Bakteriobójcze właściwości miedzi

W XIX wieku naukowcy odkryli istnienie drobnoustrojów i rozwinęli teorię dotyczącą chorób zakaźnych, która wskazywała na związek pomiędzy bakteriami i innymi drobnoustrojami a występowaniem niektórych zakażeń i chorób. Dopiero później zaczęto zdawać sobie sprawę z potencjału miedzi w walce z drobnoustrojami. Na przestrzeni ostatnich stuleci stale poszerzało się spektrum bakteriobójczych zastosowań tego metalu, które obecnie obejmuje: środki grzybobójcze, farby przeciwporostowe, leki zwalczające drobnoustroje, produkty przeznaczonych do higieny jamy ustnej, sprzęt medyczny służący do utrzymywania higieny, środki antyseptyczne oraz całe mnóstwo innych niezwykle pożytecznych zastosowań.

Długa historia stosowania miedzi i jej stopów jako środka bakteriobójczego stworzyła podstawy do podjętych obecnie starań określenia skuteczności tego metalu w ograniczaniu liczby zakażeń drobnoustrojami chorobotwórczymi w zakładach opieki zdrowotnej oraz budynkach użyteczności publicznej, w sektorze przetwórstwa spożywczego, a także w przypadku zastosowania miedzi w instalacjach ciepłowniczych, ogrzewczych, wentylacji czy klimatyzacji, które są niejednokrotnie siedliskiem bakterii.

Ostatnio przeprowadzone badania, sponsorowane przez Związek na Rzecz Rozwoju Miedzi oraz Międzynarodowe Stowarzyszenie na Rzecz Miedzi, wykazały iż niczym niepowlekana miedź i jej stopy mogą hamować rozwój bakterii powszechnie wywołujących choroby jak na przykład pałeczki E.coli, paciorkowiec (streptococcus) czy gronkowiec (staphylococcus.) Ponadto powierzchnie wykonane z miedzi i jej stopów okazały się skuteczne w walce z bardziej złośliwym szczepem bakterii opornych na antybiotyki, który jest kojarzony z zakażeniem szpitalnym, mianowicie oporny na metycylinę gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus), znany też jako MRSA.

Badania zostały przeprowadzone przez grupę lekarzy Williama Keevil’a, Sandrę Wilks i Jonathona Noyce’a na uniwersytecie w Southampton, w Wielkiej Brytanii.

Podczas badań laboratoryjnych szczepy MRSA zostały wyeliminowane na mosiężnej powierzchni w ciągu 4,5 godziny, a na czysto miedzianej powierzchni w ciągu zaledwie 1,5 godziny. Zbadano również, że na powierzchni wykonanej z mosiądzu groźny szczep bakterii E.coli O157:H7 jest w stanie przetrwać nie dłużej niż dwie godziny.

Dla porównania, na powierzchni wykonanej ze stali nierdzewnej, z  której najczęściej wykonuje się typowe urządzenia szpitalne i do przetwarzania żywności, niesłabnące patogeny są w stanie przetrwać przez ponad 30 dni. Badania pokazują również, że im większa zawartość miedzi w metalu tym szybciej giną bakterie.

Związek na Rzecz Rozwoju Miedzi przeprowadził ostatnio niezależne testy laboratoryjne badając oddziaływanie pięciu różnych stopów miedzi na pięć różnych patogenów. Wyniki tych badań zostały przedstawione Agencji Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych w lipcu, jako element procesu mającego na celu zarejestrowanie miedzi jako substancji o właściwościach zdrowotnych w ramach ustawy o środkach owadobójczych, grzybobójczych i gryzoniobójczych FIFRA (the Federal Insecticide, Fungicide and Rodenticide Act ). Formalny wniosek o takową rejestrację zostanie złożony tej jesieni, a odpowiedzi z Agencji można się spodziewać w ciągu 270 dni. Jeśli wniosek zostanie pozytywnie rozpatrzony miedź będzie pierwszym metalem, któremu Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych przyzna tego typu status.

