Введение

Загрязненные частицы, передающиеся по воздуху, служат причиной миллионов смертей во всем мире и являются ведущим фактором риска для здоровья человека [1].

Глаз представляет собой «передовую линию» на пути инфекционных заболеваний. При бесконтактной тонометрии воздушные потоки воздействуют на глазную поверхность, в результате чего происходит разрыв слезной пленки с образованием аэрозолей [2]. Глаз человека является рецептором, но также играет роль распространителя инфекций. Слеза и отделяемое из глаз содержат микроорганизмы, некоторые из которых высокопатогенны [3]. Мы выделили возбудителя из биоаэрозолей, образующихся при воздействии на глаз воздушного потока при бесконтактной тонометрии [4]. Таким образом, при бесконтактной тонометрии как процедуре, способствующей генерации аэрозоля, глазная среда несет более высокий риск для здоровья человека. Некоторые простые методы, например обычная заслонка, продемонстрировали положительный эффект [5].

Цель исследования: разработать специальную заслонку для уменьшения генерации аэрозолей (в частности, микробных) при бесконтактной тонометрии.

Материал и методы

Участники

В анализ включены данные 1594 человеко-измерений. Отбор пациентов офтальмологической больницы для участия в исследовании осуществляли в период с сентября 2021 г. по октябрь 2023 г. Участники были набраны напрямую в ходе проведения клинико-диа­гностических процедур. Жители эндемичных районов и лица, которым по тем или иным причинам запрещено проводить бесконтактную тонометрию, были исключены из исследования.

Исследование распространения аэрозолей микроорганизмов глазной поверхности

Проведен кластерный анализ с оценкой взаимосвязей на основе древовидных диаграмм и сходства спектров. Образцы аэрозолей микроорганизмов, собранные в ходе бесконтактной тонометрии, сравнивали с образцами из воздуха и конъюнктивальной полости, а также с типичными штаммами из базы данных (при наличии соответствующих микробов в базе данных). Кластерный анализ выполняли с помощью программного обеспечения Autof Analyzer MALDI-TOF MS (Autof MS 600, Autobio, Китай), как описано ранее [4].

Эксперименты по проверке эффекта заслонки

Эксперимент проводили в условиях офтальмологического кабинета. На первом этапе перед каждым экспериментом были удалены фоновые и микробные аэрозоли. До и в процессе каждого эксперимента влияние факторов, не имеющих отношения к человеку и окружающей среде, ограничивалось, контролировалось и поддерживалось на постоянном уровне. Все находившиеся в кабинете, где проводился эксперимент, пользовались средствами индивидуальной защиты. Бесконтактную тонометрию выполняли на приборе производства фирмы Canon (Япония).

Лица, отобранные для участия в исследовании, были рандомизированы по группам. В группе 1 бесконтактную тонометрию проводили с инновационной заслонкой, в группе 2 — с пластиковой заслонкой, в группе 3 — без заслонки. В группе 4 бесконтактная тонометрия не проводилась (на глаз воздействовал только воздушный поток), заслонка не использовалась. В группу 1 были включены 332 человеко-измерения, в ней было 137 (42,3%) мужчин и 187 (57,7%) женщин, средний возраст обследованных составил 50,23±19,21 года. В группу 2 были включены 499 человеко-измерений, в ней было 204 (42%) мужчины и 282 (58%) женщины, средний возраст — 54,37±17,6 года. В группу 3 были включены 444 человеко-измерения, в ней было 189 (43,9%) мужчин и 242 (56,1%) женщины, средний возраст — 52,04±17,89 года. Данные по возрасту и полу участников исследования были потеряны в 8 и 4 случаях соответственно в группе 1, в 13 и 12 случаях соответственно в группе 2, в 13 и 13 случаях соответственно в группе 3. Отсутствующие данные были полностью случайными. Статистически значимой разницы между группами по полу (H=0,360, p=0,835) и по возрасту (F=5,306, p=0,005) не выявлено.

Процесс производства инновационной заслонки из антимикробного аэрозольного нанокомпозитного материала на основе полидопамина происходил следующим образом. В качестве подложки использовали полистирол (FZCL-026) (Yifangxincailiao, Китай). Затем подготавливали гидро­хлорид допамина (D103111) (Aladdin, Шанхай), поли(этиленимин) (разветвленный полиэтиленимин/PEI, 25 кДа) (P434400) (Aladdin, Китай) и нитрат серебра (S128479) (Aladdin, Китай).

