醫療器械產(chǎn)品滅菌的目的，是使產(chǎn)品無(wú)任何類(lèi)型的存活微生物，在滅菌過(guò)程中，微生物的死亡規律是用指數函數表示的。因此任何單位產(chǎn)品上微生物的存在可用概率表示，概率可以減少到很低，但不可能為零。該概率可用無(wú)菌保障水平 (SAL) 表示，通常無(wú)菌概念是指無(wú)保障水平 (SAL) 達到 10-6。

 

    醫療器械滅菌驗證一般分為安裝確認 (IQ)、操作確認 (OQ) 和性能確認 (PQ)。

 

    安裝確認是指：獲得證據并用文件證明滅菌設備及其附屬設施，已按照規定的要求被提供和安裝。

 

    操作確認是指：當設備按程序運行時(shí)，獲得證據并用文件來(lái)證明已安裝的設備，有能力在指定的允差范圍內提供特定的過(guò)程。

 

    性能確認是指：獲得證據并用文件證明設備能夠在預先設定的參數下持續運行，且這個(gè)過(guò)程加工后的產(chǎn)品是無(wú)菌的。性能確認一般包括物理性能確認和微生物性能確認，器械所使用的材料對滅菌方法的適用性，也是性能驗證中的重點(diǎn)。

 

    本文結合國際上最新的滅菌相關(guān)標準，介紹了無(wú)菌醫療器械生產(chǎn)的幾種常用的滅菌方法及其驗證要點(diǎn)，如環(huán)氧乙烷滅菌 (EO 滅菌 )、輻照滅菌、高壓蒸汽滅菌和甲醛蒸汽滅菌等，以供醫療器械研究和生產(chǎn)單位參考。

 

    一、環(huán)氧乙烷滅菌

 

    20 世紀 50 年代起環(huán)氧乙烷(ethylene oxide, EO)開(kāi)始用于醫院滅菌。經(jīng)過(guò)眾多科學(xué)家的研究證明，環(huán)氧乙烷被認為是一種滅菌效果較好的低溫化學(xué)滅菌劑，在常溫下即有良好的穿透作用，對物品無(wú)損害，而被廣泛用于畏熱、畏濕的醫療器械產(chǎn)品滅菌中。

 

    1.1 滅菌原理

 

    EO 是一種簡(jiǎn)單的環(huán)氧化合物，遇水可形成乙二醇，具有較大的蒸汽壓，對物品的穿透性較強。據報道，EO5min 能穿透 0.1mm 厚的尼龍薄膜，26min 能穿透 0.3mm 的氯丁膠布，41min 能穿透 0.39mm 厚的丁基橡膠布。

 

    如果要達到一定的滅菌效果，滅菌劑必須充分接觸物品的各個(gè)表面，EO 的這種高穿透性大大提高了其滅菌效果。EO 對細菌、芽孢、真菌、立克次體和病毒等各種微生物具有殺滅作用，屬于光譜殺菌劑，其滅菌機理是與細菌蛋白質(zhì)分子、酶、核酸中的氨基、羥基、羧基相結合，產(chǎn)生烷基化作用，對菌體細胞的代謝產(chǎn)生不可逆的破壞，從而達到滅菌作用。

 

    1.2 滅菌驗證

 

    環(huán)氧乙烷滅菌的驗證包括以下 3 個(gè)步驟：

 

    安裝確認：一要確認滅菌器隨機文件和附件的完整性，如安裝記錄、圖紙、計算機軟件、計量裝置的校準等，二要對滅菌器工作環(huán)境的符合性進(jìn)行驗證，如水質(zhì)檢測、安全要求等，三是要驗證滅菌器安裝是否符合設備安裝要求，要確認滅菌劑的濃度及質(zhì)量狀況。

 

    操作確認：驗證滅菌設備有能力在指定的允差范圍內提供特定的過(guò)程，如溫度分布試驗、濕度分布試驗、泄漏試驗、真空速率試驗、空氣循環(huán)試驗 ( 如果使用 ) 等。

 

    性能確認：包括物理性能確認和微生物性能確認。

 

