william a. rutala, ph.d., m.p.h., c.i

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Disinfection and Sterilization Current Issues, New Research and New Technology William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I.C Director, Statewide Program for Infection Control and Epidemiology and Professor of Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill, NC, USA Former Director, Hospital Epidemiology, Occupational Health and Safety, UNC Health Care, Chapel Hill, NC (19792017) Disinfection and Sterilization Current Issues, New Research and New Technologies Outpatient surgery/procedures Emerging pathogens Human papillomavirus DS of prion (CJD) contaminated medical/surgical instruments Sporicide in all discharge rooms Colorized disinfectant Continuous room decontamination technologies Visible light disinfection through LEDs Low concentration hydrogen peroxide Continuously active disinfectant

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Page 1: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Disinfection and SterilizationCurrent Issues, New Research and New Technology

William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I.CDirector, Statewide Program for Infection Control and Epidemiology and 

Professor of Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill, NC, USA 

Former Director, Hospital Epidemiology, Occupational Health and Safety, UNC Health Care, Chapel Hill, NC (1979‐2017)

Disinfection and SterilizationCurrent Issues, New Research and New Technologies

• Outpatient surgery/procedures

• Emerging pathogens

• Human papillomavirus

• DS of prion (CJD)  contaminated medical/surgical instruments

• Sporicide in all discharge rooms

• Colorized disinfectant

• Continuous room decontamination technologies• Visible light disinfection through LEDs• Low concentration hydrogen peroxide• Continuously active disinfectant

Page 2: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Disinfection and SterilizationCurrent Issues, New Research and New Technologies

• Outpatient surgery/procedures

• Emerging pathogens

• Human papillomavirus

• DS of prion (CJD)  contaminated medical/surgical instruments

• Sporicide in all discharge rooms

• Colorized disinfectant

• Continuous room decontamination technologies• Visible light disinfection through LEDs• Low concentration hydrogen peroxide• Continuously active disinfectant

Outpatient Care in the US

• From 2005 to 2015, visits to outpatient facilities increased by 14%

• Hospitals increased their capital investments in outpatient facilities such as specialized outpatient clinics, primary care clinics, etc

• AHA surveyed ~6,000 hospitals and in 2017, these hospitals recorded a total of 880 million outpatient visits

• Many outpatient care facilities reprocess reusable critical and/or semicritical

• The items present an infection risk if not properly reprocessed

Page 3: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Spaulding Classification Scheme: reusable medical devices and reprocessing

Type of Equipment

Defined ExampleReprocessing Required

Critical Enters sterile spaceReusable biopsy 

forcepsSterilization

Semi‐Critical

In contact with mucous 

membranes or non‐intact skin

EndoscopesSterilization or High Level Disinfection

Non‐CriticalIn contact with intact skin

Blood pressure cuff

Soap and water or with 

germicide

SES2RWA1

Slide 5

SES2 Bill- if you would rather do the prior slide as a table (sometimes easier for audience), we can use this version)Shenoy, Erica Seiguer,M.D.,Ph.D., 8/28/2021

RWA1 No preferenceRutala, William A, 8/29/2021

Page 4: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Expectations for Ambulatory Care

• Facilities should ensure that reusable medical devices are cleaned and reprocessed prior to use on another patient

• Reusable medical devices must be cleaned and reprocessed and maintained according to manufacturers instructions. 

• Assign responsibilities for reprocessing medical devices to HCP with appropriate training

• Maintain copies of the manufacturer’s instructions for reprocessing of devices at the facilities; post instructions where reprocessing is performed

• Hands‐on training on proper selection and use of PPE and recommended steps for reprocessing assigned devices should be provided upon hire, annually, and when new devices are introduced or policies/procedures change

• HCP should be required to demonstrate competency with reprocessing procedures

• Assure HCP have access to and wear appropriate PPE when handling and reprocessing contaminated medical equipment

https://www.cdc.gov/hai/pdfs/guidelines/ambulatory-carechecklist_508_11_2015.pdf

HLD and Sterilization in Outpatient CareRutala, Weber, AJIC 2019;47:A79‐A89; J. Bringhurst. AJIC. 2019;47:A58‐A61

• Because semicritical equipment has been associated with reprocessing errors, essential control measures instituted to prevent patient exposures

• Infection control rounds or audits should be conducted at least annually in all clinical areas that reproves critical and semicritical devices to ensure adherence to reprocessing guidelines, MIFU, and/or institutional policies

• Results provided to unit managers and deficiencies corrected and corrective measures documented within 30 days

• Patient safety issues (e.g., wrong contact time, temperature, HLD concentration) require immediate correction

