氣態(tài)環(huán)氧乙烷滅菌是化學滅菌法的一種，由于其對細菌、病毒、芽胞等絕大多數(shù)微生物均具有強大的滅菌作用，滅菌范圍極廣。加之環(huán)氧乙烷具有穿透性強、滅菌溫度低、對產(chǎn)品基本無損（相對于輻照滅菌）等特點，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特殊過程，過程確認是無菌保證的重要環(huán)節(jié)。環(huán)氧乙烷滅菌確認有半周期法、部分陰性法等不同方法，各方法側重點不同，但均會涉及到微生物挑戰(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)，對相關的概念和處理方法做簡單介紹。

 

Q1、環(huán)氧乙烷滅菌的硬件條件

 

ISO11135:2014標準明確了環(huán)氧乙烷滅菌包括預處理、滅菌周期和解析過程。下面就這三個過程的要求說明一下：

 

預處理

 

預處理可以在滅菌柜內(nèi)完成，也可以在單獨的房間內(nèi)完成。但是，在ISO11135:2014標準中對預處理室的硬件條件明確了以下5個特征：

 

● 配備蒸汽加濕器；

● 具有充分的空氣流通空間；

● 具有監(jiān)測循環(huán)系統(tǒng)的氣流檢測設備或報警系統(tǒng)或指示器；

● 配置記錄時間的裝置；

● 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。類似這樣的設備是不能滿足標準要求的。建議器械廠商在采購滅菌柜時考慮選擇滿足CE要求的滅菌器。

 

解析

 

解析可以在滅菌柜內(nèi)完成，也可以在單獨的房間內(nèi)完成。但是，在ISO11135:2014標準中對解析室的硬件條件明確了以下3個特征：

 

● 具有監(jiān)測氣體處理系統(tǒng)的氣流檢測設備或報警系統(tǒng)或指示器；

● 配置監(jiān)視和控制溫度的裝置；

● 配置氣流反復循環(huán)的設備。

 

Q2、確認過程中經(jīng)常忽略的問題

 

冷凍過程

 

理論上滅菌確認的時間選擇，應當是當?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，這樣的條件無法實現(xiàn)。這就需要我們配置一臺比滅菌柜體積稍大的冷柜或而二手的集裝箱（帶壓縮機制冷），把溫度設定為當?shù)貥O端條件下的最低溫度值。

 

很多器械廠商的滅菌確認不是在冬季實施的，且在過程確認時，未使用冷柜。那么就需要對預處理階段的升溫過程進行建模，以計算出額外需要的預處理時間。請注意，該時間將比實際需要的預處理時間多出許多。

 

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合同上的糾紛，通常會從第三方勞務公司派遣人員擔任滅菌作業(yè)員，這些員工的流動性可想而知。滅菌是一門實操性很強的行業(yè)，而確認過程中的要求，比正常滅菌要嚴格許多，如果不是熟練的員工，確認過程中出現(xiàn)的異常狀況實在太多了。

 

iPCD測試箱

 

雖然一些滅菌公司在確認方案中洋洋灑灑描述了放置iPCD測試箱的位置，但在實際運行中，所有iPCD測試箱卻放置在同一個位置。這樣的過程確認實在不敢恭維。

 

確認實施過程中，iPCD測試箱的擺放位置稍微發(fā)生變動（比如，要求放置在第5層，實際放置在第3層），確認輸出結果的準確性都會大打折扣。即使滅菌工程師的理論水平再高，這樣的過程確認也是失敗的。

 

筆者認為這方面美國Medline公司做的很好，每次實施過程確認時，總會安排人員在現(xiàn)場觀察，直至產(chǎn)品進入滅菌柜。

 

替代品

 

一些器械公司找第三方滅菌公司時，疏忽去關注替代品的箱規(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，確認實施時，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)品的包裝結構是瓦楞紙箱+內(nèi)盒+初包裝。這樣的替代品包裝結構能夠反映真實的熱、濕氣、環(huán)氧乙烷穿透效果嗎？顯然是不可能的。

 

Q3、微生物挑戰(zhàn)器械的相對抗性

 

環(huán)氧乙烷滅菌確認的最主要目的，是要從微生物學角度證明過程的滅菌能力，因而確認中一個重要環(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挑戰(zhàn)形式：