    物理性能確認，應書(shū)面證明過(guò)程的重現性，并且符合所有指定的可接受參數。這些過(guò)程包括預處理、處理、滅菌和通風(fēng)階段等，操作重現性確認一般至少需要3 次連續運行，適當時(shí)進(jìn)行微生物挑戰試驗。環(huán)氧乙烷是致癌物，通風(fēng)次數和解析放置的溫度與時(shí)長(cháng)對環(huán)氧乙烷的殘留的影響，也需要作出相應的評價(jià)。

 

    微生物學(xué)性能驗證，目的是應書(shū)面證明在滅菌過(guò)程后，產(chǎn)品的無(wú)菌性能已經(jīng)達到特定的要求 (SAL=10-6)。

 

    微生物性能驗證的方法有：生物負載法和過(guò)度滅菌法。一般情況下，EO 滅菌微生物性能確認均采用生物指示劑 (BI，枯草桿菌芽孢 )。進(jìn)行微生物學(xué)性能驗證的產(chǎn)品，應采用與其常規滅菌相同的包裝，生物指示物應放置在被滅菌物品中最難滅菌的部位，并在預處理前就放入選定部位，且在整個(gè)滅菌周期保持該位置。

 

    生物指示物監測點(diǎn)的數量應能驗證滅菌器內全部被滅菌物品的微生物滅活，通常滅菌室體積≤10m3時(shí)，驗證時(shí)至少設置體積 V×3 個(gè)檢測點(diǎn)，但不少于 5 個(gè)，日常監測至少設置 V×1.5 個(gè)檢測點(diǎn)，但不少于 5 個(gè)。

 

    滅菌室體積在>10m3時(shí)，驗證時(shí)至少設置體積 30＋(V-10)×3 個(gè)檢測點(diǎn)，日常監測至少設置 15+(V-10)×1.5 個(gè)檢測點(diǎn)。這里還涉及到溫濕度探頭的數量等要求，不同體積的滅菌器有不同的要求，可查閱 ISO 11135-1:2007 附錄 C。

 

    由于環(huán)氧乙烷滅菌不存在通用的經(jīng)典滅菌參數，影響滅菌效果的因素多且相互關(guān)聯(lián)，滅菌過(guò)程控制復雜，所以為了保證滅菌效果，對其滅菌過(guò)程進(jìn)行嚴格的驗證是必要的。此外，若滅菌設備、被滅菌物品和裝載方式任何一個(gè)因素改變時(shí)，都需要重新進(jìn)行驗證。

 

    1.3 產(chǎn)品放行

 

    日常監測中，需要監測預處理時(shí)的溫度和濕度、處理過(guò)程中滅菌柜內的濕度和時(shí)間、整個(gè)滅菌過(guò)程的溫度和壓力、環(huán)氧乙烷已注入的證據、滅菌時(shí)間、解析時(shí)的溫度和壓力變化。最終只有生物指示物 (BI) 培養全部顯陰性且滅菌過(guò)程參數在性能驗證的參數范圍內，產(chǎn)品才可以放行。

 

    1.4 應用

 

    EO 可用于不耐高溫、不耐濕物品的滅絕，被認為是一種滅菌效果最好的化學(xué)滅菌劑，可殺死所有微生物包括細菌以及芽孢。EO 具有極強的穿透性，可用以各種難通透部位的滅菌，如有些較細、較長(cháng)的導管用其他低溫滅菌方法很難達到滅菌效果，而只能選擇 EO或者輻照。

 

    EO 滅菌對物品的損害也較小，滅菌是利用烷基化原理而非氧化過(guò)程，對不耐熱的材料及設備有著(zhù)非常廣泛的應用前景。采用 EO 滅菌時(shí)，可以用各種包裹材料包裹，便于儲存、運輸，打開(kāi)包裝即可使用避免了交叉污染的危險，并且在滅菌過(guò)程中，有標準的化學(xué)、生物監測手段，從而可以有效的控制滅菌質(zhì)量。

 

    EO 在臨床上有著(zhù)廣泛的用途，采用 EO 滅菌的設備及產(chǎn)品包括：

 

    硬式和軟式內鏡，如：關(guān)節鏡、氣管鏡、膀胱鏡、胃鏡、腸鏡、眼底鏡、耳鏡、尿道鏡、胸腔鏡等等；

 

