7 Congresso Nazionale SIMPIOS Corso Precongressuale Rimini, 9 maggio 2016 Prevenzione e controllo: dalla teoria alla pratica Osvalda De Giglio Centro di Riferimento per la Legionellosi in Puglia Dip. di Scienze Biomediche e Oncologia Umana Università degli Studi di Bari Aldo Moro
ALLEGATO 13: Metodi di prevenzione e controllo della contaminazione del sistema idrico Misure a breve termine buone pratiche di manutenzione di un impianto idrico per prevenire e contenere la contaminazione Misure a lungo termine Sistemi di bonifica degli impianti idrici
Misure a breve termine PREVENZIONE PRIMARIA Controllo rete idrica Accertarsi della presenza di BRACCI MORTI o di tubature con flusso SCARSO o ASSENTE Eventuali interventi di bonifica devono coinvolgere anche i bracci morti Dopo la bonifica controlli ambientali cadenzati (se negativo dopo 15-30 gg, dopo 3 mesi, ogni 6 mesi)
Misure a breve termine PREVENZIONE PRIMARIA Fare scorrere sempre l acqua (calda e fredda) nelle stanze libere, prima che siano occupate
Misure a breve termine PREVENZIONE PRIMARIA Pulire e disinfettare tutti i FILTRI dell acqua ogni 30-90 gg Ispezionare i serbatoi dell acqua e delle torri di raffreddamento
Misure a lungo termine PREVENZIONE PRIMARIA Disinfettare il circuito dell acqua calda con CLORO Svuotare, pulire e disinfettare serbatoi, scaldabagni e tubature Decalcificazione periferica delle docce Pulire e disinfettare almeno 1-2 volte/anno le TORRI DI RAFFREDDAMENTO e i SERBATOI di accumulo dell acqua fredda e calda
Misure a breve termine Decalcificare in ogni caso i punti terminali mediante immersione in soluzione acida (acido sulfamico, acetico, ecc.) e disinfettare per almeno 30 in acqua fredda (50 mg/l di cloro libero) Sostituire i filtri dei rubinetti e i tubi flessibili usurati.. operare in conformità ai dettami del D.Lgs. 81/2008 e s.m.i.
Misure a lungo termine METODI DI BONIFICA La scelta del metodo più appropriato dipende da: a) Caratteristiche della struttura b) Tipo ed entità della contaminazione idrica c) Caratteristiche chimico-fisiche dell acqua d) Caratteristiche degli impianti idrici e) Materiale impiegato per gli impianti
a) Caratteristiche della struttura Ospedale, albergo o stabilimento termale Dimensioni dell edificio e numero delle stanze Frequenza di utilizzo delle stanze
b) Tipo ed entità della contaminazione idrica Incrostazioni, depositi di calcare, corrosione... Amebe Biofilm
c) Caratteristiche chimico-fisiche dell acqua Presenza di Zn, Fe, Mn ph, T, torbidità, durezza Sostanza organica disciolta possono influenzare sia il grado di contaminazione che l efficacia del trattamento di bonifica
d) Caratteristiche degli impianti idrici Epoca dell impianto (usura e corrosione) Diametro e percorso delle condutture Punti di giunzione e presenza di rami morti Tipo di serbatoi di accumulo e di impianto di ricircolo Manutenzione scarsa o assente
e) Materiale impiegato negli impianti Materiale poroso e superfici scabre facilitano la crescita batterica Vetro e plastica favoriscono una maggiore contaminazione, così come le tenute in gomma Materiali sintetici (es. polietilene) sono leggeri, impermeabili e atossici ma possono favorire la formazione di biofilm Acciaio inox resiste alla corrosione, è riciclabile e presenta una superficie liscia Alcuni metalli (es. rame e argento) sono noti agenti battericidi (D.M. n.174 del 06/04/2004)
Influenza del materiale sulla proliferazione di Legionella nella rete idrica (RICERCA DEL KIWA WATER RESEARCH, 2003)
La semplice disinfezione non è sufficiente... l impiego di tecniche di sanificazione deve rientrare nell ANALISI DEL RISCHIO che si basa sulla: - Valutazione - Gestione - Comunicazione
Quali caratteristiche deve possedere un metodo di bonifica per essere efficace?
