无菌医疗器械的常用灭菌方法及验证-杨冰

.34《中国医疗器械信息》2010年第16卷第5期Vol.16No.5技术综述Review文章编号：1006-6586(2010)05-0034-06中图分类号：R197.39文献标识码：A收稿日期：2010-03-24作者简介：杨冰，助理研究员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(ethyleneoxide,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，遇水可形成乙二无菌医疗器械的常用灭菌方法及验证杨冰1张自强2季君晖1许颖1王小威11中国科学院理化技术研究所(北京100190)2莱茵检测认证服务(中国)有限公司（北京100022)内容提要：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。关键词：医疗器械灭菌验证SterilizationMethodsandValidationforAsepticMedicalDeviceYANGBing1ZHANGZi-qiang2JIJun-hui1XUYing1WANGXiao-wei11TechnicalInstituteofPhysicsandChemistry,CAS(Beijing100190)2TÜVRheinland(China)Ltd.(Beijing100022)Abstract:Theprincipleandvalidationprocedureoffoursterilizationmethodsfortheasepticmedicaldevicesweresummerized,suchasEOsterilization,60Co-γradiationsterilization,Moistheatsterilizationandformaldehydesteamsterilizationetc.,andthelatestrelevantapplicableregulationsandinternationalanddomesticstandardswerealsointroduced.Thisreviewerwillprovideinstructivereferencetochoosingandvalidationofsterilizationmethodsforasepticmedicaldevices.Keywords:asepticmedicaldevice,sterilization,validation.35《中国医疗器械信息》2010年第16卷第5期Vol.16No.5技术综述Review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ISO11135-1:2007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]。260Co-γ辐照灭菌法上世纪50年代末，各国纷纷建造大型的60Co-γ.36《中国医疗器械信息》2010年第16卷第5期Vol.16No.5技术综述Review射线辐照源，用于商业化的辐照加工。从此60Co-γ射线灭菌技术的应用领域迅速扩展，从最初对一次性使用的医疗用品灭菌拓展到医疗器械材料灭菌、医疗药品灭菌、食品灭菌保鲜、一次性生活用品灭菌、环境微生物污染治理等多个方面[8]。60Co-γ射线灭菌有很多的有点，如不用做生物指示物(BI)或产品的无菌实验、在灭菌过程中温度变化很小、射线可以到达器械管腔内部、灭菌后的产品不需要再处理，可以直接使用。但60Co-γ射线对高分子材料和包装材料破坏性有一定的破坏作用，灭菌站对人和环境也存在污染的风险，因此在60Co-γ射线的应用也受到了很大的限制。2.1灭菌原理辐照技术是20世纪发展起来的一种灭菌保鲜技术，是以辐射加工技术为基础，运用X射线、γ射线或高速电子束等电力辐射产生的高能射线，在能量的传递和转移过程中，产生强大的物理效应和生物效应，达到杀虫、杀菌、一直生理过程的目的。其原理主要是破坏细菌细胞中的DNA和RNA，受损的DNA和RNA分子发生降解，失去合成蛋白质和遗传功能，使细胞死亡。60Co-γ频率高到3×1018~3×1021Hz，其能量大于分子键能，故可使分子电离和断键而杀菌。其杀菌机理为60Co-γ射线直接破坏微生物的DNA、蛋白质和酶而致死，或者被微生物中的水吸收而激发或电力，产生激发的水分子、电子、水离子，或裂解为氢自由基、羟自由基，由此产生一系列的与DNA、蛋白质、酶的氧化还原反应，致微生物死亡[8]。2.2灭菌验证辐照灭菌的验证包括以下主要内容[14]：安装确认：确认辐射源(源的活性或加速器的参数)、传送系统、附属设施(包括相关的软件)、计量装置的计量状态、工作环境的符合性进行验证，如安全要求等。操作确认：针对每个传送系统，通过测量不同位置的吸收剂量验证不同的辐照容器的计量分布，不同辐照容器以及容器内的不同位置的吸收剂量都在规定的范围内。一般在加源后、源的位置及形态改变、传送系统变化、辐照容器改变时都需要进行操作确认。性能确认：包括物理性能确认和微生物性能确认：物理性能确认包括确认产品放装载模式、包括日常产品的包装方式(尺寸，密度等)，剂量分布、包括最大和最小吸收剂量及位置，产品的最大可吸收剂量(评价灭菌剂量对产品的影响)。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)。灭菌剂量对微生物性能有至关重要的影响，建立灭菌剂量的方法有：方法1、方法2和VDMax法[14]。2.3产品放行辐照灭菌的产品批次放行采用参数放行，不需要进行无菌实验。通过放置在最大可吸收剂量点和最小可吸收剂量点的剂量计，检测每批次灭菌的最大和最小剂量，最大和最小灭菌剂量在验证剂量的范围内，产品即可放行。这一放行准则是基于定期的辐照灭菌剂量审核[14]，审核内容一般涉及到生物负载限度、微生物特性分析、建立灭菌剂量的方法等。2.4应用在使用60Co-γ射线灭菌时，不同菌种，甚至同一菌株的不同发育阶段的抗辐射性均不同。一般来讲，细菌的营养细胞抗辐射性弱，芽孢的抗辐射性强。同一种菌株在不同介质中的抗辐射性也是不同的。在有抗菌剂存在的条件下，大多数菌的抗辐射性增强，在缺氧条件下，菌种的抗辐射性也有所增强。一般来所辐照剂量大，灭菌效果好。但是辐照剂量过大，对样品中的某些成分可能会有一定得影响，因此在具体的辐照实践中需要确定辐照剂量