Normy ASTM: strażnik właściwości biobójczych materiałów polimerowych

Amerykańskie Stowarzyszenie do spraw Testów i Materiałów (ASTM - ang. International American Society for Testing and Materials) z siedzibą West Conshohocken w Pensylwanii jest organizacją normalizacyjną, opracowującą i publikującą w sposób dobrowolny normy mające zasięg międzynarodowy. Są to normy o charakterze technicznym, z przeznaczeniem dla szerokiej gamy materiałów, produktów, systemów, akcesoriów i usług. Na całym świecie obecnie obowiązuje ponad 12 tys. norm ASTM.

Wprowadzenie

ASTM zostało utworzone w 1898 r. przez grupę naukowców i inżynierów. Pierwszym zadaniem, zakończonym sukcesem, było opracowanie normy dla stali, konkretnie dla szyn kolejowych. ASTM kilkukrotnie zmieniało nazwę. Pierwotnie nazywało się "American Society for Testing Materials", następnie "American Society for Testing And Materials", później "ASTM International". Obecnie ASTM International posiada biura w wielu państwach na świecie, m.in. w Belgii, Kanadzie, Chinach, Peru, Stanach Zjednoczonych. Dwa lata temu, w 2022 r., Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN) i ASTM International zawarły porozumienie o współpracy technicznej. Aktualnie wszystkie normy ASTM są opracowywane i redagowane w ramach komitetów, te z kolei są tworzone na wniosek, gdy zachodzi realna i praktyczna potrzeba ich utworzenia.

Członkostwo w większości komitetów jest dobrowolne i inicjowane na wniosek członka. Uczestnicy w tym przypadku nie są ani mianowani, ani zapraszani, lecz podlegają swego rodzaju klasyfikacji i podziałowi funkcyjnemu na użytkowników, producentów, konsumentów, naukowców czy konsultantów. Od 2015 r. ASTM liczy ponad 30 tys. członków z ponad 140 krajów świata.

Normy ASTM mogą dotyczyć wielu kwestii biologicznych. Biorąc pod uwagę właściwości biobójcze, można dokonać ich klasyfikacji na takie, które dotyczą wyłącznie badań prowadzonych na szczepach bakteryjnych, grzybowych lub glonach.

Normy dotyczące bakteriobójczości i glonobójczości materiałów polimerowych

ASTM E2149 - Standardowa metoda testowa do określania aktywności przeciwdrobnoustrojowej środków przeciwdrobnoustrojowych w warunkach dynamicznego kontaktu (ang. Standard Test Method for Determining the Antimicrobial Activity of Antimicrobial Agents Under Dynamic Contact Conditions).

Norma ta jest używana do oceny aktywności przeciwdrobnoustrojowej materiałów polimerowych, które poddane są działaniu czynnika bakteriobójczego. Badanie odbywa się w warunkach dynamicznych, co oznacza, że badany materiał pozostaje w ciągłym kontakcie z zawiesiną bakteryjną o konkretnym stężeniu. Na początku mierzy się redukcję liczby bakterii po określonym czasie, co z kolei pozwala na ocenę skuteczności.

Norma ta jest przeznaczona głównie dla materiałów polimerowych stosowanych w medycynie, m.in. w opakowaniach, powierzchniach sprzętu medycznego, czy materiałach o wysokich wymaganiach higienicznych.

ASTM E2180 - Test dla hydrofobowych powierzchni antybakteryjnych (ang. Test for Hydrophobic Antimicrobial Surfaces).

Niniejsza norma ocenia aktywność środków bakteriobójczych, które są wbudowane w strukturę materiałów polimerowych lub posiadających charakter hydrofobowy. Przy użyciu tego testu mierzy się stopień, w jakim materiały mogą hamować wzrost mikroorganizmów na swojej powierzchni. Ten test stosuje się w przypadku materiałów takich jak: wykładziny podłogowe, farby, powłoki oraz różnego rodzaju elementy medyczne, które mają mieć długotrwałe użytkowanie.

ASTM D7907-14 - Standardowe metody testowe do określania skuteczności bakteriobójczej na powierzchni rękawiczek przeznaczonych do badań medycznych (ang. Standard Test Methods for Determination of Bactericidal Efficacy on the Surface of Medical Examination Gloves).

W przytoczonej normie za reprezentatywne mikroorganizmy uważa się: Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumonia. Czas kontaktu materiału z mikrobami odnosi się do minimalnego okresu, przez jaki produkt musi pozostawać w kontakcie z drobnoustrojami, aby wykazywał skuteczność. W normie zawarto dwie ilościowe standardowe metody oceny skuteczności bakteriobójczej na powierzchni rękawiczek medycznego przeznaczenia.

