Adriana Cristina de Oliveira1, Quésia Souza Damasceno1
1Universidade Federal de Minas Gerais, MG, Brasil
Abstract. The removal and prevention of microorganisms adhesion on surfaces of equipments and devices are an important challenge in the healthcare settings. It was aimed at identifying measures of prevention or biofilms removing from medical devices and hospital equipments through an integrative review of the literature with search of articles in the databases LILACS, MEDLINE, Science Direct, SCOPUS e Isi Web of Knowledge, from 2000 to 2009. The medical devices coated or filled with antimicrobial agents were showed as potential preventing practices of biofilm formation in the selected articles (13). The silver activity against bacterial growing was highlighted with suggestion of clinical use. To remove biofilms was appointed the traditional cleaning and disinfection associated to new disinfectants, but without defined protocols about its utilization to reduce biofilms. Given the lack of the literature and in vitro analyses predominance and, considering that the biofilms control may reduce the pathogens spread, it was verified the importance of more clinical studies about this subject.
Key Words: Cross Infection, Biofilms, Drug Resistance, Bacterial. Decontamination
Resumo. Objetivou-se identificar medidas de prevenção ou remoção de biofilmes em dispositivos médicos e equipamentos hospitalares, por meio de uma revisão integrativa da literatura com busca de artigos nas bases de dados LILACS, MEDLINE, Science Direct, SCOPUS e Isi Web of Knowledge, entre 2000 e 2009. A impregnação e preenchimento de dispositivos médicos por antimicrobianos destacaram-se como potenciais práticas preventivas da formação de biofilmes, nos treze artigos selecionados. A atividade da prata contra o crescimento de bactérias foi destacada, com indicações de utilização em situações clínicas. Para a remoção de biofilmes ressaltaram-se a limpeza e desinfecção tradicional associadas a novos desinfetantes. Entretanto, não há protocolos definidos quanto ao uso destes para a redução de biofilmes. Dada a escassez de literatura e predominância de análises in vitro e, considerando-se que o controle dos biofilmes pode reduzir a disseminação de patógenos, constata-se a importância de mais estudos clínicos voltados ao tema.
Palavras chave: infecção hospitalar, biofilmes, farmacorresistência bacteriana e descontaminação.
Introdução
As principais fontes de disseminação das infecções relacionadas à assistência à saúde (IRAS) são os pacientes colonizados ou infectados. Entretanto, os dispositivos médicos, equipamentos e mãos dos profissionais de saúde podem se contaminar e disseminar patógenos(1).
Muitos patógenos podem aderir às superfícies e se multiplicarem, envolvidos numa matriz extracelular de polissacarídeos. Trata-se de um dos modos naturais de vida microbiana, os biofilmes, pois favorecem a sobrevivência dos microrganismos em ambientes hostis, podendo se tornar importante fonte para infecções(2-3).
Os biofilmes constituem comunidades sésseis, caracterizados por células irreversivelmente aderidas a um substrato ou superfície e entre si. Tais células produzem a matriz extracelular de sustâncias poliméricas que as protege e exibem um fenótipo alterado em relação à taxa de crescimento e transcrição gênica(4).
A participação dos biofilmes microbianos nas IRAS provavelmente ocorre pelo desprendimento de células ou agregados destes presentes nos dispositivos médicos invasivos levando a infecção de corrente sanguínea ou trato urinário; produção de endotoxinas; evasão ao sistema imune do hospedeiro e provisão de um nicho que favorece a resistência dos microrganismos por meio da troca de material genético(4).
Os biofilmes microbianos podem ser formados por bactérias Gram negativas e positivas, além de leveduras. No ambiente hospitalar, podem ocorrer em equipamentos e dispositivos médicos tais como: tubos endotraqueais, equipamentos de hemodiálise, endoscópios, cateter venoso central (CVC), dentre outros(5).
Quanto às conseqüências da sobrevivência dos microrganismos nestes dispositivos e equipamentos, podem causar reações pirogênicas, tais como hipertermia e reações imunológicas devido à liberação de endotoxinas por bactérias gram negativas, além de quadros infecciosos (6-7).