Lavoro di squadra Microbiologo Igienista Tecnico prevenzione Chimico Ingegnere e non solo
DISINFETTANTE IDEALE Preservare le caratteristiche di potabilità dell acqua Di facile e sicuro impiego Adeguato potere battericida e di penetrazione nel biofilm Indipendente dal valore del ph e della T dell acqua Possibilità di monitorarne la concentrazione Compatibilità con il materiale degli impianti Buon rapporto costo/efficacia
METODI DI BONIFICA Attualmente i metodi a disposizione per il controllo della contaminazione da Legionella negli impianti idrici sono numerosi, scarsamente efficaci a lungo termine
METODI DI BONIFICA TRATTAMENTO TERMICO Shock termico Mantenimento costante della temperatura a 55-60 C all interno della rete ed a monte della miscelazione con acqua fredda CLORAZIONE (Iperclorazione shock e Iperclorazione continua) RADIAZIONI ULTRAVIOLETTE
Temperatura 1. Shock termico 2. Trattamento in continuo (mantenimento T > 50 )
Shock termico elevare la temperatura dell acqua a 70-80 C per tre giorni consecutivi assicurando il suo deflusso da tutti i punti di erogazione per almeno 30 minuti al giorno; durante lo shock termico verificare che la T ecceda i 60 C nei punti distali dell impianto; al termine del trattamento effettuare il controllo dei punti distali dell impianto; se il risultato è sfavorevole ripetere procedura fino a decontaminazione della rete
Shock termico Vantaggi Non richiede particolari attrezzature e quindi può essere messa in atto immediatamente soprattutto in presenza di cluster epidemico
Shock termico Svantaggi Efficace ma di difficile attuazione, in quanto spesso gli impianti (es. in materiale plastico) non permettono il raggiungimento di alte temperature Costi elevati (sonde remote per controllo T) Disinfezione sistemica ma temporanea (da alcune settimane ad alcuni mesi) Ustioni, scottature interdire l uso di acqua durante il trattamento
Mantenimento temperatura > 50 C Mantenimento costante della T a 55-60 C all interno della rete di distribuzione acqua calda mediante taratura valvola miscelatrice
Mantenimento temperatura > 50 C Vantaggi Si applica agevolmente se gli impianti sono dotati di doppio sistema di regolazione della T dell acqua: il primo (termostato a 60 C) serve a regolare la T di accumulo nei bollitori il secondo (costituito da un miscelatore con acqua fredda posto all uscita del bollitore) è impiegato nel controllo della T di distribuzione di acqua calda a 48-53 C Non produce sottoprodotti di disinfezione
Mantenimento temperatura > 50 C Svantaggi Non elimina del tutto Legionella Applicabile solo nelle centrali termiche dotate di doppio sistema di regolazione Non rispetta il D.P.R. 412/93 e s.m.i (risparmio energetico) Incrostazione reti di distribuzione e terminali Azione corrosiva nel bollitore e nella rete idrica Possibile riscaldamento dell acqua fredda Scottature - Ustioni
IPERCLORAZIONE Iperclorazione shock Immissione di ipoclorito di sodio nel circuito fino ad ottenere una concentrazione di cloro libero tra 20 e 50 mg/l * Tempo di contatto 1-2 h * Svuotamento e ripristino del circuito Iperclorazione continua Immissione di ipoclorito di calcio o di sodio fino ad ottenere in continuo concentrazioni di cloro libero tra 1 e 3 mg/l
Iperclorazione shock Vantaggi Trattamento sistemico forte Buona efficacia nel breve periodo Efficacia su biofilm, anche se limitata Apparente costo contenuto
Iperclorazione shock Svantaggi (1) Azione a breve termine Azione disinfettante minima al di sopra dei 30 C ; si riduce a ph > 7 Formazione di sottoprodotti (Trialometani, THM) Sensibilità ad esposizione solare Concentrazione di cloro non compatibile con lo standard previsto per l acqua potabile (0,2 mg/l)
Iperclorazione shock Svantaggi (2) Forte azione corrosiva (costo manutenzione impianti) Divieto d uso dell acqua calda sanitaria durante il trattamento, al fine di evitare l esposizione ad elevate concentrazioni di disinfettante
Iperclorazione shock In letteratura... Trattamento utile se affiancato all iperclorazione continua quando il sistema di ricircolo dell'acqua calda impedisce l impiego di altri tipi di intervento Con l aggiunta di filtri al punto d uso, il 100% dei campioni è risultato negativo, ma gli alti costi ne hanno limitato l applicazione Ricolonizzazione dell impianto dopo alcuni gg dal trattamento (Marchesi et al, 2011; Orsi et al, 2014)
Iperclorazione continua Vantaggi Assicura una concentrazione residua del disinfettante in tutto il sistema di distribuzione dell acqua in modo da ridurre anche nei punti distali la colonizzazione da Legionella
Iperclorazione continua Svantaggi Il cloro è corrosivo e può provocare danni alle tubature La concentrazione necessaria al trattamento non è compatibile con gli standard attuali dell acqua potabile (disinfettante residuo e formazione di sottoprodotti) Si raccomanda l adozione di misure cautelative nei confronti di pazienti e/o operatori affetti da patologie cutanee o, comunque, sensibili alla presenza di cloro residuo ai livelli impiegati. E necessario vietare l uso potabile dell acqua calda sanitaria durante il trattamento.
