環(huán)氧乙烷滅菌方法及確認(rèn)過程詳解

1、環(huán)氧乙烷滅菌方法及確認(rèn)過程詳解氣態(tài)環(huán)氧乙烷滅菌是化學(xué)滅菌法的一種，由于其對(duì)細(xì)菌、病毒、芽胞等絕大多數(shù)微生物均具有強(qiáng)大的滅菌作用，滅菌范圍極廣。加之環(huán)氧乙烷具有穿透性強(qiáng)、滅菌溫度低、對(duì)產(chǎn)品基本無損（相對(duì)于輻照滅菌）等特點(diǎn)，成為目前醫(yī)療器械尤其是一次性使用醫(yī)械的兩大主流滅菌方法之一，在國內(nèi)外均有廣泛使用。由于滅菌過程是一個(gè)特殊過程，過程確認(rèn)是無菌保證的重要環(huán)節(jié)。環(huán)氧乙烷滅菌確認(rèn)有半周期法、部分陰性法等不同方法，各方法側(cè)重點(diǎn)不同，但均會(huì)涉及到微生物挑戰(zhàn)器械、環(huán)氧乙烷殘留、產(chǎn)品族分類等基本問題。本文試從這些基本問題出發(fā)，對(duì)相關(guān)的概念和處理方法做簡(jiǎn)單介紹。Q1、環(huán)氧乙烷滅菌的硬件條件ISO11135:2

2、014標(biāo)準(zhǔn)明確了環(huán)氧乙烷滅菌包括預(yù)處理、滅菌周期和解析過程。下面就這三個(gè)過程的要求說明一下：預(yù)處理預(yù)處理可以在滅菌柜內(nèi)完成，也可以在單獨(dú)的房間內(nèi)完成。但是，在ISO11135:2014標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)預(yù)處理室的硬件條件明確了以下5個(gè)特征：配備蒸汽加濕器；具有充分的空氣流通空間；具有監(jiān)測(cè)循環(huán)系統(tǒng)的氣流檢測(cè)設(shè)備或報(bào)警系統(tǒng)或指示器；配置記錄時(shí)間的裝置；配置監(jiān)視和控制室內(nèi)溫度和濕度的裝置。滅菌周期滅菌周期通常是在滅菌柜內(nèi)完成。國內(nèi)部分廠家使用的是半自動(dòng)滅菌柜，無法輸出滅菌過程的壓力、環(huán)氧乙烷溫度監(jiān)視數(shù)據(jù)，某些甚至連蒸汽發(fā)生器都沒有配置。類似這樣的設(shè)備是不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的。建議器械廠商在采購滅菌柜時(shí)考慮選擇滿足

3、CE要求的滅菌器。解析解析可以在滅菌柜內(nèi)完成，也可以在單獨(dú)的房間內(nèi)完成。但是，在ISO11135:2014標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)解析室的硬件條件明確了以下3個(gè)特征：具有監(jiān)測(cè)氣體處理系統(tǒng)的氣流檢測(cè)設(shè)備或報(bào)警系統(tǒng)或指示器；配置監(jiān)視和控制溫度的裝置；配置氣流反復(fù)循環(huán)的設(shè)備。Q2、確認(rèn)過程中經(jīng)常忽略的問題冷凍過程理論上滅菌確認(rèn)的時(shí)間選擇，應(yīng)當(dāng)是當(dāng)?shù)匾荒曛凶詈涞募竟?jié)，目的是挑戰(zhàn)微生物的殺滅效果。某些情況下，這樣的條件無法實(shí)現(xiàn)。這就需要我們配置一臺(tái)比滅菌柜體積稍大的冷柜或而二手的集裝箱（帶壓縮機(jī)制冷），把溫度設(shè)定為當(dāng)?shù)貥O端條件下的最低溫度值。很多器械廠商的滅菌確認(rèn)不是在冬季實(shí)施的，且在過程確認(rèn)時(shí)，未使用冷柜。那么就需

