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无菌医疗器械的常用灭菌方法及验证

[导读]本文综述了EO灭菌、60Co-γ射线辐照灭菌、高压蒸汽灭菌、甲醛蒸汽灭菌等4种无菌医疗器械常用灭菌方法的原理及验证方法,并归纳了各种灭菌方法最新适用的法规及国际国内标准要求,为无菌医疗器械的灭菌方法的选择和验证提供了参考。

0 引言 

随着医疗技术的飞速发展,无菌医疗器械的应用 也越来越广泛,灭菌过程作为无菌医疗器械生产的特 殊过程,是医疗器械生产过程中的需要定期验证和重 点控制的过程。 产品灭菌的目的是使产品无任何类型的存活微生 物,在灭菌过程中,微生物的死亡规律是用指数函数 表示的。因此任何单位产品上微生物的存在可用概率 表示,概率可以减少到很低,但不可能为零。该概率 可用无菌保障水平 (SAL) 表示,通常无菌概念是指无 菌保障水平 (SAL) 达到 10-6。 医疗器械灭菌验证一般分为安装确认 (IQ)、操作 确认 (OQ) 和性能确认 (PQ),安装确认是指 :获得证据 并用文件证明灭菌设备及其附属设施,已按照规定的要 求被提供和安装 ;操作确认是指 :当设备按程序运行时, 获得证据并用文件来证明已安装的设备,有能力在指定 的允差范围内提供特定的过程 ;性能确认是指 :获得证 据并用文件证明设备能够在预先设定的参数下持续运 行,且这个过程加工后的产品是无菌的。性能确认一般 包括物理性能确认和微生物性能确认,器械所使用的材 料对灭菌方法的适用性,也是性能验证中的重点 [11, 13, 15] 。 本文结合国际上最新的灭菌相关标准,介绍了无 菌医疗器械生产的几种常用的灭菌方法及其验证要点, 如环氧乙烷灭菌 (EO 灭菌 )、辐照灭菌、高压蒸汽灭菌 和甲醛蒸汽灭菌等,以供医疗器械研究和生产单位参考。 

1 环氧乙烷灭菌 20 世纪 50 年代起环氧乙烷 (ethylene oxide, EO) 开始用于医院灭菌。经过众多科学家的研究证明,环 氧乙烷被认为是一种灭菌效果较好的低温化学灭菌剂, 在常温下即有良好的穿透作用,对物品无损害,而被 广泛用于畏热、畏湿的医疗器械产品灭菌中。

 1.1 灭菌原理 EO 是一种简单的环氧化合物,遇水可形成乙二醇,具有较大的蒸汽压,对物品的穿透性较强。据报 道,EO5min 能穿透 0.1mm 厚的尼龙薄膜,26min 能穿 透 0.3mm 的氯丁胶布,41min 能穿透 0.39mm 厚的丁 基橡胶布。如果要达到一定得灭菌效果,灭菌剂必须 充分接触物品的各个表面,EO 的这种高穿透性大大提 高了其灭菌效果。EO 对细菌、芽孢、真菌、立克次体 和病毒等各种微生物具有杀灭作用,属于光谱杀菌剂, 其灭菌机理是与细菌蛋白质分子、酶、核酸中的氨基、 羟基、羧基相结合,产生烷基化作用,对菌体细胞的 代谢产生不可逆的破坏,从而达到灭菌作用 [1]。 

