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SAFESINK

DESARROLLO DE UN PROTOTIPO DE TRATAMIENTO DE AGUA BASADO EN LAS PROPIEDADES
BACTERICIDAS DE PARTÍCULAS CERÁMICAS MODIFICADAS DESTINADAS AL ASEGURAMIENTO
HIGIÉNICO DE INSTALACIONES SANITARIAS.








OBJETIVO

El proyecto SAFESINK se enfoca en la investigación y adaptación de un material
cerámico bactericida protegido por ITC-AICE. Este material se basa en
microesferas capaces de liberar plata de manera controlada, aprovechando sus
propiedades biocidas (Modelo de utilidad U202030264). El objetivo principal del
proyecto es prevenir el crecimiento bacteriano y la propagación de bacterias a
través de aerosoles en puntos finales de agua. Específicamente, se busca adaptar
este material cerámico bactericida a grifos y sifones para evaluar su eficacia
en entornos prácticos, especialmente en contextos hospitalarios, con el
propósito último de combatir las infecciones nosocomiales. Este artículo detalla
el proceso de adaptación de las microesferas a los puntos finales de agua
mencionados, permitiendo su evaluación en escenarios reales.

El efecto biocida de este sistema se está evaluando sobre los microorganismos
como Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Candida auris y Escherichia
coli. Este proyecto financiado por la Generalitat Valenciana, a través de la
Agència Valenciana de la Innovació (AVI) 2021-2023, mediante el proyecto
INNVA1/2021/49.

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ANTECEDENTES

Las infecciones nosocomiales son aquellas que se contraen mientras un paciente
se encuentra hospitalizado, y que no estaban presentes ni en el período de
incubación ni en el momento del ingreso del paciente (Pujola & Limón 2013).
Estas infecciones son la complicación más frecuente entre los pacientes
hospitalizados y conllevan importantes implicaciones económicas, asistenciales y
clínicas. Los pacientes críticos que adquieren una infección nosocomial tienen
mayores tasas de mortalidad y una estancia más prolongada, tanto en la Unidad de
Cuidados Intensivos (UCI) como en el hospital. En respuesta a la necesidad
surgida en entornos hospitalarios, donde se han detectado brotes nosocomiales
originados en puntos finales de agua, incluyendo grifos y sifones en áreas de
atención a pacientes vulnerables, se ha trabajado en el control y la reducción
de este tipo de infecciones mediante el diseño de dispositivos que contienen
elementos bactericidas. Estos dispositivos pueden acoplarse tanto en los grifos
como en los sifones para prevenir y combatir la propagación de infecciones



 En los últimos años, se ha registrado que más del 50% de estas infecciones
estaban causadas por bacilos gramnegativos, el 35% por los grampositivos y el
15% restante por hongos. Los microorganismos de Pseudomonas aeruginosa,
Staphylococcus aureus, Candida auris y Escherichia coli son los que están
implicados de forma más amplia en este tipo de infecciones, por lo que serán los
seleccionados para evaluar la eficacia de los prototipos.


Dentro del marco del proyecto SAFESINK, se ha enfocado en el diseño de
dispositivos que contengan microesferas con propiedades bactericidas,
desarrolladas para liberar iones de plata en bajas concentraciones en entornos
acuosos. La aplicación de estas microesferas en sifones y grifos tiene como
objetivo prevenir la formación de biofilms y el crecimiento de bacterias
potencialmente patógenas. Al evitar el desarrollo de estas bacterias y, por
ende, la generación de aerosoles con carga bacteriana durante el uso de los
lavabos, se busca proporcionar una herramienta adicional para combatir las
infecciones nosocomiales en centros hospitalarios. Asimismo, se ha buscado que
el dispositivo diseñado sea fácil de usar, seguro, competitivo económicamente en
comparación con otras soluciones disponibles en el mercado y sostenible. Para
lograr esto, se ha trabajado en la reactivación del agente bactericida una vez
que el dispositivo alcance su vida útil, reduciendo así la generación de
residuos. En consecuencia, SAFESINK se propone como una solución integral y
eficiente para mejorar la higiene en instalaciones sanitarias y contribuir a la
reducción de infecciones nosocomiales en el ámbito hospitalario.