A remoção e prevenção da adesão dos microrganismos em superfícies de dispositivos e equipamentos constituem grande desafio nos estabelecimentos de saúde pela falta de padronização e reconhecimento de medidas eficazes frente às características de biofilmes microbianos.
Com base nos desafios relacionados aos biofilmes microbianos, foi realizado uma revisão integrativa para identificar na literatura recomendações de medidas preventivas destes em dispositivos médicos e equipamentos hospitalares. Assim, este estudo teve por objetivo identificar medidas de prevenção ou remoção de biofilmes em dispositivos médicos e equipamentos, visando contribuir para atualização, reflexão e maior aproximação dos profissionais de saúde e, da equipe de enfermagem, quanto às perspectivas de práticas voltadas para o tema.
Material e Métodos
No presente estudo foi realizada uma revisão integrativa da literatura. O método favorece a prática baseada em evidências, permite a reunião, organização e síntese de estudos a fim de sumarizar as informações relevantes para melhoria da prática clínica sobre um determinado tema(8).
Após a identificação do tema e determinação do objetivo foi realizada a busca de artigos voltados para o controle dos biofilmes microbianos no ambiente hospitalar. Periódicos de língua inglesa, espanhola e portuguesa foram analisados entre 2000 e 2009. Optou-se por trabalhos publicados neste período por se tratar de um assunto ainda pouco estudado, que desperta a atenção devido às dificuldades de limpeza, desinfecção e tratamentos das IRAS associados aos biofilmes.
As bases de dados analisadas foram: Bibliografia Médica (MEDLINE), Literatura Latino-Americana e do Caribe em Ciências da Saúde (LILACS), Science Direct, SCOPUS, e a plataforma Isi Web of Knowledge. A busca foi realizada com os descritores padronizados em ciências da saúde (www.decs.bvs.br): infecção hospitalar, cross infection, infección hospitalaria, biofilmes, biofilms, farmacorresistência bacteriana, bacterial drug resistance, farmacorresistencia bacteriana, e descontaminação, descontamination, descontaminación.
Os critérios de inclusão foram: artigos originais, de delineamento experimental com identificação de biofilmes bacterianos em produtos para saúde relacionados à infecção hospitalar e resistência bacteriana, em unidades de pacientes adultos, com recomendações de medidas para remoção ou prevenção da formação destes e aplicação de testes estatísticos.
Após a seleção e leitura critica os artigos foram sumarizados em quadros favorecendo a análise quanto os seguintes aspectos: tipo de dispositivo médico ou equipamento, materiais e métodos utilizados, resultados e as principais conclusões. Os quadros foram organizados em acordo às medidas apontadas, na literatura, para remoção ou prevenção da formação de biofilmes – ou seja, em cada quadro abordou-se uma medida distinta.
Resultados
Por meio dos descritores foram obtidos 77 artigos, com maior publicação em língua inglesa. Após a leitura dos resumos foram excluídos aqueles não originais ou sem abordagem da prevenção ou remoção dos biofilmes no ambiente hospitalar (35), com a leitura na integra dos artigos, ainda foram excluídos, aqueles sem análise estatística ou conclusões sobre medidas para remoção ou prevenção da formação de biofilmes e/ou com descrição incompleta da metodologia utilizada (19), estudos realizados em unidades neonatal ou pediátrica (02), ou artigos repetidos nas bases de dados (08), restando para análise 13 artigos.
Durante a análise dos artigos verificou-se que a literatura sobre o tema, ainda, é escassa. Destacou-se a realização de 46,15% (6/13) destes estudos na modalidade in vitro. Provavelmente, pela recente abordagem, por volta de duas décadas, dos biofilmes microbianos no ambiente hospitalar(4).
Nos estudos analisados as medidas de prevenção ou remoção de biofilmes estiveram voltadas para os seguintes itens: tubos endotraqueais, cateteres venosos centrais, máquinas e soluções de hemodiálise. Nos dispositivos foi comum a presença de Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa(3,9,12-13,18).
Destacaram-se a limpeza e desinfecção, o preenchimento de lumens e a impregnação dos materiais médico-hospitalares por agentes antimicrobianos no Japão, Reino Unido, França, Alemanha, EUA, Suécia, Brasil(2-3,9-18).
