Safesink
Desarrollo de un prototipo de tratamiento de agua basado en las propiedades bactericidas de partículas cerámicas modificadas destinadas al aseguramiento higiénico de instalaciones sanitarias.
Desarrollo de un prototipo de tratamiento de agua basado en las propiedades bactericidas de partículas cerámicas modificadas destinadas al aseguramiento higiénico de instalaciones sanitarias.
El proyecto SAFESINK se enfoca en la investigación y adaptación de un material cerámico bactericida protegido por ITC-AICE. Este material se basa en microesferas capaces de liberar plata de manera controlada, aprovechando sus propiedades biocidas (Modelo de utilidad U202030264). El objetivo principal del proyecto es prevenir el crecimiento bacteriano y la propagación de bacterias a través de aerosoles en puntos finales de agua. Específicamente, se busca adaptar este material cerámico bactericida a grifos y sifones para evaluar su eficacia en entornos prácticos, especialmente en contextos hospitalarios, con el propósito último de combatir las infecciones nosocomiales. Este artículo detalla el proceso de adaptación de las microesferas a los puntos finales de agua mencionados, permitiendo su evaluación en escenarios reales.
El efecto biocida de este sistema se está evaluando sobre los microorganismos como Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Candida auris y Escherichia coli. Este proyecto financiado por la Generalitat Valenciana, a través de la Agència Valenciana de la Innovació (AVI) 2021-2023, mediante el proyecto INNVA1/2021/49.
Las infecciones nosocomiales son aquellas que se contraen mientras un paciente se encuentra hospitalizado, y que no estaban presentes ni en el período de incubación ni en el momento del ingreso del paciente (Pujola & Limón 2013). Estas infecciones son la complicación más frecuente entre los pacientes hospitalizados y conllevan importantes implicaciones económicas, asistenciales y clínicas. Los pacientes críticos que adquieren una infección nosocomial tienen mayores tasas de mortalidad y una estancia más prolongada, tanto en la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI) como en el hospital. En respuesta a la necesidad surgida en entornos hospitalarios, donde se han detectado brotes nosocomiales originados en puntos finales de agua, incluyendo grifos y sifones en áreas de atención a pacientes vulnerables, se ha trabajado en el control y la reducción de este tipo de infecciones mediante el diseño de dispositivos que contienen elementos bactericidas. Estos dispositivos pueden acoplarse tanto en los grifos como en los sifones para prevenir y combatir la propagación de infecciones
En los últimos años, se ha registrado que más del 50% de estas infecciones estaban causadas por bacilos gramnegativos, el 35% por los grampositivos y el 15% restante por hongos. Los microorganismos de Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Candida auris y Escherichia coli son los que están implicados de forma más amplia en este tipo de infecciones, por lo que serán los seleccionados para evaluar la eficacia de los prototipos.
El proceso productivo para recubrir con plata las microesferas de vidrio consiste en realizar un procedimiento químico-térmico para funcionalizarlas con plata a través de diferentes tratamientos térmicos (ver modelo de utilidad). En la Figura se observa el aspecto de las microesferas antes y después de funcionalizar. Observación de las microesferas antes y después de funcionalizar con plata (Ag+)
A. Micrografía MEB de la sección transversal de una microesfera Ag+.
B. Análisis EDX (% peso) en diferentes zonas de la microesfera Ag+.
Para optimizar el diseño de los prototipos, se realizaron estudios microbiológicos a nivel de laboratorio para evaluar la actividad antibacteriana de las microesferas de vidrio recubiertas de plata en presencia de los diferentes agentes patógenos. Se llevaron a cabo ensayos utilizando diversas cepas bacterianas y levaduras, que incluyeron Staphylococcus aureus ATCC 29213 (bacteria gram positiva), Escherichia coli ATCC 25922 (bacteria gram negativa), Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 (bacteria gram negativa) y Candida auris C.J 207 (levadura). La metodología empleada para estos ensayos se muestra en la Figura.
En general, los resultados de los estudios microbiológicos mostraron una reducción significativa o total de la población microbiana, que varió según el tiempo de exposición y el tipo de microorganismo ensayado. Para Staphylococcus aureus, después de una hora de exposición a las microesferas con plata (Ag+), se observó una reducción de 3 logaritmos en la población bacteriana, aunque no se logró eliminar completamente la población total de bacterias. En el caso de la bacteria Pseudomonas aeruginosa, a los 20 minutos de exposición a las microesferas con plata (Ag+), se logró erradicar la población bacteriana y este efecto se mantuvo hasta el final del ensayo. Respecto a Candida auris, en presencia de microesferas Ag+ durante 30 minutos, se observó una erradicación completa de la población levaduriforme, la cual se mantuvo hasta el final del ensayo. En cuanto a Escherichia coli, a los 20 minutos de exposición con microesferas Ag+, se logró erradicar la población bacteriana y este efecto se mantuvo hasta el final del ensayo (1 hora).
