Hygienically Safe Surfaces in non-immersed Systems

Im Hinblick auf die Materialwahl in Gesundheitseinrichtungen sind Kenntnisse über deren Hygienesicherheit, d. h. eine gute Reinigbarkeit sowie eine geringe Überlebensdauer von pathogenen Erregern, unerlässlich. Somit kann das von unbelebten Feststoffoberflächen ausgehende Infektionsrisiko minimiert werden. Ziel dieser Arbeit ist es daher, die hygienebezogenen Eigenschaften einer Feststoffoberfläche in bewert- und vergleichbare Größen zu überführen. Die Schwerpunkte liegen dabei auf der Erarbeitung eines tieferen Verständnisses der Reinigbarkeit von Feststoffoberflächen, der Reinigungsprozesse und -kinetik. Ferner wird die Untersuchung der Überlebensdauer von Krankheitserregern beschrieben. Zunächst werden auf Grundlage der Theorie der Adhäsionskräfte wesentliche Einflussgrößen abgeleitet und deren Auswirkungen auf die Adhäsionskraft zwischen einzelnen Mikropartikeln und Feststoffoberflächen mithilfe der colloid probe technique gemessen. Mittels eines speziellen Versuchsaufbaus werden anschließend quantitative Zusammenhänge zwischen den als maßgeblich identifizierten Oberflächeneigenschaften der Feststoffoberfläche (arithmetische Mittenrauheit und freie Oberflächenenergie), den Charakteristika einer partikulären Kontamination und der Restpartikelmenge als Maß der Reinigbarkeit hergestellt. Hierbei werden krankenhausübliche Feststoffoberflächen mit unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften berücksichtigt; hierzu gehören Edelstähle, Polymere, Beschichtungen, Kupferlegierungen und Emaille. In den eigenen Versuchen kommen Partikelsysteme als Modellkontaminationen zum Einsatz, welche die Größenbereiche der relevanten Kontaminationen in Gesundheitseinrichtungen (i. W. Staub und Mikroorganismen) abbilden. Ferner werden kontaminationsbezogene Einflüsse und verschiedene Prozessparameter auf das Reinigungsergebnis identifiziert und diskutiert. Auf Basis der Adhäsionsversuche mit Einzelpartikeln sowie der Reinigungsversuche mit Partikelkollektiven wird ein Modell entwickelt, welches die Reinigung von Feststoffoberflächen mit dem Scheuer-Wisch-Verfahren beschreibt. Weiterhin wird die Überlebensdauer von relevanten Erregern (S. aureus, A. baumanni, C. albicans und Ps. aeruginosa) auf verschiedenen Materialien und in Abhängigkeit von den Oberflächeneigenschaften unter praxisnahen Randbedingungen untersucht. Auf Grundlage der erlangten Erkenntnisse werden praxisgerechte Empfehlungen zur Materialwahl, Oberflächengestaltung sowie zur Handhabung von Reinigungsprozessen gegeben.The knowledge of a hygienically safe – meaning good cleanability and short duration of survival of pathogenic germs choice of material in healthcare facilities is a prerequisite. As a consequence the risk of infection from surfaces may be minimized. Therefore, the aim of the present work is to make the property “hygienic safety” comparable and assessable. The main focuses lie on developing an improved understanding of the cleanability of surfaces, cleaning processes as well as kinetics. Moreover, the duration of survival of pathogenic germs on different surfaces are specified. First and foremost, essential influential variables are distilled from the theory of adhesion. Subsequently, their impact on adhesion between single microparticles and surfaces is studied with the aid of colloid probe technique. By the use of a suitable experimental assembly a quantitative connectivity between the relevant surface properties (mean roughness and surface free energy), the characteristics of a particulate contamination and the particulate residue after cleaning used as measure for cleanability is set. For this purpose, typical hospital surfaces such as stainless steel, polymers, coatings, copper alloys and enamel are utilized. Particle systems, which are comparable in size with regular contaminations in healthcare facilities (e. g. dust or microorganisms), are used. Moreover, the influence of contamination and different process parameters on the cleaning result are identified and discussed. Based on adhesion measurements with single particles as well as the cleaning experiments with particulate systems a model to describe the cleaning of surfaces is developed. Beyond the duration of survival of relevant pathogenic germs (S. aureus, A. baumanni, C. albicans and Ps. aeruginosa) on different materials dependent on their surface characteristics under practical relevant circumstances is examined. On the basis of the empirical findings practical relevant recommendations are given. These concern the choice of material, surface design as well as the handling of cleaning processes