Na impregnação de materiais, a prata e clorexidina podem inibir o crescimento de microrganismos. Foi observado o uso de um ou mais agente antimicrobiano para cobertura de dispositivos médicos (quadro 1).
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Dispositivo ou equipamento |
Materiais e métodos utilizados |
Observações |
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Tubos endotraqueais(9, 10) |
Modelo respiratório in vitro - inserção de tubos endotraqueais impregnados por clorohexidina e carbonato de prata (SIGMA) em tubos de 50 ml com meio de cultivo estéreis, com 10 µl do microrganismo de teste por 5 dias a 37°C para verificar redução da adesão de microrganismos nestes dispositivos(9). |
A presença de Staphylococcus aureus, Enterobacter aerogenes, Pseudomonas aeruginosa e Acinetobacter baumannii nos tubos impregnados foi menor em comparação àqueles sem tratamento (P<0,001)(9). |
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Tubos endotraqueais impregnados por prata (Agento I.C.; C.R. Bard Inc, Covington, Georgia) em uso clínico por mais de 24h foram comparados ao uso de tubos padrão, selecionados aleatoriamente, para verificar a possibilidade de adiar a pneumonia associada à ventilação mecânica, por 39 meses em 54 centros de saúde na América do norte (10). |
A impregnação do tubo endotraqueal por prata foi associada ao adiamento da ocorrência de VAP (P=0,005), devido à possível prevenção da formação de biofilmes em tubos (10). |
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Cateter venoso central de duplo lúmen (11)
Cateteres de silicone(12)
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Estudo randomizado do uso de cateter venoso central, impregnado com clorexidina e sulfadiazina de prata (Arrow International, Reading) e cateteres convencionais para controle de biofilmes (14 meses) em uma UTI. Troca de cateteres quando necessário e cultivo de amostras das pontas (4 cm)(11). |
Não foi observado diferenças nas taxas de culturas positivas dos cateteres impregnados em relação àqueles padrões (P=0,5) (11). |
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Avaliação da contaminação de 8 cateteres de silicone (disponíveis comercialmente, impregnados por prata ou sem impregnação) por uma suspensão de 107 UFC/ml de Staphylococcus .aureus incubados durante uma hora a 37°C sob agitação, com resultados visualizados por microscopia eletrônica(12). |
A liberação de íons pode inibir o crescimento bacteriano em cateteres, mas pode potencializar a formação de trombos pela ativação de plaquetas por meio do íon Ag+ (12). |
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Liga Ti6Al4V utilizada como biomaterial para implantes em odontologia e ortopedia(13) |
Impregnação com cloreto de sódio (Cloreto de sódio 10%, Streuli Pharma AG, Uznach, Switzerland) de placas da liga Ti6Al4V. A atividade antimicrobiana foi testada com Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, esporos de Bacillus atrophaeus e Fusarium solani incubados de 30 a 35° e análise após 1, 3 e 7 dias. Teste de biocompatibilidade com células osteoblásticas(13). |
Após sete dias não se detectou crescimento de bactérias utilizadas no teste de contaminação da liga tratada com NaCL. Não foi eficaz para fungos. Houve boa compatibilidade com as células osteoblásticas (13). |
Quadro 1: Principais resultados de estudos que utilizaram a impregnação por antimicrobianos de dispositivos médicos ou equipamentos para prevenir biofilmes
A associação da clorohexidina com sais de prata, que também possui atividade antimicrobiana, pode favorecer a inibição do crescimento microbiano em superfícies impregnadas por tais agentes. No teste in vitro com tubos endotraqueais impregnados com os agentes supracitados observou-se importante redução da contaminação por Staphylococcus aureus resistente à meticilina, Enterobacter aerogenes, Pseudomonas aeruginosa e Acinetobacter baumannii(9,11).
Entretanto, no estudo clínico com cateter venoso central com impregnação semelhante não houve diferença nas taxas de contaminação entre cateteres impregnados daqueles convencionais, destaca-se que foram amostradas apenas 4 cm da ponta do dispositivo(9,11).
O preenchimento dos dispositivos médicos por agentes antimicrobianos também pode eliminar microrganismos reduzindo a adesão destes nas superfícies internas do dispositivo (quadro 2).