4、要對(duì)預(yù)處理階段的升溫過程進(jìn)行建模，以計(jì)算出額外需要的預(yù)處理時(shí)間。請(qǐng)注意，該時(shí)間將比實(shí)際需要的預(yù)處理時(shí)間多出許多。操作人員由于環(huán)氧乙烷具有致癌的特性，滅菌公司為了減少勞動(dòng)合同上的糾紛，通常會(huì)從第三方勞務(wù)公司派遣人員擔(dān)任滅菌作業(yè)員，這些員工的流動(dòng)性可想而知。滅菌是一門實(shí)操性很強(qiáng)的行業(yè)，而確認(rèn)過程中的要求，比正常滅菌要嚴(yán)格許多，如果不是熟練的員工，確認(rèn)過程中出現(xiàn)的異常狀況實(shí)在太多了。iPCD測(cè)試箱雖然一些滅菌公司在確認(rèn)方案中洋洋灑灑描述了放置iPCD測(cè)試箱的位置，但在實(shí)際運(yùn)行中，所有iPCD測(cè)試箱卻放置在同一個(gè)位置。這樣的過程確認(rèn)實(shí)在不敢恭維。確認(rèn)實(shí)施過程中，iPCD測(cè)試箱的擺放位置稍微發(fā)生變動(dòng)（比

5、如，要求放置在第5層，實(shí)際放置在第3層），確認(rèn)輸出結(jié)果的準(zhǔn)確性都會(huì)大打折扣。即使滅菌工程師的理論水平再高，這樣的過程確認(rèn)也是失敗的。筆者認(rèn)為這方面美國Medline公司做的很好，每次實(shí)施過程確認(rèn)時(shí)，總會(huì)安排人員在現(xiàn)場(chǎng)觀察，直至產(chǎn)品進(jìn)入滅菌柜。替代品一些器械公司找第三方滅菌公司時(shí)，疏忽去關(guān)注替代品的箱規(guī)尺寸。試想一下，如果您的器械長度是60cm，而替代品的箱規(guī)長度是45cm，確認(rèn)實(shí)施時(shí)，你的iPCD是如何擺放到替代品箱子里面呢。又如果替代品是五層瓦楞紙箱，內(nèi)部直接填充高分子材料的廢料。但是，您的產(chǎn)品的包裝結(jié)構(gòu)是瓦楞紙箱+內(nèi)盒+初包裝。這樣的替代品包裝結(jié)構(gòu)能夠反映真實(shí)的熱、濕氣、環(huán)氧乙烷穿透效果嗎

6、？顯然是不可能的。Q3、微生物挑戰(zhàn)器械的相對(duì)抗性環(huán)氧乙烷滅菌確認(rèn)的最主要目的，是要從微生物學(xué)角度證明過程的滅菌能力，因而確認(rèn)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)是制備和選擇微生物挑戰(zhàn)的具體形式，一般有以下三種微生物學(xué)挑戰(zhàn)形式：a、產(chǎn)品生物負(fù)載(Bio-burden)，即以正常產(chǎn)品的自然生物負(fù)載做為微生物挑戰(zhàn)，其具體形式是產(chǎn)品本身；b、內(nèi)部過程監(jiān)測(cè)器材(InternalProcessChallengeDevice,iPCD)，是將生物指示劑（BiologicalIndicator,BI）放置于產(chǎn)品內(nèi)部最難滅菌的部位而形成的；c、外部過程監(jiān)測(cè)器材(ExternalProcessChallengeDevice,ePCD)

7、，是將生物指示劑放置于產(chǎn)品外部的某種載體中而形成的。上述3種挑戰(zhàn)形式中，應(yīng)證明其相對(duì)抗性關(guān)系為iPCD產(chǎn)品生物負(fù)載，理論上ePCD并非必需品，不用亦可。然而考慮到常規(guī)滅菌操作中，iPCD的放置和取出需要兩次拆開產(chǎn)品包裝（如托盤、紙箱），會(huì)帶來包裝污染等潛在質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，且工作量也較大，使用ePCD是絕大多數(shù)人的選擇。當(dāng)使用ePCD時(shí)，同時(shí)需證明iPCD和ePCD之間的抗性關(guān)系為ePCDiPCD。1.1相對(duì)抗性關(guān)系iPCD產(chǎn)品生物負(fù)載的證明此即B1合適性(theappropriatenessofBI)的證明,通常有兩種證明方法：（a）生物負(fù)載法這種方法即通過測(cè)試產(chǎn)品的自然生物負(fù)載和BI的生物負(fù)載來比