Iperclorazione continua In letteratura... Studi di buona qualità (a lungo termine) Documentata efficacia (riduce la contaminazione) E dimostrata l efficacia anche nella riduzione del numero dei casi L iperclorazione continua a 0,5-1 mg/l rende l'acqua non potabile e produce sottoprodotti (trialometani) (Orsi et al, 2014; Ditommaso et al, 2006)
Radiazioni ultraviolette Installazione di lampade a raggi ultravioletti UV-c progettate per temperature dell acqua fino a 65 C Lampade a vapori di mercurio a bassa pressione Installazione al punto d uso Installazione sulla mandata dell acqua calda sanitaria Gli acidi nucleici del DNA di Legionella assorbono fortemente le radiazioni inibendo la replicazione del microrganismo
Radiazioni ultraviolette Vantaggi Facilità di installazione e gestione Non modificano le caratteristiche chimiche e organolettiche dell acqua Non causano corrosione Efficaci soprattutto quando il biofilm è assente Non formano sottoprodotti (Liu et al, 2011)
Radiazioni ultraviolette Svantaggi Efficace solo nel punto di installazione Nessuna azione residua L acqua deve essere limpida Flusso dell acqua con spessore di pochi cm Costi elevati Richiede un altro trattamento a monte (shock termico o clorazione) per essere efficace in tutto l impianto (Liu et al, 2011)
Studi più recenti riportano dati... FILTRAZIONE BIOSSIDO DI CLORO PEROSSIDO DI IDROGENO E IONI ARGENTO IONIZZAZIONE RAME-ARGENTO MONOCLORAMMINA OZONIZZAZIONE ACIDO PERACETICO
Filtrazione al punto di utilizzo o in entrata Trova applicazione, in particolar modo, in ambiente ospedaliero, soprattutto nei reparti che ricoverano pazienti ad elevato rischio (terapia intensiva e trapianto) (Orsi et al, 2014)
Filtri Membrana filtrante = 0,2 µm Vantaggi Efficacia = 100% Compatibile con tutti i materiali della rete idrica Svantaggi Sostituzione periodica, quindi costo elevato soprattutto per le grandi strutture Sono necessari ulteriori studi per validarne l efficacia a lungo termine (Orsi et al, 2014; Marchesi et al, 2011)
Biossido di cloro Gas instabile e prodotto in loco impiegando, mediante un generatore, clorito di sodio e acido cloridrico Utilizzato in continuo per acque potabili a concentrazioni di 0,1 1,0 mg/l (in genere 0,2-0,4 mg/l) a seconda dell impianto, delle caratteristiche chimiche dell acqua e del livello quali-quantitativo della contaminazione
Biossido di cloro, rispetto al cloro Più attivo nei confronti del biofilm Meno corrosivo Non produce composti organoalogenati E meno influenzato dalle variazioni di ph Inattiva parassiti e batteri resistenti al cloro Il biossido di cloro mostra un attività residua più lunga (Liu et al, 2011; Loret et al, 2005)
Il Biossido di cloro, rispetto all Iperclorazione shock 2010 L utilizzo del biossido di cloro dopo quattro anni ha modificato le cariche di Legionella da 10 4 fino a valori < 100 UFC/L. Al contrario, l iperclorazione shock, la costante pulizia e manutenzione di caldaie e serbatoi, la sostituzione dei soffioni delle docce e l aumento della temperatura in mandata non avevano ottenuto lo stesso risultato.