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Dispositivo médico ou equipamento |
Materiais e métodos utilizados |
Observações |
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Tubos endotraqueais(2). |
Aplicação de gentamicina (gentamicina nebulizada) para pacientes entubados por mais de 48h em uma UTI (2). |
A concentração traqueal de gentamicina foi elevada (p=0,0063) reduzindo a formação de biofilme (2). |
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Cateter de hemodiálise(14). |
Preenchimento de cateteres pela associação de edetato dissódico e minociclina (M-EDTA) em comparação à heparina para verificar se há menor contaminação, durante 12 meses com pacientes em hemodiálise atendidos (14). |
O preenchimento de cateteres de hemodiálise com M-EDTA pode prevenir a contaminação destes (p<0,05)(14). |
Quadro 2: Principais resultados de estudos que utilizaram terapia de preenchimento de lumens de dispositivos médicos para prevenir biofilmes
Nos estudos analisados constatou-se a redução da formação de biofilmes em tubos endotraqueais e cateteres, devido ao preenchimento do lúmen por agentes antimicrobianos, destacando considerável prevenção da contaminação, na utilização de antimicrobiano em comparação à heparina. A heparina na prática assistencial é descrita sob a indicação de manutenção de acessos pérvios(2,14).
Quanto aos métodos de limpeza e desinfecção tradicionais verificou-se a utilização de novas formulações de biocidas envolvendo princípios ativos disponíveis nos estabelecimentos de saúde. No caso do Oxsilw 320N (peróxido de hidrogênio, ácido peracético e prata - SOFIDRA) sua formulação é composta por peróxido de hidrogênio e ácido peracético que são princípios ativos utilizados em serviços de saúde. Apenas o Aurein 2,5, um peptídeo de atividade antimicrobiana presente em glândulas dorsais de alguns anfíbios é pouco conhecido no ambiente hospitalar (quadro 3).
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Dispositivos, materiais ou equipamentos |
Materiais e métodos utilizados |
Observações |
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Discos de aço inoxidável, vidro, polietileno e teflon. Teste in vitro(3).
Placas de aço de aço inoxidável. Testes in vitro(15). |
Tratamento com Anticide 50 (1% - p/v de cloreto de benzalcônio), MedHex – 4 (4% - p/v de clorohexidina) e Mediscrub (1% - p/v de triclosan) de materiais de dispositivos médicos e superfícies do ambiente hospitalar, em concentrações recomendadas pelo fabricante. Teste com bacterias nosocomiais(3). |
As concentrações recomendadas pelo fabricante foram ineficazes em biofilmes bacterianos. Considerável formação de biofilmes por MRSA em discos de aço inoxidável (P<0,05)(3). |
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Teste de um novo biocida - Oxsilw 320N (peróxido de hidrogênio, ácido peracético e prata - SOFIDRA) nas concentrações recomendadas pelo fabricante (15). |
As concentrações para eliminar bactérias em biofilmes foram mais elevadas em relação às recomendações do fabricante (15). |
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Membrana de ultrafiltração em máquina de hemodiálise(6). Filtro de carbono da máquina de hemodiálise (16). |
Inserção de membrana de ultrafiltração antes do circuito de entrada dos resíduos da diálise nas máquinas de 20 centros (6). |
As máquinas com membranas de ultra filtração tiveram menor contaminação (£10cfu¤ml)(6). |
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Desinfecção do filtro de carbono ativado granular com hipoclorito de sódio e ácido peracético(16). |
Os dois desinfetantes tiveram reduzido efeito na biomassa sobre o filtro(16). |
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Cânula- traqueostomia (17). |
Detergente e clorohexidina-álcool ou detergente (17). |
Descontaminação por detergente(17). |
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Superfícies de teflon in vitro(18). |
Teste de Aurein 2.5; peptídeo sintético animicrobiano, obtido de gandulas secretoras de anfíbios (18). |
Aurein – 2.5 foi ativo contra E. coli e S. aureus sésseis(18). |
Quadro 3: Procedimentos de limpeza e desinfecção utilizados para remoção ou redução da formação de biofilmes nos estudos analisados
Nos estudos avaliados, Anticide 50 (1% - p/v de cloreto de benzalcônio), MedHex – 4 (4% - p/v de clorohexidina) e Mediscrub (1% - p/v de triclosan) para redução de biofilmes foram necessárias concentrações mais elevadas em relação às recomendadas pelo fabricante e àquelas necessárias para eliminar bactérias planctônicas. A formação de biofilmes foi induzida em aço inoxidável, vidro, polietileno e teflon por Escherichia Coli, Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa a 37ºc por 3h ou overnight. Em relação ao Aurein-2,5 a atividade descrita in vitro contra bactérias sésseis pode ser aplicável aos dispositivos médicos para redução dos biofilmes(3,15,18).