 

a、產(chǎn)品生物負載 (Bio-burden)，即以正常產(chǎn)品的自然生物負載做為微生物挑戰(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，應證明其相對抗性關系為 iPCD≥產(chǎn)品生物負載，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），會帶來包裝污染等潛在質(zhì)量風險，且工作量也較大，使用ePCD 是絕大多數(shù)人的選擇。當使用 ePCD 時，同時需證明 iPCD 和 ePCD 之間的抗性關系為 ePCD ≥ iPCD。

 

1.1 相對抗性關系iPCD≥產(chǎn)品生物負載的證明此即B1合適性(the appropriateness of BI) 的證明 , 通常有兩種證明方法 ：

 

（a）生物負載法

 

這種方法即通過測試產(chǎn)品的自然生物負載和BI 的生物負載來比較，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 的孢子計數(shù)值和產(chǎn)品上的自然生物負載值。

 

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，其抗性強于絕大多數(shù)微生物，有充分的文獻記載。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 (Pyronema Domestica)，且對環(huán)氧乙烷的抗性很強。故對我國產(chǎn)的以棉花為原料的產(chǎn)品，應考慮進行磚火絲菌的相關檢測，必要時以濕熱滅菌法進行預處理。

 

（b）無菌測試法

 

這種方法是將產(chǎn)品和iPCD用同一個亞致死周期（Sub-lethal Cycle）滅菌，之后分別進行產(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強的過程參數(shù)下仍出現(xiàn)陽性結果。此時應考慮磚火絲菌的相關檢測，同樣，必要時以濕熱滅菌法進行預處理。

 

1.2 相對抗性關系 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 值的計算來進行，D 值越大，抗性越強。如果計算出的 ePCD 的 D 值大于iPCD 的 D值，則可證明 ePCD 的抗性強于 iPCD 的抗性。 

 

值得說明的是，有時會出現(xiàn) ePCD 抗性略弱于 iPCD 的情況，對此ISO 11135指出，如果兩種 PCD 的抗性差異小于 20%，這兩種PCD 可視為等同。筆者建議在實際工作中，應盡量避免這種情況。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。

 

該方法同時也是新產(chǎn)品引入時廣泛運行的一種方法，即：當有新產(chǎn)品需要引入當前經(jīng)過確認的滅菌過程的時候，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 與已確認的 iPCD 經(jīng)過同一個亞致死周期處理，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，因而可以用當前的滅菌過程滅菌。

 

2.1 D 值的計算方法

 

如第 1 部分所述，在選擇 PCD 時需要比較其抗性，具體的衡量指標是 D 值。D 值是指在既定條件下使測試微生物滅活 90% 的時間或劑量（對EO 滅菌而言是滅菌時間）。D 值的計算有 HSKP法、SMCP 法等方法，下面列出較常見的 SMCP法（Stumbo-Murphy-Cochran Procedure）的計算公式 ： 

 

N0=孢子的含菌量

 

n=每個循環(huán)參與驗證的BI數(shù)量

 

r=測試結果為陰性的BI數(shù)量。

 

 

2.2 D 值的意義 

 

D值是有重要意義的指標，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)上面的公式計算 D 值，D 值越大，PCD 抗性越強。 

 

同時 D 值也可用來估算所需的滅菌時間。D值實際上體現(xiàn)的是生物負載下降一個對數(shù)值所需的滅菌時間，即生物負載下降 10的1次方所需的滅菌時間。假設 PCD 的生物負載為 10的6次方，在半周期法中，PCD 應被全部殺滅，因而半周期的滅菌時間應至少等于6倍D值或更長。全周期和常規(guī)滅菌時間加倍，即等于 12 倍 D 值或更長。考慮到確認過程中BI的放置數(shù)量介入10-100枚之間，半周期設置為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，主要的手段是進行解析（aeration）。通常在滅菌確認中（也可以在常規(guī)處理中）進行殘留量的檢測，據(jù)此來確定所需的解析條件。

 

3.1 殘留物質(zhì)

 

當采用環(huán)氧乙烷對醫(yī)療器械進行滅菌時，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)定了當采用 EO 滅菌的醫(yī)療器械存在 ECH 時，ECH 的最大允許殘留量，但未規(guī)定 EG 的接觸量限度，因為按照該標準的要求控制 EO 時，不太可能存有顯著生物學影響的 EG 殘留量。因此通常在滅菌殘留檢測時，主要是檢測 EO 和 ECH。 

