Bài Viết, Y Tế 4 Phương

Sử dụng UV-C để chống lại vi khuẩn kháng kháng sinh trong môi trường phẫu thuật và vết thương mãn tính

Posted on by Admin

 

Liz Stevens, nhà văn, Giải pháp UV
Staphylococcus vàng là một trong nhiều loại vi khuẩn có thể gây nhiễm trùng và nó được tìm thấy rộng rãi ở các cơ sở phẫu thuật và ở những bệnh nhân có vết thương mãn tính không lành. Trước đây, thuốc kháng sinh có hiệu quả chống lại loại vi khuẩn này, nhưng với sự gia tăng mạnh mẽ của các chủng kháng thuốc và đặc biệt là sự gia tăng của Staphylococcus Aureus kháng Methicillin (MRSA), các phương pháp thay thế để ngăn ngừa và diệt trừ nhiễm trùng do vi khuẩn này là cần thiết. MRSA là một trong những “siêu vi khuẩn” đầu tiên phát triển khả năng kháng kháng sinh do lạm dụng và sử dụng kháng sinh không phù hợp cho con người và vật nuôi. Bệnh tật và tử vong ở người do mầm bệnh kháng thuốc kháng sinh đang gia tăng trên toàn thế giới, được một số chuyên gia y tế coi là một đại dịch thầm lặng đang hình thành.

 

Hai bài thuyết trình tại Hội nghị Thế giới IUVA năm 2023 đề cập đến việc sử dụng UV-C như một phương pháp khử trùng mới chống lại MRSA tại các địa điểm phẫu thuật và để kiểm soát vết thương mãn tính. “Ứng dụng bước sóng 233 nm Far\UV-C để khử trùng da: Những cân nhắc về an toàn” được trình bày bởi Loris Busch, Charité – Universitätsmedizin Berlin. “Nền tảng trị liệu bằng ánh sáng UV-C cải tiến để khử nhiễm các vết thương mãn tính không lành” được trình bày bởi Mark Gerber, M.D., Spectrum Medical Technologies. UV Solutions đã trao đổi với Busch và Gerber về cái nhìn sâu sắc của họ về mối đe dọa từ MRSA cũng như cái nhìn cấp cao về nghiên cứu và phát triển của họ.

