Lutte proactive contre les superbactéries : innovation et collaboration dans le domaine de la bio-décontamination au peroxyde d'hydrogène vaporisé

En 2014, un rapport indépendant commandé par le Royaume-Uni a estimé que les infections pharmaco-résistantes pourraient entraîner 10 millions de décès et coûter plus de 100 billions $US d'ici 2050. (Voir : « Antimicrobial Resistance: Tackling a Crisis for the Health and Wealth of Nations » - en anglais.) Les infections pharmaco-résistantes (on parle aussi de « superbactéries ») comprennent le staphylocoque doré résistant à la méticilline (MRSA ou SARM), l'entérocoque résistant à la vancomycine (VRE ou ERV), le clostridium difficile (CD), le Candida auris et bien d'autres organismes résistants. En réponse à cette question émergente, le Secrétaire général de l'Organisation des Nations Unies a créé en 2016 l'IACG (Interagency Coordination Group on Antimicrobial Resistance, groupe spécial de coordination interinstitutions sur la résistance aux antimicrobiens). L'IACG a remis son rapport à l'ONU en avril 2019, « Pas le temps d'attendre : assurer l'avenir contre les infections résistantes aux médicaments ».

Innover et collaborer

Ce rapport formule 5 recommandations pour répondre au problème de la résistance aux antimicrobiens, dont : Innover pour préserver l'avenir et Collaborer pour une action plus efficace. En Finlande, le VTT Technical Research Centre of Finland Ltd, Cleamix, un fabricant de générateurs de vapeur de peroxyde d'hydrogène portatifs et le fabricant de capteurs et de systèmes de mesure industrielle Vaisala Oyj collaborent et innovent pour combattre les agents pathogènes résistants aux médicaments.

Cette histoire particulière d'innovation commence avec l'armée de l'air finlandaise, en recherche d'un moyen de détruire les toxines biologiques et les micro-organismes utilisés comme armes. L'armée américaine avait déjà fait beaucoup de travaux initiaux qui ont montré que le peroxyde d'hydrogène vaporisé pouvait être efficace comme bio-décontaminant. Le problème était que la plupart des générateurs de vapeur d'H₂O₂ disponibles sur le marché étaient trop grands pour être déployés sur le terrain. L'armée finlandaise s'est donc tournée vers la communauté scientifique pour trouver un générateur de vapeur portatif, économique et capable de produire de la vapeur de peroxyde d'hydrogène en quantités suffisantes.

Le fabricant d'équipements finlandais Cleamix a reçu des fonds pour étudier le problème et a créé un générateur de vapeur léger capable de produire des quantités suffisantes de vapeur avec les concentrations requises de peroxyde d'hydrogène. Cependant, pour garantir l'efficacité de la vapeur dans la destruction des micro-organismes, Cleamix avait besoin que son dispositif définisse la bonne concentration de vapeur d'H₂O₂ sur une période donnée. Il fallait donc un capteur capable de mesurer à la fois la concentration de vapeur de peroxyde d'hydrogène et d'autres paramètres critiques du process, notamment la température et une valeur d'humidité dérivée de la combinaison de l'eau et de la vapeur de peroxyde d'hydrogène : la saturation relative (% SR).

 « Que vous décontaminiez un cockpit, une ambulance, un isolateur ou une salle d'opération (quelle que soit la zone à décontaminer), vous avez besoin de capteurs en ligne qui donnent les valeurs. Il ne s'agit pas là de fournir uniquement les valeurs de la vapeur d'H₂O₂, mais aussi les valeurs de saturation relative, car c'est ce qui vous indiquera la survenue de la condensation à la température actuelle. La saturation relative indique la valeur d'humidité dérivée de la combinaison eau + vapeur de peroxyde d'hydrogène. » - Panu Wilska, PDG de Cleamix

Une entreprise privée travaille pour les intérêts publics

Panu Wilska est arrivé chez Cleamix en 2016, amenant avec lui plus de 25 ans d'expérience à l'international, allant de la physique nucléaire à la gestion de start-ups de haute technologie. Il a servi dans l'entreprise en tant que conseiller, membre du conseil d'administration, président du conseil et maintenant PDG. Cleamix a appris que Vaisala était en train de développer un capteur pour le peroxyde d'hydrogène vaporisé et que le capteur fournirait plusieurs valeurs : concentration en ppm d'H₂O₂ et température, mais surtout une valeur pour le point de saturation. Même s'il est techniquement possible de calculer des valeurs pour chaque paramètre (température, humidité relative et concentration en ppm d'H₂O₂), il vous faut tout de même un capteur pour chacune.