Discussão
A persistência de patógenos em produtos utilizados para assistência em saúde associada aos biofilmes relaciona-se provavelmente à sua estrutura, na qual os microrganismos estão protegidos pela matriz extracelular que confere uma barreira à penetração de antimicrobianos e biocidas entre outros aspectos(3).
A atividade da prata contra o crescimento de bactérias em biofilmes foi observada em tubos endotraqueais e cateteres venosos centrais. As cânulas de traqueostomia de material metálico também apresentaram menor contaminação por microrganismos em comparação às confeccionadas com outros materiais(9-11,13,17).
A impregnação de tubos endotraqueais, cateteres venosos centrais e próteses por antimicrobianos se destaca devido à possível redução na contaminação bacteriana e formação de biofilmes verificada em diversos estudos(9-11,13).
De acordo com o guideline de prática clínica para diagnóstico e gerenciamento de infecções relacionadas aos cateteres intravasculares de 2009, da Sociedade de Doenças Infecciosas da América (IDSA), o uso de cateteres impregnados por agentes antimicrobianos podem ser considerados em casos de paciente com tendências à hemorragia, ou com indisponibilidade de outros acessos vasculares. O uso de cateteres impregnados pode ser útil devido ao potencial efeito de prevenir ou reduzir a formação de biofilmes e infecções de corrente sanguínea e, necessidade reduzida de troca. Entretanto, não se descarta a possibilidade de efeitos adversos, a exemplo da formação de trombos(12,13).
A associação da prata com a clorexidina pode favorecer a ação antimicrobiana devido ao potencial dos dois agentes para inibir o crescimento microbiano. A ausência de eficácia na redução das taxas de contaminação de cateteres venosos centrais impregnados por prata e clorohexidina em um estudo clínico realizado pode estar relacionada à metodologia utilizada. No referido estudo a contaminação dos cateteres foi estimada da amostragem da ponta do cateter. Apesar de constituir o método mais acessível para amostragens microbiológicas de cateteres, a carga microbiana ao longo do cateter pode ser subestimada(11).
A utilização de NaCL para impregnação de materiais pode constituir medida preventiva da formação de biofilmes, causando aos microrganismos o desequilíbrio osmótico. Entretanto, os fungos podem resistir a maiores pressões osmóticas(13).
Apesar de promissor cabe destacar que a impregnação de cateteres e tubos endotraqueais constitui uma medida de aplicação recente, mais observada em estudos a partir do final da década de 1980 e que, pode apresentar limitações como efeitos adversos ainda em estudo, a exemplo de choque anafilático e trombos(4,12).
Para prevenção da formação de biofilmes em cateteres destacou-se a utilização da terapia de preenchimento dos lumens com antibióticos. A alternativa pode ser aplicável para cateteres de longa permanência, quando não há sinais de infecção no sítio de inserção dos mesmos(13-14,19).
No caso de infecções de corrente sanguínea associadas ao uso de cateter, a terapia de preenchimento é indicada juntamente com a sistêmica. O preenchimento com o ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA), agente quelante formador de complexos estáveis com vários íons metálicos, que além da atividade antimicrobiana pode apresentar efeitos anticoagulantes pode constituir uma boa opção(19).
Quanto à máquina de hemodiálise a prevenção da contaminação com a utilização de membranas de ultrafiltração localizadas antes do circuito de entrada dos resíduos de diálise foi mais efetiva para minimizar a carga microbiana nos filtros em comparação à desinfecção por hipoclorito de sódio(6,16).