Далее полиакриловую кислоту (ПАК) (25 кДа) (P199190) (Aladdin, Китай) (4 г, 35 масс.%), 1-этил-3-(3-диметил­аминопропил)карбодиимид (EDC) (E106172) (Aladdin, Китай) (0,2 г), допа (0,35 г) и N-гидроксисукцинимид (NHS) (H109330) (Aladdin, Китай) (0,05 г) растворяли в 50 мл деионизированной воды и перемешивали в течение 8 ч. Полученный продукт подвергали диализу в течение 72 ч и лиофилизировали при -20°C. Подложки (полистирол) очищали и высушивали. Затем подложки погружали в ПАК-допа (pH=3,2) и трижды промывали (по 15 с) в буферном растворе с тем же значением pH (3,2). Затем субстраты погружали в PEI-Ag+ (pH=10,8) и трижды промывали (по 15 с) в буферном растворе с тем же значением pH (10,8). Концентрация ПАК-допа и PEI-Ag+ должна была составлять 0,4 мг/мл, а субстраты должны были находиться в ПАК-допа и PEI-Ag+ в течение 6–8 мин соответственно. Плотность AgNO3, использованного в исследовании, составляла 0,05 мг/мл. По окончании цикла производства получался один бислой. Инновационная заслонка содержала 7 бислоев. Этот цикл можно повторять столько раз, сколько необходимо.

Для мониторинга аэрозолей в процессе бесконтактной тонометрии мы установили детектор аэрозолей (Temtop Co, США) на медицинском терминале (М) и детектор качества воздуха на терминале пациента (П) для одновременной регистрации изменений в составе аэрозолей после каждого измерения. Для количественного определения состава микробных аэрозолей в процессе бесконтактной тонометрии были использованы пробоотборники воздуха Air Ideal® 3P (BioMérieux, Франция). Скорость отбора проб составляла 100 л/мин, а объем — около 30 л от каждого участника. Скорость отбора проб и объем были одинаковыми во всех группах [4]. Проводился кумулятивный отбор проб микробного аэрозоля из каждого 20-го глаза, затем плашки культивировали и однократно подсчитывали. Культивирование осуществлялось после 20, 40, 60, 80, 100 и 120-го глаза от М и П соответственно.

В группе 4 частицы регистрировали и отбирали с тем же временным интервалом (в среднем 1–2 мин) и в том же месте, что и в группах 1–3 [6].

Для культивирования проб микробных аэрозолей использовали кровяной агар в чашках Петри 90 мм (Bio-kont, Китай). Образцы выдерживали в аэробных условиях при температуре около 25°C в течение 3–5 дней, затем подсчитывали колонии бактерий, а результаты калибровали по калибровочной таблице с пробоотборником.

В изучении аэрозолей и микробных аэрозолей без проведения бесконтактной тонометрии (только воздушный поток) приняли участие 258 человек. Условия эксперимента и прочие условия в группе были аналогичны таковым в группах 1–3. Во всех группах было как минимум 3 разных партии участников, а эксперименты дублировались не менее 3 раз. В группах с одинаковыми и хорошо контролируемыми условиями эксперимента подсчитывали средние результаты в каждой группе и обозначали их как количество аэрозолей и микробных аэрозолей. Тенденции сравнивали между группами, также проанализированы результаты в других группах [7, 8].

Статистический анализ

Для создания базы данных использована программа EpiData 3.1 (The EpiData Association, Дания). Полученные данные анализировали с помощью программного обеспечения SPSS 25.0 (IBM Corp., США). Применяли тест МакНемара, критерий Краскела — Уоллиса и дисперсионный анализ при сохранении уровня значимости 0,05.

Результаты исследования

Кластерный анализ аэрозолей микроорганизмов глазной поверхности в процессе бесконтактной тонометрии

Почти все штаммы Staphylococcus epidermidis из микробных аэрозолей были аналогичны штаммам, выделенным из соскобов с конъюнктивы [6]. Staphylococcus spp., Burkholderia spp. и другие микроорганизмы в образцах микробных аэрозолей, полученных в процессе бесконтактной тонометрии, также имели близкое родство [6]. Точность нового метода отбора проб оказалась выше, чем у традиционного метода (49,2 и 38,3% соответственно, р=0,111). Чувствительность нового метода также была выше, чем у традиционного (50% против 35,7% соответственно, p=0,625). Специфичность нового метода отбора проб выше, чем у традиционного метода (49,1 и 38,7% соответственно, р=0,169).

Влияние заслонки на аэрозоли и микробные аэрозоли в процессе бесконтактной тонометрии

PM2,5, PM10, аэрозольные частицы и микробные аэрозоли не могут демонстрировать стабильный эффект накопления и тенденцию к росту [6]. В группе 3 имело место стабильное накопление и тенденция к росту по сравнению с группой 4. По сравнению с высокой и растущей тенденцией аэрозолей и микробных аэрозолей в группах 2 и 3, в группе 1 они были низкими, демонстрируя значительную тенденцию к снижению [6].

