环氧乙烷灭菌

环氧乙烷灭菌知识培训李凯2018.7.28主要内容1.灭菌概念2.灭菌方法简介3.EO灭菌基础知识4.EO灭菌过程确认灭菌概念灭菌消灭/杀灭微生物危害人类健康干扰测试工作医疗器械药品食品与微生物实验相关的器具、工具、设备、物料等无菌希望无菌状态无菌保证水平（SAL）细菌、真菌、病毒、原生生物等灭菌概念灭菌实质上就是通过一定方法，将对象物的微生物污染杀灭至要求水平的过程。灭菌概念•无菌Sterile•无菌状态Sterility•无菌保证水平Sterilityassurancelevel（SAL）•灭菌Sterilization注：上述定义见“ENISO11135-1：2007”灭菌概念无菌Sterile•无存活微生物。无菌状态Sterility•无存活微生物的状态（注：实践中无法证实没有微生物存在的这种绝对说法）无菌保证水平Sterilityassurancelevel（SAL）•灭菌后，在单位产品上检出存活微生物的概率（注：SAL为定量值，通常为10-6或10-3.）灭菌概念灭菌Sterilization•已确认的使产品无存活微生物的过程。（注：灭菌过程中，微生物的死亡规律用指数函数表示，因此，任何单件产品上微生物的存在可用概率表示；概率可减少到最低，但不可能为零。）消毒disinfection消毒是指将传播媒介上病原微生物清除或杀灭，使其达到无公害的要求，并非杀死所有的微生物，包括芽孢。灭菌是指将传播媒介上所有微生物全部清除或杀灭，特别是抵抗力最强的细菌芽孢。指数函数：一般地，形如y=a^x(a0且a≠1)(x∈R)的函数叫做指数函数。灭菌函数Nt——灭菌后微生物数量；N0——初始微生物数量k——常数系数t——作用时间01234567891011121314151617181920212223Nt100036813550187210000000000000000lgNt3.002.572.131.701.260.830.39-0.0-0.4-0.9-1.3-1.7-2.2-2.6-3.0-3.5-3.9-4.3-4.8-5.2-5.6-6.1-6.5-6.9-8.00-6.00-4.00-2.000.002.004.00020040060080010001200存活微生物lg值微生物存活数量时间灭菌过程微生物存活曲线&对数曲线NtlgNt𝑵𝒕=𝑵𝟎𝒆−𝒌𝒕灭菌概念D值/D10值•在设定条件下，灭活90%测试微生物所需的时间或辐射剂量。0.001.002.003.004.00010020030040050060070080090010001100012345存活微生物lg值微生物存活数量时间灭菌过程微生物存活曲线&对数曲线NtlgNtDvalue/D10value微生物数量降低90%微生物数量降低1lg灭菌方法及选择灭菌消灭/杀灭微生物有机生命体特点细菌、真菌、病毒、原生生物等细胞结构（细胞膜、细胞质、细胞核）水、蛋白质、核酸、脂类破坏热射线化学试剂…灭菌方法及选择•化学灭菌•辐照灭菌•干热灭菌•湿热灭菌•…EO:EthyleneOxideγ-ray辐射高温干燥箱蒸汽灭菌…灭菌方法及选择灭菌原理•EO可以与蛋白质上的羧基（-COOH）、氨基（-NH2）、硫氢基（-SH）和羟基（-OH）发生烷基化作用，造成蛋白质失去反应基因，阻碍蛋白质的正常化学反应和新陈代谢，从而导致微生物死亡•γ射线能使物质氧化或产生自由基(OH·H)再作用于生物分子，或者直接作用于生物分子，打断氢键、使双键氧化、破坏环状结构或使某些分子聚合等方式，破坏和改变生物大分子的结构，从而抑制或杀死微生物。•热力灭菌的原理是：加热可破坏蛋白质和核酸中的氢键，故导致核酸破坏，蛋白质变性或凝固，酶失去活性，微生物因而死亡。灭菌方法及选择常见灭菌方法的比较灭菌方法及选择产品相关因素环境相关经济因素材料结构包装医院工厂实验室成本EO灭菌基础知识EO灭菌机料法环测人知识经验技能灭菌器灭菌剂灭菌工艺灭菌影响因素过程监测及产品放行SAL=10-6产品材料、结构经济、环境灭菌器•YY0503-2005（NEQEN1422:1997）环氧乙烷灭菌器通常的我们区分两种灭菌器•A类灭菌器和B类灭菌器灭菌器A类B类可编程灭菌工艺预置适用于工业生产适用于高值、复杂产品小批量灭菌或医院使用具有多种功能柜体（预热、灭菌、解析）所有过程在同一柜体完成柜体体积较大尺寸限定（体积通常小于1立方）灭菌周期长灭菌周期短灭菌剂为高浓度ETO气体（通常大于80%）灭菌剂为低浓度ETO气体（通常低于20%）正常气压或负压灭菌灭菌压力较高（最高可达500kPa）灭菌剂HHHCCHO品名别名其他分子式环氧乙烷氧化乙烯ETO或EOC2H4OEpoxyethaneEthyleneoxide制作：乙烯在催化剂作用下，通过直接氧化过程制得，纯度达99.9%灭菌剂EO气体物理性质化学性质生物化学性质人体毒性灭菌剂生物化学性质活泼•EO可以与蛋白质上的羧基（-COOH）、氨基（-NH2）、硫氢基（-SH）和羟基（-OH）发生烷基化作用，造成蛋白质失去反应基因，阻碍蛋白质的正常化学反应和新陈代谢，从而导致微生物死亡。HHHCCHO蛋白质COOHNH2SHOH蛋白质COOH-CH2CH2OHNH-CH2CH2OHS-CH2CH2OHO-CH2CH2OH﹢•烷基化作用（或称：羟化）：针对各种物质/部位，反应完全不可逆。•作为杀菌剂，EO可与细菌蛋白质、营养体细胞及病毒、甚至与细胞核物质（核糖核酸）发生反应，且可与细胞的任何部位发生反应；•所有化学消毒/灭菌剂中灭菌效果最好的。灭菌剂项目参数蒸汽压（21℃）1049mmHg沸点10.7℃闪点-20℃燃烧点（1bar）430℃空气中爆炸限（1bar）2.7Vol.%~100Vol.%水溶性100%可溶颜色无色气味具有芳香的醚味气味阈值500ppm物理性质1.09760109413001500156029670500100015002000250030003500-2010.72025293050蒸汽压/mmHg温度/℃ETO蒸汽压标准大气压=760mmHg蒸汽压意义：越高的蒸汽压意味着越高的穿透性物质（薄膜）厚度穿透时间聚乙烯PE/聚氯乙烯PVC0.1mm5min尼龙0.04mm22min氯丁胶布0.3mm26min丁橡胶布0.39mm41min注：环氧乙烷不能穿透铝箔、金属、玻璃、陶瓷等物质环氧乙烷气体的穿透性示例灭菌剂灭菌剂化学性质活泼•与水反应生成乙二醇（废气处理）•与氯化氢（盐酸）反应生成氯乙醇（ECH）（灭菌后残留物质检测）•与氧化铁有特别强的反应（储运注意）灭菌剂人体毒性急性中毒•患者有剧烈的搏动性头痛、头晕、恶心和呕吐、流泪、呛咳、胸闷、呼吸困难；•重者全身肌肉颤动、言语障碍、共济失调、出汗、神志不清，以致昏迷；•还可见心肌损害和肝功能异常。慢性影响•长期少量接触，可见有神经衰弱综合征和植物神经功能紊乱•国际癌症研究机构（IARC）分类为1类物质：对人类有确认的致癌性灭菌剂环境可接收安全浓度•GB11721-89:2mg/m³（大约1.5ppm）•美国全国劳动卫生与职业病研究所（NIOSH）：容许接触水平1ppm医疗器械•欧洲：详见ENISO10993-7•中国：≤10μg/g典型的工艺过程EO灭菌工艺EO灭菌工艺预处理•在灭菌循环开始前，在一房间或柜室内，先对产品进行处理，以达到预定温度和相对湿度。灭菌循环•在一密闭的柜室内，包括进行去除空气、处理（若采用）、加入灭菌剂、EO作用、去除EO和换气通风•将EO和（或）其他反应产物从医疗器械解吸附至预定水平的过程。EO灭菌过程影响因素EO灭菌过程影响因素D值的意义•D值表征微生物抗性•D值越大，微生物抗性越高，越难杀灭因此，我们通常希望•D值越小越好•D值与EO浓度、相对湿度和温度间存在密切关系•D值越小，灭菌时间也就会越短EO灭菌过程影响因素01234567820040060080010001200D值/minEO气体浓度（mg/L）D值与EO浓度间关系曲线测定条件：温度：54℃±1℃相对湿度：60%±10%注：参见ISO11138EO灭菌过程影响因素相对湿度：微生物孢子通常具备干的细胞壁，只有在一定湿度的情况下，环氧乙烷气体才能穿透；012345620406080D值/min相对湿度/%D值与相对湿度间关系曲线测定条件：EO浓度：600mg/L±30mg/L温度：54℃±1℃注：参见ISO11138EO灭菌过程影响因素02468101214163044546470D值/min温度/℃D值和温度间关系曲线图测定条件：EO浓度：600mg/L±30mg/L相对湿度：60%±10%注：参见ISO11138EO灭菌过程影响因素总结1.一定气体浓度范围内，浓度越高，灭菌效果越好；超过1000mg/L，灭菌效果的提升不明显；2.相对湿度在40%-80%时，灭菌效果没有显著差别；低于40%，灭菌效果降低明显；高于90%，没有明显的提高，而且易于产生水滴，反而影响灭菌效果；3.温度在30-65℃间，每升高10℃，灭菌效果提升一倍；高于65℃时，没有显著的灭菌效果提升。EO灭菌过程影响因素时间ETO浓度高，作用时间短；ETO浓度低，作用时间长。存活概率灭菌时间越长，产品中微生物的存活概率越小（灭菌效果好）灭菌时间与存活的微生物数量的对数值呈线性关系（致死率确定的最重要理论支持）EO灭菌过程影响因素其他影响因素产品本身1.产品材料、结构（产品结构影响气体的进出、某些材料不适合环氧乙烷灭菌）、材料本身需要吸收较多的湿/热)2.包装材料3.产品初始污染菌的数量及种类(残存概率法及直接计数法对初始污染菌水平有要求、某些产品对内毒素有要求、某些微生物对环氧乙烷有抗性)过程操作1.真空度（影响气体的扩散与渗透、影响作用于产品的气体浓度；影响包装安全及产品安全；影响置换效果、影响残留）2.装载情况（影响热/湿穿透及分布；影响气体循环）ISO11135-1标准（GB18279.1）•Sterilizationofhealthcareproducts-Ethyleneoxide-Part1:Requirementsfordevelopment,validationandroutinecontrolofasterilizationprocessformedicaldevices•医疗保健产品灭菌-环氧乙烷-第1部分：医疗器械环氧乙烷灭菌过程开发、确认和常规控制要求ISO11135-1标准（GB18279.1）EO灭菌过程标准章节标准内容（基础部分）1范围2参考标准3术语和定义灭菌开发4质量管理体系5灭菌剂特征6过程和设备特征7产品定义8过程定义灭菌确认9确认（IQ、OQ、PQ）12过程有效维护（设备维护、重新确认、更改评估）附录A灭菌过程致死率的确认方法：生物指示物/生物负载方法附录B灭菌过程致死率保守性确定方法-过度杀灭法灭菌常规控制10常规监视与控制11产品灭菌放行12个章节，3个附录EO灭菌过程确认灭菌确认定义•对获得的结果进行记录和整理的书面程序，证明灭菌过程可持续生产符合预定规格的产品。目的•得出无菌保证水平10-6的验证；•验证确认中的仪器、设备适合性；•验证灭菌循环科学性、适合性；•文件化。灭菌确认灭菌确认设备合格性确认安装确认（IQ）运行确认（OQ）性能合格性确认（PQ）物理性能确认（PPQ）微生物性能确认（MPQ）灭菌确认—IQ目的•确认灭菌设备及其辅助系统的安装符合设备规格及设计规范；•环氧乙烷的贮存条件；•灭菌柜周边的环境；•灭菌柜装载区的温度与湿度状况；•操作区的卫生状况；•负压泵的供应水；•蒸汽产生系统的供应水灭菌确认—OQ目的•在指定的灭菌条件下对灭菌器进行实际空罐运行，检查其性能参数的符合性。灭菌确认—OQ步骤及方法•检测仪器的校准；•确认用温度传感器的设置；•实际运行3次；•数据处理、分析。检查项目•罐内温度分布（平均值±3℃内）；•抽真空到达的真空度及速度；•加压后气密性检