Une combinaison de nouvelles technologies

Vaisala a élaboré la technologie PEROXCAP® et Cleamix a fait partie des premières entreprises à tester les premières sondes de la série (HPP270). Les sondes peuvent être utilisées avec des générateurs de vapeur pour mesurer les conditions de décontamination ; les sondes peuvent également être intégrées pour contrôler le débit de vapeur en fonction des exigences du process. Comme les sondes de la série HPP de Vaisala offrent un contrôle du process en temps réel, si le générateur de vapeur Cleamix doit ajuster sa sortie en fonction des changements dans les conditions environnementales au cours d'un process, les données de la sonde permettent au générateur de s'ajuster automatiquement.

Cleamix a également travaillé avec l'armée sur des tests ultérieurs, effectués dans un centre de recherche militaire en utilisant du peroxyde d'hydrogène vaporisé comme biocide dans des bâtiments militaires désaffectés. Ce qui a permis d'identifier les niveaux de concentration requis de peroxyde d'hydrogène vaporisé. Cleamix a commencé par créer deux modèles de générateurs portatifs. Le plus gros ne pèse que 9,5 kg et permet de décontaminer des zones à partir de dix mètres cubes. Il est possible d'associer plusieurs générateurs pour les grands espaces, en utilisant généralement un vaporisateur pour 100 mètres cubes. Le plus petit modèle pèse 6 kg, il est idéal pour les zones de un à 20 mètres cubes, notamment : les armoires et les boîtiers, les armoires de laboratoire et les véhicules, comme les ambulances, et les avions. Des tests indépendants effectués avec les unités Cleamix ont montré que le taux d'efficacité de la vapeur (la quantité de peroxyde d'hydrogène aqueux qui se vaporise) dépasse les 90 %.

Une bio-décontamination efficace et efficiente

Le générateur Cleamix utilise environ un litre d'H₂O₂ liquide pour cinq heures et demie de fonctionnement continu à pleine puissance. Avec une combinaison de méthodes de changement de phase, de vaporisation accélérée au-dessous et au-dessus de la pression atmosphérique, et une efficacité validée par une tierce partie, la société compte aujourd'hui 26 brevets déposés pour sa technologie unique.

D'autres innovations ont suivi. En plus de sa portabilité, les générateurs de vapeur Cleamix sont capables de vaporiser une combinaison de liquides. Les applications typiques nécessitent une solution aqueuse d'H₂O₂ à 50 %, mais en ajoutant une petite quantité d'ammoniac, la vapeur peut détruire d'autres agents pathogènes, y compris les gaz neurotoxiques utilisés comme arme. Les générateurs de vapeur d'H₂O₂ de Cleamix ont été testés indépendamment par deux organisations militaires différentes et se sont avérés capables de neutraliser avec succès tous les agents neurotoxiques, y compris le VX et le gaz sarin. Cette année, les unités Cleamix ont été testées dans des laboratoires de recherche sur une nouvelle superbactérie dangereuse, le Candida auris.

Ce champignon pathogène à émergence rapide a été découvert pour la première fois au Japon en 2009 et peut provoquer des infections mortelles en raison de sa résistance aux trois classes d'antifongiques. Les tests de Cleamix ont montré que l'acide acétique accélère la décontamination, mais le Candida auris peut également être détruit avec du peroxyde d'hydrogène vaporisé à haute concentration.

Une menace émergente rencontre une solution de pointe

En avril 2019, le New York Times a publié un article sur le Candida auris intitulé : « A Mysterious Infection, Spanning the Globe in a Climate of Secrecy ». L'article décrit les récentes épidémies apparues dans des hôpitaux et des centres médicaux en Espagne, au Royaume-Uni et dans plusieurs États américains. Les Centres pour le contrôle et la prévention des maladies ont ajouté le Candida auris à leur liste de menaces urgentes. Au niveau mondial, des poussées de Candida auris ont été constatées en Inde, au Pakistan et en Afrique du Sud. L'Agence de santé publique du Canada (ASPC) et le Centre sud-africain pour les infections opportunistes, tropicales et hospitalières (COTHI) ont tous deux publié des recommandations provisoires sur la gestion du Candida auris suggérant l'utilisation de la vapeur de peroxyde d'hydrogène lorsque cela est possible, en plus des autres agents et méthodes de décontamination. (Voir : « Candida Auris: Disinfectants and Implications for Infection Control » - en anglais.)

« Le Candida auris est très résistant à de nombreux biocides, y compris le H₂O₂ vaporisé, mais il peut être détruit de manière efficace par de la vapeur d'H₂O₂ mélangée à d'autres agents. L'autre liquide utilisé doit être plus acide, comme l'acide peracétique ou acétique. Nous effectuons davantage de tests avec différents laboratoires. Il est donc essentiel que la méthode de vaporisation des unités Cleamix permette de combiner les liquides.

« La bio-décontamination au peroxyde d'hydrogène vaporisé peut être utilisée de manière proactive, et non réactive. Ces agents pathogènes sont difficiles à tuer et encore plus difficiles à guérir une fois qu'une personne est infectée. Une bio-décontamination fréquente peut arrêter les épidémies, mais le matériel doit être portatif, très efficace et disponible à un prix abordable. » - Panu Wilska, Cleamix

L'émergence d'un paramètre

Au moment où Cleamix a commencé à travailler avec Vaisala, ils avaient déjà testé d'autres capteurs de peroxyde d'hydrogène, mais avaient besoin d'un capteur qui soit stable, précis, facile à intégrer et capable de fournir des mesures pour tous les paramètres nécessaires. « Nous avions besoin d'un appareil capable de fournir une valeur de saturation relative pour le mélange de vapeur d'eau et de vapeur d'H₂O₂, car nos tests initiaux utilisaient une « méthode sèche » de bio-décontamination qui évitait la condensation visible », explique M. Wilska.

Les ingénieurs de Vaisala ont créé un capteur capable de mesurer et de contrôler les paramètres les plus importants pendant la bio-décontamination : la concentration en ppm d'H₂O₂, l'humidité et la température. Cela a donné lieu à un nouveau paramètre : la saturation relative. Ce paramètre aide les opérateurs à s'assurer qu'un process évite la condensation (décontamination à la vapeur par méthode sèche) ou qu'il inclut la condensation (process humide). Dotées de la nouvelle technologie PEROXCAP® de Vaisala au niveau des sondes de la série HPP270, les unités Cleamix fournissent les valeurs de concentration d'H₂O₂ connues. Les principaux paramètres de process pendant la bio-décontamination sont la concentration en ppm d'H₂O₂, l'humidité relative et le temps d'exposition.

Dans la recherche, le développement et la production pharmaceutiques, la bio-décontamination entre les lots ou les process est essentielle à la qualité des produits. Dans de nombreux cas, le même équipement de détection du peroxyde d'hydrogène sera utilisé pour plusieurs produits et process différents. Les sondes de la série HPP270 de Vaisala fournissent des mesures répétables, idéales pour plusieurs process, elles sont faciles à étalonner sur place. D'autres applications en sciences de la vie qui bénéficient de la bio-décontamination à la vapeur de peroxyde d'hydrogène comprennent le traitement des ingrédients pharmaceutiques actifs, les pharmacies de préparation de médicaments et les centres de distribution.

Aujourd'hui, Cleamix livre des vaporisateurs autonomes ou des modules en réseau pour les grandes surfaces et les systèmes de ventilation. Parmi ses clients figurent des prestataires de services de bio-décontamination, des hôpitaux, des organisations militaires et de défense, des laboratoires agricoles et d'animaux, et des fabricants de produits pharmaceutiques.

En savoir plus sur les vaporisateurs Cleamix sur cleamix.com.
En savoir plus sur les solutions de Vaisala pour la mesure, la surveillance et le contrôle du peroxyde d'hydrogène vaporisé.