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HICPAC Audit Toolhttps://www.cdc.gov/hicpac/recommendations/flexible‐endoscope‐reprocessing.html

Challenges in Outpatient SettingsRutala, Weber, AJIC 2019;47:A79‐A89; J. Bringhurst. AJIC. 2019;47:A58‐A61 

• Technical/Reprocessing Issues• Complex instruments

•Other Challenges• Physical plant (sinks, no sinks, clean‐to‐dirty…goal‐safer/better)• Training, education, validation, standardization

• Training/education‐ in person, on‐line, frequency, measuring competency

• Validation (validated by manufacturer of AER, device have lumens, correct adapters/hookups, chemicals, enzymatics, temperature, soak time, test strips (readout time, controls)

• Presence of infection prevention

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Challenges in Outpatient Settings: SpaceJ Bringhurst AJIC 2019:47:A58‐61

• Instrument reprocessing should not be performed in patient care areas

• Instrument reprocessing contaminates the area • Reprocessing area should be divided into distinct work areas when ever feasible: receiving, cleaning and decontamination, preparation, HLD/sterilization; and storage (manner that prevents recontamination)

• Establish a dirty‐to‐clean flow in the area 

Inadequate Cleaning: Blood on Scope

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Two Probes in One Cannister

Struggles in Outpatient Care

• Measuring tools for enzymatics

• Audit logs‐not fully completed

• Precleaning (mostly with sterilization)

• Keeping instruments moist (e.g., enzymatic spray after use)

• Transport of contaminated instruments (mostly sterilization‐biohazard stickers and transport trays‐Dermatology, Podiatry)

• Manufacturers IFU‐not always available

Courtesy Pamela Del Monte

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Challenges in Outpatient Settings: Education/Training/CompetencyJ. Bringhurst. AJIC. 2019;47:A58‐A61

• Education can take many forms• In person, on‐line, directly observed

• Interval

• Measurement of competency

• At UNC Medical Center, to optimize training for persons reprocessing semicritical items

• All persons performing HLD must attend a 3‐hour HLD workshop, which is designed and delivered by infection prevention.  

• A 1‐hour refresher HLD classis mandatory every 365 days 

• Results from onsite infection prevention reprocessing surveys were used to guide the curriculum

• The workshop is not a “train‐the‐trainer” nor is it an online module. It is conducted by an IP, face‐to‐face

SES1

Slide 16

SES1 not sure we should include this. Unusual to have everyone wearing PPE in a classroom, right?Shenoy, Erica Seiguer,M.D.,Ph.D., 8/28/2021

Page 10: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Joint Commission: High Levels of Non‐Compliance with Standards

• From 2013‐2016, immediate threat to life (ITL) declarations directly related to improperly sterilized or HLD equipment increased significantly

• In 2016, 74 percent of all ITLs were related to improperly sterilized or HLD equipment

The Joint Commission. Quick Safety 33: Improperly sterilized or HLD equipment – a growing problem; https://www.jointcommission.org/resources/news-and-multimedia/newsletters/newsletters/quick-safety/quick-safety-issue-33-improperly-sterilized-or-

hld-equipment--a-growing-problem/improperly-sterilized-or-hld-equipment--a-growing-problem/

Findings from Non‐Complying Organizations

• The mistaken belief that the risk of passing bloodborne pathogens or bacterial agents to patients is low or nonexistent

• Staff lack the knowledge or training required to properly sterilize or HLD equipment.

• Staff don’t have access to or lack knowledge of evidence‐based guidelines.

• Lack of leadership oversight.

• Sterilization or HLD of equipment becomes a low priority within the organization.

• Lack of a culture of safety that supports the reporting of safety risks.

• Processes for sterilization or HLD are not followed (i.e., staff take shortcuts).

• The time frames for proper sterilization or HLD of equipment are not followed.

• There is no dedicated staff person to oversee the proper sterilization or HLD of equipment.

• Facility design or space issues prevent proper sterilization or HLD of equipment (e.g., processing takes place in a small room that also is used for storage).

• Lack of monitoring or documentation of sterilization or HLD of equipment, which makes it difficult to track the use of equipment on a specific patient, complicating the patient notification process when an outbreak occurs.

• Equipment is spread throughout the facility and may be processed or stored in numerous locations, making it difficult to track the equipment for documentation purposes.

The Joint Commission. Quick Safety 33: Improperly sterilized or HLD equipment – a growing problem; https://www.jointcommission.org/resources/news-and-multimedia/newsletters/newsletters/quick-safety/quick-safety-issue-33-improperly-sterilized-or-

hld-equipment--a-growing-problem/improperly-sterilized-or-hld-equipment--a-growing-problem/

Page 11: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Disinfection and SterilizationCurrent Issues, New Research and New Technologies

• Outpatient surgery/procedures

• Emerging pathogens

• Human papillomavirus

• DS of prion (CJD)  contaminated medical/surgical instruments

• Sporicide in all discharge rooms

• Colorized disinfectant

• Continuous room decontamination technologies• Visible light disinfection through LEDs• Low concentration hydrogen peroxide• Continuously active disinfectant

Disinfection and Sterilization of Emerging Pathogens

• CRE

• C. auris

• SARs‐CoV‐2

• Clostridium difficile

• Helicobacter pylori

• E.coli 0157:H7

• Antibiotic‐resistant microbes (MDR‐TB, VRE, MRSA)

• SARS Coronavirus, avian influenza, norovirus

• Bioterrorism agents (anthrax, plague, smallpox)

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Disinfection and Sterilization of Emerging Pathogens

Standard disinfection and sterilization procedures for patient care equipment are adequate to sterilize or disinfect instruments or devices contaminated with blood and other body fluids from persons infected with emerging pathogens

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Efficacy of Disinfectants and Antiseptics against Carbapenem‐Resistant EnterobacteriaceaeRutala, Kanamori, Gergen, Sickbert‐Bennett, Weber, 2017 ID Week; Kanamori et al  Antimicrob. Agents Chemother 2018.

• ≥3 log10 reduction (CRE, 1m, 5% FCS, QCT)• 0.20% peracetic acid

• 2.4% glutaraldehyde

• 0.5% Quat, 55% isopropyl alcohol 

• 58% ethanol, 0.1% QUAT

• 28.7% isopropyl alcohol, 27.3% ethyl alcohol, 0.61% QAC

• 0.07% o‐phenylphenol, 0.06% p‐tertiary amylphenol

• ~5,250 ppm chlorine

• 70% isopropyl alcohol

• Ethanol hand rub (70% ethanol)

• 0.65% hydrogen peroxide, 0.15% peroxyacetic acid

• Accelerated hydrogen peroxide, 1.4% and 2.0%

• Quat, (0.085% QACs; not K. pneumoniae) 

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Candida aurisCadnum et al . ICHE 2017;38:1240‐1243

• Candida auris is a globally emerging pathogen that is often resistant to multiple antifungal agents

• In several reports, C. auris has been recovered from the hospital environment

• CDC has recommended daily and post‐discharge disinfection of surfaces in rooms of patients with C. auris infection.

• List P hospital disinfectants are registered for use specifically against C. auris 

Efficacy of Disinfectants and Antiseptics against Candida auris Rutala, Kanamori, Gergen, Sickbert‐Bennett, Weber, ICHE 2018

• ≥3 log10 reduction (C. auris, 1m, 5% FCS, QCT)• 0.20% peracetic acid

• 2.4% glutaraldehyde

• 0.65% hydrogen peroxide, 0.14% peroxyacetic acid

• 0.5% Quat, 55% isopropyl alcohol 

• Disinfecting spray (58% ethanol, 0.1% QUAT)

• 28.7% isopropyl alcohol, 27.3% ethyl alcohol, 0.61% QAC

• 0.07% o‐phenylphenol, 0.06% p‐tertiary amylphenol

• 70% isopropyl alcohol

• ~5,250 ppm chlorine

• Ethanol hand rub (70% ethanol)

• Accelerated hydrogen peroxide, 1.4%

• Accelerated hydrogen peroxide, 2%

Page 15: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Efficacy of Disinfectants and Antiseptics against Candida auris Rutala, Kanamori, Gergen, Sickbert‐Bennett, Weber, 2019

•≤3 log10 (most <2 log10) reduction (C. auris, 1m, 5% FCS, QCT)• 0.55% OPA• 3% hydrogen peroxide• Quat, (0.085% QACs) • 10% povidone‐iodine• ~1,050 ppm chlorine

• 2% Chlorhexidine gluconate‐CHG• 4% CHG• 0.5% triclosan• 1% CHG, 61% ethyl alcohol• 1% chloroxylenol

Disinfection and SterilizationCurrent Issues, New Research and New Technologies

• Outpatient surgery/procedures

• Emerging pathogens

• Human papillomavirus

• DS of prion (CJD) contaminated medical/surgical instruments

• Sporicide in all discharge rooms

• Colorized disinfectant

• Continuous room decontamination technologies• Visible light disinfection through LEDs• Low concentration hydrogen peroxide• Continuously active disinfectant

Page 16: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Human Papilloma Virus• Human Papilloma Virus (HPV)

• HPV is transmitted through sexual contact

• Medical devices can become contaminated

• If adequate disinfection of devices does not occur, the next patient may be at risk for HPV infection

• Based on one publication, there has been concern about the effectiveness of some FDA‐cleared HLDs (OPA)  against HPV

ENDOSCOPE REPROCESSING: CHALLENGESSusceptibility of Human PapillomavirusJ Meyers et al. J Antimicrob Chemother, Epub Feb 2014

• Most common STD

• In one study, FDA‐cleared HLD (OPA, glut), no effect on HPV

• Finding inconsistent with other small, non‐enveloped viruses such as polio and parvovirus

• Further investigation needed: test methods unclear; glycine; organic matter; comparison virus

• Conversation with CDC: validate and use HLD consistent with FDA‐cleared instructions (no alterations)

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Human Papilloma Virus

• Two recently published studies identified methodological artifacts (did not use refined virus) and question the validity of the results.

• Ozbun et al. EBioMedicine 2021;63:103165. Showed OPA treatment inactivated refined HPV 31 raft virus, xenograft‐derived HPV 11, recombinant quasivirus HPV 11, HPV 16 and HPV 31

• Egawa et al. EBioMedicine 2021; 63:103177. Showed that refined raft‐derived HPV18 and HPV pseudovirus and mouse papilloma virus were inactivated

• Based of findings by Ozbun and Egawa, we believe that aldehydes are effective against HPV

Disinfection and SterilizationCurrent Issues, New Research and New Technologies

• Outpatient surgery/procedures

• Emerging pathogens

• Human papillomavirus

• DS of prion (CJD)  contaminated medical/surgical instruments

• Sporicide in all discharge rooms

• Colorized disinfectant

• Continuous room decontamination technologies• Visible light disinfection through LEDs• Low concentration hydrogen peroxide• Continuously active disinfectant

Page 18: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

SHEA Prion GuidelineRutala, Weber. Infect Control Hosp Epidemiol 2010;31:107

CJD

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Transmissible Spongiform Encephalopathies (TSEs) of Humans

•Kuru‐now eradicated•Gertsmann‐Straussler‐Scheinker (GSS)‐1/40M

•Fatal Familial Insomnia (FFI)‐<1/40M

•Creutzfeldt‐Jakob Disease (CJD)‐1/1M•Variant CJD (vCJD), (229 cases, August 2013) Acquired from consumption of cattle products with BSE agent, first cases in 1996: 177 UK, 27 France, 5 Spain, 4 Ireland and US, 3 Netherlands, 2 each from Portugal, Italy and Canada, and 1 each from Japan, Taiwan and Saudi Arabia 

Epidemiology of CJD in the USRutala, Weber. ICHE 2010;31:107‐117

• Degenerative neurologic disorder 

• CJD (a prion) incidence

•One death/million population•No seasonal distribution, no geographic aggregation

•Both genders equally affected•Age range 50‐80+ years, average 67

• Long incubation, rapid disease progression after onset

• Prions resistant to conventional disinfection/sterilization

Page 20: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Prion DiseasesRutala, Weber. ICHE 2010;31:107‐117

•Etiology• Prions (proteinaceous infectious agent)

• No agent‐specific nucleic acid• Host protein (PrPc) converts to pathologic isoform (PrPsc); PrP gene resides on chromosome 20

• Mutation in this gene may trigger transformation• Accumulates in neural cells, disrupts function, cell death    • Resistant to conventional D/S procedures

Decreasing Order of Resistance of Microorganisms to Disinfectants/Sterilants

Prions

Spores (C. difficile)

Mycobacteria

Non‐Enveloped Viruses (norovirus, adeno)

Fungi

Bacteria (MRSA, VRE, Acinetobacter)

Enveloped Viruses

Most Susceptible

Most Resistant

Page 21: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

CJD : potential for secondaryspread through contaminatedsurgical instruments

CJD and Medical DevicesRutala, Weber. ICHE 2010;31:107‐117

•Six cases of CJD associated with medical devices•2 confirmed cases‐depth electrodes; reprocessed by benzene, alcohol and formaldehyde vapor

•4 cases‐CJD following brain surgery, index CJD identified‐1, suspect neurosurgical instruments

•Cases occurred before 1980 in Europe•No cases since 1980 and no known failure of steam sterilization

Page 22: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

A New Practical Diagnostic Test for Creutzfeldt‐Jakob DiseaseBrown, Farrell. ICHE. 2015;36:849

•14‐3‐3 protein in spinal fluid has proved to be an invaluable diagnostic aid for 2 decades but recognized as “marker protein” not causally related to CJD

•Two published independent studies of a newly modified prion protein amplification test named RT‐QuIC (real‐time quaking‐induced conversion)

•Two studies yielded high sensitivity (85‐96%) and specificity (99‐100%)

•Tests results are available within 24 hours of specimen collection

CJD: Recommendations for Disinfection and SterilizationRutala, Weber. ICHE 2010;31:107‐117

• High risk patient, high risk tissue, critical/semicritical device‐special prion reprocessing

• High risk patient, low/no risk tissue, critical/semicritical device‐conventional D/S or special prion reprocessing

• Low risk patient, high risk tissue, critical/semicritical device‐conventional D/S

• High risk patient, high risk tissue, noncritical device‐conventional disinfection

Page 23: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Risk Assessment: Patient, Tissue, DeviceRutala, Weber. ICHE 2010;31:107‐117

• Patient• Known or suspected CJD or other TSEs• Rapidly progressive dementia

• Familial history of CJD, GSS, FFI

• History of dura mater transplant, cadaver‐derived pituitary hormone injection

• Tissue• High risk‐brain,  spinal cord, eyes

• Device• Critical or semicritical

CJD: Recommendations for Disinfection and SterilizationRutala, Weber. ICHE 2010;31:107‐117

• High risk patient, high risk tissue, critical/semicritical device‐special prion reprocessing

• High risk patient, low/no risk tissue, critical/semicritical device‐conventional D/S or special prion reprocessing

• Low risk patient, high risk tissue, critical/semicritical device‐conventional D/S

• High risk patient, high risk tissue, noncritical device‐conventional disinfection

Page 24: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

CJD: Disinfection and Sterilization ConclusionsRutala, Weber. ICHE 2010;31:107‐117 

• Critical/SC‐cleaning with special prion reprocessing• 134oC for 18m (prevacuum)

• 132oC for 60m (gravity)

• NaOH and steam sterilization (e.g., 1N NaOH 1h, 121oC 30 m)

• No low temperature sterilization technology effective*

• Noncritical‐four disinfectants (e.g., chlorine, Environ LpH) effective (4 log decrease in LD50 within 1h)

*VHP reduced infectivity by 4.5 logs (Lancet 2004;364:521)

CJD: Disinfection and Sterilization ConclusionsRutala, Weber. ICHE 2010;31:107‐117

• Epidemiologic evidence suggest nosocomial CJD transmission via medical devices is very rare

• Guidelines based on epidemiologic evidence, tissue infectivity, risk of disease via medical devices, and inactivation data

• Risk assessment based on patient, tissue and device

• Only critical/semicritical devices contaminated with high‐risk tissue  from high risk patients requires special treatment

Page 25: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Prevent Patient Exposure to CJD

Question: How do hospitals minimize patient exposure to neurosurgical instruments from a patient who is later given a diagnosis of CJD?

Answer: Consider using the reviewed sterilization guidelines for neurosurgical instruments used on patients undergoing brain biopsy when a specific lesion (e.g., tumor) has not been demonstrated.  Alternatively, neurosurgical instruments used in such cases could be disposable. 

Management of Neurosurgical Instruments and Patients Exposed to CJD

• Conventional sterilization/disinfection inadequate for prions.  Need special prion reprocessing (critical/semi device contaminated with high risk tissue from high‐risk patient)

• Belay et al.  ICHE 2014;34:1272.  Decontamination options combine chemical and SS‐1) immerse in 1N NaOH and heat in gravity at ≥121C for 30m in appropriate container; 2) immerse in 1N NaOH or NaOCl 20,000ppm 1h then transfer into water and autoclave at ≥121C for 1h; 3) immerse in 1N NaOH or NaOCl 20,000ppm 1h, rinse with water, transfer to pan and autoclave at 121C (gravity) or 134C (porous) for 1 hour.  Clean and sterilize by conventional means.

• Thomas et al. J Clin Neurosci 2013;20:1207. Reviews prevention strategies

• McDonnell et al. J Hosp Infect. 2013;85:268. Investigates the combination of cleaning, disinfection and/or sterilization on prions

• Rutala, Weber. ICHE 2010;31:107. SHEA Guideline‐134C for 18m in prevacuum or NaOH/autoclave (such as CDC option 2)

Page 26: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Disinfection and SterilizationCurrent Issues, New Research and New Technologies

• Outpatient surgery/procedures

• Emerging pathogens

• Human papillomavirus

• DS of prion (CJD)  contaminated medical/surgical instruments

• Sporicide in all discharge rooms

• Colorized disinfectant

• Continuous room decontamination technologies• Visible light disinfection through LEDs• Low concentration hydrogen peroxide• Continuously active disinfectant

Asymptomatic carriers contribute to C. difficile transmission

Asymptomatic carrier –previous CDI case

Infected patientAsymptomatic

carrier

Asymptomatic carrier

1. Curry SR. Clin Infect Dis 2013 (29% of hospital-associated CDI cases linked to carriers by MLVA); 2. Blixt T. Gastroenterol 2017;152:1031 (exposure to carriers increased CDI risk); 3. Longtin Y. JAMA Int Med 2016 (screening for and isolating carriers reduced CDI by 63%); 4. Samore MH. Am J Med 1996;100:32 (only 1% of cases linked to asymptomatic carriers - roommates and adjacent rooms - by PFGE/REA); 5. Eyre DW. PLOS One 2013;8:e78445 (18 carriers: no links to subsequent CDI cases); 6. Lisenmyer K. Clin Infect Dis 2018 (screening and isolation of carriers associated with control of award outbreak); 7. Paquet-Bolduc B. Clin Infect Dis 2018 (unit-wide screening and isolation of carriers not associated with shorter outbreak durations vs historical controls); 8. Donskey CJ. Infect Control Hosp Epidemiol 2018 (14% of healthcare-associated CDI cases linked to LTCF asymptomatic carriers); 9. Kong LY. Clin Infect Dis 2018 (23% of healthcare-associated CDI linked to carriers vs 42% to CDI cases and 35% to carriers or cases)

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Interventions focused on CDI rooms

Sporicidal disinfection only in CDI rooms

CDI rooms

Non-CDI rooms

Curry SR, et al. Clin Infect Dis 2013;57:1094-102; Kong LY, et al. Clin Infect Dis 2018; Longtin Y, et al. JAMA Intern Med 2016;

Interventions addressing CDI cases and asymptomatic carriers

Sporicidal disinfection in CDI and non-CDI rooms

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Use of Sporicidal Disinfectant on C. difficile spore Contamination in non‐C. difficile Infection RoomsWong et al. AJIC. 2019:47:843‐845

The percentage of rooms contaminated with C. difficile was significantly reduced during the period with a sporicidal product was used 5% vs 24%. Results suggest sporicidal disinfectant in all postdischarge rooms could potentially be beneficial in reducing the risk for C. difficile transmission from contaminated surfaces

Disinfection and SterilizationCurrent Issues, New Research and New Technologies

• Outpatient surgery/procedures

• Emerging pathogens

• Human papillomavirus

• DS of prion (CJD)  contaminated medical/surgical instruments

• Sporicide in all discharge rooms

• Colorized disinfectant

• Continuous room decontamination technologies• Visible light disinfection through LEDs• Low concentration hydrogen peroxide• Continuously active disinfectant

Page 29: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Potential Future Methods to Ensure Cleaning/Disinfection Thoroughness

Thoroughness of Environmental CleaningP Carling.  AJIC. 2013

0

20

40

60

80

100

HEHSG HOSP

IOWA HOSP

OTHER HOSP

OPERATING ROOMS

NICUEMS VEHICLES

ICU DAILY

AMB CHEMO

MD CLINIC

LONG TERM

DIALYSIS

%

DAILY CLEANING

TERMINAL CLEANING

Cle

aned

Mean = 32%

>110,000 Objects

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Future May Have Methods to Ensure Thoroughness Such as Colorized DisinfectantKang et al. J Hosp Infect 2017 

• Increased visibility when disinfecting surfaces, fewer missed spots• Real‐time quality control that allows staff to monitor thoroughness of cleaning

Colorized disinfection – improved coverage

Regular disinfectant wipes Colorized wipes

Page 31: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Disinfection and SterilizationCurrent Issues, New Research and New Technologies

• Outpatient surgery/procedures

• Emerging pathogens

• Human papillomavirus

• DS of prion (CJD)  contaminated medical/surgical instruments

• Sporicide in all discharge rooms

• Colorized disinfectant

• Continuous room decontamination technologies• Continuously active disinfectant• Visible light disinfection through LEDs• Low concentration hydrogen peroxide

Why do we need to consider continuous room decontamination technology?

To reduce microbial contamination(associated with suboptimal CD practices

and recontamination)

Page 32: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Environmental Contamination Leads to HAIs

•By contaminating hands/gloves via contact with the environment and transfer to patient or patient self inoculation

•Surfaces should be hygienically clean (not sterile)‐free of pathogens in sufficient numbers to prevent human disease

•Two environmental surface concerns•Discharge/terminal‐prevent infection to new patient in room•Daily room decontamination

Environmental Contamination Leads to HAIs

• By contaminating hands/gloves via contact with the environment and transfer to patient or patient self inoculation

• Surface should be hygienically clean (not sterile)‐free of pathogens in sufficient numbers to prevent human disease

• Two environmental surface concerns•Discharge/terminal‐new patient in room•Daily room decontamination (referred to “trash and dash”) and recontamination

Page 33: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Continuous Room Decontamination Technologies for Disinfection of the Healthcare EnvironmentWeber, Rutala et al. AJIC. 2019;47:A72; Rutala et al. ICHE 2019 

• Visible light disinfection through LEDs

• Dry/dilute hydrogen peroxide

• Self‐disinfecting surfaces (e.g., copper)

• Far UV 222 nm

• Bipolar ionization

• Multijet cold air plasma

• Continuously active disinfectant (CAD) or persistent disinfectant that provides continuous disinfection action

• Allows continued disinfection and may eliminate the problem of recontamination

• Patients, staff and visitors can remain in the room

Evaluation of a Continuously Active Disinfectant“EPA Protocol  for Residual Self‐Sanitizing Activity of Dried Chemical Residuals on Hard, Non‐Porous Surfaces”Rutala et al. Unpublished Results, 2021; Rutala et al. ICHE 2019

• Test surface inoculated (105), treated with test disinfectant, allowed to dry.

• Surface will undergo “wears” (abraded under alternating wet and dry conditions [24 passes, 12 cycles]) and 6 re‐inoculations (10≥3.75, 30min dry) over 48hr

• At the end of the study and at least 48 hours later, the ability of the test surface to kill microbes (99.9%) within 1 min is measured using the last inoculation (106) Abrasion Boat

Test Surface

Page 34: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Test Pathogen Mean Log10 Reduction , 95% CI n=4

S.aureus* 4.4 (3.9, 5.0)

S.aureus (formica) 4.1 (3.8, 4.4)

S.aureus (stainless steel) 5.5 (5.2, 5.9)

VRE ≥4.5

E.coli 4.8 (4.6, 5.0)

Enterobacter sp. 4.1 (3.5, 4.6)

Candida auris ≥5.0

K pneumoniae 1.5 (1.4, 1.6)

CRE E.coli 3.0 (2.6, 3.4)

CRE Enterobacter 2.0 (1.6, 2.4)

CRE K pneumoniae 2.1 (1.8, 2.4)

4-5 log10 reduction in 5min over 24hr for most pathogens; ~99% reduction with Klebsiella and CRE Enterobacter. Redmond et al. found 5 log10 reduction for CRE Enterobacter, K. pneumoniae, MRSA, VRE, and C. auris

Efficacy of a Continuously Active Disinfectant Against Healthcare Pathogens

Rutala WA et al.  ICHE 2019;40:1284; Redmond et al. ICHE 2021, https://doi.org/10.1017/ice.2021.66

Comparison of CAD with Three Disinfectants Using EPA Method and S. aureusRutala WA, Gergen M, Sickbert‐Bennett E, Anderson D, Weber D.  ICHE 2019

Test Disinfectant Mean Log10 Reduction

Continuously Active Disinfectant 4.4

Quat-Alcohol 0.9

Improved hydrogen peroxide 0.2

Chlorine 0.1

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Efficacy of Continuously Active Disinfectant for Portable Medical EquipmentRedmond et al. ICHE 2021, https://doi.org/10.1017/ice.2021.66• Comparison of S. aureus and enterococci recovered from PME at baseline, 1, 4, 7days• The percentage of sites positive for S. aureus and/or enterococci was significantly reduced on days 1‐7 in the continuously ac

(3 of 93, 3%) versus both the no treatment group (20 of 97, 21%) and the Quat group (11 of 97, 11%)

Will the continuously active disinfectant kill viruses like coronaviruses?

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Efficacy of a Continuously Active Disinfectant Against a Human Coronavirus, 229E, Evaluated after 48 hoursRutala WA et al.  Unpublished data, September 2020

Carrier Treatment with Wears and Re‐inoculations

Contact Time Mean Viral Recovery Titer per Carrier (log10)

Log10 Reduction

Control (sterile water, n=3) 1 minute 6.00 ± 0.25 N.A.