Potencjał dla przemysłu miedziowego, w kontekście tych badań, jest ogromny. Pojawia się możliwość poszerzenia oferty na już istniejących rynkach, jak również zdobycia nowych. Pośród wielu przedmiotów, do wyrobu których na szeroką skalę mogłaby być stosowana miedź są: gałki u drzwi i klamki, przyciski w formie metalowych tabliczek, powierzchnie lad i blatów, poręcze, uchwyty, zlewozmywaki, zwoje skraplaczy, parownice, żeberka grzejne oraz urządzenia do przetwarzania żywności.

W raporcie z 2000 Centrów Kontroli i Zapobiegania Chorobom Zakaźnym szacuje się że rocznie w Stanach Zjednoczonych liczba zakażeń szpitalnych takich jak MRSA przekracza dwa miliony, co pociąga za sobą około 90 000 zgonów rocznie. Raport podaje również ,iż leczenie wspomnianych wcześniej zakażeń to dla ośrodków zdrowia koszt około 5 miliardów dolarów rocznie. Dodatkowo liczba zakażeń w miejscach w których przebywają większe skupiska ludzkie wzrasta. Wszelkie powierzchnie w ośrodkach takich jak domy spokojnej starości, szatniach, obiektach sportowych, koszarach, dworcach, szkołach, więzieniach itp. są najczęstszym źródłem drobnoustrojów wywołujących zakażenia.

Zalecane praktyki higieniczne takie jak odkażanie powierzchni dotykowych oraz mycie rąk są pierwszą linią obrony przed zakażeniami, ale często są one lekceważone. Stale rosnąca liczba zakażeń szpitalnych świadczy również o tym że praktyki te są niewystarczające. Dodatkowym problemem jest fakt niewielkiej ilości dostępnych i opracowywanych antybiotyków, które mogłyby zwalczać ewoluujące i lekooporne szczepy bakterii. Wskutek tego służby medyczne, wojskowe i publiczne są nieprzygotowane do tego by chronić swych pacjentów i personel. Tymczasem  niewiele uwagi poświęca się samym powierzchniom dotykowym, które są ustawicznym źródłem wzajemnego zarażania.

W zakładach opieki zdrowotnej największe ryzyko zakażenia stwarzają powierzchnie w najbliższym otoczeniu pacjenta. Przedmioty takie jak metalowe elementy drzwi i mebli, poręcze łóżka i inne, stojaki na kroplówki, medyczny sprzęt monitorujący, krany, zlewozmywaki i blaty stanowią najbardziej newralgiczne powierzchnie, które muszą być odkażane regularnie. Jednak środki dezynfekujące oraz powłoki antybakteryjne mają określoną trwałość. Zatem zidentyfikowanie i zastosowanie na ww. powierzchniach odpowiedniego materiału zapewniającego stałą ochronę antybakteryjną , nadającego się do wyrobu przedmiotów codziennego użytku, którego koszty utrzymania są minimalne, pomogłoby w znaczny sposób ograniczyć infekcje wywołane krzyżowym przenoszeniem zarazków.

Kongres zatwierdził przyznanie funduszy na testy kliniczne, które mają dowieść że zastosowanie miedzi i jej stopów na powierzchniach dotykowych, będzie środkiem zaradczym, który w sposób ustawiczny i czynny pomoże ograniczyć lub wyeliminować patogeny bakteryjne w lecznictwie oraz w miejscach użyteczności publicznej.

Przewiduje się, że to rozwiązanie wraz z równolegle prowadzonym programem promowania właściwych zasad higieny sprawi, że zapotrzebowanie na leki antybakteryjne oraz rozwój lekoopornych szczepów bakterii zostanie ograniczony, a poziom zachorowań znacznie zmaleje.

