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環(huán)氧乙烷滅菌是化學(xué)滅菌法的一種,由于其對細(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、對產(chǎn)品基本無損(相對于輻照滅菌)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)外無菌醫(yī)療器械注冊產(chǎn)品滅菌中廣泛使用 。
氣態(tài)環(huán)氧乙烷滅菌是化學(xué)滅菌法的一種,由于其對細(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、對產(chǎn)品基本無損(相對于輻照滅菌)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),對相關(guān)的概念和處理方法做簡單介紹。
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)測器材 (Internal Process Challenge Device, IPCD),是將生物指示劑(Biological Indicator, 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)測器材 (External Process Challenge Device, EPCD),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 EPCD ≥ IPCD。
1.1 相對抗性關(guān)系 IPCD ≥產(chǎn)品生物負(fù)載的證明
此即 BI 合適性 (the appropriateness of BI) 的證明 , 通常有兩種證明方法 :
(a)生物負(fù)載法
這種方法即通過測試產(chǎn)品的自然生物負(fù)載和BI 的生物負(fù)載來比較,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,近年來自我國產(chǎn)的部分棉花中發(fā)現(xiàn)有磚火絲菌 (Pyronema Domestica),其對環(huán)氧乙烷的抗性很強(qiáng)。故對我國產(chǎn)的棉花為原料的產(chǎn)品,應(yīng)考慮進(jìn)行磚火絲菌的相關(guān)檢測,必要時(shí)以濕熱滅菌法進(jìn)行預(yù)處理。
(b)無菌測試法
這種方法是將產(chǎn)品和 IPCD 用同一個(gè)亞致死周期(Sub-lethal Cycle)滅菌,之后分別進(jìn)行產(chǎn)品和 BI 的無菌測試。如果產(chǎn)品測試為無菌,而IPCD 呈現(xiàn)出部分陽性結(jié)果,則說明同樣的滅菌參數(shù)能對產(chǎn)品形成全殺滅,而不能對 BI 形成全殺滅,故能證明 IPCD 對滅菌過程的抗性強(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,同樣,必要時(shí)以濕熱滅菌法進(jìn)行預(yù)處理。
1.2 相對抗性關(guān)系 EPCD ≥ IPCD 的證明
這種證明方式相對簡單,通常是將 EPCD 和IPCD 經(jīng)過同一個(gè)亞致死周期處理,然后比較其對滅菌過程的相對抗性即可。相對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,對此 ISO/TS 11135-2 :2008 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 PCD 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 IPCD 的抗性弱于已確認(rèn)的 PCD,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。
2.1 D 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試微生物滅活 90% 的時(shí)間或劑量(對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,下面列出較常見的 SMCP法(Stumbo-Murphy-Cochran Procedure)的計(jì)算公式 :
r 為測試為陰性的 BI 個(gè)數(shù)。
2.2 D 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)對數(shù)值所需的滅菌時(shí)間,即生物負(fù)載下降 101 所需的滅菌時(shí)間。假設(shè) PCD 的生物負(fù)載為 106,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)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。
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,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)2- 氯乙醇 (ECH)
(c)乙二醇 (EG)
ISO 10993-7:2008 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時(shí),主要是檢測 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(μg/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/T 16886.7-2001 等同采用1995 版 ISO 10993-7。值得注意的是,由于 ISO 10993-7 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/T 16886.7-2001 由于等同采用 1995 版 ISO 10993-7,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 ISO 10993-7 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,我國對于一次性使用醫(yī)療器械,還規(guī)定其 EO 殘留量不得超過 10μg/g,故對內(nèi)銷產(chǎn)品應(yīng)注意這一要求。
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 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,即可對產(chǎn)品族或處理組中的所有產(chǎn)品進(jìn)行常規(guī)滅菌。
4.1 EO 產(chǎn)品族
EO 產(chǎn)品族是指對于確認(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)。
4.3 EO 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,并比較其相對抗性 ;
(c)選擇相對抗性最強(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。
對滅菌過程而言,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。
然而對于擁有多臺相似滅菌設(shè)備的廠家而言,在各滅菌設(shè)備上對相同的產(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估。
過程等效性的評估通常分為過程分析和評估,以及微生物評估兩部分。過程分析和評估除了滅菌柜之外,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、品牌型號、功率大小等,另一個(gè)重點(diǎn)在于其過程效果,如真空速率、溫濕度分布等。
微生物評估主要是以運(yùn)行部分周期或半周期等方式,證明滅菌過程能夠達(dá)到規(guī)定的最低 SAL(無菌保證水平)。
對于已在某滅菌設(shè)備上確認(rèn)過的滅菌過程而言,轉(zhuǎn)移到其他滅菌設(shè)備的步驟通常包括 :
(a)將備選設(shè)備與現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行評估,如果具有等同性,則 :
(b)運(yùn)行一個(gè)半周期(或是部分周期),檢測PCD 中的 BI 并記錄裝載溫濕度 ;
(c)將裝載溫濕度數(shù)據(jù)與原有數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,進(jìn)行裝載參數(shù)的評估 ;
(d)計(jì)算 SAL,進(jìn)行微生物方面的評估,看是否能到達(dá)規(guī)定的 SAL。
如此,可將現(xiàn)有工藝和產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到等效的滅菌設(shè)備上。
綜上所述,環(huán)氧乙烷滅菌確認(rèn)涉及到微生物挑戰(zhàn)器械、殘留量檢測以及產(chǎn)品、過程等諸多方面,實(shí)際工作中可能遇到的問題也較多,但是合理地運(yùn)用某些方法,在科學(xué)合理的基礎(chǔ)上經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行滅菌確認(rèn)是可能的。本文對相關(guān)的內(nèi)容試做簡單梳理,希望能對同行和感興趣的讀者有所幫助。