hospital environments.
Quantitative analysis of the degree of disinfection was performed considering the difference before and after the disinfection procedure for each group from the ATP values (bioluminescence, RLU) and a qualitative analysis from automated microbiological assay (Phoenix, MD50, BD®). The obtained data set was statistically processed using Microsoft Excel® 2013 and Origin® 8.5. The Kolmogorov-Smirnov normality test was applied to the collected data. An intergroup statistical analysis compared the four groups using the one-way ANOVA test, followed by the Bonferroni post-hoc test. All statistical data analyses were performed with the Prism® 8.0 program (GraphPad Software Inc., La Jolla, CA, USA), with a significance level of 5% (p<0.05). For qualitative analyses and characterization of microorganisms, the relative frequency was used.
It should be noted that this study is an excerpt from a doctoral project in biomedical engineering approved by the Universidade do Estado do Pará (UEPA) Research Ethics Committee, under Opinion 4,743,235 and Certificate of Presentation of Ethical Consideration (CAAE - Certificado de Apresentação de Apreciação Ética) 39785220.4.0000.5168.
Results
A total of 540 bioluminescence tests were performed on 15 surfaces (air mattress, bed rail and bedside table) for each of the four groups (CG, HPG, HDEO3G and O3G). The results obtained showed a higher contamination rate for the bed rail with a mean of 736.2 ± 190.4 RLU, followed by the bedside table, with a mean of 718.6 ± 149.4 RLU, and the air mattress, which presented a lower degree of contamination, with a mean of 331.4 ± 30.1 RLU (Figure 2).
Figure 2
Determination of ATP (Adenosine Triphosphate) by the bioluminescence technique on the surfaces (a) and (b) mattress, (c) and (d) bed rail, (e) and (d) bedside table. * corresponds to p<0.05 (0.05) in relation to the control
Source: Prepared by the authors, 2023.
For all intervention groups, for all surfaces, after decontamination, a significant reduction (p<0.0001) was observed when compared to CG. HDEO3G compared to O3G did not present a significant difference (p>0.05) between them, indicating that the addition of the enzymatic detergent in this protocol did not interfere with the decontamination of the surfaces analyzed.
When comparing O3G with HPG, there was a significant difference (p<0.05), indicating that ozonated water at a concentration of 2.7 mg/L was more efficient than HP at a concentration of 664 mg/L.
The results presented in the graphs show a consistent trend in which HDEO3G and O3G demonstrate lower levels of ATP luminescence compared to HPG. In the three sets of graphs (a x b, c x d, e x f), HDEO3G is shown to be the most effective disinfection method, followed by O3G and HPG. The presence of CG in the graphs (a c e) highlights the effectiveness of the disinfection methods, showing significant reductions in contamination compared to no intervention. The data suggest that disinfection with HDEO3G and O3G is superior to HPG.
Qualitative analysis demonstrated that of the 55 samples obtained: 23.6% tested positive for MDR bacteria and 76.4% showed no microbi-al growth. Of the positive results, 50% were in the gram-negative group, (Enterobacter cloacae, Klebsiella Pneumoniae, Acinetobacter spp.) and 50% in the gram-positive group (Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus schleiferi). The most prevalent bacteria were Staphylococcus haemolyticus, Klebsiella pneumoniae and Acinetobacter spp (Chart 1).
Chart 1
Profile of MDR microorganisms on surfaces of an adult ICU before and after the cleaning and disinfection process using the proposed protocols
Microorganisms before decontamination
Antibiotic resistance profile
Microorganisms after decontamination
Surface: Mattress
S. haemolyticus
CLIN/ CIP/ CLO/ ERI/ GEN/ MIN/ OXA/ RFM/ SUT/
Not detected
S. schleiferi
CLI/ ERI
K. pneumoniae Acinetobacter spp.
AMP/ APS CEF/ CFP/ CAZ/ CRO/ CIP/ GEN/ LEV/PIP/ SUT/CIP/ ERT// FOS/ IMI/ MER/PIP
Acinetobacter spp.