ASTM E3031 - Oznaczanie aktywności antybakteryjnej na powierzchniach ceramicznych (ang. Determination of Antibacterial Activity on Ceramic Surfaces).

Wspomniana metoda testowa obejmuje wstępne uwodnienie próbek ceramicznych przez 18-24 godziny przed właściwą procedurą testową. Mikroorganizmy, które zazwyczaj stosuje się w tym teście to: Staphylococcus aureus (ATCC 6538P), Klebsiella pneumoniae (ATCC 4352), Escherichia coli (ATCC 8739), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 15442), Enterococcus hirae (ATCC 10541), Salmonella entercia (ATCC 10708), Candida albicans (MTCC 3017). Metoda podana w niniejszej normie stanowi standardową procedurę określającą skuteczność antybakteryjną powierzchni ceramicznych.

ASTM G29 - Test odporności na algi (ang. Test for Resistance to Algae).

Organizmami zwykle stosowanymi w tej metodzie są glony (algi) Oscillatoria sp. (sinice). Próbki dzieli się na takie, które są i nie są poddane obróbce. Testowy materiał jest zawieszany w słoikach zawierających zhomogenizowane sinice. Następnie słoje są inkubowane w dwóch środowiskach: w ciemności oraz w świetle przez 12 godzin. Co 3-4 dni słoiki są ponownie zaszczepiane zhomogenizowanymi sinicami. Po zakończeniu badania, w 14. dniu testu, próbki testowe (zarówno poddane obróbce, jak i niepoddane obróbce) są oddzielane i oceniane pod kątem wzrostu na nich glonów. Norma służy do oceny skuteczności powierzchni poddanych działaniu środków zapobiegających wzrostowi glonów.

ASTM E1153 - Standardowa metoda testowania skuteczności środków dezynfekujących zalecanych do powierzchni nieożywionych, twardych, nieporowatych i niemających kontaktu z żywnością (ang. Standard Test Method for Efficacy of Sanitizers Recommended for Inanimate, Hard, Non-porous, and Non-food Contact Surfaces).

W tym teście analizowaną powierzchnię zaszczepia się kulturą mikrobiologiczną i pozostawia do wyschnięcia. Mikroorganizmami, które się stosuje są: Staphylococcus aureus (ATCC 6538P), Klebsiella pneumoniae (ATCC 4352), Escherichia coli (ATCC 8739), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 15442), Enterococcus hirae (ATCC 10541), Salmonella entercia (ATCC 10708), Candida albicans (MTCC 3017). Po upływie czasu kontaktu powierzchnie testowe są przenoszone do roztworu neutralizującego. Metoda umożliwia monitorowanie krótkich czasów kontaktu (maksymalnie do 15 sekund). Liczba mikroorganizmów pojawiających się na powierzchniach testowych jest porównywana z kontrolą (początkowe stężenia bakterii), które są przeprowadzane równolegle. Jest to metoda służąca do określania skuteczności przeciwdrobnoustrojowej środków dezynfekujących przeznaczonych do stosowania na powierzchniach: oczyszczonych, twardych, nieporowatych i niemających kontaktu z żywnością. Ta ilościowa metoda badawcza ocenia skuteczność przeciwdrobnoustrojową produktów poprzez określenie procentowej redukcji testowanych drobnoustrojów. Norma ta jest szczególnie istotna i ważna dla ośrodków zajmujących się zdrowiem publicznym oraz bezpieczeństwem zdrowotnym.

ASTM D2574 - Standardowa metoda badania odporności farb emulsyjnych w pojemniku na atak mikroorganizmów (ang. Standard Test Method for Resistance of Emulsion Paints in the Container to Attack by Microorganisms).

Powyższa norma została opracowana w celu określenia odporności farb emulsyjnych z dodatkiem biocydów na działanie bakterii. Mikroorganizmami rekomendowanymi w normie są: Staphylococcus aureus (ATCC 6538P), Klebsiella pneumoniae (ATCC 4352), Escherichia coli (ATCC 8739), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 15442), Enterococcus hirae (ATCC 10541), Salmonella entercia (ATCC 10708), Candida albicans (MTCC 3017), Aspergillus niger (ATCC 16888).

ASTM E1174 - Standardowa metoda testowa do oceny skuteczności preparatów do mycia rąk personelu medycznego (ang. Standard Test Method for Evaluation of the Effectiveness of Health Care Personnel Hand wash Formulations).