Tal fato possivelmente se relaciona a maior dificuldade de descontaminação de superfícies após a formação de biofilmes. O hipoclorito de sódio para desinfecção pode ser eficaz quando realizada previamente a limpeza adequada. A presença de matéria orgânica e inorgânica, biofilmes e umidade comprometem a desinfecção e esterilização. A umidade tende a diluir o desinfetante reduzindo sua concentração(20).
No Brasil de acordo com a Sociedade Brasileira de Nefrologia (2002), de 560 centros diálise do país 90,9% são abastecidos por água tratada por osmose reversa, que garante uma melhor qualidade desta. Neste processo, substâncias de baixo peso molecular são separadas, a exemplo de microrganismos e íons que ficam retidos na membrana, a água é filtrada devido ao seu baixo peso molecular(21).
Quanto à desinfecção de superfícies da unidade de diálise, hemodiálise, banco de sangue, laboratórios e qualquer superfície contaminada é indicada a utilização de 1% de cloro ativo (10:000) por dez minutos(22).
Nos testes in vitro com teflon, aço inoxidável e polietileno foi demonstrada a atividade de biocidas com os princípios ativos como clorohexidina, triclosan, peróxido de hidrogênio ácido peracético e Aurein 2.5 um peptídeo sintético antimicrobiano, obtido de gandulas secretoras de anfíbios. Tais resultados sugerem o potencial de aplicação destes compostos para testes na prática hospitalar, podem ser úteis para descontaminação de produtos e superfícies.
Em relação aos biocidas adotados, nos estudos analisados, Aurein 2.5, Oxsilw 320N (peróxido de hidrogênio, ácido peracético e prata - SOFIDRA) e Anticide 50 (1% - p/v de cloreto de benzalcônio) apesar da ação contra microrganismos em biofilmes ressalva-se que foram utilizados em concentrações superiores às recomendadas pelo fabricante e, sobretudo no Brasil não são registrados para eliminar microrganismos em biofilme. Além da inexistência de protocolos e recomendações definidos quanto à concentração adequada e tempo de exposição como medida eficaz destes na redução de biofilmes(20).
Quanto às medidas de prevenção da formação de biofilmes ou remoção no ambiente hospitalar sua abordagem ainda é recente, com boa parte dos estudos realizados in vitro, sendo importante o desenvolvimento de mais estudos clínicos, e mesmo de metodologias que facilitem as análises, a exemplo da mensuração da carga microbiana em lumens de cateteres que geralmente é aferida por aproximação a partir de amostras da ponta do cateter(3-5,9,13).
Considerações Finais
Nos estudos analisados destacaram-se a impregnação e preenchimento de lumens de dispositivos médicos por antimicrobianos e utilização de biocidas como medidas de potencial aplicação nos estabelecimentos de saúde para redução de biofilmes microbianos. Tais medidas são de extrema importância, pois microrganismos sésseis são de difícil remoção, constituindo um desafio na prevenção das IRAS e no controle da disseminação de patógenos no ambiente hospitalar por requerer ações múltiplas devido às suas causas multifatoriais.
As medidas de prevenção da formação de biofilmes mais destacadas foram impregnação de dispositivos médicos como cateter, tubo endotraqueal e próteses por agentes antimicrobianos e o preenchimento de lumens por antibióticos com importante redução da adesão de microrganismos nestes dispositivos, cujas indicações devem ser rigorosamente avaliadas nos protocolos e guidelines específicos, a exemplo do lançamento da IDSA em 2009 sobre o gerenciamento das infecções relacionadas a cateteres.
Cabe ressaltar que apesar da relevância do tema, a literatura sobre a abordagem de biofilmes microbianos no ambiente hospitalar ainda é recente e escassa. No entanto, merece atenção, pois o controle da formação de biofilmes microbianos pode reduzir a disseminação de patógenos, e infecções relacionadas à assistência a saúde.
Os resultados e implicações decorrentes da revisão integrativa sobre o tema possibilitou uma aproximação com aspectos diretamente relacionados à prática da enfermagem como a escolha e cuidados na utilização de soluções desinfetantes, bem como evidenciou lacunas do conhecimento que motivam a realização de mais estudos visando maior segurança e qualidade da assistência prestada aos pacientes dos serviços de enfermagem no controle e prevenção de biofilmes microbianos.
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