Trong phòng mổ
Trong môi trường phẫu thuật, MRSA hiện được coi là mối đe dọa lớn và phổ biến. Loris Busch, tiến sĩ. sinh viên ngành sinh lý học da và công nghệ dược phẩm tại Trung tâm Sinh lý học Da Thực nghiệm và Ứng dụng, giải thích rằng Staphylococcus vàng kháng Methicillin đã trở nên phổ biến mạnh mẽ trong vài năm qua, dẫn đến tỷ lệ kháng thuốc cao ở Châu Mỹ và Châu Âu. Busch cho biết: “Vì MRSA là một vấn đề nghiêm trọng ở môi trường bệnh viện (bắt nguồn từ bệnh viện), nên nguy cơ chuyển đến các địa điểm phẫu thuật vẫn tồn tại. “Do đó, MRSA thường có thể được phân lập khỏi nhiễm trùng vết phẫu thuật (SSI) xảy ra sau phẫu thuật. SSI tạo thành gánh nặng chăm sóc sức khỏe nghiêm trọng và cũng liên quan đến gánh nặng tài chính nặng nề.” Tiến sĩ Gerber đã mô tả mối đe dọa từ MRSA bằng các con số. Gerber cho biết: “Theo Báo cáo về mối đe dọa kháng thuốc kháng sinh hàng năm của Trung tâm kiểm soát dịch bệnh (CDC) từ năm 2019 – dữ liệu mới nhất hiện có – đã có 323.000 ca nhiễm MRSA ở Hoa Kỳ và điều này góp phần gây ra hơn 10.000 ca tử vong”. “Trên thực tế, tình trạng nhiễm trùng kháng thuốc kháng sinh nói chung đã gia tăng đến mức CDC bắt đầu đưa ra báo cáo hàng năm về mối đe dọa kháng thuốc kháng sinh. Tỷ lệ các mầm bệnh kháng kháng sinh đang vượt xa tốc độ chúng ta có thể phát triển các loại kháng sinh mới và nó sẽ còn tăng tốc. Đó là một vấn đề quan trọng, rất quan trọng.”
Các phương pháp thông thường để khử trùng da của bệnh nhân trước khi phẫu thuật đã được chứng minh là không hiệu quả vì nhiều lý do. Thuốc sát trùng có chứa iốt tại chỗ chỉ có tác dụng như vậy – tại chỗ. Chúng chỉ được bôi lên bề mặt da và không thể khử trùng các khu vực khác nơi mầm bệnh vẫn tồn tại. Busch giải thích: “Trong 90% tất cả các trường hợp, SSI là do mầm bệnh nội sinh (từ bên trong người bị ảnh hưởng) gây ra. Đến từ các ổ chứa mầm bệnh như nang lông, nơi không thể tiếp cận được bằng dung dịch sát trùng, chúng tái tập trung vào da trong quá trình can thiệp phẫu thuật lâu hơn và do đó có thể được chuyển vào vết thương phẫu thuật trong khi phẫu thuật.” Busch chỉ ra rằng một lợi thế của việc sử dụng thiết bị LED Far UV-C để khử trùng trong phòng phẫu thuật là trong các ca phẫu thuật dài hơn, thiết bị này có thể được sử dụng trước và trong khi phẫu thuật để giữ cho da và vị trí phẫu thuật sạch sẽ. Gerber nói thêm rằng chất khử trùng có chứa iốt không được khuyến khích sử dụng cho bệnh nhân mắc bệnh tuyến giáp hoặc bệnh thận. Gerber cho biết: “Ngoài ra, iốt đã được báo cáo là có hại cho nguyên bào sợi, tế bào của con người giúp chữa lành vết thương. Việc ức chế những tế bào đó sẽ làm chậm quá trình chữa lành.”
Một chất khử trùng phổ biến khác, chlorhexidine, cũng có những nhược điểm riêng ngoài việc tạo điều kiện thuận lợi cho tình trạng kháng kháng sinh vốn là vấn đề cốt lõi của MRSA. Gerber giải thích: “Chlorhexidine có thể có hiệu quả chống lại rất nhiều mầm bệnh này, tuy nhiên, nó cũng đã được chứng minh là làm chậm quá trình lành vết thương. Và tài liệu gần đây cho thấy MRSA cũng như một số mầm bệnh kháng kháng sinh khác đã phát triển khả năng kháng chlorhexidine.” Gerber và Busch đã trích dẫn một số khả năng đáng ngạc nhiên của mầm bệnh khi phản ứng với việc điều trị bằng chlorhexidine. Busch cho biết: “Một số chất khử trùng da, như chlorhexidine, có nguy cơ gây ra tình trạng kháng chéo của mầm bệnh với thuốc kháng sinh”. Gerber lưu ý rằng vi khuẩn có cách khác để phản ứng với kháng sinh mà không thể tiêu diệt chúng. Ông nói: “Nếu một loại kháng sinh được sử dụng không có hiệu quả trong việc vô hiệu hóa mầm bệnh, thì mầm bệnh có thể phát triển khả năng kháng lại nó. Và sau đó nó có thể truyền tính kháng này sang các vi khuẩn khác thông qua một quá trình gọi là chuyển gen ngang.”
