Sterilization Methods，Validation of Sterilization Process and Sterility Testing for Medical Devices
Cheng Ling；Xu Yuyin；Gao Yong；Zhou Jing；Zhang Juanli
（He'nan Province Medical Instrument Testing Institute，Zh
廣東深圳專業(yè)醫(yī)用儀器外形工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計第十二屆深圳文博會圓滿落幕engzhou 450003，China）
文章闡述了濕熱滅菌、干熱滅菌、環(huán)氧乙烷滅菌、輻射滅菌、低溫等離子體滅菌等5種醫(yī)療器械滅菌方法，并介紹了滅菌工藝驗證
廣東深圳專業(yè)醫(yī)療器材儀器外觀工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計醫(yī)療器械國際市場穩(wěn)邁步和無菌檢查方面的內(nèi)容。
Abstract: This paper describes five sterilization methods for medical devices, such as moist heat sterilization, dry heat sterilization, EO sterilization, radiation sterilization, low-temperature plasmas sterilization etc. The method of validation of sterilization process and sterility testing are introduced.
關(guān)鍵詞： 滅菌 醫(yī)療器械 驗證 無菌檢查
Key words: sterilization；medical devices；validation；sterility testing
中圖分類號：R2文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）29-0272-02
0引言
滅菌是用適當?shù)奈锢砘蚧瘜W手段殺滅產(chǎn)品中一切活的微生物的方法；而消毒是殺死病原微生物、但不一定能殺死細菌芽孢的方法。
無菌是指產(chǎn)品中不含任何活的微生物（包括細菌、真菌、病毒及芽孢）。
然而，對于任何一批滅菌產(chǎn)品來說，絕對無菌是無法保證。
已滅菌產(chǎn)品的無菌標準一般以物品滅菌后微生物存活的概率-無菌保證水平SAL（Sterility Assurance Level）表示。
最終滅菌產(chǎn)品微生物存活的概率不得高于10-6（即100萬件產(chǎn)品滅菌之后，只能允許有1件或以下可能有活的微生物存在），已滅菌產(chǎn)品的無菌保證狀況可以通過驗證實驗證明[2]。
與粘膜、血液接觸或植入到體內(nèi)的醫(yī)療器械（例如一次性注射器、心臟導管、吸引管、人工關(guān)節(jié)、傷口護理敷料、血管支架、組織工程皮膚等）都要按照標準要求進行徹底滅菌。
倘若這類醫(yī)療器械沒有按照要求滅菌，非常容易引起感染，甚至導致生命危險。
因此，滅菌工藝的控制和滅菌檢測是保證醫(yī)療器械安全的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
1滅菌方法
1.1 濕熱滅菌濕熱滅菌是將產(chǎn)品放在壓力鍋內(nèi)，利用飽和蒸汽在最小溫度為121℃的壓力下，熱力和濕氣被迅速傳遞給滅菌產(chǎn)品，滅菌時間至少15min。
蒸汽潛熱大，可迅速提高物體的溫度，水分子穿透力強，容易使蛋白質(zhì)凝固變性，所以濕熱滅菌是熱力滅菌中最常用、效果較可靠的一種滅菌方法。
適用于濕熱滅菌的醫(yī)療器械有：衣服、被單、聚四氟乙烯、外科手術(shù)器