8、較，含數(shù)量上的比較和抗性上的比較。數(shù)量上的比較即比較BI的孢子計(jì)數(shù)值和產(chǎn)品上的自然生物負(fù)載值。抗性上的比較即比較不同菌種間的抗性差異。環(huán)氧乙烷滅菌中用到的BI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。值得注意的是，美國FDA于1994年4月發(fā)表了一份指南文件，明確說明我國產(chǎn)的部分棉花中有磚火絲菌(PyronemaDomestica)，且對(duì)環(huán)氧乙烷的抗性很強(qiáng)。故對(duì)我國產(chǎn)的以棉花為原料的產(chǎn)品，應(yīng)考慮進(jìn)行磚火絲菌的相關(guān)檢測(cè)，必要時(shí)以濕熱滅菌法進(jìn)行預(yù)處理。（b）無菌測(cè)試法這種方法是將產(chǎn)品和iPCD用同一個(gè)亞致死周期（Sub-lethalCycle）滅菌，之后分別進(jìn)行產(chǎn)品和BI的無菌測(cè)

9、試。如果產(chǎn)品測(cè)試為無菌，而iPCD呈現(xiàn)出部分陽性結(jié)果，則說明同樣的滅菌參數(shù)能對(duì)產(chǎn)品形成全殺滅，而不能對(duì)BI形成全殺滅，故能證明iPCD對(duì)滅菌過程的抗性強(qiáng)于產(chǎn)品本身的抗性。在存在磚火絲菌的情況下，由于產(chǎn)品很難被環(huán)氧乙烷滅菌，故產(chǎn)品無菌測(cè)試可能在相當(dāng)強(qiáng)的過程參數(shù)下仍出現(xiàn)陽性結(jié)果。此時(shí)應(yīng)考慮磚火絲菌的相關(guān)檢測(cè)，同樣，必要時(shí)以濕熱滅菌法進(jìn)行預(yù)處理。1.2相對(duì)抗性關(guān)系ePCDiPCD的證明這種證明方式相對(duì)簡(jiǎn)單，通常是將ePCD和iPCD經(jīng)過同一個(gè)亞致死周期處理，然后比較其對(duì)滅菌過程的相對(duì)抗性即可。相對(duì)抗性的比較一般通過D值的計(jì)算來進(jìn)行，D值越大，抗性越強(qiáng)。如果計(jì)算出的ePCD的D值大于iPCD的D值，則

10、可證明ePCD的抗性強(qiáng)于iPCD的抗性。值得說明的是，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)ePCD抗性略弱于iPCD的情況，對(duì)此ISO11135指出，如果兩種PCD的抗性差異小于20%，這兩種PCD可視為等同。筆者建議在實(shí)際工作中，應(yīng)盡量避免這種情況。根據(jù)上面的原理，如果需要引入新的PCD，也可將新PCD與原有PCD經(jīng)過同一個(gè)亞致死周期處理，之后比較其抗性，來確定是否可以引入新PCD。該方法同時(shí)也是新產(chǎn)品引入時(shí)廣泛運(yùn)行的一種方法，即：當(dāng)有新產(chǎn)品需要引入當(dāng)前經(jīng)過確認(rèn)的滅菌過程的時(shí)候，可將BI放入新產(chǎn)品最難滅菌的部位，形成備選iPCD，將備選iPCD與已確認(rèn)的iPCD經(jīng)過同一個(gè)亞致死周期處理，之后比較其抗性。如果備選iPC

