Европейское ядерное общество отметило вклад «Росатома» в противодействие пандемии. 19 мая в твиттере организации появился пост: «Еще один замечательный пример, подчеркивающий роль атомных технологий в борьбе с COVID‑19. На сегодняшний день «Росатом» стерилизовал более 24 млн защитных масок, а также 33,5 тыс. медицинских транспортных систем для тестирования на наличие вируса». К 23 мая были обработаны уже более 26 млн масок и 377 тыс. транспортных систем. Другим методам стерилизации такая скорость не под силу. Чем еще они уступают облучению, а также кто в госкорпорации заведует этим проектом, вы узнаете из небольшого обзора.
СанПиН, стерилизовать нужно все медицинские изделия, которые контактируют с поврежденными тканями, кровью и слизистыми оболочками. По данным американского Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), половина всех медицинских изделий в США стерилизуется этиленоксидом, еще 45 % — радиационными методами, а 5 % — автоклавированием.
Обработка водяным паром под давлением — один из самых старых способов стерилизации. Обычно используют давление от 1 до 3,5 атмосферы, чтобы повысить температуру пара до 121–148 °C. Только при таких условиях можно полностью уничтожить белки бактерий и вирусов. Чем выше давление, тем выше температура и эффективнее обработка. Цикл стерилизации в автоклаве занимает от 15 до 90 минут в зависимости от давления, температуры, материала инструментов и микроорганизмов, которые нужно уничтожить. Большинство бактерий и вирусов погибают при стерилизации в течение 5–30 минут при 55–80 °C.
Автоклавирование подходит для предметов, которые переносят влажность, нагрев и высокое давление. Это хирургические инструменты, стеклянные пробирки, медицинские маски, перчатки и т. д. А вот чувствительные к влажности и температуре полимерные материалы, оптическое волокно (например, бронхоскопы), микроэлектронику (кардиостимуляторы) в автоклав не положишь.
Для чувствительных к температуре и влажности изделий используют другие способы, например химические. Самый распространенный — стерилизация этиленоксидом. Это универсальный яд для микроорганизмов и вирусов, он вызывает свертывание белков и дезактивацию ферментов. Медицинские изделия помещают в герметичные контейнеры и отправляют в камеру, куда подается газ. Рабочая температура 30–50 °C, невысокая влажность — условия подходят для изделий, содержащих электронные компоненты, шовного материала, изделий из пластмасс — эндоскопов и катетеров.
Однако метод требует газопрозрачной упаковки, через которую свободно смогут проникать молекулы этиленоксида. Еще одна проблема — оксид этилена токсичен, и Международное агентство по изучению рака признает его канцерогенным. После стерилизации медицинских изделий нужно проводить дегазацию, чтобы вещество не осталось на изделии и не попало в организм.
Вариант химической стерилизации — обработка озоном. Сильный окислитель, он обладает бактерицидными свойствами — разрушает клеточные мембраны бактерий и оболочки вируса, практически взрывает их. Озон применяют не только для стерилизации медицинских изделий, но и для очистки воды — питьевой и промышленной.
В апреле этого года специалисты из ТРИНИТИ спроектировали комплекс для дезинфекции озоном медицинских инструментов, спецодежды и помещений. Мобильный аппарат сопоставим по размеру с домашним очистителем воздуха и вырабатывает озон высокой концентрации, до 0,7 г/л, со скоростью до 6 кг/ч. Комплекс довольно прост в применении. Его помещают в медицинский бокс с инструментом, и через 15 минут все поверхности продезинфицированы.
Озон опасен для человека, но предложенная в ТРИНИТИ технология предусматривает быстрое разрушение оставшегося озона. Важное преимущество разработки — недорогая эксплуатация. Ожидается, что озонатор будет потреблять в два раза меньше электроэнергии, чем аналоги. Скоро в институте планируют провести испытания опытного образца.
Низкая химическая активность и универсальность в отношении материала — преимущества радиационной стерилизации. Ионизирующее излучение убивает вирусы и микроорганизмы, разрушая генетический материал и тем самым препятствуя размножению. Метод используют для стерилизации медицинских инструментов, шовного и перевязочного материала, спецодежды, наборов для переливания крови, аппаратов искусственного кровообращения и многого другого.
Стерилизацией медицинских принадлежностей занимается «Стерион» — совместное предприятие «Росатома» и частного инвестора, входящее в Rusatom Healthcare. С началом эпидемии нового коронавируса в России резко возросла потребность в средствах защиты. 22 марта «Стерион» заключил контракт на обработку 58 млн масок с «Дельрусом» — поставщиком масок в российские медучреждения. С начала апреля производство было экстренно переведено в круглосуточный режим. Облучение проходит на оборудовании, созданном в НИИЭФА. Это линейный ускоритель электронов УЭЛ‑10–10С. Такой же есть в Обнинске, в НИФХИ им. Карпова, который тоже подключился к стерилизации масок.