廣東深圳專業(yè)3.0T磁共振產(chǎn)品設(shè)計公司廚房創(chuàng)意小產(chǎn)品設(shè)計械、硅橡膠、聚丙烯、環(huán)氧樹脂等。
但對一些不耐高溫的聚合物如聚氨酯等，承受不了這樣的高溫，只能采用其他的滅菌方法。
1.2 干熱滅菌干熱滅菌是將產(chǎn)品放于熱空氣箱中、利用干熱空氣的氧化作用，殺滅一切活的微生物或消除熱原的方法。
干熱滅菌通常使用的溫度較高，范圍在160～250℃，依據(jù)其使用的溫度，暴露的時間可達2h。
干熱滅菌條件一般為160×120min以上、180℃×60min以上或250℃×45min以上，也可采用其它溫度和時間參數(shù)。
實際應(yīng)用中，干熱滅菌的適用范圍十分有限，一般應(yīng)用于耐高溫的玻璃器具和金屬外科器械，另有些產(chǎn)品不僅要求達到必要的無菌水平，還要消除細菌內(nèi)毒素（熱原物質(zhì)），應(yīng)用其他的滅菌方法很難消除細菌內(nèi)毒素，而干熱滅菌的溫度時間參數(shù)設(shè)置在250℃×45min，可以除去玻璃器具的熱原物質(zhì)。
1.3 環(huán)氧乙烷滅菌環(huán)氧乙烷滅菌是醫(yī)療器械領(lǐng)域比較常用的滅菌方法，環(huán)氧乙烷滅菌原理是通過其與蛋白質(zhì)分子上的巰基（-SH）、氨基（-NH2）、羥基（-OH）和羧基（-COOH）以及核酸分子上的亞氨基（-NH-）發(fā)生烷基化反應(yīng)，造成蛋白質(zhì)失去反應(yīng)基團，阻礙了蛋白質(zhì)的正常生化反應(yīng)和新陳代謝，導致微生物死亡，從而達到滅菌效果。
環(huán)氧乙烷滅菌時，滅菌柜內(nèi)的溫度、濕度、滅菌氣體濃度、滅菌時間都是影響滅菌效果的重要參數(shù)。
一般采用的滅菌條件：溫度（55±10）℃、相對濕度（60±10）%、滅菌壓力8×105Pa滅菌時間120min。
環(huán)氧乙烷是一種烷化劑，穿透力強，能夠使用各種包裝材料，在常溫下能殺滅各種微生物（包括細菌、芽孢、病毒、真菌孢子等）[4]。
適用于生物醫(yī)用高分子材料，比如天然橡膠、聚乙烯、聚丙烯及聚氯乙烯等。
環(huán)氧乙烷滅菌器包括一個防泄漏、防爆炸的鋼制腔室，首先將滅菌腔內(nèi)抽成真空，通過蒸汽調(diào)節(jié)腔內(nèi)的物料溫度和濕度，然后進一步抽真空，再通入經(jīng)過預熱的環(huán)氧乙烷氣體。
包裝材料必須是對空氣、蒸汽及環(huán)氧乙烷滲透性良好的，這樣容易達到適宜的滅菌條件。
由于環(huán)氧乙烷具有潛在的致癌性、致突變性、急性毒性反應(yīng)，為了工作人員的安全，應(yīng)在滅菌過程中，嚴密監(jiān)控大氣濃度和腔室的溫濕度、壓力、環(huán)氧乙烷氣體濃度及滅菌時間。
滅菌效果通常使用生物指示劑來監(jiān)控[8][9]。
滅菌器的控制具有一定難度，整個滅菌過程應(yīng)在技術(shù)熟練人員的監(jiān)督下進行。
滅菌處理后，應(yīng)通入過濾后的無菌空氣，經(jīng)歷真空空氣循環(huán)過程，使殘留環(huán)氧乙烷安全去除。
1.4 輻射滅菌輻射滅菌是將滅菌產(chǎn)品放于適宜放射源輻射的γ射線或適宜的電子加速器發(fā)生的電子束中進行電離輻射產(chǎn)生自由基通過控制輻射條件而達到殺滅微生物的方法。
滅菌用的γ射線通常以鈷Co-60或銫Cs-137作為放射源，發(fā)生衰變時發(fā)射出1.33MeV和1.17MeV兩個能級的射線，使微生物DNA受到不可恢復的損失，達到人們所需要的目標[3]。
輻射滅菌通常用于外科器具、人工假體、注射器和縫合線等。
用輻射滅菌法滅菌的無菌產(chǎn)品其SAL應(yīng)≤10-6，γ射線輻射滅菌監(jiān)控的參數(shù)主要是輻射劑量。
輻射劑量是依據(jù)標準細菌芽孢（短小芽孢桿菌芽孢）所允許的滅菌劑量計算值算出來的，同時應(yīng)考慮滅菌產(chǎn)品的適應(yīng)性，驗證輻射劑量的有效性及安全性。
輻射滅菌使用的劑量通常為25kGy。
