環(huán)氧乙烷滅菌介紹

環(huán)氧乙烷滅菌作者介紹周榮青2004年進(jìn)入醫(yī)療器械行業(yè)，從事質(zhì)量管理、滅菌技術(shù)、產(chǎn)品注冊(cè)相關(guān)的工作。行業(yè)覆蓋無(wú)菌器械、有源儀器、IVD試劑。曾服務(wù)于Amsino醫(yī)療，GE醫(yī)療，雅培醫(yī)療，科森科技，希森美康等企業(yè)。環(huán)氧乙烷滅菌屬于化學(xué)滅菌法，是主流的滅菌方法之一。本文從滅菌原理、作用要素、適宜材料、確認(rèn)方法、滅菌過(guò)程定義做簡(jiǎn)單介紹。一、滅菌原理環(huán)氧乙烷與蛋白質(zhì)分子上的巰基(-SH)、氨基(-NH2)、羥基(-OH)和羧基(-COOH)以及核酸分子上的亞氨基(-NH-)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)失去反應(yīng)基團(tuán)，阻礙了蛋白質(zhì)的正常生化反應(yīng)和新陳代謝，從而達(dá)到滅菌效果。二、滅菌作用要素影響環(huán)氧乙烷消毒作用的因素很多，但主要是溫度、相對(duì)濕度、時(shí)間、環(huán)氧乙烷濃度、壓力。1.溫度的影響在一定的范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，環(huán)氧乙烷的殺菌作用加強(qiáng)。但是，當(dāng)溫度高到一定程度，環(huán)氧乙烷的殺菌作用發(fā)揮到最大，升高溫度，殺菌作用也不會(huì)增強(qiáng)。研究表明，在濕度≥35% RH的條件下，40℃以下升高溫度，環(huán)氧乙烷殺菌作用加強(qiáng)明顯，40℃~54℃之間，升高溫度，影響變小。54℃以上升高溫度，基本上不增強(qiáng)環(huán)氧乙烷的殺菌作用。2.濕度的影響環(huán)氧乙烷需要溶解于水才能向微生物穿透，而它與微生物蛋白質(zhì)的烷基化反應(yīng)更是需要適當(dāng)?shù)乃鳛榻橘|(zhì)。因此，當(dāng)水份低于臨界水平（一般認(rèn)為是濕度35%）時(shí)，環(huán)氧乙烷難以發(fā)揮滅菌作用。但是，如果水份太多，勢(shì)必造成環(huán)氧乙烷被稀釋和水解，從而減慢其滅菌過(guò)程。環(huán)氧乙烷的消毒作用與消毒物品的相對(duì)濕度是密切相關(guān)的。研究表明，用小容器對(duì)小物品進(jìn)行滅菌時(shí)，以35~50%RH的濕度為宜。對(duì)大件物品，則60~80%RH的相對(duì)濕度為宜。3.時(shí)間的影響時(shí)間的影響總是伴隨著一定的濃度、溫度和濕度而言的。在一定的條件下，時(shí)間越長(zhǎng)，環(huán)氧乙烷的滅菌效果越好。4.濃度的影響在一定濃度的范圍內(nèi),增加環(huán)氧乙烷濃度,可提高消毒作用,縮短消毒時(shí)間,但濃度增加到一定程度時(shí),這種作用就會(huì)明顯降低。研究過(guò)程發(fā)現(xiàn)抵抗環(huán)氧乙烷最強(qiáng)的枯草桿菌黑色變種芽胞，在400mg/L的環(huán)氧乙烷濃度以下，濃度影響明顯，400mg/L濃度以上，濃度的效果下降。所以，滅菌的環(huán)氧乙烷濃度不能低于400mg/L。常用的環(huán)氧乙烷濃度是400mg/L~1000mg/L。5.壓力的影響隨著壓力的變化，滅菌蒸汽的穿透性會(huì)有變化，蒸氣壓不同滅菌效果不同，所以會(huì)有工藝中加藥后增加氮?dú)饧尤耄ǚ肿舆\(yùn)動(dòng)加劇）。預(yù)真空度的大小決定殘留空氣的多少，而殘留空氣可直接影響環(huán)氧乙烷氣體、熱量、濕氣到達(dá)被滅菌物品的內(nèi)部，所以滅菌過(guò)程前的預(yù)真空度對(duì)滅菌效果影響巨大。6.滅菌系統(tǒng)常見的滅菌系統(tǒng)圖片如下：三、適用于環(huán)氧乙烷滅菌的材料研究表明，絕大部分材料均適用于該滅菌方法。但下面這部分材料并不太適合該滅菌方法。聚丙烯酸酯（如：有機(jī)玻璃）經(jīng)過(guò)多次滅菌后，材料的拉伸性能會(huì)降低。聚碳酸酯（PC）在多次滅菌后，材料會(huì)變脆、應(yīng)力開裂，且拉伸性能降低。苯乙烯丙烯晴聚合物（SAN）多次滅菌后可能會(huì)變脆和降低拉伸性能。多次滅菌后表面可能會(huì)破裂和應(yīng)力開裂。