AMP/ APS CEF/ CFP/ CAZ/ CRO/ CIP/ GEN/ LEV/PIP/ SUT
Surface: Bed Rail
S. epidermidis
CIP/ CLI/ ERI/ GEN/ SUT
Not detected
S. haemolyticus
CLO/ CLIN /CIP/ERI/ GEN/ LNZ/ MIN/ OXA/ RFM/SUT/TEC
Surface: Bedside Table
S. haemolyticus
CLI/ CIP/ CLO/ ERI/ GEN/ LNZ/ MIN/ OXA/ RFM/ LNZ/ TEC/ SUT
Not detected
E. cloacae
AMP/ APS/ SUT
CLIN - Clindamycin; CIP - Ciprofloxacin; ERI - Erythromycin; GEN - Gentamicin; MIN - Minocycline; OXA - Oxacillin; RFM - Rifampicin; SUT - Trimethoprim-Sulfamethoxazole; CLO - Chloraphenicol; AMP - Ampicillin; CAZ CEF - Ceftazidime; CRO - Ceftriaxone; CFZ - Cefazolin; CFP - Cefepime; FOS - Fosfomycin; IMI - Imipenem; LEV - Levofloxacin; MER - Meropenem; ERT - Ertapenem; LNZ - Linezolid; APS - Ampicillin-Sulbactam; PIP - Piperacillin-Tazobactam; TEC - Teicoplanin
Discussion
The present study assessed the effectiveness of ozonated water in surface decontamination compared to HP, traditionally adopted in global hospital practices.(17)
For the pneumatic mattress, an average of 331.4 RLUs was obtained, as well as a significant presence of pathogenic microorganisms, according to the microbiological analysis. This fact can be attributed to the longer contact time with patient and/or temperature and humidity conditions conducive to microbial growth.
Regarding contamination by microorganisms present in the mattress, we found Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus schleiferi, Klebsiella pneumoniae and Acinetobacter spp. With regard to Staphylococcus haemolyticus and Staphylococcus schleiferi, gram-positive staphylococci are described as nosocomial bacteria, with emphasis on MDR, causing HAIs such as endocarditis, bacteremia,(18) meningitis and infections.(19)
The presence of these pathogens does not pose a direct risk of transmission; however, the interaction between environmental factors and the susceptible host may facilitate the spread of HAIs.(4,20)
Another factor to be considered is the transfer of these microorganisms that can occur through direct contact with contaminated surfaces or through aerosols in healthcare procedures. Klebsiella pneumoniae and Acinetobacter spp have been related to the length of stay in the ICU.(20,21) They are facultatively anaerobic gram-negative bacteria capable of producing ß-lactamase enzymes capable of hydrolyzing ß-lactam rings of antibiotics such as penicillin, cephalosporins and carbapenems. Their main source of contamination is the gastrointestinal tract, which contaminates hospital surfaces and can be transferred by the hands of both staff and patients, forming biofilms that are difficult to remove.(21,22)
However, the protocols used in this study managed to eliminate not only Klebsiella pneumoniae, which is recognized for its epidemiological importance, but also all pathogens found on the surfaces assessed, which suggests the effectiveness of ozonated water at a concentration of 2.7 mg/L as a high-level disinfectant. This effect is related to its oxidizing action, releasing free radicals that inactivate bacteria, fungi, viruses and protozoa.(23,24,25)
These results support those found in the inte-grative literature review study on the use of O3 to disinfect surfaces, which revealed the action of O3 on different microorganisms, indicating an inhibition rate equal to or greater than 90%, electing it as a new proposal for the development of new decontamination protocols.(26)
Acinetobacter spp. are gram-negative aerobic bacilli classified as members of the Moraxellaceae family that survive on dry surfaces for up to a month, and often remain on healthcare professionals' skin, increasing the likelihood of patient colonization and equipment contamination.(27)
Experimental studies have shown the effectiveness of ozonated water as a microbicide.(23,24,25) However, its use must be carefully managed to avoid exposure to O3 gas, which can lead to respiratory impairment. Handling chemical agents, such as oxidizing and highly reactive products used in disinfection, requires special attention, although effective in eliminating pathogens, and they can present risks through direct contact or inhalation.