    醫療設備，如：麻醉設備、人工腎、透熱設備、電線(xiàn)、表頭、心肺機、血透等；

 

    儀器：電鉆、電燒器、牙鉆、顯微手術(shù)器、神經(jīng)刺激器、壓力計、外殼手術(shù)起、骨鉆、針頭、人工關(guān)節等；

 

    橡膠制品：導管、擴張器、引流管、氣管內插管、手套、起搏器、心瓣膜、噴霧器等等。

 

    2、60Co-γ輻照滅菌法

 

    上世紀 50 年代末，各國紛紛建造大型的 60Co-γ射線(xiàn)輻照源，用于商業(yè)化的輻照加工。從此 60Co-γ射線(xiàn)滅菌技術(shù)的應用領(lǐng)域迅速擴展，從最初對一次性使用的醫療用品滅菌拓展到醫療器械材料滅菌、醫療藥品滅菌、食品滅菌保鮮、一次性生活用品滅菌、環(huán)境微生物污染治理等多個(gè)方面。

 

    60Co-γ射線(xiàn)滅菌有很多的優(yōu)點(diǎn)，如不用做生物指示物(BI) 或產(chǎn)品的無(wú)菌實(shí)驗、在滅菌過(guò)程中溫度變化很小、射線(xiàn)可以到達器械管腔內部、滅菌后的產(chǎn)品不需要再處理，可以直接使用。但 60Co-γ射線(xiàn)對高分子材料和包裝材料破壞性有一定的破壞作用，滅菌站對人和環(huán)境也存在污染的風(fēng)險，因此60Co-γ射線(xiàn)的應用也受到了很大的限制。

 

    2.1 滅菌原理

 

    輻照技術(shù)是 20 世紀發(fā)展起來(lái)的一種滅菌保鮮技術(shù)，是以輻射加工技術(shù)為基礎，運用 X 射線(xiàn)、γ射線(xiàn)或高速電子束等電力輻射產(chǎn)生的高能射線(xiàn)，在能量的傳遞和轉移過(guò)程中，產(chǎn)生強大的物理效應和生物效應，達到殺蟲(chóng)、殺菌、一直生理過(guò)程的目的。

 

    其原理主要是破壞細菌細胞中的 DNA 和 RNA，受損的 DNA 和 RNA 分子發(fā)生降解，失去合成蛋白質(zhì)和遺傳功能，使細胞死亡。 60Co-γ頻率高到 3×1018~3×1021Hz，其能量大于分子鍵能，故可使分子電離和斷鍵而殺菌。

 

    其殺菌機理為 60Co-γ射線(xiàn)直接破壞微生物的 DNA、蛋白質(zhì)和酶而致死，或者被微生物中的水吸收而激發(fā)或電力，產(chǎn)生激發(fā)的水分子、電子、水離子，或裂解為氫自由基、羥自由基，由此產(chǎn)生一系列的與 DNA、蛋白質(zhì)、酶的氧化還原反應，致微生物死亡。

 

    2.2 滅菌驗證

 

    輻照滅菌的驗證包括以下主要內容：

 

    安裝確認：確認輻射源 ( 源的活性或加速器的參數 )、傳送系統、附屬設施 ( 包括相關(guān)的軟件 )、計量裝置的計量狀態(tài)、工作環(huán)境的符合性進(jìn)行驗證，如安全要求等。

 

    操作確認：針對每個(gè)傳送系統，通過(guò)測量不同位置的吸收劑量驗證不同的輻照容器的計量分布，不同輻照容器以及容器內的不同位置的吸收劑量都在規定的范圍內。一般在加源后、源的位置及形態(tài)改變、傳送系統變化、輻照容器改變時(shí)都需要進(jìn)行操作確認。

 

    性能確認：包括物理性能確認和微生物性能確認。

 

    物理性能確認包括確認產(chǎn)品放裝載模式、包括日常產(chǎn)品的包裝方式 ( 尺寸，密度等 )，劑量分布、包括最大和最小吸收劑量及位置，產(chǎn)品的最大可吸收劑量 ( 評價(jià)滅菌劑量對產(chǎn)品的影響 )。

 

    微生物學(xué)性能驗證，目的是應書(shū)面證明在滅菌過(guò)程后，產(chǎn)品的無(wú)菌性能已經(jīng)達到特定的要求 (SAL=10-6)。