 

3.2 殘留限度

 

關于殘留量的限度各個國家的標準有所不同，有的國家采用毫克 / 器械的限度標準，有的國家采用 ppm（μg/g）的限度標準。多數(shù)歐美國家的通行標準是 ISO 標準，根據(jù)接觸時間的不同，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)行標準 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，后者標準更為嚴格。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不超過5毫克/平方厘米。類似口罩、防護服、紗布片等器械應使用該要求作為殘留限度的接受標準。

 

Q5、EO 產(chǎn)品族和處理組

 

實際工作中，需要用環(huán)氧乙烷滅菌的產(chǎn)品可能種類眾多，由于滅菌確認時間長、費用高，對每種產(chǎn)品分別進行滅菌確認是不經(jīng)濟的，很多情況甚至是不現(xiàn)實的。為實現(xiàn)多種產(chǎn)品一起確認、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 完成確認后，即可對產(chǎn)品族或處理組中的所有產(chǎn)品進行常規(guī)滅菌。

 

4.1 EO 產(chǎn)品族  

 

EO 產(chǎn)品族是指對于確認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，考慮到的主要因素有產(chǎn)品設計和功能、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)環(huán)境或區(qū)域、材料構成、包裝材料、無菌屏障或保護性包裝模式、密度、尺寸大小和 / 或表面積，以及生物負載等。 

 

4.2 處理組

 

將 EO 產(chǎn)品族的概念進一步推而廣之，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用

 

EO 產(chǎn)品族和處理組的概念對實際工作有重要的指導意義，使得以較少的工作同時驗證種類各異的產(chǎn)品成為可能，可以節(jié)約大量的時間和費用。下面是其具體運用的一種方法 ： 

 

（a）將待驗證產(chǎn)品分成不同的 EO 產(chǎn)品族 ；

 

（b）確定各個 EO 產(chǎn)品族的 PCD，并比較其相對抗性 ；

 

（c）選擇相對抗性最強的的 PCD 做為處理組的主 PCD ；

 

（d）以處理組的主 PCD 進行滅菌確認 ；

 

（e）確認完成后，該處理組內(nèi)的所有產(chǎn)品可用同一滅菌過程同時進行常規(guī)處理。

 

Q6、EO 產(chǎn)品族和處理組

 

對滅菌過程而言，在不同滅菌設備上運行，由于滅菌設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，在不同的滅菌設備上運行時，也需要分別進行滅菌確認，這個道理跟醫(yī)療器械的生產(chǎn)、包裝等設備是一致的。

 

然而對于擁有多臺相似滅菌設備的廠家而言，在各滅菌設備上對相同的產(chǎn)品和參數(shù)分別進行全面的滅菌確認時間和經(jīng)濟成本較高，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 ：兩個或以上的滅菌設備能以既定的參數(shù)達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設備，例如預處理室和解析室。評估的一個重點在于詳細比較各系統(tǒng)的異同，如制造商、品牌型號、功率大小等，另一個重點在于其過程效果，如真空速率、溫濕度分布等。微生物評估主要是以運行部分周期或半周期等方式，證明滅菌過程能夠達到規(guī)定的最低 SAL（無菌保證水平）。

 

對于已在某滅菌設備上確認過的滅菌過程而言，轉(zhuǎn)移到其他滅菌設備的步驟通常包括 ：

 

（a）將備選設備與現(xiàn)有設備進行評估，如果具有等同性，則 ：

 

（b）運行一個半周期（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)進行比較，進行裝載參數(shù)的評估 ；

 

（d）計算 SAL，進行微生物方面的評估，看是否能到達規(guī)定的 SAL。

 

如此，可將現(xiàn)有工藝和產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到等效的滅菌設備上。

 

結語

 

綜上所述，環(huán)氧乙烷滅菌確認涉及到微生物挑戰(zhàn)器械、殘留量檢測以及產(chǎn)品、過程等諸多方面，實際工作中可能遇到的問題也較多，但是合理地運用某些方法，在科學合理的基礎上經(jīng)濟地進行滅菌確認是可能的。本文對相關的內(nèi)容試做簡單梳理，希望能對同行和感興趣的醫(yī)療器械廠家有所幫助。