四、確認(rèn)方法1.相對(duì)抗力確認(rèn)的最主要目的，是要從微生物學(xué)角度證明過(guò)程的滅菌能力。因此，重要環(huán)節(jié)是制備和選擇挑戰(zhàn)器械的具體形式，一般三種形式：（a）以產(chǎn)品本身作為微生物挑戰(zhàn)的負(fù)載；（b）內(nèi)部挑戰(zhàn)器械，將生物指示物布放在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中最難滅菌的位置；（c）外部挑戰(zhàn)器械，將生物指示物布放于外箱上。應(yīng)證明上述三者之間的相對(duì)抗性，結(jié)果應(yīng)為內(nèi)部過(guò)程挑戰(zhàn)器械≥產(chǎn)品本身負(fù)載，外部挑戰(zhàn)器械用亦可。第三方滅菌公司通常出于日常運(yùn)營(yíng)效率考慮，如在常規(guī)滅菌操作中，需要拆開客戶的產(chǎn)品包裝用于放置和取出內(nèi)部挑戰(zhàn)器械，既增加了滅菌作業(yè)員的工作量，也造成客戶產(chǎn)品的潛在污染風(fēng)險(xiǎn)，使用外部挑戰(zhàn)器械變成了大家的選擇。當(dāng)使用外部挑戰(zhàn)器械時(shí)，同時(shí)需證明內(nèi)部挑戰(zhàn)器械和外部挑戰(zhàn)器械之間的抗性關(guān)系。1.1生物指示物的合適性證明（a）生物負(fù)載法對(duì)產(chǎn)品上的微生物總數(shù)和生物指示物的生物負(fù)載進(jìn)行測(cè)試，比較數(shù)量和抗性。數(shù)量：比較生物指示物的孢子計(jì)數(shù)值，產(chǎn)品上的生物負(fù)載值；抗性：比較菌種間的抗性差異。環(huán)氧乙烷滅菌中用到的生物指示物是萎縮芽孢桿菌，其抗性強(qiáng)于絕大多數(shù)微生物，有充分的文獻(xiàn)記載。（b）無(wú)菌測(cè)試法在暴露于同一個(gè)短周期后，分別對(duì)產(chǎn)品、內(nèi)部挑戰(zhàn)器械的無(wú)菌測(cè)試。產(chǎn)品應(yīng)無(wú)菌，內(nèi)部挑戰(zhàn)器械應(yīng)出現(xiàn)部分陽(yáng)性。1.2內(nèi)部挑戰(zhàn)器械與外部挑戰(zhàn)器械的相對(duì)抗力在暴露于同一個(gè)短周期后，比較相對(duì)抗性即可。一般通過(guò)計(jì)算D值，D值越大，抗性越強(qiáng)。外部挑戰(zhàn)器械的D值應(yīng)大于內(nèi)部挑戰(zhàn)器械。應(yīng)盡量避免出現(xiàn)外部挑戰(zhàn)器械抗性略弱于內(nèi)部挑戰(zhàn)器械的情形。雖然標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為等同，但大部分國(guó)家的監(jiān)管機(jī)構(gòu)并不接受這種結(jié)果。2.環(huán)氧乙烷殘留產(chǎn)品滅菌后，會(huì)有一定程度的環(huán)氧乙烷和二氯乙醇的殘留。我國(guó)一次性使用醫(yī)療器械的環(huán)氧乙烷殘留量不得超過(guò)10μg/g。歐美國(guó)家采用mg/device的限度接受標(biāo)準(zhǔn)。殘留控制的最主要手段上加熱解析。確認(rèn)時(shí)需要滅菌解析的條件。聚合材材具有較強(qiáng)的環(huán)氧乙烷吸附能力，解吸附時(shí)間在很大程度上取決所吸附氣體的量。氣體的分壓或濃度越高,吸附的量就越多,即Cp=SP.Cp為氣體在聚合材料中達(dá)到平衡的濃度(cm”/em”);p為氣體的分壓(kg/emZ);S為吸附系數(shù)。一般情況下S決定于分壓與溫度。聚合材料對(duì)某種氣體的吸附能力取決于聚合材料與氣體的極性關(guān)系,聚合材料高分子的柔韌性及其包裝的緊密度。下圖為加熱解析室。3.處理組對(duì)每種產(chǎn)品分別進(jìn)行滅菌確認(rèn)是不現(xiàn)實(shí)也不經(jīng)濟(jì)的。常用的做法是將產(chǎn)品分成處理組或產(chǎn)品族，選擇組中的代表性產(chǎn)品進(jìn)行確認(rèn)。產(chǎn)品族是指結(jié)構(gòu)和包裝相似的一系列產(chǎn)品。處理組是指可以用同一套滅菌工藝的產(chǎn)品或產(chǎn)品族。五、常見的過(guò)程定義1.預(yù)處理