Przed wykonaniem badania dłonie laboranta są poddawane wstępnemu myciu oczyszczającemu. Następnie roztwór zawiesiny organizmów testowych jest rozprowadzany na całej powierzchni rąk przez 20 sekund i pozostawiany do wyschnięcia przez kolejne 30 sekund. Całą procedurę powtarza się dwukrotnie. Próbki są pobierane i wykonywany jest posiew z roztworu w celu zliczenia ilości wyrosłych bakterii. Skuteczność produktu do mycia rąk jest oceniana poprzez porównanie liczby bakterii przed i po umyciu. Norma ASTM E1174 to kluczowy dokument, który określa skuteczność środków do mycia rąk w opiece zdrowotnej przeciwko przejściowym mikroorganizmom skóry. Norma ta zapewnia przeprowadzenie badania środków do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu i innych preparatów bez spłukiwania, głównie dla sektora medycznego.

ASTM E2362 - Ocena wstępnie nasyconych lub impregnowanych chusteczek do dezynfekcji twardych powierzchni (ang. Evaluation of Pre-saturated or Impregnated Towelettes for Hard Surface Disinfection).

Wspomniana norma rekomenduje stosowanie mikroorganizmów: Staphylococcus aureus (ATCC 6538P), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 15442), Mycobacterium bovis i Trichophytes. W zależności od zastosowanego szczepu, czas i temperatura inkubacji są różne. Dla Staphylococcus aureus i Pseudomonas aeruginosa czas badania wynosi 48 godzin w 37°C, dla Trichophytes 10 dni w 27°C, dla Mycobacterium od 60 do 90 dni. Test ASTM E2362 ma charakter jakościowy, który wskazuje skuteczność przeciwdrobnoustrojową wstępnie nasyconej lub impregnowanej chusteczki do dezynfekcji twardych powierzchni. Skuteczność produktu jest interpretowana przez obserwację i wizualizację dodatniego lub ujemnego wzrostu mikroorganizmów testowych.

Normy dotyczące grzybobójczości materiałów polimerowych

ASTM G21-09 - Standardowa praktyka określania odporności syntetycznych materiałów polimerowych na grzyby (ang. Standard Practice for Determining Resistance of Synthetic Polymeric Materials to Fungi).

Norma ta, choć skupia się głównie na szczepach grzybowych, to może być używana jako wskaźnik ogólnej odporności materiałów polimerowych na inne mikroorganizmy. W badaniu ocenia się, jak materiał radzi sobie z ekspozycją na różne rodzaje grzybów, co może być użyteczne w ocenie ogólnych właściwości biobójczych. Jest często używana w przemyśle budowlanym oraz w testowaniu materiałów, które będą narażone na wilgoć i rozwój pleśni.

ASTM C1338 - Standardowa metoda testowa do określania odporności materiałów izolacyjnych i okładzin na grzyby (ang. Standard Test Method for Determining Fungi Resistance of Insulation Materials and Facings).

Norma ta pomaga określić jakość i skuteczność nowo wyprodukowanych produktów izolacyjnych na rozwój grzybów. Mikroorganizmem zazwyczaj stosowanym w tej metodzie jest Aspergillus niger (ATCC 16888).

ASTM D5590 - Test na uszkodzenia wywoływane przez grzyby (ang. Fungal Defacement Test).

Mikroorganizmy testowe, których używa się w badaniu to: Aspergillus niger, Penicillium funiculosum i Aureobasidium pullulans. Aspergillus niger i Penicillium funiculosum można testować razem na tych samych płytkach, podczas gdy Aureobasidium pullulans (pleśń) jest testowany oddzielnie. Niniejszej normy używa się do określania odporności powłok malarskich i pokrewnych na działalność grzybiczą za pomocą przyspieszonego czterotygodniowego testu na płytce agarowej.

Podsumowanie

Normy ASTM, które dedykowane są do analiz właściwości biobójczych (bakteriobójczych, grzybobójczych, glonobójczych) mają kluczowe znaczenie, ponieważ zapewniają spójność, powtarzalność i dokładność wyników przeprowadzonych testów. Dzięki wynikom uzyskanym w ramach przeprowadzonych badań, produkty mogą uzyskać niezbędne certyfikaty deklarujące skuteczność wyrobu przeciwko mikroorganizmom. To z kolei jest istotne dla wielu gałęzi przemysłu, począwszy od zastosowań medycznych, przez spożywcze, po budowlane.

Autor: dr hab. Agnieszka Richert