11、D的抗性弱于已確認(rèn)的iPCD，則說明新產(chǎn)品較之前的產(chǎn)品或PCD更容易滅菌，因而可以用當(dāng)前的滅菌過程滅菌。2.1D值的計(jì)算方法如第1部分所述，在選擇PCD時(shí)需要比較其抗性，具體的衡量指標(biāo)是D值。D值是指在既定條件下使測(cè)試微生物滅活90%的時(shí)間或劑量（對(duì)EO滅菌而言是滅菌時(shí)間）。D值的計(jì)算有HSKP法、SMCP法等方法。2.2D值的意義D值是有重要意義的指標(biāo)，如上所述可以比較PCD對(duì)滅菌過程的抗性。不同的PCD經(jīng)過亞致死周期后可根據(jù)上面的公式計(jì)算D值，D值越大，PCD抗性越強(qiáng)。同時(shí)D值也可用來估算所需的滅菌時(shí)間。D值實(shí)際上體現(xiàn)的是生物負(fù)載下降一個(gè)對(duì)數(shù)值所需的滅菌時(shí)間，即生物負(fù)載下降10的1次方所需

12、的滅菌時(shí)間。假設(shè)PCD的生物負(fù)載為10的6次方，在半周期法中，PCD應(yīng)被全部殺滅，因而半周期的滅菌時(shí)間應(yīng)至少等于6倍D值或更長。全周期和常規(guī)滅菌時(shí)間加倍，即等于12倍D值或更長?？紤]到確認(rèn)過程中BI的放置數(shù)量介入10-100枚之間，半周期設(shè)置為8倍D值更為合理。Q4、環(huán)氧乙烷殘留醫(yī)療器械經(jīng)環(huán)氧乙烷滅菌后，會(huì)有一定程度的殘留。殘留物質(zhì)由于可能損害人體健康，因此需要加以控制，主要的手段是進(jìn)行解析（aeration）。通常在滅菌確認(rèn)中（也可以在常規(guī)處理中）進(jìn)行殘留量的檢測(cè)，據(jù)此來確定所需的解析條件。3.1殘留物質(zhì)當(dāng)采用環(huán)氧乙烷對(duì)醫(yī)療器械進(jìn)行滅菌時(shí)，可能的殘留物質(zhì)有以下三種：（a）環(huán)氧乙烷（EO）（b

13、）2-氯乙醇(ECH)（c）乙二醇(EG)ISO10993-7:2008規(guī)定了當(dāng)采用EO滅菌的醫(yī)療器械存在ECH時(shí)，ECH的最大允許殘留量，但未規(guī)定EG的接觸量限度，因?yàn)榘凑赵摌?biāo)準(zhǔn)的要求控制EO時(shí)，不太可能存有顯著生物學(xué)影響的EG殘留量。因此通常在滅菌殘留檢測(cè)時(shí)，主要是檢測(cè)EO和ECH。3.2殘留限度關(guān)于殘留量的限度各個(gè)國家的標(biāo)準(zhǔn)有所不同，有的國家采用毫克/器械的限度標(biāo)準(zhǔn)，有的國家采用ppm（g/g）的限度標(biāo)準(zhǔn)。多數(shù)歐美國家的通行標(biāo)準(zhǔn)是ISO標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)接觸時(shí)間的不同，將器械分為短期接觸、長期接觸、持久接觸（注：另外有特殊情況的器械），分別規(guī)定殘留量限度。我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T16886.7-20

14、01等同采用1995版ISO10993-7。值得注意的是，由于ISO10993-7已經(jīng)從1995版升至2008版，后者標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。以短期接觸器械為例，GB/T16886.7-2001由于等同采用1995版ISO10993-7，其規(guī)定限度為EO不超過20毫克/器械，ECH不超過12毫克/器械；而2008版ISO10993-7規(guī)定的限度為EO不超過4毫克/器械，ECH不超過9毫克/器械。另外，我國對(duì)于一次性使用醫(yī)療器械，還規(guī)定其EO殘留量不得超過10g/g，故對(duì)內(nèi)銷產(chǎn)品應(yīng)注意這一要求。表面接觸器械和植入物的殘留限度在ISO10993-7:2008中有明確規(guī)定，EO不超過10微克/平方厘米，ECH