Biossido di cloro Svantaggi (1) Formazione di sottoprodotti inorganici oltre i limiti previsti dal D.L. 31/01 (cloriti* e clorati) Azione corrosiva a concentrazioni > 0,4 mg/l E un gas esplosivo, sensibile alla luce e alla T Costi elevati per l investimento e la manutenzione * Possono causare difetti cardiaci e anemia emolitica (Liu et al, 2011)
Biossido di cloro Svantaggi (2) Bassa concentrazione residua in acqua calda (0,1 mg/l) Efficacia diversa a seconda del materiale impiegato per la rete idrica: maggiore su materiale plastico, scarsa su rame e acciaio zincato Inefficace negli impianti con tubi in zinco La sfida principale per il biossido di cloro è il mantenimento di una concentrazione residua efficace (0,3-0,5 mg/l) in tutto il sistema di acqua potabile (Liu et al, 2011)
Biossido di cloro In letteratura... Se combinato con l ipoclorito di sodio, potrebbe fornire una migliore azione disinfettante e diminuire la formazione di sottoprodotti Utilizzato in continuo ha mostrato una riduzione significativa della contaminazione da Legionella nel lungo periodo (3 anni) Si attendono ulteriori studi che dimostrino la sua efficacia a lungo termine (Marchesi et al, 2011; Wang et al, 2008)
Biossido di cloro In letteratura... Attualmente è consigliato in circostanze che favoriscono la sua efficacia: nelle distribuzioni secondarie, di portata limitata a bassa T C in tubazioni non galvanizzate in presenza di basso contenuto di carbonio organico (Liu et al, 2011)
Perossido di idrogeno e ioni argento Soluzione stabile e concentrata che sfrutta l azione battericida di ciascun componente e la sinergia che si sviluppa tra di loro (effetto catalitico dello ione argento) E un prodotto ecologico, completamente biodegradabile, convertendosi in acqua e ossigeno
Perossido di idrogeno e ioni argento Vantaggi Buona attività ed efficacia anche in presenza di biofilm L argento previene la ricontaminazione e, se ben gestito, non inquina Azione poco corrosiva, non sensibile alla luce, poco sensibile alla T Sensibile a ph > 8 Durante i trattamenti shock l acqua non è potabile ma l uso igienico non è vietato Costo limitato (Shuval et al, 2009; Cristino et al, 2011)
Perossido di idrogeno e ioni argento Svantaggi E soggetto a fluttuazioni di concentrazione (continuo monitoraggio) Non è adatto al trattamento di reti idriche in acciaio zincato (lo Zn rimuove l argento per ossidoriduzione) L argento precipita a ph > 9 Zinco, cloro e nitrati interferiscono con l argento Sono necessari ulteriori studi per dimostrare la sua efficacia a lungo termine (Linee Guida ARPA Molise, 2010)
Perossido di idrogeno e ioni argento Confronto con cloro e biossido di cloro Azione ossidante meno aggressiva: non porta alla formazione di sottoprodotti pericolosi Non conferisce odore o sapore sgradevole all acqua Non è influenzato dalla durezza dell acqua (il cloro può formare sali insolubili in acque dure)
Ionizzazione rame-argento E prodotta attraverso elettrolisi di ioni Cu e Ag che vengono immessi all interno del circuito idrico Gli ioni rame e argento alterano la permeabilità della membrana cellulare con conseguente lisi e morte della cellula batterica Secondo la Decisione della Commissione Europea 2012/78/UE i composti a base di rame non sono inclusi nella lista dei disinfettanti che possono essere usati nel trattamento delle acque
Monoclorammina Usata negli USA da oltre 20 anni per il trattamento dell acqua potabile condottata con ottimi risultati sulla contaminazione da Legionella Vietato l uso in alcuni Paesi (Germania e Svizzera) In Italia è stata di recente sperimentata nel trattamento di acqua calda sanitaria
Monoclorammina La sintesi di monoclorammina avviene aggiungendo ammoniaca ad acqua contenente cloro libero E disponibile anche un prodotto stabilizzato, la monoclorammina T, pronto all uso Viene introdotta in acqua alla concentrazione di 2-3 mg/l