Các phương pháp khử trùng nghiêm ngặt nhất có thể không giải quyết được khả năng nhiễm trùng trong phòng phẫu thuật bắt nguồn từ mầm bệnh trong không khí, có thể bám vào khu vực phẫu thuật. Gerber cho biết: “Nguồn ở đây là đa tiêu điểm, bao gồm nhân viên phòng mổ và sự ‘khuấy động’ mầm bệnh do luồng không khí trong OR.” 2, 3
Nhiễm trùng vết thương mãn tính
MRSA ở những bệnh nhân bị nhiễm trùng vết thương mãn tính cũng là một mối đe dọa nghiêm trọng, ước tính một cách dè dặt sẽ gây khổ sở cho 8 triệu người mỗi năm trên toàn thế giới. 4 Gerber mô tả nhiễm trùng vết thương mãn tính là những nhiễm trùng kéo dài hơn 90 ngày, dẫn đến viêm tủy xương, cắt cụt chi, nhiễm trùng huyết và tử vong nếu nhiễm trùng không được loại bỏ. Busch cho biết: “Nhiễm trùng vết thương do MRSA đang gia tăng nhanh chóng, đó là lý do tại sao yêu cầu điều trị tại chỗ đầy đủ là rất cao. Những vết thương mãn tính tạo thành gánh nặng lớn về kinh tế và sức khỏe.”
Giống như khử trùng da tại chỗ phẫu thuật, các phương pháp điều trị khử trùng thông thường đối với nhiễm trùng vết thương mãn tính hiện nay là không đầy đủ. Gerber cho biết: “Vấn đề với vết thương mãn tính là, ngoài những hạn chế của dung dịch gốc iốt và chlorhexidine, rất nhiều bệnh nhân bị vết thương mãn tính còn bị tổn thương mạch máu. Đối với những bệnh nhân này, kháng sinh bị chống chỉ định vì kháng sinh không thể đến được vị trí nhiễm trùng với nồng độ thích hợp do lưu lượng máu của bệnh nhân giảm.” Nhiễm trùng vết thương mãn tính có thể phát triển màng sinh học, một chất do vi khuẩn tiết ra để tự bảo vệ – một lớp vỏ cách ly mầm bệnh khỏi các phương pháp điều trị tại chỗ. Nhiễm trùng vết thương mãn tính cũng thường do nhiều loại vi khuẩn – sự kết hợp của các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn và nấm khác nhau – khiến các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe hàng đầu điều trị nhiễm trùng bằng một hỗn hợp nhiều loại kháng sinh để giải quyết nhiều mầm bệnh. Tuy nhiên, làm điều này sẽ tiêu diệt mầm bệnh bằng kháng sinh không hiệu quả cũng như hiệu quả, cho phép mầm bệnh phát triển khả năng kháng kháng sinh hơn nữa. Chuyển gen ngang cũng là một vấn đề ở đây. Busch giải thích: “Các chất khử trùng vi sinh vật như chlorhexidine gluconate, hợp chất amoni bậc bốn hoặc ion bạc” được biết là có biểu hiện kháng thuốc có thể chuyển nhượng, dẫn đến kháng chéo với kháng sinh.
Khử trùng bằng tia UV-C
Để chống lại MRSA trong môi trường phẫu thuật và trong các vết thương mãn tính hoặc mãn tính, Busch và Gerber đã thử nghiệm phương pháp khử trùng bằng UV-C. Tại Hội nghị Thế giới IUVA năm 2023, Busch đã trình bày kết quả nghiên cứu của mình về “Ứng dụng bước sóng UV-C xa 233 nm để khử trùng da: Những cân nhắc về an toàn”, đồng tác giả là Johannes Schleusener, Silke B. Lohan, Marius Kröger, Daniela F. Zamudio Díaz, Neysha Lobo-Ploch, Claudia Sicher, Nevin Opitz, Paula Zwicker, Cornelia M. Keck và Martina C. Meinke.
Mô tả công việc của mình và các đồng nghiệp, Busch nói rằng “một phương pháp rất hứa hẹn để khử khuẩn trên da trước phẫu thuật, cũng như để điều trị các vết thương mãn tính hoặc mãn tính, là sử dụng bức xạ UV-C xa 233 nm bằng áp dụng hệ thống đèn LED. Ở liều ứng dụng từ 40 đến 60 mJ/cm2, bức xạ này đã cho thấy sự tiêu diệt hoàn toàn Staphylococcus Aureus kháng Methicillin (MRSA) trên đĩa thạch và vật mang mầm bệnh.” Busch tạo ra sự khác biệt rõ ràng giữa UV-C ở bước sóng 233 nm và ở bước sóng 254 nm. “Không giống như bức xạ UV-C 254 nm, được biết đến với tác dụng khử trùng nước và bề mặt, 233 nm được hấp thụ mạnh ở lớp trên cùng, không có nhân của da, lớp sừng.”