對某些醫(yī)療器械應(yīng)在保證無菌的前提下盡可能采用低輻射劑量滅菌。
鈷Co-60輻射滅菌法驗證時，除用生物指示劑驗證試驗外，還需要確認空載和裝載時滅菌腔室內(nèi)輻射劑量的分布圖、滅菌產(chǎn)品的均一性、滅菌物品的吸收劑量及最大和最小吸收輻射劑量的分布、滅菌腔內(nèi)產(chǎn)品的裝載方式等[5][6]。
1.5 低溫等離子體滅菌低溫等離子體滅菌是最近幾年才發(fā)展起來的新的低溫滅菌技術(shù)。
等離子體是氣體
廣東深圳專業(yè)醫(yī)療器械造型工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計醫(yī)療器械質(zhì)量管理對策或蒸汽受電場或磁場影響，使大部分分子發(fā)生離子化而形成的。
等離子體滅菌器是由電源、激發(fā)原、氣原、傳輸系統(tǒng)和滅菌腔室組成，抽真空后通過水蒸汽，蒸汽在電場作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體。
等離子體滅菌優(yōu)點是殺菌效果可靠、作用溫度低、滅菌后的器械不需要放置空氣中去除殘留氣體，無腐蝕性[7]。
目前，許多國家已開始應(yīng)用這種技術(shù)，主要用于不耐熱的醫(yī)療器械。
2滅菌工藝驗證
滅菌工藝的驗證是無菌保證的必要條件，滅菌產(chǎn)品的無菌保證取決于生產(chǎn)過程中適宜的的滅菌工藝、規(guī)范的GMP管理和嚴格的質(zhì)量管理體系。
滅菌工藝的確定應(yīng)綜合考慮生物負荷檢測、環(huán)境監(jiān)測、滅菌程序驗證和無菌檢查等。
2.1 生物負荷檢測生物負荷是指產(chǎn)品中微生物數(shù)量或濃度，無菌產(chǎn)品所能達到的無菌保證水平取決于滅菌工藝及滅菌前的生物負荷。
怎樣在制造過程中減少微生物污染的概率就顯得格外重要，因此，有必要使用高質(zhì)量的原材料，制造環(huán)節(jié)盡量使用不利于微生物生長的條件，比如提高溫度、降低PH值等。
2.2 環(huán)境監(jiān)測為了保證微生物數(shù)量不超過規(guī)定限度，必須監(jiān)控生產(chǎn)操作范圍的微生物的水平。
微生物可以從工作臺面、固定設(shè)備和儀器的任何環(huán)節(jié)傳播到產(chǎn)品中。
因此，任何微生物可能聚集的死角都必須清除，所有的工作操作區(qū)域都必須保持干凈、干燥和整潔。
空氣中掉落的微生物的塵埃和顆粒是常見的污染途徑之一，空氣中細菌、霉菌的數(shù)量的監(jiān)測是將營養(yǎng)瓊脂平皿置于空氣中暴露
廣東深圳專業(yè)醫(yī)療儀器設(shè)備外觀工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計淺談工科工業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)模式一定的時間
廣東深圳專業(yè)醫(yī)用儀器產(chǎn)品外觀工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計與模型表現(xiàn)，孵育后計數(shù)菌落算出來的。
操作人員是另一個潛在的污染源，操作人員的衣服、手套和面罩都應(yīng)取樣，進行微生物種類與數(shù)量的評估，有必要對工作人員進行微生物學知識的培訓。
2.3 滅菌程序驗證滅菌程序驗證是無菌產(chǎn)品滅菌操作過程中最復雜、最重要的環(huán)節(jié)。
通常的滅菌程序驗證需要撰寫滅菌程序驗證方案及制定評估相關(guān)標準，確認滅菌設(shè)備及監(jiān)控設(shè)備在規(guī)定的參數(shù)范圍內(nèi)正常運行，提供依據(jù)以證實滅菌能達到預期效果，結(jié)合生物負荷使用生物指示劑，在“極差”的情況下滅菌工藝仍能達到無菌保證水平，上述檢驗需要至少三次及以上來證明結(jié)果的重復性和穩(wěn)定性，綜合上述結(jié)果，撰寫驗證報告。