 

    2.3 產(chǎn)品放行

 

    輻照滅菌的產(chǎn)品批次放行采用參數放行，不需要進(jìn)行無(wú)菌實(shí)驗。通過(guò)放置在最大可吸收劑量點(diǎn)和最小可吸收劑量點(diǎn)的劑量計，檢測每批次滅菌的最大和最小劑量，最大和最小滅菌劑量在驗證劑量的范圍內，產(chǎn)品即可放行。

 

    這一放行準則是基于定期的輻照滅菌劑量審核，審核內容一般涉及到生物負載限度、微生物特性分析、建立滅菌劑量的方法等。

 

    2.4 應用

 

    在使用 60Co-γ射線(xiàn)滅菌時(shí)，不同菌種，甚至同一菌株的不同發(fā)育階段的抗輻射性均不同。一般來(lái)講，細菌的營(yíng)養細胞抗輻射性弱，芽孢的抗輻射性強。同一種菌株在不同介質(zhì)中的抗輻射性也是不同的。在有抗菌劑存在的條件下，大多數菌的抗輻射性增強，在缺氧條件下，菌種的抗輻射性也有所增強。一般來(lái)說(shuō)輻照劑量大，滅菌效果好。但是輻照劑量過(guò)大，對樣品中的某些成分可能會(huì )有一定得影響，因此在具體的輻照實(shí)踐中需要確定輻照劑量。

 

    由于γ射線(xiàn)本身的能量大、輻射強，對物質(zhì)損害大，對輻射滅菌產(chǎn)品的材質(zhì)有一定的要求。有些產(chǎn)品在滅菌后出現了材質(zhì)的強度、清晰度、顏色、生物相容性以及包裝的完整性等方面的問(wèn)題，有的是在輻射滅菌完成后不久便顯現出來(lái)，這主要是因為部分企業(yè)的產(chǎn)品特別是所用的包裝材料不適合輻射滅菌方式。

 

    對于適合輻射滅菌的產(chǎn)品和材質(zhì)的選擇，在 GB18280-2000《醫療保健產(chǎn)品滅菌確認和常規控制要求輻射滅菌》的附錄 A 中給出了器材材料和包裝材料的確認方法；在GB16352《一次性醫療用品γ射線(xiàn)輻射滅菌標準》的附錄 C 中則較為詳細的列舉了適合輻射滅菌的醫療用品。

 

    3、高壓蒸汽滅菌

 

    高壓蒸汽滅菌是熱力消毒方法中最普遍、效果最可靠的一種滅菌方法，其優(yōu)點(diǎn)是蒸汽穿透力強，能殺滅所有微生物。

 

    3.1 滅菌原理

 

    高壓滅菌是濕熱消毒法的一種，其原理是：在密閉的蒸鍋內，其中的蒸汽不能外溢，壓力不斷上升，使水的沸點(diǎn)不斷提高，從而鍋內溫度也隨之增加。

 

    在 0.1MPa 的壓力即 103.4kPa(1.05kg/cm2) 蒸汽壓下，鍋內溫度達 121℃，維持15~30min。當溫度超過(guò)細胞最佳生理活動(dòng)的溫度范圍時(shí)，細胞代謝減緩，細胞的蛋白質(zhì)、酶及核酸會(huì )被永久性破壞，從而導致細胞發(fā)生不可逆轉的死亡。在此蒸汽溫度下，可以很快殺死各種細菌及其高度耐熱的芽孢，是最可靠、應用最普遍的物理滅菌法。

 

    3.2 滅菌驗證

 

    滅菌驗證一般分為以下幾部分內容。

 

    安裝確認：一要確認滅菌器隨機文件和附件的完整性，如安裝記錄、圖紙、計算機軟件、計量裝置的校準 ( 溫度表、壓力表、時(shí)間計量表 ) 等；二要對滅菌器工作環(huán)境的符合性進(jìn)行驗證，如水質(zhì)檢測、安全要求等；三是要驗證滅菌器安裝是否符合設備安裝要求，確認滅菌劑的濃度及質(zhì)量狀況。

 

    操作確認：驗證滅菌設備有能力在指定的允差范圍內提供特定的過(guò)程，如熱分布試驗、包括空載熱分布試驗等。

 