Nhóm của Busch đã tiến hành đánh giá rủi ro về tác động của bức xạ 233nm lên da, đánh giá tổn thương DNA trên da và sự hình thành các gốc tự do, đồng thời công bố kết quả trên Tạp chí Quang hóa và Quang sinh học B: Sinh học. 5 “UV-C xa 233 nm chỉ cho thấy các tổn thương DNA bề mặt trên da nguyên vẹn,” Busch cho biết, “so với UV-B [280-315 nm] và bức xạ 254 nm.” Sự hình thành gốc tự do thấp hơn so với chiếu xạ VIS-NIR, tương đương với 20 phút ở dưới ánh nắng buổi trưa dưới bầu trời không mây. “Ngoài ra,” Busch cho biết, “không thể quan sát thấy sự gia tăng về mức độ và độ sâu của tổn thương DNA ở vùng da vết thương được bao phủ bởi dịch tiết vết thương nhân tạo so với da nguyên vẹn. Ở nhiều loại da khác nhau, sự khác biệt về tổn thương DNA nhỏ hơn nhiều so với sự khác biệt sau khi chiếu tia UV-B.” Từ những kết quả này, nhóm của Busch kết luận rằng việc chiếu tia UV-C ở bước sóng 233 nm lên da người với liều kháng khuẩn từ 40 đến 60 mJ/cm2 có thể được coi là an toàn ở nhiều môi trường khác nhau. Một bài viết đánh giá của Maximilian Görlitz và cộng sự tóm tắt kiến thức hiện tại về độ an toàn của tia UV-C xa liên quan đến việc tiếp xúc với da và mắt. 6
Busch giải thích: “Đèn UV-C được sử dụng cho các thí nghiệm của chúng tôi là một hệ thống đèn LED được phát triển mới phát ra ở bước sóng 233 nm. Hiện tại, hệ thống này chưa có sẵn trên thị trường. Nó được phát triển bởi Viện FBH ở Berlin và Đại học Kỹ thuật ở Berlin.” 7 Nhóm của Busch đã công bố bằng chứng cho thấy ứng dụng in vivo trên người là an toàn và hiệu quả, 8 và đã xuất bản một bài báo về các khía cạnh an toàn của việc sử dụng UV-C để khử trùng niêm mạc. 9 Nhiều thử nghiệm hơn đang được tiến hành và đang tìm kiếm sự hợp tác với các nhà cung cấp công nghiệp có quy định về thiết bị y tế.
Khử trùng bằng tia UV-C
Bài trình bày của Tiến sĩ Gerber và đồng tác giả Leo Schowalter, “Nền tảng trị liệu bằng ánh sáng UV-C cải tiến để khử nhiễm các vết thương mãn tính không lành,” đã cung cấp thông tin chi tiết về nền tảng trị liệu bằng ánh sáng UV-C của Spectrum Medical Technologies – Surgical Site Light™ (SSL). Thiết bị LED UV-C 235 nm này sẽ cung cấp liệu pháp quang học thay thế cho kháng sinh truyền thống trong môi trường phẫu thuật và điều trị nhiễm trùng vết thương mãn tính. Gerber đã thử nghiệm SSL chống lại MRSA ở lợn và đạt được mức giảm 94% số đơn vị hình thành khuẩn lạc (CFU) trong 60 giây (60mJ/cm2). Sau khi tiếp xúc thêm 250 giây (tổng cộng 310mJ/cm2), CFU đã giảm >97%. Việc tiếp xúc với tia UV-C ở bước sóng 235 nm được chứng minh là ít gây hại cho mô chủ hơn so với đèn LED UV-C có bước sóng dài hơn.
SSL là một thiết bị nhỏ gọn được thiết kế để khử trùng tối đa, dễ sử dụng, tính di động và tính linh hoạt của kiến trúc LED. Gerber giải thích: “Khi tôi bắt đầu thiết kế thiết bị này, tôi đã nghĩ đến những ứng dụng lâm sàng có thể có của đèn LED UV-C – những gì hiện có và những gì sẽ có trong tương lai. Kiến trúc đèn LED hiện tại do Crystal IS sản xuất phát ra ánh sáng ở bước sóng 235 nm. Nhưng nếu trong tương lai xác định được bước sóng hiệu quả hơn thì SSL có thể được sản xuất bằng một dãy đèn LED khác.” SSL có hai phần: một bộ phận đầu quang có thể khử trùng, là một đĩa chứa thiết bị điện tử và đèn LED, và một vòng đế dùng một lần phù hợp với đường nét cơ thể của bệnh nhân và có thể được điều chỉnh để tinh chỉnh mục tiêu tiếp xúc với UV-C. Thiết bị này được cung cấp năng lượng bởi ba pin lithium-ion, có công tắc hẹn giờ cho thời gian tiếp xúc với UV-C và có cơ chế khóa liên động để ngăn chặn việc vô tình kích hoạt.
Gerber đã chọn bước sóng 235 nm sau khi kiểm tra cẩn thận bước sóng UV-C để vô hiệu hóa mầm bệnh tối đa và giảm thiểu kích ứng trên da của bệnh nhân và mô chủ. Gerber cho biết: “Chúng tôi biết rằng bước sóng 265 nm rất hiệu quả trong việc chống lại mầm bệnh. “Nó ảnh hưởng đến DNA của mầm bệnh, nhưng vấn đề là nó cũng sẽ ảnh hưởng đến mô của vật chủ.” Gerber đã đánh giá UV-C ở bước sóng 222 nm và nhận thấy nó cũng có nhược điểm. “Vấn đề với 222 nm là bạn càng đi xa 265 nm thì bức xạ càng yếu. Nhiễm trùng vết thương mãn tính thường liên quan đến màng sinh học và tia UV-C ở bước sóng 222 nm thực sự không thể xuyên qua màng sinh học.” Bước sóng 235 nm được xác định là “điểm ngọt ngào” giữa 265 nm và 222 nm.