Обсуждение

Микроорганизмы с глазной поверхности могут распространяться в процессе бесконтактной тонометрии

Точность, чувствительность и спе­ци­фичность результатов нового метода отбора проб оказались выше, чем у традиционного метода. Почти все штаммы S. epidermidis из микробных аэрозолей были аналогичны штаммам, выделенным из соскобов с конъюнктивы, а не из воздуха, что согласуется с результатами предыдущих исследований [4, 9]. Полученные данные подтверждают, что микробы с глазной поверхности (среди них могут быть такие патогены, как Burkholderia spp.) способны распространяться в процессе бесконтактной тонометрии [4]. Частицы в фоновом режиме не демонстрируют ни стабильного эффекта накопления, ни тенденции к росту [6], что, впрочем, имеет место в группе 3. Полученные данные демонстрируют количественную генерацию аэрозолей и микробных аэрозолей в процессе бесконтактной тонометрии. В группе 3 аэрозоли и микробные аэрозоли могут накапливаться как в M, так и в П, перемещаться из П в M и распространяться повсеместно. Для снижения риска передачи инфекции воздушно-капельным путем пластиковая заслонка полезна, но ее эффект неустойчив, поскольку при достижении критической массы и после преодоления физической защиты частицы аэрозоля перемещаются в M.

Новая заслонка эффективна в снижении уровня аэрозолей и микробных аэрозолей

Если в случае с пластиковой заслонкой и без нее имела место высокая и растущая тенденция к увеличению уровня аэрозолей, то в случае с инновационной заслонкой наблюдалась низкая и значительная тенденция к снижению. Инновационная заслонка останавливает частицы в широком диапазоне размеров, позволяет снизить риск заболевания и предотвратить воздушно-капельную передачу путем уменьшения количества аэрозолей и микробных аэрозолей.

Новый метод отбора проб и материал заслонки могут быть применены в местах потенциального риска заражения по всему миру [4, 10]. Метод производства материала прост, быстр и может быть серийным.

Впрочем, наше исследование имеет и ряд ограничений. Во-первых, оно является одноцентровым, и поэтому мы призываем клиники всего мира провести аналогичные эксперименты, чтобы подтвердить полученные нами результаты. Во-вторых, следует использовать более безвредные материалы для производства заслонки.

Заключение

Аэрозоли микроорганизмов глазной поверхности могут распространяться с глазной поверхности в процессе контактной тонометрии и плавать в воздушном пространстве. Среди этих микроорганизмов могут оказаться и патогенные формы. Аэрозоли и микробные аэрозоли способны накапливаться в процессе бесконтактной тонометрии, а частицы, оказавшиеся в воздухе, увеличивают риск перекрестного инфицирования и заболевания. Пластиковая заслонка полезна, но ее эффект неустойчив. Антимикробная нанокомпозитная заслонка эффективно уменьшает количество частиц в процессе бесконтактной тонометрии. Мы предлагаем новую стратегию модификации поверхности заслонок с целью уменьшить риск передачи микроорганизмов воздушно-капельным путем, предотвратить перекрестное инфицирование и защитить здоровье человека.

Сведения об авторах:

Xinyi Shen — магистр, младшая медсестра, дипломированный студент, Национальный клинический научно-исследовательский центр глазных болезней, Глазная больница, Медицинский университет Вэньчжоу, Вэньчжоу, 325027, Китай; ORCID iD 0000-0002-3305-0229

Yishun Guo — магистр, студент, Национальный клинический научно-исследовательский центр глазных болезней, Глазная больница, Медицинский университет Вэньчжоу, Вэньчжоу, 325027, Китай; ORCID iD 0000-0001-7461-7992

Xinyi Wang — бакалавр, студент, Национальный клинический научно-исследовательский центр глазных болезней, Глазная больница, Медицинский университет Вэньчжоу, Вэньчжоу, 325027, Китай; ORCID iD 0009-0007-2050-4707

Yuee Ye — бакалавр, старшая медсестра, Национальный клинический научно-исследовательский центр глазных болезней, Глазная больница, Медицинский университет Вэньчжоу, Вэньчжоу, 325027, Китай; ORCID iD 0009-0001-4031-3402

Quan Chi — магистр, практикующая медсестра, Национальный клинический научно-исследовательский центр глазных болезней, Глазная больница, Медицинский университет Вэньчжоу, Вэньчжоу, 325027, Китай; ORCID iD 0009-0002-5165-2802

Weihe Zhou — магистр, статистик, Национальный клинический научно-исследовательский центр глазных болезней, Глазная больница, Медицинский университет Вэньчжоу, Вэньчжоу, 325027, Китай; ORCID iD 0000-0003-2679-0883