用于滅菌工藝中的生物指示劑是標準化的細菌芽孢制備品，它所應(yīng)用的細菌種類須經(jīng)嚴格挑選，非致病性，對特定滅菌工藝的耐受能力高于平均水平（表1）。
日常生產(chǎn)中，應(yīng)對滅菌程序的運行情況進行監(jiān)控，確認關(guān)鍵參數(shù)（如溫度、壓力、時間、相對濕度、滅菌氣體濃度及輻射劑量等）均在驗證確定的范圍內(nèi)。
滅菌程序應(yīng)定期再驗證。
當滅菌程序發(fā)生變更（包括滅菌
廣東深圳專業(yè)激光溶脂儀產(chǎn)品設(shè)計公司淺析動漫主題公園旅游產(chǎn)品設(shè)計物品裝載方式和數(shù)量的改變）時，應(yīng)進行再驗證。
3無菌檢查
無菌檢查試驗是通過將醫(yī)療器械或其浸提液接種于培養(yǎng)基內(nèi)的方法來評價滅菌后的醫(yī)療器械是否有未殺死的微生物。
依據(jù)《中國藥典》，無菌檢查試驗主要有直接接種法和薄膜過濾法兩種。
3.1 浸提液制備方法①管類器具：按管內(nèi)表面積每10cm2流過管內(nèi)腔1mL浸提介質(zhì)，流量約為10mL/min。
②容器類器具：容器內(nèi)已裝有液體的可直接抽取容器內(nèi)液體為供試液；空容器按容器內(nèi)表面積每10cm2加入浸提介質(zhì)1mL，振搖數(shù)次。
③實體類器具：實體類器具按表面積每10cm2加入浸提介質(zhì)1mL，振搖數(shù)次。
3.2 直接接種法將產(chǎn)品或其有代表性的部分直接投放入營養(yǎng)培養(yǎng)基內(nèi)。
藥典推薦兩種培養(yǎng)基：①硫乙醇酸鹽流體培養(yǎng)基內(nèi)含有葡萄糖和巰乙醇酸鈉，在30～35℃溫度下培養(yǎng)，適宜于需氧細菌和厭氧性微生物的生長；②改良馬丁培養(yǎng)基在23～28℃培養(yǎng)，適宜于真菌的生長。
3.3 薄膜過濾法當產(chǎn)品不適宜直接投放或產(chǎn)品有抑菌成分就要采用薄膜過濾法。
具體做法是先進行無菌驗證，然后用無菌氯化鈉溶液或其他有機溶劑浸提產(chǎn)品，使浸提液通過裝有孔徑不大于0.45μm的薄膜過濾器，然后用0.9％無菌氯化鈉溶液或其他適宜的溶液沖洗濾膜。
之后將硫乙醇酸鹽流體培養(yǎng)基與改良馬丁培養(yǎng)基分別加至薄膜過濾器內(nèi)（封閉式過濾器），或取出濾膜,分別加入上述二種培養(yǎng)基中，按藥典規(guī)定的溫度和時間培養(yǎng)。
3.4 結(jié)果判斷當陽性對照管顯渾濁并確證有細菌生長，陰性對照管呈陰性時，可根據(jù)觀察所得的結(jié)果判定：如硫乙醇酸鹽流體培養(yǎng)基及改良馬丁培養(yǎng)基管均為澄清或雖顯渾濁但經(jīng)證明并非有菌生長，均應(yīng)判為供試品合格；如需氣菌、厭氣菌及真菌培養(yǎng)基管中任何1管顯渾濁并確證為有菌生長，應(yīng)重新加倍取樣復試，除陽性對照管外，其他各管均不得有菌生長，否則應(yīng)判供試品不合格[1]。
無菌檢查不能保證每批產(chǎn)品的無菌，但它是產(chǎn)品出廠前的最后一道檢查程序，堅持進行無菌檢查有助于提高滅菌工藝及無菌操作效果的可信度。
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[8]ISO 11135-1:2007 Sterilization of health care products --Ethylene oxide -- Part 1: Requirements for development, validation and routine control of a sterilization process for medical devices.
[9]ISO 10993-7:2008 Biological evaluation of medical devices -- Part 7: Ethylene oxide sterilization residuals.