Considerando estos resultados, el efecto biocida de las microesferas con plata integrada las hace sumamente interesantes para su aplicación en entornos sanitarios, específicamente al acoplarlas a grifos y sifones. Esto contribuiría a mantener una adecuada calidad higiénica en los puntos finales de agua, evitando así el desarrollo de bacterias potencialmente peligrosas y patógenas. En consecuencia, el uso de estas microesferas representaría una valiosa medida para reducir los riesgos de infecciones nosocomiales en instalaciones de atención médica.
Aunque las posibles aplicaciones de las microesferas bactericidas son diversas, a continuación, se indican las localizaciones preferentes donde colocar los dispositivos que contengan dicho material, así como los diseños a ordenador de los prototipos ideados para la aplicación de las microesferas de vidrio recubiertas de plata a cada una de estas localizaciones (ver Figuras).
Para albergar las microesferas de plata, se diseñaron una serie de “cassetes”( Modelo de utilidad U202331139 ) de tamaño variable en función de la zona a la cual tuvieran que ser ubicados.
Aireadores (Zona 1)
Una de las posibles localizaciones de estos dispositivos para garantizar la higiene en los puntos finales de agua es la parte final del grifo, previa a la salida del agua, donde normalmente se sitúan los aireadores. De esta forma, se evita la proliferación de agentes perjudiciales por la posible contaminación de la parte final del aireador.
En este punto se diseñó un elemento contenedor, a modo de tubo extensor, que contendría los “cassettes” necesarios, donde se alojaron las microesferas recubiertas de plata, y que se unieron al grifo y al aireador mediante uniones roscadas y sus correspondientes juntas de goma
Puntos previos al grifo (Zona 2)
En este punto se diseña un elemento contenedor algo más complejo y de mayores dimensiones que en el ejemplo anterior con mayor capacidad de albergar las microesferas biocidas.
Sifones (Zona 3)
Este punto es el más crítico, puesto que es donde se queda una mayor cantidad de agua retenida y de residuos; por tanto, esta zona es la que presenta una mayor proliferación de posibles microrganismos dañinos. Estos microorganismos pueden pasar a superficies y/o al ambiente durante el uso de los grifos debido a la generación de aerosoles. No obstante, debido a su posición y forma, permite introducir una mayor cantidad de “cassettes” y de mayor tamaño, con material biocida, maximizando el efecto de este y evitando, de este modo, el efecto nocivo que tienen los aerosoles generados al caer agua nueva al interior del sifón.
Se construyeron demostradores con los prototipos previamente descritos para evaluar la capacidad bactericida de estas soluciones en entornos reales De este modo, en las figuras anteriores, se muestra el montaje real de los prototipos diseñados para las distintas zonas preferentes de aplicación descritas en el apartado anterior.
Pruebas microbiológicas en demostradores.
Para validar las soluciones propuestas, se sometió una suspensión inoculada con los microorganismos mencionados anteriormente, a un sistema cerrado que consta de una garrafa de suministro y otra de recolección. Tanto el dispositivo con la solución propuesta como el que carece de microesferas de plata se conectó al mismo controlador, permitiendo activar periódicamente un sistema automático de bombeo garantizando la reproducibilidad de los resultados. Se tomaron muestras de diferentes zonas de los demostradores, tanto de las garrafas del circuito como de la parte externa del aireador y del sifón utilizando torundas (Figura). Las muestras tomadas de manera regular permitieron analizar la efectividad del sistema propuesto en diferentes zonas de los puntos finales de agua.
Los resultados de los ensayos microbiológicos indicaron que es posible evitar en cierta medida el crecimiento de microorganismos en sifones en especial de aquellos más sensible a la plata como E. coli y P. aeruginosa. Los mejores resultados se producen en la zona del sifón donde la lixiviación de plata es más efectiva.
Pruebas en entornos reales
Tras los resultados expuestos anteriormente, el producto se encuentra actualmente en fase de estudio en entornos reales para validar su eficacia. Los resultados finales del proyecto se difundirán tras evaluar los resultados obtenidos en entornos hospitalarios.
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Instituto de Tecnología Cerámica
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