    性能確認：物理性能確認和微生物性能確認，包括滿(mǎn)載熱分布試驗 ( 最高最低溫度點(diǎn) )熱穿透試驗等，生物指示物的使用等。

 

    3.3 產(chǎn)品放行

 

    日常監測中，需要監測預處理時(shí)的溫度、整個(gè)滅菌過(guò)程的溫度和壓力等。最終只有生物指示物 (BI) 培養全部顯陰性且滅菌過(guò)程參數在性能驗證的參數范圍內，產(chǎn)品才可以放行。

 

    3.4 應用

 

    由于高壓蒸汽滅菌本身具備不破壞產(chǎn)品表面并藥品、藥品溶液、玻璃器械、培養基等在高溫高濕條件下不發(fā)生變化或損壞的物質(zhì)，均可以采用高壓滅菌法。

 

    高壓蒸汽滅菌已經(jīng)被廣泛地應用到各種生化實(shí)驗室和醫院，用于一些培養基、玻璃制品、生理鹽水等的滅絕。

 

    目前的高壓蒸汽滅菌器的類(lèi)型和樣式較多，如：

 

    ①下排氣式壓力蒸汽滅菌器是普遍應用的滅菌設備，壓力升至 102.9kPa(1.05kg/cm2)，溫度達121~126℃，維持 20~30min，可達到滅菌目的。

 

    ②脈動(dòng)真空壓力蒸汽滅菌器已成為目前最先進(jìn)的滅菌設備。滅菌條件要求：蒸汽壓力205.8kPa(2.1kg/cm2)，溫度達132℃以上并維持 l0min，即可殺死包括具有頑強抵抗力的細菌芽胞在內的一切微生物。

 

    高壓蒸汽滅菌的注意事項：

 

    (1) 必須先用流通蒸汽或真空排除滅菌器腔內空氣。若滅菌器內有空氣存在，則壓力表上所指示的壓力是滅菌器內蒸汽和空氣二者的總壓，結果壓力雖達到要求，但滅菌溫度卻達不到，達不到滅菌效果。

 

    (2) 滅菌時(shí)間必須是從全部裝載的滅菌物均已達到滅菌溫度時(shí)開(kāi)始計算。

 

    (3) 裝載方式的確定，不同的裝載類(lèi)型須驗證確認，避免隨意性。

 

    (4) 高壓蒸汽滅菌器必須進(jìn)行周期性驗證。

 

    4、甲醛蒸汽滅菌

 

    現代的低溫蒸汽甲醛滅菌 (Sterilization by Low Temperature Steam Formaldehyde, LTSF) 方法，是上世紀 60 年代發(fā)明的一種低溫滅菌技術(shù)，使用負壓低溫蒸汽甲醛法對一些怕熱怕濕的醫療器械進(jìn)行滅菌。

 

    4.1 滅菌原理

 

    甲醛殺菌作用是阻止細菌核蛋白的合成，影響生物細胞漿基本代謝。一些研究指出，甲醛為強烷化劑，其殺菌原理是一種非特殊性的烷基化作用，甲醛分子直接作用于細菌的菌體蛋白質(zhì)、酶以及核酸的活性基團，使蛋白質(zhì)鏈上的氨基、壓氨基、羥基、羧基等烷基化，從而破壞細菌的蛋白質(zhì)，導致微生物的死亡。

 

    其中烷基化效應包括兩種作用：一是可降低水對蛋白質(zhì)的穿透、彭潤作用，使其硬化；二是對核酸的烷基化反應，可導致病毒的滅活。

 

    甲醛對細菌繁殖、芽孢、分枝桿菌、真菌和病毒等各種微生物都有高效的殺滅作用。甲醛對細菌病毒素亦有破壞作用，對肉毒桿菌素和葡萄球菌腸毒素，用 50g/L 甲醛水溶液作用 30min 可將其完全破壞。

 

    4.2 滅菌驗證

 

    無(wú)菌生產(chǎn)環(huán)境甲醛蒸汽滅菌驗證，驗證的目的為甲醛滅菌的時(shí)間、排風(fēng)時(shí)間及效果驗證。確保無(wú)菌環(huán)境中用甲醛滅菌提供的空氣環(huán)境始終復合國家《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規范》對潔凈室中空氣浮游菌及表面細菌的規定。

 

    在準備甲醛蒸汽滅菌的房間取樣點(diǎn)位置放入驗證裝置，指示物采用枯草桿菌芽孢。取樣點(diǎn)數量根據滅菌區域面積確定。在≤ 9m3的空間放置 2 個(gè)取樣點(diǎn)，在小于 14m3大于 9m3的房間放置 3 個(gè)取樣點(diǎn)，大于 14m3的空間放置 4 個(gè)取樣點(diǎn)。

 

    在無(wú)菌生產(chǎn)環(huán)境中取樣點(diǎn)設置在分裝機罩內、出瓶轉盤(pán)、分裝間回風(fēng)口、分裝間回風(fēng)管、分裝機底部。在滅菌后進(jìn)行取樣點(diǎn)菌片培養，將菌片接種于培養液中 37℃培養至7d，若無(wú)菌生長(cháng)則判斷滅菌合格。

 

    目前國內對低溫甲醛蒸汽滅菌器功效檢驗尚沒(méi)有標準，對低溫甲醛蒸汽滅菌器的滅菌效果生物指示劑也沒(méi)有專(zhuān)門(mén)研究定標，因此這將影響低溫蒸汽甲醛滅菌技術(shù)的研究和推廣應用。

 

    甲醛熏蒸法滅菌目前使用較少，驗證及產(chǎn)品放行準則可參照國際標準 ISO 25424:2009。

 

    4.3 應用

 

    常溫常壓下使用甲醛熏蒸消毒主要利用化學(xué)法和加熱法產(chǎn)生甲醛氣體。將福爾馬林或多聚甲醛與某些強氧化劑如高錳酸鉀、氯制劑等發(fā)生化學(xué)反應，通過(guò)化學(xué)產(chǎn)熱促使甲醛氣化。加熱法是將福爾馬林或多聚甲醛直接用電加熱，使甲醛氣化進(jìn)行熏蒸消毒。

 

    有研究用每立方米 120ml 福爾馬林與 60g 高錳酸鉀混合反應產(chǎn)生甲醛氣體熏蒸 1h，可使物體表面達到消毒，熏蒸 75min 可使尿管達到有效消毒。甲醛熏蒸消毒后會(huì )殘留濃烈的甲醛刺激性氣味，可以采用化學(xué)中和法進(jìn)行消除。在熏蒸消毒結束后，在熏箱底層放入一定量的濃氨水繼續熏蒸 30min 可以降低刺激性氣味。

 

    甲醛可用于對怕熱怕濕怕腐蝕的醫療用品的消毒與滅菌，可采用低溫蒸汽甲醛滅菌的器材主要有：

 

    外科器械、包括導氣管、麻醉用具、關(guān)節鏡、心導管、腹腔鏡、膀胱鏡等；

 

    診療器械有血氧合器、濕化器、注射器、呼吸機、乳膠導管、乳膠手套等；

 

    電子器材有植入電極、變壓器、電位器、電容器、導線(xiàn)以及眼科手術(shù)使用的熱敏器材等。（轉載為分享有用信息，版權歸作者所有，鳴謝）

 

    在無(wú)菌包裝過(guò)程中，如何科學(xué)地保障產(chǎn)品質(zhì)量，維持滅菌產(chǎn)品壽命；如何通過(guò)包裝過(guò)程降低成本、改善產(chǎn)品無(wú)菌水平；以及采用最新的檢測方法和科學(xué)的滅菌方式確保滅菌過(guò)程高效完成，均是醫療器械制造商和包裝公司共同關(guān)注的問(wèn)題。

 

    Medtec展會(huì )在國內及全球擁有眾多包裝類(lèi)展商，他們不僅提供最新的技術(shù)和服務(wù)，同時(shí)致力于與無(wú)菌醫療器械生產(chǎn)制造商共同為產(chǎn)品研發(fā)、提升產(chǎn)品質(zhì)量而努力。首次登陸Medtec中國的包裝會(huì )議，將結合制造商與包裝供應商雙方的需求，以及Medtec全球的資源，切實(shí)探討包裝與滅菌的檢測、技術(shù)與方法。