Theo Gerber, thiết bị này có thể được sử dụng để khử trùng vết thương khỏi tất cả các loại mầm bệnh khi áp dụng, do đó tránh được việc các phòng thí nghiệm phải chờ 48-72 giờ để xác định các mầm bệnh cụ thể ảnh hưởng đến bệnh nhân và xác định loại kháng sinh thích hợp. Điều quan trọng không kém là công nghệ UV-C này sẽ không góp phần vào sự phát triển tình trạng kháng kháng sinh. Và việc sử dụng SSL trong phòng mổ, Gerber cho biết, “sẽ mang lại cho bác sĩ phẫu thuật cơ hội khử trùng vết thương tại bất kỳ thời điểm nào trong quá trình phẫu thuật”.
Gerber có kế hoạch sản xuất SSL với ba kích cỡ – đường kính 3 inch, đường kính 6 inch và đường kính 9 hoặc 12 inch – để cho phép điều trị các vị trí phẫu thuật hoặc nhiễm trùng vết thương mãn tính ở nhiều kích cỡ khác nhau. Gerber nhận thấy nhu cầu và thị trường cho SSL trong môi trường chăm sóc sức khỏe, trong môi trường di động (các hoạt động của y tá đến thăm, cơ sở MASH của quân đội) và trong chăm sóc thú y. Tại thời điểm này, Gerber đang hoàn thiện thiết bị và có kế hoạch xin sự chấp thuận của FDA. Ông cũng sẵn sàng hợp tác thông qua hỗ trợ tài chính hoặc chuyên môn trong quy trình phê duyệt của FDA.
References
  1. R. Nussbaum, MD, Marissa J. Carter, Ph.D., Caroline E. Fife, M.D. Joan DaVanzo, Ph.D., MSW, Randall Haught, Marcia Nusgart, RPh, Donna Cartwright, MPA. “An Economic Evaluation of the Impact, Cost, and Medicare Policy Implications of Chronic Nonhealing Wounds.” VALUE IN HEALTH 21 (2018) p.27–32.
  2. Chieko Noguchi, Hironobu Koseki, Hidehiko Horiuchi, et al. “Factors contributing to airborne particle dispersal in the operating room.” July 6, 2017. BMC Surg 17, 78 (2017). https://doi.org/10.1186/s12893-017-0275-1.
  3. D. Chauveaux. “Preventing surgical-site infections: Measures other than antibiotics.” Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research 101 (2015) S77–S83. http://dx.doi.org/10.1016/j.otsr.2014.07.028.
  4. Antimicrobial Resistance Collaborators. “Global burden of bacterial antimicrobial resistance in 2019: a systematic analysis.” Lancet. January 19, 2022; 399(10325): 629-655. doi: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)02724-0.
  5. Loris Busch, Marius Kröger, Johannes Schleusener, Anna Lena Klein, Silke B. Lohan, Martin Guttmann, Cornelia M. Keck, Martina C. Meinke. “Evaluation of DNA lesions and radicals generated by a 233 nm far UV-C LED in superficial ex vivo skin wounds.” Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, Volume 245, 2023, 112757, ISSN 1011-1344, https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2023.112757.
  6. Görlitz M, Justen L, Rochette PJ, et al. “Assessing the safety of new germicidal far UV-C technologies.” Photochem Photobiol. 2023; 00: 1-20. doi:10.1111/php.13866
  7. Glaab, J., Lobo-Ploch, N., Cho, H.K. et al. “Skin tolerant inactivation of multiresistant pathogens using far UV-C LEDs.” Sci Rep 11, 14647 (2021). 19 July 2021. https://doi.org/10.1038/s41598-021-94070-2.
  8. Daniela F. Zamudio Díaz, Anna Lena Klein, Martin Guttmann, Paula Zwicker, Loris Busch, Marius Kröger, Holger Klose, Sascha Rohn, Johannes Schleusener, Martina C. Meinke. “Skin optical properties from 200 to 300 nm support far UV-C skin-safety in vivo.” Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, Volume 247, 2023, 112784, ISSN 1011-1344. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2023.112784.
  9. Schleusener, J., Lohan, S.B., Busch, L. et al. “Irradiation of human oral mucosa by 233 nm far UV-C LEDs for the safe inactivation of nosocomial pathogens.” December 16, 2023. Sci Rep 13, 22391 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-49745-3.

 

 

Admin

Để lại một bình luận

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *