Désinfection à la chaleur humide des respirateurs N95, inactivation du SRAS-CoV-2 et effets sur les propriétés des respirateurs

Abstract

La demande sans précédent de respirateurs N95 durant la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) a entraîné une pénurie mondiale. Nous avons validé un protocole de décontamination rapide et économique répondant aux normes réglementaires afin de permettre la réutilisation sûre de ce type de masque. MÉTHODES: Nous avons contaminé 4 modèles courants de respirateurs N95 avec le coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SRAS-CoV-2) et avons évalué l’inactivation virale après une désinfection de 60 minutes à 70 °C et à une humidité relative de 0 %. De même, nous avons étudié l’efficacité de la désinfection thermique, à une humidité relative allant de 0 % à 70 %, de masques contaminés à Escherichia coli. Enfin, nous avons examiné des masques soumis à de multiples cycles de désinfection thermique: nous avons évalué leur intégrité structurelle à l’aide d’un microscope à balayage, et leurs propriétés protectrices au moyen des normes du National Institute for Occupational Safety and Health des États-Unis relatives à la filtration particulaire, à la résistance respiratoire et à l’ajustement. RÉSULTATS: Une seule désinfection thermique a suffi pour que le SRAS-CoV-2 ne soit plus décelable sur les masques étudiés. En ce qui concerne les masques contaminés à E. coli, une culture de 24 heures a révélé que la bactérie n’était pratiquement plus décelable sur les masques désinfectés à 70 °C et à une humidité relative de 50 %, contrairement aux masques non désinfectés (densité optique à une longueur d’onde de 600 nm : 0,02 ± 0,02 contre 2,77 ± 0,09; p < 0,001), mais qu’elle persistait sur les masques traités à une humidité relative moindre. Les masques ayant subi 10 cycles de désinfection avaient toujours des fibres de diamètre semblable à celui des fibres des masques non traités, et ils répondaient encore aux normes d’ajustement, de filtration et de résistance respiratoire. INTERPRÉTATION: La désinfection thermique a réussi à décontaminer les respirateurs N95 sans compromettre leur intégrité structurelle ni modifier leurs propriétés. Elle pourrait se faire dans les hôpitaux et les établissements de soins de longue durée avec de l’équipement facilement accessible, ce qui réduirait la pénurie de N95.

Figure 1:

Inactivation bactérienne sur les respirateurs N95 soumis à une désinfection thermique. A–F) Colonies d’Escherichia coli obtenues après l’incubation pendant 24 heures à 37 °C, d’échantillons issus de respirateurs contaminés ayant subi une désinfection thermique à une température et à une humidité relative variables. Pour chaque condition, nous avons utilisé 4 échantillons d’un même modèle de respirateur (1860S; de 3M) contaminé à E. coli (n = 20). Parmi tous les échantillons, 4 ont été laissés à température ambiante (témoins positifs, image A), et 20 ont subi une désinfection thermique dans des conditions variables, par groupes de n = 4; B) 70 °C et humidité relative (HR) de 0 %; C) 70 °C et HR de 25 %; D) 70 °C et HR de 40 %; E) 70 °C et HR de 50 %; F) 90 °C et HR de 70 %, pour comparaison avec une température élevée. G) Numération des colonies d’E. coli issues de ces échantillons après 24 heures d’incubation à 37 °C. Les résultats montrent que 60 minutes de traitement à 70 °C et à une HR de 50 % inactivent efficacement E. coli sur les respirateurs contaminés.

Figure 2:

Effet de la désinfection thermique sur les propriétés structurelles des respirateurs N95. A et C) Respirateur N95 non traité; B et D) Respirateur N95 ayant subi 10 désinfections thermiques à une humidité relative (HR) de 50 % (dans les 2 cas : modèle 8110S de 3M). C et D) Filtre de N95 grossi 650 fois (microscopie électronique à balayage; échelle : 50 μm). E) Diamètre des fibres des filtres de N95 non traités et de N95 désinfectés 10 fois (HR de 0 % et de 50 %), et intervalle — selon le brevet américain — du diamètre des fibres de filtres de N95 neufs (non traités) de 3M ombragé en vert. Les moyennes des groupes de masques non traités et de masques désinfectés 10 fois sont significativement plus basses que la limite supérieure de cet intervalle (p < 0,001 pour tous les groupes) et significativement plus élevées que la limite inférieure (masques non traités : p = 0,004; masques désinfectés 10 fois à une HR de 0 % : p = 0,002; et masques désinfectés 10 fois à une HR de 50 % : p < 0,001). Les groupes qui diffèrent significativement des 2 limites sont marqués d’un astérisque (* p < 0,01). Nous avons retenu 1 échantillon pour chacun des 4 modèles de N95 testés, puis avons mesuré 10 fibres choisies aléatoirement pour chaque échantillon (40 fibres par condition). Le diamètre moyen des fibres, avec un intervalle de confiance (IC) à 99 %, est présenté sous forme de barres d’erreur. La moyenne est également inscrite, avec l’IC à 99 % et le nombre de fibres mesurées entre parenthèses.

Figure 3:

Propriétés des respirateurs N95 ayant subi une désinfection thermique. A) Facteurs d’ajustement quantitatif des respirateurs N95 soumis à 5, 10 ou 15 cycles de désinfection thermique à une humidité relative (HR) de 0 % ou de 50 % (n = 23 masques par condition [5 masques du modèle 1860S et 6 masques de chacun des 3 autres modèles]). Le facteur d’ajustement de 100, défini par l’Occupational Safety and Health Administration comme étant le seuil de passage, est représenté par une ligne traitillée. B) Efficacité de la filtration particulaire (pourcentage de particules retenues par le respirateur). C) Résistance respiratoire (résistance au flux d’air) des respirateurs N95 non traités (n = 12 masques par condition [3 masques par modèle]) et des respirateurs N95 soumis à 5 ou 10 cycles de désinfection thermique à une HR de 0 % ou de 50 % (masques désinfectés 5 fois à une HR de 0 % : n = 18 [4 masques pour chacun des modèles 8110S et 1860S de 3M, et 5 masques pour chacun des modèles 8210 et 9105S, aussi de 3M]; masques désinfectés 10 fois à une HR de 0 % : n = 16 [4 masques par modèle]; masques désinfectés 5 et 10 fois à une HR de 50 % : n = 12 [3 masques par modèle]). Les seuils de passages fixés par le National Institute for Occupational Safety and Health (efficacité de filtration ≥ 95 % et résistance respiratoire ≤ 343,23 Pa) sont représentées par une ligne traitillée,. Les données sont présentées sous forme de moyennes, avec l’intervalle de confiance (IC) à 99 % et la taille de l’échantillon indiqués entre parenthèses. Les groupes qui surpassent de façon significative le seuil de passage sont marqués d’un astérisque (* p < 0,01). La valeur p comparant la moyenne du groupe et la valeur réglementaire américaine officielle est indiquée pour chaque paramètre.