Monoclorammina, rispetto al cloro libero Ha la stessa modalità di azione, ma decade più lentamente in quanto è scarsamente volatile Minore alterazione del gusto e dell odore Maggiore azione residua Non forma trialometani Attiva anche a ph alcalino (es. acque dure) Corrosione contenuta nelle tubature Facile da produrre e dosare
Monoclorammina Produce odori e sapori sgradevoli Effetto lesivo sui tratti in gomma Scarsa azione nei punti funzionalmente esclusi L'ammoniaca causa la corrosione di piombo e rame Può causare anemia nei pz sottoposti ad emodialisi e metaemoglobinemia nei neonati Allo stato attuale necessita di ulteriori conferme sperimentali per l efficacia a lungo termine. (Liu et al, 2011)
Monoclorammina più efficace del biossido di cloro 2012
(Per cortesia Borella, 2013)
Ozono Eccellente biocida in grado di danneggiare irreversibilmente il DNA dei microorganismi Preparato sul posto a partire da O 2 o aria essiccata, sottoposti a scariche elettriche o radiazioni UV in micro concentrazioni (ppb) Ad oggi, in letteratura il metodo non è efficace nel tempo...
Ozono Svantaggi Efficacia limitata nel tempo (nessun potere residuo) Scarsa attività su biofilm Formazione di sottoprodotti (aldeidi, chetoni, ecc.) Deve essere rimosso nell acqua inviata all utenza Ad alte dosi può danneggiare le tubature Efficacia moderatamente influenzata dal ph e dalla T dell acqua Elevato costo di investimento e manutenzione (Yang et al,2012; Ruiz et al, 2007; Blanc et al, 2005)
Ozono + perossido di idrogeno Tachikawa M, Yamanaka K. Synergistic disinfection and removal of biofilms by a sequential two-step treatment with ozone followed by hydrogen peroxide. Water Res 2014; 64:94-101 2014 Yang X, Peng J, Chen B, Guo W, Liang Y, Liu W, Liu L. Effects of ozone and ozone/peroxide pretreatments on disinfection byproduct formation during subsequent chlorination and chloramination. J Hazard Mater 2012; 239-240: 348-54 2012 Rimozione di biofilm e di sottoprodotti della clorazione
Acido peracetico E raccomandato per la bonifica di impianti idrici soltanto dalle Linee guida francesi (Gestion du risque lié aux légionelles, 2001)
Acido peracetico In letteratura... Non consente di mantenere l impianto bonificato per tempi lunghi Efficace sull acqua di ricircolo ma inefficace sulla distribuzione finale (nebulizzatori e irrigatori nasali) In combinazione con perossido di idrogeno, ha effetto transitorio o inefficace se usato ad intermittenza (Dallolio et al, 2014; Farhat et al, 2011; Leoni et al, 2006)
Studi sperimentali Ossidazione fotocatalitica con biossido di titanio irradiato da raggi UV che libera composti che provocano perossidazione lipidica della parete cellulare (Cheng et al 2007) Nanoparticelle di ossido di rame che interferiscono sull attività trascrizionale di Legionella (Jingrang Lu et al 2013) Estratti naturali di piante (Oakmoss, cinnamon oil) (Nomura et al 2013, Chang et al 2008)
In letteratura... L efficacia di un disinfettante è legata al sierogruppo di Legionella E importante la tipizzazione con antisieri MONOVALENTI (Marchesi et al, 2011; Ricci et al, 2007)
(Per cortesia Borella, 2013)
Quale disinfettante usare il disinfettante ideale non esiste
Conclusioni Limitazioni nell uso e nell efficacia temporale; La strategia più idonea al trattamento delle differenti parti del sistema da trattare deve essere selezionata di volta in volta; Il risultato di ciascun trattamento è influenzato dalle condizioni operative Monitoraggio continuo del sistema anche in base al grado di contaminazione
L isolamento di Legionella in campioni di acqua fornisce informazioni importanti per: accertare il grado di contaminazione dell acqua nei sistemi di distribuzione per risalire alla fonte di infezione e per prevenire nuovi casi di malattia