 










MICROESFERAS BACTERICIDAS

El proceso productivo para recubrir con plata las microesferas de vidrio
consiste en realizar un procedimiento químico-térmico para funcionalizarlas con
plata a través de diferentes tratamientos térmicos (ver modelo de utilidad). En
la Figura se observa el aspecto de las microesferas antes y después de
funcionalizar. Observación de las microesferas antes y después de funcionalizar
con plata (Ag+)

MICROESFERAS ANTES Y DESPUÉS DE FUNCIONALIZAR CON PLATA (AG+)

Se analizó la cantidad de plata que recubría las bolas de vidrio fabricadas con
el proceso en diferentes lotes de producción, mediante la técnica de
espectrometría de fluorescencia de rayos X por dispersión de longitudes de onda
(AXIOS, PANalytical), obteniendo un resultado de 0,8 ± 0,1 % Ag. Esta plata
estaba concentrada en la superficie de la microesfera, aunque se observaba
también presencia de plata en la matriz vítrea, tal y como se puede apreciar en
la imagen del microscopio electrónico de barrido (FEG-SEM, QUANTA 200F, FEI Co).
El análisis elemental para evaluar la presencia y el porcentaje de plata se
realizó con un equipo de microanálisis por dispersión de energías de rayos X EDX
conectado al microscopio (Genesis 7000 SUTW, EDAX).



A. MICROGRAFÍA MEB DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL DE UNA MICROESFERA AG+.

B. ANÁLISIS EDX (% PESO) EN DIFERENTES ZONAS DE LA MICROESFERA AG+.








ENSAYOS MICROBIOLÓGICOS

Para optimizar el diseño de los prototipos, se realizaron estudios
microbiológicos a nivel de laboratorio para evaluar la actividad antibacteriana
de las microesferas de vidrio recubiertas de plata en presencia de los
diferentes agentes patógenos. Se llevaron a cabo ensayos utilizando diversas
cepas bacterianas y levaduras, que incluyeron Staphylococcus aureus ATCC 29213
(bacteria gram positiva), Escherichia coli ATCC 25922 (bacteria gram negativa),
Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 (bacteria gram negativa) y Candida auris C.J
207 (levadura). La metodología empleada para estos ensayos se muestra en la
Figura.



En general, los resultados de los estudios microbiológicos mostraron una
reducción significativa o total de la población microbiana, que varió según el
tiempo de exposición y el tipo de microorganismo ensayado. Para Staphylococcus
aureus, después de una hora de exposición a las microesferas con plata (Ag+), se
observó una reducción de 3 logaritmos en la población bacteriana, aunque no se
logró eliminar completamente la población total de bacterias. En el caso de la
bacteria Pseudomonas aeruginosa, a los 20 minutos de exposición a las
microesferas con plata (Ag+), se logró erradicar la población bacteriana y este
efecto se mantuvo hasta el final del ensayo. Respecto a Candida auris, en
presencia de microesferas Ag+ durante 30 minutos, se observó una erradicación
completa de la población levaduriforme, la cual se mantuvo hasta el final del
ensayo. En cuanto a Escherichia coli, a los 20 minutos de exposición con
microesferas Ag+, se logró erradicar la población bacteriana y este efecto se
mantuvo hasta el final del ensayo (1 hora).

Considerando estos resultados, el efecto biocida de las microesferas con plata
integrada las hace sumamente interesantes para su aplicación en entornos
sanitarios, específicamente al acoplarlas a grifos y sifones. Esto contribuiría
a mantener una adecuada calidad higiénica en los puntos finales de agua,
evitando así el desarrollo de bacterias potencialmente peligrosas y patógenas.
En consecuencia, el uso de estas microesferas representaría una valiosa medida
para reducir los riesgos de infecciones nosocomiales en instalaciones de
atención médica.