Z innych badań prowadzonych na uniwersytecie w Southampton wynika że wirusy grypy typu A są praktycznie eliminowane na powierzchniach miedzianych w przeciągu sześciu godzin. Wyniki badań są przygotowywane do publikacji recenzowanej przez środowisko medyczne, która ukaże się w terminie późniejszym tego roku. W samych Stanach Zjednoczonych wirus grypy typu A jest przyczyną średnio 200 tysięcy hospitalizacji i 36 tysięcy zgonów rocznie.

Naukowcy umieścili dwa miliony jednostek tworzenia łysinek wirusa grypy A (H1N1) na wycinkach z miedzi C11000 (typowa czysto miedziana blacha) oraz na wycinkach S30400 (typowa stal nierdzewna) w temperaturze pokojowej. Następnie periodycznie określano współczynnik przeżywalności jednostek wirusa. Na powierzchni wykonanej ze stali nierdzewnej liczba patogenów zmniejszyła się do jednego miliona po sześciu godzinach, a następnie do 500 tysięcy po 24 godzinach. Tymczasem na powierzchni miedzi zaobserwowano obniżenie liczby patogenów do 500 tysięcy po upływie zaledwie jednej godziny, a po upływie sześciu godzin na powierzchni miedzi znajdowało się już tylko 500 jednostek wirusa, co oznacza ich redukcję w 99,99%.

Poddany testom szczep H1N1 i szczep wywołujący ptasią grypę H5N1 są niemal identyczne, a zatem skuteczność bakteriobójcza miedzi w obu przypadkach również powinna być podobna. Podczas gdy szczepionki pobudzają przeciwciała organizmu gospodarza do atakowania określonych, wystawionych na ich działanie struktur powierzchniowych komórek (tzw. determinant antygenowych), miedź oddziaływuje na całą strukturę wirusa, stąd przynosi efekt o znacznie szerszym spektrum. Świadczą o tym również inne badania, na podstawie których stwierdzono wirusobójcze działanie miedzi na niespokrewniony z ww. szczepami adenowirus typu 40.

Siedliskiem grzybów i bakterii patogenowych, stanowiących ogromne zagrożenie dla zdrowia ludzkiego, są środowiska wilgotne i ciemne co w szczególności tyczy się urządzeń ciepłowniczych, wentylacyjnych i klimatyzacyjnych (HVAC), które są powszechnie stosowane w biurach, szkołach, hotelach i tym podobnych miejscach. Badana wykazały dużą koncentrację ww. drobnoustrojów na żeberkach wymienników ciepła, zwojach chłodzących oraz parownicach.

Druga dotacja przyznana przez Kongres ma zostać przeznaczona na badania, których celem będzie wykazanie, że zastąpienie elementów aluminiowych i stalowych miedzianymi zminimalizowałoby liczbę szkodliwych bakterii i grzybów, eliminując lub redukując do minimum potrzebę konserwacji urządzeń ciepłowniczych, wentylacyjnych i klimatyzacyjnych.

Ze wstępnych danych pochodzących z badań przeprowadzonych na uniwersytecie w Southampton wynika że na powierzchniach mosiężnych 99% grzyb o nazwie Aspergillus niger (kropidlak żółty) ginie w przeciągu sześciu godzin, na powierzchni miedzianej zaś jest on całkowicie usuwany w przeciągu sześciu godzin, podczas gdy tradycyjne aluminiowe powierzchnie w ogóle nie wykazują podobnych właściwości bakteriobójczych. (Rys. 3).

Bakteriobójcze właściwości miedzi stanowią potencjalne rozwiązanie, mogące pomóc w zapobieganiu krzyżowemu przenoszeniu zarazków oraz kolejnym infekcjom wśród ludzi, których źródłem jest szeroko pojęte przetwórstwo spożywcze. Głównymi patogenami, z którymi mamy tu do czynienia są pałeczki listeriozy i okrężnicy (E.coli) najczęściej występujące w produktach wołowych, wieprzowych i drobiowych.