A luta proativa contra as superbactérias: inovação e colaboração em biodescontaminação de peróxido de hidrogênio vaporizado

Em 2014 um relatório independente, patrocinado pelo Reino Unido, previu que infecções resistentes a medicamento poderiam resultar em 10 milhões de mortes e em um custo de mais de 100 trilhões de dólares até 2050. (Consulte: "Antimicrobial Resistance: Tackling a Crisis for the Health and Wealth of Nations.") Drug-resistant infections, or so-called “superbugs,” include Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Vancomycin-resistant Enterococcus (VRE), Clostridium difficile (C. difficile), Candia Auris, and other resistant organisms. Em resposta a esse assunto urgente, o Secretário Geral das Nações Unidas criou o Grupo de coordenação entre agências (IACG, Interagency Coordination Group) sobre resistência antimicrobiana em 2016. O IACG forneceu seu relatório para a ONU em abril de 2019, "No time to Wait: Securing the future from Drug-resistant Infections" ("Sem tempo para esperar: Protegendo o futuro de infecções resistentes a medicamentos")

Inovar e colaborar

O relatório faz cinco recomendações para combater a ameaça de resistência antimicrobiana (AMR), incluindo: "Inovar para garantir o futuro" e "Colaborar para uma ação mais eficaz". Na Finlândia, a colaboração e a inovação para combater patógenos resistentes a medicamentos estão ocorrendo entre o VTT Technical Research Centre of Finland Ltd, a Cleamix, uma fabricante de geradores de vapor de peróxido de hidrogênio e a fabricante de sistemas de medição e de sensores Vaisala Oyj.

Esta história particular de inovação começa com a Força Aérea finlandesa procurando uma forma de destruir toxinas biológicas e micro-organismos transformados em armas biológicas. O exército dos EUA tinha feito muito trabalho inicial, mostrando que o peróxido de hidrogênio vaporizado podia ser eficaz como biodescontaminante. O problema era que a maioria dos geradores de vapor de H₂O₂ eram grandes demais para serem implantados no campo. Assim, o exército finlandês se voltou para a comunidade científica para encontrar um gerador de vapor que fosse portátil, um bom custo-benefício e capaz de produzir vapor suficiente de peróxido de hidrogênio.

A fabricante finlandesa do equipamento, a Cleamix, foi fundada para estudar o problema e criou um gerador de vapor leve que poderia produzir quantidades suficientes de vapor, com as concentrações necessárias de peróxido de hidrogênio. No entanto, para garantir a eficácia do vapor na destruição de micro-organismos, a Cleamix precisava que o dispositivo especificasse a concentração certa de H₂O₂ao longo de um determinado período. Isso exigia um sensor que pudesse medir a concentração do vapor de peróxido de hidrogênio, além de outros parâmetros críticos para o processo, que incluíam os valores de temperatura e de umidade derivados da combinação de água e de vapor de peróxido de hidrogênio: Saturação relativa RS%.

 "Se você estiver descontaminando um cockpit, uma ambulância, um isolador ou um centro cirúrgico (realmente qualquer área que possa estar contaminada), são necessários sensores em linha que forneçam valores não apenas para vapor de H₂O₂, mas também para a saturação relativa, pois isso informará quando a condensação irá ocorrer na temperatura atual. A saturação relativa, que indica o valor de umidade gerado da combinação de vapor de água e de vapor de peróxido de hidrogênio". - Panu Wilska, CEO Cleamix

Empresa privada trabalhando pelos interesses públicos

Panu Wilska entrou na Cleamix em 2016, com mais de 25 anos de experiência internacional, variando de física nuclear a gestão de startups de alta tecnologia. Ele trabalhou na empresa como um consultor, membro do conselho, diretor do conselho e, agora, CEO. A Cleamix descobriu que a Vaisala estava desenvolvendo um sensor para peróxido de hidrogênio vaporizado e que o sensor forneceria vários valores; ppm de H₂O₂ e temperatura, mas, mais importante, um valor para o ponto de saturação. Embora seja tecnicamente possível calcular os valores para cada parâmetro, ou seja, temperatura, umidade relativa e ppm de H₂O₂, ainda é necessário ter um sensor para cada parâmetro.

Novas tecnologias combinadas

A Vaisala criou a tecnologia PEROXCAP® e a Cleamix foi uma das empresas que testaram as primeiras sondas na série (HPP270). As sondas podem ser usadas com geradores de vapor para medir as condições sob a descontaminação. As sondas também podem ser integradas para controlar a saída de vapor, de acordo com os requisitos do processo. Como as sondas da série HPP da Vaisala permitem controle do processo em tempo real, se o gerador de vapor da Cleamix precisar ajustar a saída para corresponder às condições ambientais em alteração durante um processo, os dados da sonda permitem que o gerador ajuste automaticamente.

A Cleamix também trabalhou com o exército em testes posteriores, que foram realizados em um centro de pesquisa militar usando peróxido de hidrogênio vaporizado como biocida em edifícios militares abandonados, para identificar os níveis de concentração necessários de peróxido de hidrogênio vaporizado.  A Cleamix, inicialmente, criou dois modelos de geradores portáteis. O modelo maior pesa apenas 9,5 kg e pode descontaminar áreas de dez metros cúbicos ou mais. Vários geradores de vapor podem ser ligados em rede para áreas grandes, normalmente usando um vaporizador a cada 100 meros cúbicos. O modelo menor pesa 6 kg e é ideal para áreas de até 20 metros cúbicos, incluindo: gabinetes e invólucros, gabinetes de laboratórios e veículos, como ambulâncias e aeronaves. Testes independentes com as unidades da Cleamix mostraram que a taxa de eficiência do vapor (a quantidade de peróxido de hidrogênio que vaporiza) excede 90%.

Biodescontaminação eficiente e eficaz

O gerador da Cleamix usa cerca de um litro de H₂O líquido durante cinco horas e meia de operação contínua, à potência total. Com uma combinação de métodos de mudança de fase, a vaporização acelerada abaixo e acima da pressão atmosférica e eficácia validada por terceiros, a empresa, agora, tem 26 patentes pendentes para sua tecnologia exclusiva.

Outras inovações vieram depois. Junto com a portabilidade, os geradores de vapor da Cleamix podem vaporizar uma combinação de líquidos. Aplicações típicas requerem uma solução aquosa de H₂O₂ a 50%, mas com a adição de pequenas quantidades de amônia, o vapor pode destruir outros patógenos, incluindo gás neurotóxico transformado em arma biológica. Os geradores de vapor de H₂O₂ da Cleamix têm sido testados de forma independente por duas organizações militares diferentes e descobriu-se que neutralizam todos os agentes neurotóxicos, incluindo VX e Sarin. Neste ano, a Cleamix testou algumas de suas unidades em laboratórios que pesquisam uma nova superbactéria perigosa, a Candida Auris (C.Auris).

Esse patógeno fúngico de rápida progressão foi descoberto, pela primeira vez, no Japão, em 2009, e pode causar infecções de risco à vida, devido à sua resistência a todas as três classes de antifúngicos. Os testes da Cleamix mostraram que o ácido acético acelera a descontaminação, mas a C.Auris também pode ser destruída apenas com peróxido de hidrogênio vaporizado em alta concentração.