2 апреля «Стерион» в рамках контракта с «Гемом» — первым в России производителем медицинских транспортных систем со средой для вирусов, начал стерилизацию комплектов для сбора анализов на COVID‑19: пробирок с винтовой крышкой и зондов-тампонов.
Стерилизация осуществляется воздействием пучка ускоренных электронов и обеспечивает высокий уровень стерильности — 10–6. Причем можно обрабатывать большие партии без вскрытия заводской упаковки, это очень удобно. «Ускоренные электроны пролетают сквозь коробку и уничтожают ДНК всех микроорганизмов, которые есть на поверхности и внутри изделия», — пояснил в интервью НТВ гендиректор «Стериона» Дмитрий Шерстень. На стерилизацию одной коробки уходит 36 секунд. Продукция сразу пригодна к использованию: не требуется дегазации и других процедур, как при остальных методах стерилизации.
Для облучения используются не только ускорители электронов, но и источники с кобальтом‑60. Дозиметры постоянно контролируют поглощенное продуктом излучение. В обоих случаях доза составляет 25–35 кГр. При таких значениях погибают не только вирусы, грибки и бактерии, но и споры бактерий, наиболее устойчивые к ионизирующему излучению.
Гендиректор Rusatom Healthcare Александр Шибанов рассказал, что к 23 мая «Стерион» продезинфицировал более 26 млн масок и 377 тыс. транспортных систем. «Мы также приняли решение включиться в работу по производству средств индивидуальной защиты. В июле на площадках НИФХИ и НИИТФА будет организован выпуск масок и бахил», — добавил Шибанов.
Применять антисептики, стерилизацию в том или ином виде начали несколько тысяч лет назад. Первые упоминания датируются 3000 годом до нашей эры. В Древнем Египте использовали некоторые смолы и эфирные масла для обеззараживания ран, медицинские инструменты прокаливали огнем, омывали вином, кипяченой водой.
Дезинфицирующим считался дым. Было замечено, что он прогоняет насекомых, которых винили в болезнях людей и животных. Так, в 429 году до нашей эры Гиппократ рекомендовал жечь на улицах Афин душистые травы — на протяжении нескольких лет там свирепствовала эпидемия, некоторые историки утверждают, что это была чума.
Французский химик Антуан Лавуазье в конце XVIII века советовал кипятить одежду, которую носили больные туберкулезом. Тогда же Королевский совет Франции обязал владельцев погибших от инфекции животных сжигать или ошпаривать кипятком все предметы, которые были в контакте с животными.
Но в целом в европейской медицине царила антисанитария. Хирурги оперировали в обычной одежде, операционные помещения лишь изредка мыли, да и руки, и инструмент врачи не обрабатывали. Смертность от послеоперационных инфекций достигала 90 %. В то время говорили: «Лучше уж сразу умереть, чем ложиться под нож хирурга».
Прорыв в стерилизации наступил в XIX веке. Венский врач Игнац Земмельвейс заметил, что смертность от послеродовой горячки в его отделении ниже, чем в соседнем. Условия были одинаковыми, за исключением того, что в другом отделении практиковались студенты медицинского факультета. Сразу после препарирования трупов они приходили к беременным или только родившим женщинам. Земмельвейс предположил, что студенты разносили трупный яд. Он обязал персонал мыть руки хлорной водой, и если до дезинфекции в апреле 1847 года умерло 18 % рожениц, то уже через год — всего 1,3 %.
В России основы антисептики заложил хирург Николай Пирогов. Он сформулировал один из главных принципов антисептики — разделение пациентов на чистых и гнойных — и требовал создавать в больницах отделения для заразных больных.
Примерно в то же время английский хирург Джозеф Листер доказал связь бактерий и инфекций. Он предложил накладывать на рану трехслойные повязки с пропиткой из карболовой кислоты, распылять ее в воздухе операционной и смазывать инструменты, руки врачей и кожу пациента. С введением метода Листера смертность резко снизилась.
В 1879 году Чарльз Чемберленд, ученик Луи Пастера, изобрел автоклав — паровой стерилизатор под давлением. Однако позволить себе автоклавы могли только большие госпитали, остальные клиники обрабатывали инструменты карболовой кислотой и спиртом.
В середине XX века для стерилизации начали массово применять этиленоксид. С 1970-х в промышленных масштабах используют гамма-излучение.