Metodo colturale Metodo molecolare (Real Time-PCR) Novità Linee Guida per il controllo e prevenzione legionellosi 2015
Metodo colturale Tempi lunghi di attesa (10-15 gg); scarsa sensibilità (10-30%); risultati variabili per l uso di differenti terreni di coltura e/o da non idonei controlli di qualità; la flora batterica concomitante potrebbe inibire e talvolta totalmente sopprimere la crescita di Legionella; il riconoscimento delle colonie richiede esperienza; carica di Legionella sottostimata a causa della presenza del microrganismo all'interno di amebe e/o dall alto livello di microcontaminanti;
Metodo colturale perdite e danni nelle cellule di Legionella durante il processo di filtrazione (attaccamento alla membrana o alle provette da centrifuga); la pressione della pompa per la filtrazione potrebbe causare stress e interferire con la vitalità di Legionella; accortezza nel trattamento termico, controllando il tempo e la calibrazione della temperatura del bagno termostatato per evitare la morte di Legionella; batteri vitali ma non coltivabili (VBNC) non sono identificabili mediante esame colturale
Metodo molecolare (Real Time-PCR) Determinare e quantificare Legionella spp e/o Legionella pneumophila, mediante amplificazione genica; Rapida analisi di routine (2 ore), in campioni ambientali correlati a focolai epidemici, per i quali è ancor più necessaria la tempestività delle indagini, al fine di attuare le opportune misure di controllo per il contenimento dei casi di malattia Novità Linee Guida per il controllo e prevenzione legionellosi 2015
Metodo molecolare (Real Time-PCR) La quantificazione (qpcr) dei batteri è effettuata mediante il calcolo delle unità genomiche (UG)/L di acqua. capacità di rilevare Legionella all'interno dei protozoi come pure le forme VBNC (Viable but non culturable) Novità Linee Guida per il controllo e prevenzione legionellosi 2015
Metodo molecolare (Real Time-PCR) risultati falsamente negativi per possibile inibizione della reazione da sostanze interferenti a volte presenti nei campioni di acqua (acidi e metalli). Il controllo interno di inibizione nella reazione ha permesso di risolvere questo problema. possibilità di amplificare il DNA da batteri morti che potrebbero sovrastimare il rischio di acquisire la malattia Linee Guida per il controllo e prevenzione legionellosi 2015
Metodo molecolare (Real Time-PCR) Screening I campioni analizzati che hanno dato esito negativo possono non essere analizzati mediante coltura. In questo caso il risultato sarà espresso come «DNA di Legionella non rilevato mediante Real Time PCR». Se i campioni sono positivi per Real Time PCR devono essere analizzati mediante coltura e il risultato espresso come UFC/L Linee Guida per il controllo e prevenzione legionellosi 2015
Metodo molecolare (Real Time-PCR) Lo sviluppo e l'adozione di un protocollo standardizzato di viability qpcr (vpcr), in grado di quantificare solo UG derivanti da Legionella vitale (propidium monoazide, PMA; ethidium monoazide, EMA). un possibile fattore di correzione, tra: la coltura e la qpcr (sovrastima della qpcr e sottostima della coltura) la qpcr e la vpcr (batteri morti rilevati dalla qpcr ma non riconosciuti dalla vpcr)
L'applicazione della Real Time ha una ricaduta positiva in diversi ambiti: Nel controllo della contaminazione di strutture sanitarie dove il tasso di mortalità è 4 volte superiore rispetto alla legionellosi comunitaria; Nel monitoraggio veloce degli impianti idrici di alberghi, campeggi, navi da crociera ecc, possibilmente correlati a casi di LD associata ai viaggi, considerando che l'italia è il paese europeo con il maggior numero di cluster; Nella riduzione della spesa sanitaria evitando lunghe cure dovute alla lunga degenza dei malati di legionellosi; Nell evitare pesanti implicazioni legali e di immagine sia ospedali che per hotel.
Grazie per l attenzione