Bioimpedimetrisches Monitoring von Desinfektionsprozessen mittels polarisierbarer Membranmodelle

Abstract

In der Branche der Reinigungsdienstleistungen (z.B. Gebäude- und Industriereinigung, Aufbereitung von Textilien und Medizinprodukten) hat u.a. aufgrund des hohen Kostendrucks und zunehmenden Fachkräftemangels die Digitalisierung längst Einzug gehalten, wobei automatisierbare Verfahren auch im Rahmen des Qualitätsmanagements (QM) von Bedeutung sind. Reinigungsdienstleister und textile Dienstleister überwachen und dokumentieren kontinuierlich den Erfolg der von ihnen durchgeführten Dekontaminationsmaßnahmen, um geltenden Hygieneanforderungen nachweislich gerecht zu werden und somit Dienstleistungen zu erbringen, die mit den internen QM-Systemen ihrer Kunden aus dem Gesundheitswesen sowie der Lebensmittel- und Pharmaindustrie kompatibel sind. Bei Einsatz von Bioindikatoren zum Nachweis des Dekontaminationserfolgs sind externe Dienstleister gezwungen, Fachlabore mit der Auswertung zu beauftragen. Dies ist aufgrund der notwendigen Kultivierung mit einem hohen Zeitaufwand (mind. 2 Tage) und hohen Kosten verbunden. Aufgrund der langen Untersuchungsdauer können ggf. erforderliche Korrekturmaßnahmen nur mit zeitlicher Verzögerung erfolgen. Ferner birgt der Einsatz solcher Bioindikatoren die Gefahr der Verschleppung der Prüfmikroorganismen. Ziel des Forschungsvorhabens war, ein Verfahren zum bioimpedimetrischen Monitoring von Desinfektionsprozessen zu entwickeln, das auf der impedimetrischen Analyse an interdigitalen Mikroelektroden angelagerter polarisierbarer Membranmodelle beruht und eine unmittelbare Bewertung der Wirksamkeit von Dekontaminationsmaßnahmen (Desinfektion inkl. desinfizierender Reinigung, Sterilisation) erlaubt. Durch Inkludierung eines Polyelektrolyten (Polyacrylsäure oder Polystyrolsulfonat) bei der Herstellung liposomaler Membranen auf Basis des anionischen Phospholipid 1-Palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphorylglycerol in Kombination mit Stearylamin und Cholesterin ließen sich polarisierbare Membranmodelle erstellen, welche nach Anlagerung an interdigitale Mikroelektroden impedimetrisch charakterisiert werden konnten. Die zu messende Impedanz war von der Menge an intakten Membranmodellen abhängig. Folglich konnte eine Schädigung der Membranmodelle, die mit einer Abnahme der Membranintegrität bzw. einem Austritt des Polyelektrolyten einherging, impedimetrisch verfolgt werden. Unter Ermittlung eines geeigneten Frequenzbereiches wurde ein Messverfahren etabliert. Ferner wurden diverse Auswertemodelle erstellt, die u.a. eine Quantifizierung der Membranmodelle ermöglichten oder zur Beschreibung der Thermo- oder/und Chemosensitivität der polarisierbaren Membranmodelle dienten. Insbesondere um die Thermostabilität des grampositiven Prüforganismus E. faecium zu erlangen, erwies sich eine weitere Optimierung der liposomalen Membran als erforderlich. Nach Erprobung der Bioindikatoren unter praxisnahen Bedingungen wurden basierend auf den erzielten Forschungsergebnissen Konzepte zur in-situ-Erfassung der Impedanz des jeweiligen Bioindikators auf Basis polarisierbarer Membranmodelle und zur Datenübertragung mittels aktiver RFID-Technologie entwickelt. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde teilweise erreicht. Datei-Upload durch TIB