1.2 灭菌验证 环氧乙烷灭菌的验证包括以下 3 个步骤 : 安装确认 :一要确认灭菌器随机文件和附件的完 整性,如安装记录、图纸、计算机软件、计量装置 的校准等,二要对灭菌器工作环境的符合性进行验证, 如水质检测、安全要求等,三是要验证灭菌器安装是 否符合设备安装要求,要确认灭菌剂的浓度及质量状况。 操作确认 :验证灭菌设备有能力在指定的允差范 围内提供特定的过程,如温度分布试验、湿度分布试验、 泄漏试验、真空速率试验、空气循环试验 ( 如果使用 ) 等。 性能确认 :包括物理性能确认和微生物性能确认 : 物理性能确认,应书面证明过程的重现性,并且 符合所有指定的可接受参数。这些过程包括预处理、 处理、灭菌和通风阶段等,操作重现性确认一般至少 需要 3 次连续运行,适当时进行微生物挑战试验。环 氧乙烷是致癌物,通风次数和解析放置的温度与时长 对环氧乙烷的残留的影响,也需要作出相应的评价 [12]。 微生物学性能验证,目的是应书面证明在灭菌过 程后,产品的无菌性能已经达到特定的要求 (SAL=10-6)。 微生物性能验证的方法有 :生物负载法和过度灭菌法。 一般情况下,EO 灭菌微生物性能确认均采用生物 指示剂 (BI,枯草杆菌芽孢 )。进行微生物学性能验证的 产品,应采用与其常规灭菌相同的包装,生物指示物应 放置在被灭菌物品中最难灭菌的部位,并在预处理前就 放入选定部位,且在整个灭菌周期保持该位置。生物指 示物监测点的数量应能验证灭菌器内全部被灭菌物品的 微生物灭活,通常灭菌室体积≤ 10m3 时,验证时至少 设置体积 V×3 个检测点,但不少于 5 个,日常监测至 少设置 V×1.5 个检测点,但不少于 5 个 ;灭菌室体积在 >10m3 时,验证时至少设置体积 30 + (V-10)×3 个检测 点,,日常监测至少设置 15+(V-10)×1.5 个检测点 [11] 。这 里还涉及到温湿度探头的数量等要求,不同体积的灭菌 器有不同的要求,可查阅 ISO 11135-1:2007 附录 C。 由于环氧乙烷灭菌不存在通用的经典灭菌参数, 影响灭菌效果的因素多且相互关联,灭菌过程控制复 杂,所以为了保证灭菌效果,对其灭菌过程进行严格 的验证是必要的。此外,若灭菌设备、被灭菌物品和 装载方式任何一个因素改变时,都需要重新进行验证。 

1.3 产品放行 日常监测中,需要监测预处理时的温度和湿度、 处理过程中灭菌柜内的湿度和时间、整个灭菌过程的 温度和压力、环氧乙烷已注入的证据、灭菌时间、解 析时的温度和压力变化。最终只有生物指示物 (BI) 培 养全部显阴性且灭菌过程参数在性能验证的参数范围 内,产品才可以放行。

1.4 应用 EO 可用于不耐高温、不耐湿物品的灭绝,被认为 是一种灭菌效果最好的化学灭菌剂,可杀死所有微生 物包括细菌以及芽孢。EO 具有极强的穿透性,可用以 各种难通透部位的灭菌,如有些较细、较长的导管用 其他低温灭菌方法很难达到灭菌效果,而只能选择 EO 或者辐照。EO 灭菌对物品的损害也较小,灭菌是利用 烷基化原理而非氧化过程,对不耐热的材料及设备有 着非常广泛的应用前景。采用 EO 灭菌时,可以用各种 包裹材料包裹,便于储存、运输,打开包装即可使用 避免了交叉污染的危险,并且在灭菌过程中,有标准 的化学、生物监测手段,从而可以有效的控制灭菌质量。 EO 在临床上有着广泛的用途,采用 EO 灭菌的设 备及产品包括 :硬式和软式内镜,如 :关节镜、气管镜、 膀胱镜、胃镜、肠镜、眼底镜、耳镜、尿道镜、胸腔镜等等; 医疗设备 , 如:麻醉设备、人工肾、透热设备、电线、表头、 心肺机、血透等 ;仪器 :电钻、电烧器、牙钻、显微手 术器、神经刺激器、压力计、外壳手术起、骨钻、针头、 人工关节等 ;橡胶制品 :导管、扩张器、引流管、气管 内插管、手套、起搏器、心瓣膜、喷雾器等等 [2]

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