Ameaça emergente que encontra solução de ponta

Em abril de 2019, o New York Times publicou um artigo sobre C.Auris intitulado: "A Mysterious Infection, Spanning the Globe in a Climate of Secrecy” (Uma infecção misteriosa, abrangendo o globo em um clima de sigilo). Esse artigo descreve surtos recentes em hospitais e em centros médicos da Espanha, do Reino Unido e em vários estados dos Estados Unidos. Os Centros para prevenção e controle de doenças adicionaram a C.Auris à sua lista de ameaças urgentes. Globalmente, os surtos da C.Auris ocorreram na Índia, no Paquistão e na África do Sul. A Agência de Saúde Pública do Canadá (PHAC) e o Centro Sul-Africano de Infecções Oportunistas, Tropicais e Hospitalares (COTHI), liberaram recomendações provisórias sobre o controle da C.Auris, sugerindo o uso de vapor de peróxido de hidrogênio quando factível, além de outros agentes e métodos de descontaminação. (Consulte: "Candida Auris: Candida Auris: Disinfectants and Implications for Infection Control.”)

"A C;Auris é altamente resistente a muitos biocidas, incluindo vapor de H₂O₂ vaporizado, mas pode, efetivamente, ser destruída por H₂O₂ misturado com outros agentes. Os outros líquidos usados devem ser mais ácidos, como o ácido peracético ou o ácido acético. Estamos envolvidos em mais testes com vários laboratórios. Por isso, era vital que o método de vaporização das unidades da Cleamix permitisse uma combinação de líquidos.

"A biodescontaminação com peróxido de hidrogênio vaporizado pode ser usada de forma proativa, não reativa. Esses patógenos são difíceis de matar e ainda mais difíceis de curar, depois de a pessoa ter sido infectada. Uma biodescontaminação frequente pode interromper surtos, mas os equipamentos precisam ser portáteis, altamente eficazes e com preços acessíveis".

O surgimento de um parâmetro

No momento em que a Cleamix começou a trabalhar com a Vaisala, eles já tinham testado outros sensores de peróxido de hidrogênio, mas precisavam de um sensor que fosse estável, preciso, fácil de integrar e capaz de fornecer medições para todos os parâmetros necessários. "Precisávamos de um dispositivo que pudesse fornecer valor para a saturação relativa da mistura de vapor de água e de vapor de H₂O₂, pois os testes originais usavam um "método seco" de biodescontaminação que evitava condensação visível", diz Wilska.

Os engenheiros da Vaisala criaram um sensor que media e controlava os parâmetros mais importantes, durante a biodescontaminação: ppm de H₂O₂, umidade e temperatura. Isso fez surgir um novo parâmetro: saturação relativa. Esse parâmetro ajuda os operadores a garantir que um processo evite condensação (descontaminação a vapor por método seco) ou inclua condensação (processo úmido). Equipado com a nova tecnologia PEROXCAP® da Vaisala nas sondas da série HPP270, as unidades da Cleamix fornecem valores de concentração de H₂O₂ conhecidos.  Os principais parâmetros de processo em biodescontaminação são a concentração, em ppm de H₂O₂, temperatura, umidade relativa e tempo de exposição.

Na pesquisa, desenvolvimento e produção farmacêutica, a biodescontaminação entre lotes ou processos é vital para a qualidade do produto. Em muitos casos, o mesmo equipamento de detecção de peróxido de hidrogênio será usado por vários produtos e processos diferentes. As sondas da série HPP270 da Vaisala fornecem medição de receptáculo, ideal para vários processos, e são fáceis para calibração no local. Outras aplicações de ciências da vida que se beneficiam da biodescontaminação por vapor de peróxido de hidrogênio incluem o processamento de ingredientes farmacêuticos ativos, farmácias de manipulação de medicamentos e centros de distribuição.

Hoje, a Cleamix entrega suas unidades como vaporizadores independentes ou como módulos conectados em rede para áreas grandes e sistemas de ventilação. Seus clientes incluem provedores de serviços de biodescontaminação, hospitais, organizações militares e de defesa, laboratórios agrícolas e animais e fabricantes farmacêuticos.

Saiba mais sobre os vaporizadores da Cleamix em cleamix.com.
Saiba mais sobre as soluções da Vaisala para medição, monitoramento e controle de peróxido de hidrogênio vaporizado.