Test disinfectant (n=3) 1 minute ≤ 1.50 ± 0.00   >4.50

A novel disinfectant studied using an EPA protocol (wears/re‐inoculations) demonstrated excellent continuous antiviral activity (i.e., >4.5‐log10 reduction) in 1 minute after 48 hours for a human coronavirus, 229E

Efficacy of a Continuously Active Disinfectant Summary

A continuously active disinfectant may reduce or eliminate the problem of recontamination and the role of contaminated environmental surfaces and equipment in transmission of healthcare pathogens including SARS‐CoV‐2.

Page 37: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Continuous Room Decontamination Technology

• Advantages• Allows continued disinfection (may eliminate the problem of recontamination)

• Patients, staff and visitors can remain in the room• Does not require an ongoing behavior change or education of personnel

• Self‐sustaining once in place• Once purchased might have low maintenance cost• Technology does not give rise to health or safety concerns• No (limited) consumable products 

Continuous Room Decontamination Technology

• Disadvantages• Room decontamination/biocidal activity is slow

• Capital equipment costs are substantial

• Does not remove dust, dirt, stains that are important to patients and visitors

• Studies have not shown whether the use will decrease HAIs

Page 38: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Hygienically clean (not sterile)‐free of pathogens in sufficient numbers 

to prevent human disease

Relationship Between Microbial Burden and HAIsRutala WA et al.  ICHE 2018;38:1118‐1121; Salgado CD, et al.  ICHE 2013;34:479‐86

Page 39: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Continuously Active DisinfectantsSchmidt et al. Am J Infect Control 2019;47:732

• The use of a continuously active disinfectant (CAD) offers the infection prevention community a new opportunity to limit the re‐establishment of bacteria on touch surfaces in the hospital environment

• Several studies (Salgado et al., Anderson et al, Rutala et al) were able to demonstrate that when the microbial bioburden of a patient room was kept low, the risk of acquisition of HAIs was reduced

Antimicrobial Activity of a Continuous Visible Light Disinfection System

• Visible Light Disinfection uses the blue‐violet range of visible light in the 400‐450nm region generated through light‐emitting diodes (LEDs)

• Initiates a photoreaction with endogenous porphyrin found in microorganisms which yield production of reactive oxygen species inside microorganisms, leading to microbial death

• Overhead illumination systems can be replaced with Visible Light Disinfection counterparts

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Visible Light Disinfection in a Patient Room(automatic switching between modes performed by wall‐mounted controls)

White light Blue light-increase irradiance, increase kill

Time to Specified Percent Reduction of Epidemiologically‐Important Pathogens with “Blue” and “White” LightRutala et al. ICHE 2018;39:1250‐1253

Page 41: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Inactivation of Health Pathogens by Continuous Visible Light DisinfectionRutala et al. ICHE 2018;39:1250‐1253

• The treatment (i.e. both “blue” and “white” light) had significantly different rates over time for all four organisms

• Both light treatments were associated with more rapid decreases in observed bacterial counts over time with all four organism

• Overall, the model demonstrated improved inactivation of pathogens with the “blue” and “white” light

Dilute Hydrogen Peroxide TechnologyUV activates the catalyst which creates H ion and hydroxyl radical and free electron, hydroxyl radicals removed from catalyst and combine to form HP; also H2 and O2 and electron make HP

Page 42: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Application of Dilute Hydrogen Peroxide Gas Technology for Continuous Room DecontaminationRutala et al.  ICHE 2019;40:1438‐1439

• DHP units were installed in the ceilings of a model room and the hallway in front of the room per manufacturer’s installation specifications, and the door closed

• We tested three test bacteria: MRSA, VRE and MDR Acinetobacter

• An estimated 100‐500 CFU for each test organisms was inoculated and spread separately on each Formica sheet then exposed to DHP gas released into 

Application of Dilute Hydrogen Peroxide Gas Technology for Continuous Room DecontaminationRutala et al. ICHE. 2019;40:1438

• There was no statistical differences in survival between DHP and control groups except very few time points

• The DHP units did not generate a germicidal concentration of hydrogen peroxide gas

• Modifications will be required to maintain effective DHP levels for continuous room decontamination 

Page 43: William A. Rutala, Ph.D., M.P.H., C.I

Disinfection and SterilizationCurrent Issues, New Research and New Technologies

• Outpatient surgery/procedures

• Emerging pathogens

• Human papillomavirus

• DS of prion (CJD)  contaminated medical/surgical instruments

• Sporicide in all discharge rooms

• Colorized disinfectant

• Continuous room decontamination technologies• Visible light disinfection through LEDs• Low concentration hydrogen peroxide• Continuously active disinfectant

THANK YOU!www.disinfectionandsterilization.org