PROTOTIPOS

Aunque las posibles aplicaciones de las microesferas bactericidas son diversas,
a continuación, se indican las localizaciones preferentes donde colocar los
dispositivos que contengan dicho material, así como los diseños a ordenador de
los prototipos ideados para la aplicación de las microesferas de vidrio
recubiertas de plata a cada una de estas localizaciones (ver Figuras).



Para albergar las microesferas de plata, se diseñaron una serie de “cassetes”(
Modelo de utilidad U202331139 ) de tamaño variable en función de la zona a la
cual tuvieran que ser ubicados.

AIREADORES (ZONA 1)

Una de las posibles localizaciones de estos dispositivos para garantizar la
higiene en los puntos finales de agua es la parte final del grifo, previa a la
salida del agua, donde normalmente se sitúan los aireadores. De esta forma, se
evita la proliferación de agentes perjudiciales por la posible contaminación de
la parte final del aireador.

En este punto se diseñó un elemento contenedor, a modo de tubo extensor, que
contendría los “cassettes” necesarios, donde se alojaron las microesferas
recubiertas de plata, y que se unieron al grifo y al aireador mediante uniones
roscadas y sus correspondientes juntas de goma



PUNTOS PREVIOS AL GRIFO (ZONA 2)

En este punto se diseña un elemento contenedor algo más complejo y de mayores
dimensiones que en el ejemplo anterior con mayor capacidad de albergar las
microesferas biocidas.



SIFONES (ZONA 3)

Este punto es el más crítico, puesto que es donde se queda una mayor cantidad de
agua retenida y de residuos; por tanto, esta zona es la que presenta una mayor
proliferación de posibles microrganismos dañinos. Estos microorganismos pueden
pasar a superficies y/o al ambiente durante el uso de los grifos debido a la
generación de aerosoles. No obstante, debido a su posición y forma, permite
introducir una mayor cantidad de “cassettes” y de mayor tamaño, con material
biocida, maximizando el efecto de este y evitando, de este modo, el efecto
nocivo que tienen los aerosoles generados al caer agua nueva al interior del
sifón.










DEMOSTRADORES

Se construyeron demostradores con los prototipos previamente descritos para
evaluar la capacidad bactericida de estas soluciones en entornos reales De este
modo, en las figuras anteriores, se muestra el montaje real de los prototipos
diseñados para las distintas zonas preferentes de aplicación descritas en el
apartado anterior.



PRUEBAS MICROBIOLÓGICAS EN DEMOSTRADORES.

Para validar las soluciones propuestas, se sometió una suspensión inoculada con
los microorganismos mencionados anteriormente, a un sistema cerrado que consta
de una garrafa de suministro y otra de recolección. Tanto el dispositivo con la
solución propuesta como el que carece de microesferas de plata se conectó al
mismo controlador, permitiendo activar periódicamente un sistema automático de
bombeo garantizando la reproducibilidad de los resultados. Se tomaron muestras
de diferentes zonas de los demostradores, tanto de las garrafas del circuito
como de la parte externa del aireador y del sifón utilizando torundas (Figura).
Las muestras tomadas de manera regular permitieron analizar la efectividad del
sistema propuesto en diferentes zonas de los puntos finales de agua.

Los resultados de los ensayos microbiológicos indicaron que es posible evitar en
cierta medida el crecimiento de microorganismos en sifones en especial de
aquellos más sensible a la plata como E. coli y P. aeruginosa. Los mejores
resultados se producen en la zona del sifón donde la lixiviación de plata es más
efectiva.



PRUEBAS EN ENTORNOS REALES

Tras los resultados expuestos anteriormente, el producto se encuentra
actualmente en fase de estudio en entornos reales para validar su eficacia. Los
resultados finales del proyecto se difundirán tras evaluar los resultados
obtenidos en entornos hospitalarios.









COORDINADO POR:


COLABORADORES






ENTIDAD FINANCIADORA









CONTACTO

safesink@itc.uji.es

+34 964 34 24 24

Instituto de Tecnología Cerámica


Campus Universitario Riu Sec · 12006 Castellón (Spain).

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