Yi Xu — бакалавр, старший инспектор, медицинский проверяющий, Национальный клинический научно-исследовательский центр глазных болезней, Глазная больница, Медицинский университет Вэньчжоу, Вэньчжоу, 325027, Китай; ORCID iD 0009-0003-5409-7098

Peiyu Wu — магистр, старшая медсестра, главная медсестра, Национальный клинический научно-исследовательский центр глазных болезней, Глазная больница, Медицинский университет Вэньчжоу, Вэньчжоу, 325027, Китай; ORCID iD 0009-0008-2460-4999

Haidao Zhou — дипломированный студент, Национальный клинический научно-исследовательский центр глазных болезней, Глазная больница, Медицинский университет Вэньчжоу, Вэньчжоу, 325027, Китай; ORCID iD 0009-0004-7239-6443

Yi Chen — студент, Национальный клинический научно-исследовательский центр глазных болезней, Глазная больница, Медицинский университет Вэньчжоу, Вэньчжоу, 325027, Китай; ORCID iD 0009-0006-4981-2941

Chunchun Li — магистр, практикующая медсестра, секретарь, Национальный клинический научно-исследовательский центр глазных болезней, Глазная больница, Медицинский университет Вэньчжоу, Вэньчжоу, 325027, Китай; ORCID iD 0000-0002-7474-7639

Yanyan Chen — магистр, главная медсестра, Национальный клинический научно-исследовательский центр глазных болезней, Глазная больница, Медицинский университет Вэньчжоу, Вэньчжоу, 325027, Китай; ORCID iD 0000-0002-0948-5011

Контактная информация: Yanyan Chen, e-mail: wzcyymail@163.com

Источник финансирования: исследование выполнено при поддержке Проекта научно-технического плана г. Вэньчжоу, Китай (номер гранта: Y2020720) и Глазной больницы Медицинского университета Вэньчжоу (номер гранта: YNHL2202001). Финансирующая организация не принимала участия в разработке и проведении исследования.

Конфликт интересов отсутствует.

Статья поступила 24.04.2024.

Поступила после рецензирования 22.05.2024.

Принята в печать 17.06.2024.

About the authors:

Xinyi Shen — Master's degree, junior nurse, the graduated student from National Clinical Research Center for Ocular Diseases, Eye Hospital, Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325027, China; ORCID iD 0000-0002-3305-0229

Yishun Guo — Master's degree, student of National Clinical Research Center for Ocular Diseases, Eye Hospital, Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325027, China; ORCID iD 0000-0001-7461-7992

Xinyi Wang — Bachelor's degree, student of National Clinical Research Center for Ocular Diseases, Eye Hospital, Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325027, China; ORCID iD 0009-0007-2050-4707

Yuee Ye — Bachelor's degree, nurse-in-charge, associate head nurse of National Clinical Research Center for Ocular Diseases, Eye Hospital, Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325027, China; ORCID iD 0009-0001-4031-3402

Quan Chi — Master's degree, nurse practitioner, nurse of National Clinical Research Center for Ocular Diseases, Eye Hospital, Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325027, China; ORCID iD 0009-0002- 5165-2802.

Weihe Zhou — Master's degree, statistician of National Clinical Research Center for Ocular Diseases, Eye Hospital, Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325027, China; ORCID iD 0000-0003-2679-0883

Xu Yi — Bachelor's degree, inspector-in-charge, the medical checker of National Clinical Research Center for Ocular Diseases, Eye Hospital,Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325027, China; ORCID iD 0009-0003-5409-7098

Peiyu Wu — Master's degree, nurse-in-charge, head nurse of National Clinical Research Center for Ocular Diseases, Eye Hospital, Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325027, China; ORCID iD 0009-0008-2460-4999

Haidao Zhou — College degree, the student graduated from National Clinical Research Center for Ocular Diseases, Eye

Hospital, Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325027, China; ORCID iD 0009-0004-7239-6443

Yi Chen — College degree, a student of National Clinical Research Center for Ocular Diseases, Eye Hospital, Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325027, China; ORCID iD 0009-0006-4981-2941

Chunchun Li — Master's degree, nurse practitioner, secretary of National Clinical Research Center for Ocular Diseases, Eye Hospital,Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325027, China; ORCID iD 0000-0002-7474-7639

Yanyan Chen — Master's degree, chief superintendent nurse of National Clinical Research Center for Ocular Diseases, Eye Hospital, Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325027, China; ORCID iD 0000-0002-0948-5011

Contact information: Yanyan Chen, e-mail: wzcyymail@163.com

Financial Disclosure: this work was supported by the Science and Technology Plan Project of Wenzhou, China (grant number: Y2020720) and The Eye Hospital, Wenzhou Medical University (grant number: YNHL2202001). The funding organization hadn't take part in the design or implement of the study.

There is no conflict of interest.

Received 24.04.2024.

Revised 22.05.2024.

Accepted 17.06.2024.