Concerning ozonated water preparation, it is generally carried out by trained professionals, who may be part of a hospital's maintenance team or specialized technicians hired for this purpose. The safe preparation of ozonated water requires the use of a fume hood due to the toxicity of O3 in high concentrations. This requirement implies the need for a special planned infrastructure, including adequate ventilation systems to disperse O3 safely, O3 detection sensors to monitor levels in the environment.(28)
Furthermore, it is essential that professionals use appropriate personal PPE, such as respiratory masks with activated carbon filters, silicone gloves, long-sleeved aprons and protective glasses, to mitigate the risks of exposure during the preparation and use of ozonated water.(14)
Staphylococcus schleiferi, found in the mattresses of the samples in this study, was shown to be sensitive to ozonated water at a concentration of 2.7 mg/L. These findings support the results of a study that assessed the effectiveness of ozonated water in disinfecting the surfaces of instrument tables, where the presence of gram-positive cocci was identified before the decontamination process, but after the use of ozonated water, no microbial growth was detected.(28)
In this perspective, another study used ozonated water as a high-level disinfectant to inactivate Staphylococcus aureus in an experimental colonoscope contamination protocol with effective results.(29) Similar results were observed in another study,(16) including MDR inactivation.(20)
Concerning the bed rails, which obtained the highest contamination rate through bioluminescence with an average of 736.2 RLU, results of a study were found that suggest that the source of contamination may be related to both patients and healthcare professionals..(30)
The microorganisms found in the samples from the bed rails (gram-positive Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus haemolyticus) have been described as agents that cause bloodstream infections, in addition to being associated with HAIs, which can affect the individual, especially when the immune system is compromised.(31,32,33)
However, an unexpected finding of this study was the high contamination of the bedside table with an average of 718.6 RLUs, as it is a hospital accredited by the Brazilian National Accreditation Organization (ONA - Organização Nacional de Acreditação) level 3 that has strict cleaning and disinfection protocols aimed at patient safety with the aim of preventing HAIs.
Furthermore, the microorganisms isolated at this site were Staphylococcus haemolyticus, discussed previously, and gram-negative Enterobacter cloacae, which may be related to hand contamination during diaper changing, indicating poor hand hygiene after handling by professionals.
This result supports those found in a study that observed that surface contamination can persist even after decontamination processes due to the formation of biofilms. These complex structures protect the microbial communities attached to surfaces, hindering the action of antimicrobial agents.(10) This observation is corroborated in a study that shows how biofilms present on environmental surfaces in ICUs can harbor multiresistant bacteria, showing the difficulty of eradicating them and the need for more effective disinfection methods.(34)
The HPG protocol, which used Oxivir Five 16 Concentrate at a concentration of 664 mg/L, proved to be effective in decontaminating the surfaces assessed. This method is considered the gold standard for high-level disinfection due to its rapid action, which occurs through protein denaturation and cell membrane rupture. However, it is relatively expensive and is not capable of eliminating spore forms at low concentrations.(35)
Therefore, hospital environments require a multifaceted approach to HAI prevention. This includes not only the continuous improvement of decontamination techniques, but also a renewed emphasis on occupational protection to ensure the safety of all users of the healthcare environment.
The research confirmed that HDEO3G demonstrated equivalent efficacy to O3G in disinfecting the surfaces investigated. This finding is extremely important as it indicates that both methods are effective in reducing microbial contamination. However, it is important to acknowledge some limitations of this study: the investigation did not explore the residual effect of the absence of MDR on the treated surfaces.
The multifactorial nature of recontamination, which includes factors such as frequency of surface use, procedures performed, and ambient air quality, was not assessed in depth. Furthermore, the study was conducted in a single center and did not establish a direct correlation with HAI rates. The visual inspection method was also not included in the study protocol. Therefore, although the results are promising, more research is needed to confirm the effectiveness of ozonated water in preventing HAIs in different contexts and care environments, thus ensuring the maintenance of a safe hospital environment.
Conclusion
Ozonated water has proven to be a promising alternative for decontaminating surfaces contaminated by MDR in ICUs. Its advantages include its spontaneous decomposition into oxygenated substances and its low cost. This approach not only minimizes environmental risk but also acts effectively against multidrug-resistant pathogens, standing out as a high-level disinfectant, contributing to safety and infection control in critical hospital environments.