15、不超過5毫克/平方厘米。類似口罩、防護(hù)服、紗布片等器械應(yīng)使用該要求作為殘留限度的接受標(biāo)準(zhǔn)。Q5、EO產(chǎn)品族和處理組實(shí)際工作中，需要用環(huán)氧乙烷滅菌的產(chǎn)品可能種類眾多，由于滅菌確認(rèn)時(shí)間長、費(fèi)用高，對(duì)每種產(chǎn)品分別進(jìn)行滅菌確認(rèn)是不經(jīng)濟(jì)的，很多情況甚至是不現(xiàn)實(shí)的。為實(shí)現(xiàn)多種產(chǎn)品一起確認(rèn)、一起滅菌的問題，較常用的做法是將產(chǎn)品分成EO產(chǎn)品族或處理組，對(duì)EO產(chǎn)品族或處理組中的代表性產(chǎn)品或PCD完成確認(rèn)后，即可對(duì)產(chǎn)品族或處理組中的所有產(chǎn)品進(jìn)行常規(guī)滅菌。4.1EO產(chǎn)品族EO產(chǎn)品族是指對(duì)于確認(rèn)而言相似或等同的一系列產(chǎn)品。將產(chǎn)品歸于產(chǎn)品族中時(shí)，考慮到的主要因素有產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)環(huán)境或區(qū)域、材料構(gòu)成、包裝

16、材料、無菌屏障或保護(hù)性包裝模式、密度、尺寸大小和/或表面積，以及生物負(fù)載等。4.2處理組將EO產(chǎn)品族的概念進(jìn)一步推而廣之，即得到處理組的概念：處理組是指能用同一EO滅菌過程滅菌的一系列產(chǎn)品或產(chǎn)品族。從上述定義可以看出，處理組與產(chǎn)品族相比，涵蓋的范圍更廣，可以包含不同的產(chǎn)品族。處理組所含的產(chǎn)品可能在材料、構(gòu)造、包裝等各方面不盡相同，這是跟產(chǎn)品族不同的概念。但是處理組內(nèi)部的產(chǎn)品有一點(diǎn)是一致的，即他們都可用某一PCD來代表其微生物挑戰(zhàn)。4.3EO產(chǎn)品族和處理組概念的運(yùn)用EO產(chǎn)品族和處理組的概念對(duì)實(shí)際工作有重要的指導(dǎo)意義，使得以較少的工作同時(shí)驗(yàn)證種類各異的產(chǎn)品成為可能，可以節(jié)約大量的時(shí)間和費(fèi)用。下面是

17、其具體運(yùn)用的一種方法：（a）將待驗(yàn)證產(chǎn)品分成不同的EO產(chǎn)品族；（b）確定各個(gè)EO產(chǎn)品族的PCD，并比較其相對(duì)抗性；（c）選擇相對(duì)抗性最強(qiáng)的的PCD做為處理組的主PCD；（d）以處理組的主PCD進(jìn)行滅菌確認(rèn)；（e）確認(rèn)完成后，該處理組內(nèi)的所有產(chǎn)品可用同一滅菌過程同時(shí)進(jìn)行常規(guī)處理。Q6、EO產(chǎn)品族和處理組對(duì)滅菌過程而言，在不同滅菌設(shè)備上運(yùn)行，由于滅菌設(shè)備本身可能存在差異，其輸出（即滅菌效果）可能不同。因此即使對(duì)于完全一致的滅菌過程，在不同的滅菌設(shè)備上運(yùn)行時(shí)，也需要分別進(jìn)行滅菌確認(rèn)，這個(gè)道理跟醫(yī)療器械的生產(chǎn)、包裝等設(shè)備是一致的。然而對(duì)于擁有多臺(tái)相似滅菌設(shè)備的廠家而言，在各滅菌設(shè)備上對(duì)相同的產(chǎn)品和參數(shù)分別進(jìn)行全面的滅菌確認(rèn)時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本較高，且可能不必要，因此這里我們介紹過程等效性的概念。過程等效性：兩個(gè)或以上的滅菌設(shè)備能以既定的參數(shù)達(dá)到相同的滅菌過程的書面評(píng)估。過程等效性的評(píng)估通常分為過程分析和評(píng)估，以及微生物評(píng)估兩部分。過程分析和評(píng)估除了滅菌柜之外，還需要考慮滅菌過程的其他相關(guān)設(shè)備，例如預(yù)處理室和解析室。評(píng)估的一個(gè)重點(diǎn)在于詳細(xì)比較各系統(tǒng)的異同，如制造商、