References
Autoría
Irinéia de Oliveira Bacelar Simplicio
contribuíram com a concepção do estudo, análise e interpretação dos dados, redação do artigo e aprovação da versão final a ser publicada
Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi MorumbiBrasilSão Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, Brasil
Universidade do Estado do Pará, Santarém, PA, BrasilUniversidade do Estado do ParáBrasilSantarém, PA, BrasilUniversidade do Estado do Pará, Santarém, PA, Brasil
contribuíram com a concepção do estudo, análise e interpretação dos dados, redação do artigo e aprovação da versão final a ser publicada
Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi MorumbiBrasilSão Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, Brasil
contribuíram com a concepção do estudo, análise e interpretação dos dados, redação do artigo e aprovação da versão final a ser publicada
Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi MorumbiBrasilSão Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, Brasil
contribuíram com a concepção do estudo, análise e interpretação dos dados, redação do artigo e aprovação da versão final a ser publicada
Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi MorumbiBrasilSão Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, Brasil
contribuíram com a concepção do estudo, análise e interpretação dos dados, redação do artigo e aprovação da versão final a ser publicada
Randox Laboratories Ltd, Antrim, Irlanda do Norte, Reino UnidoRandox Laboratories LtdReino UnidoAntrim, Irlanda do Norte, Reino UnidoRandox Laboratories Ltd, Antrim, Irlanda do Norte, Reino Unido
contribuíram com a concepção do estudo, análise e interpretação dos dados, redação do artigo e aprovação da versão final a ser publicada
Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi MorumbiBrasilSão Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, Brasil
Centro de Inovação, Tecnologia e Educação, São Paulo, SP, BrasilCentro de Inovação, Tecnologia e EducaçãoBrasilSão Paulo, SP, BrasilCentro de Inovação, Tecnologia e Educação, São Paulo, SP, Brasil
contribuíram com a concepção do estudo, análise e interpretação dos dados, redação do artigo e aprovação da versão final a ser publicada
Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi MorumbiBrasilSão Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, Brasil
Centro de Inovação, Tecnologia e Educação, São Paulo, SP, BrasilCentro de Inovação, Tecnologia e EducaçãoBrasilSão Paulo, SP, BrasilCentro de Inovação, Tecnologia e Educação, São Paulo, SP, Brasil
contribuíram com a concepção do estudo, análise e interpretação dos dados, redação do artigo e aprovação da versão final a ser publicada
Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi MorumbiBrasilSão Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, Brasil
Centro de Inovação, Tecnologia e Educação, São Paulo, SP, BrasilCentro de Inovação, Tecnologia e EducaçãoBrasilSão Paulo, SP, BrasilCentro de Inovação, Tecnologia e Educação, São Paulo, SP, Brasil
Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi MorumbiBrasilSão Paulo, SP, BrasilUniversidade Anhembi Morumbi, São Paulo, SP, Brasil
Universidade do Estado do Pará, Santarém, PA, BrasilUniversidade do Estado do ParáBrasilSantarém, PA, BrasilUniversidade do Estado do Pará, Santarém, PA, Brasil
Randox Laboratories Ltd, Antrim, Irlanda do Norte, Reino UnidoRandox Laboratories LtdReino UnidoAntrim, Irlanda do Norte, Reino UnidoRandox Laboratories Ltd, Antrim, Irlanda do Norte, Reino Unido
Centro de Inovação, Tecnologia e Educação, São Paulo, SP, BrasilCentro de Inovação, Tecnologia e EducaçãoBrasilSão Paulo, SP, BrasilCentro de Inovação, Tecnologia e Educação, São Paulo, SP, Brasil
Figura 2
Determinação de ATP (Adenosina Trifosfato) pela técnica de Bioluminescência nas superfícies (a) e (b) colchão, (c) e (d) grade lateral, (e) e (d) mesa de cabeceira. * corresponde p<0.05 (0,05) com relação ao controle
Quadro 1
Perfil dos microrganismos MDR em superfícies de uma UTI adulto antes e após processo de limpeza e desinfecção utilizando os protocolos propostos
imageFigura 1
Representação esquemática de transferência do gás ozônio para água tratada por osmose reversa dentro de uma capela de exaustão
open_in_new
imageFigura 2
Determinação de ATP (Adenosina Trifosfato) pela técnica de Bioluminescência nas superfícies (a) e (b) colchão, (c) e (d) grade lateral, (e) e (d) mesa de cabeceira. * corresponde p<0.05 (0,05) com relação ao controle
open_in_new
Fonte: Elaborada pelos autores, 2023.
table_chartQuadro 1
Perfil dos microrganismos MDR em superfícies de uma UTI adulto antes e após processo de limpeza e desinfecção utilizando os protocolos propostos
Escola Paulista de Enfermagem, Universidade Federal de São PauloR. Napoleão de Barros, 754, 04024-002 São Paulo - SP/Brasil, Tel./Fax: (55 11) 5576 4430 -
São Paulo -
SP -
Brazil E-mail: actapaulista@unifesp.br
rss_feed
Stay informed of issues for this journal through your RSS reader