Anatomie eines Ethylenoxidsterilisationsprozesses

Ethylenoxidsterilisationsprozess

Das Verständnis eines Ethylenoxidsterilisationsprozesses (EO oder EtO) hat viele Vorteile, wenn man die verschiedenen Sterilisationsoptionen berücksichtigt. Eine Kenntnis des Prozesses kann unnötige Produkttests verhindern oder Produktänderungen identifizieren, die erforderlich sein können, bevor versucht wird, mit EO zu sterilisieren., Die folgenden Informationen, obwohl generischer Natur, sollen grundlegende Informationen über den Ethylenoxidsterilisationsprozess liefern.

Der EO-Sterilisationsprozess wird seit den frühen 1940er Jahren von der Gesundheitsindustrie zur Sterilisation von Medizinprodukten eingesetzt (Griffith and Hall-1940, 1943) 1. Obwohl nicht so gut kontrolliert wie die heutigen Prozesse, bleibt die Anatomie des Prozesses selbst den früheren Prozessentwürfen bemerkenswert ähnlich. Man kann diese Ähnlichkeiten der Natur des Gases selbst zuschreiben.,

Einfach, aber effektiv

Ethylenoxiddampf ist in seiner reinen Form (100 Prozent) entflammbar und explosiv, wenn er sich mit nur 3 Prozent Luft durch Volumen vermischen2. Um das Gas sicher als Industriesterilisationsmittel zu verwenden, wird das Verfahren unter Verwendung von Zyklusphasen entwickelt, die so geliefert werden, dass der Prozess niemals in einen unsicheren Zustand eintreten kann. Das Verfahren kann in einer sehr einfachen Form wie folgt beschrieben werden:

Unter Verwendung einer vakuumdichten Kammer wird ein Anfangsvakuum gezogen, um Luft zu entfernen und ein unsicheres Gemisch zu verhindern, wenn EO eingespritzt wird., Nachdem das Vakuum abgeschlossen ist, wird der Kammer Feuchtigkeit, üblicherweise in Form von Dampf, zugesetzt, um die Feuchtigkeit zu ersetzen, die während der anfänglichen Vakuumphase verloren geht.

Als nächstes in der Sequenz erfolgt die Einführung des Ethylenoxidgases in eine vorbestimmte Konzentration. Die Konzentration wurde ausgewählt, um sicherzustellen, dass ein adäquater Sterilisationsprozess geliefert wird. Schließlich, nachdem das Produkt für eine kontrollierte und vorbestimmte Zeit in der EO einweichen gelassen wurde, wird eine Reihe von Wäschen durchgeführt, um die Kammer von der EO zu befreien., Eine Wäsche besteht darin, ein Vakuum zu ziehen, gefolgt von einer Druckbeaufschlagung mit einem Inertgas, das normalerweise Stickstoff ist. Die Vakuum-und Druckbeaufschlagungsprozesse werden für eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen wiederholt, bis die Kammeratmosphäre unterhalb der Entflammbarkeitsgrenze von 3% für EO liegt.

Ein Einfacher EO-Prozess Im Detail

1. Umweltvorkonditionierung

Die meisten EO-Sterilisationsprozesse von heute beginnen mit der Konditionierung der zu sterilisierenden Produkte außerhalb der Sterilisationskammer., Die Vorkonditionierung erfolgt üblicherweise in einem Raum, der speziell dafür ausgelegt ist, die Produkte vor dem Eintritt in die Kammer auf eine stabile Innentemperatur und einen stabilen Feuchtigkeitsgehalt zu erwärmen und zu befeuchten. Dadurch wird sichergestellt, dass der Sterilisationsprozess unabhängig von äußeren Einflüssen wie unterschiedlichen klimatischen Bedingungen reproduzierbar ist.

Zu berücksichtigende Elemente:

• Beachten Sie die Notwendigkeit, das Produkt 12 bis 72 Stunden lang zu erhitzen und zu befeuchten., Die Verpackungsintegrität und ihre Fähigkeit, Vorkonditionierungsbedingungen von nominalen 47°C und 65 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit standzuhalten, müssen berücksichtigt werden. Der Schwerpunkt sollte auf Wellenfestigkeit und Stabilität im Laufe der Zeit in der rauen Umgebung gelegt werden.
• Sobald die Vorkonditionierung abgeschlossen ist, werden die Produkte in eine beheizte Kammer gestellt, die den extremen Drücken standhält, die bei der Abgabe des Sterilisationsprozesses auftreten.

2., Erstevakuierung

Um den 100% Ethylenoxid-Prozess sicher abzugeben, müssen mindestens 97 Prozent der Luft aus der Kammer entfernt werden. Heute sind die beiden gebräuchlichsten Methoden zur Erfüllung dieser Anforderung (1) das Ziehen eines Tiefvakuums oder (2) das Durchführen einer Reihe von Teilvakuums gefolgt von einer Reihe von Stickstoffinjektionen. Diese Kombination reinigt (entfernt) die Luft, wenn sie mit einer ausreichenden Anzahl von Wiederholungen durchgeführt wird, wodurch der Prozess sicher durchgeführt werden kann.,

Zu berücksichtigende Punkte:

• Die anfängliche Vakuumrate ist für das Produkt und seine Fähigkeit, Druckänderungen standzuhalten, ausgelegt und gesteuert. Die Evakuierungsrate wird ausgewählt, um sicherzustellen, dass die Packungsintegrität aufrechterhalten wird, indem die in der Verpackung eingeschlossene Luft entlüftet wird, ohne die Dichtungsintegrität zu zerstören. Dadurch wird sichergestellt, dass die sterilen Barriereeigenschaften der Verpackung erhalten bleiben, wodurch letztendlich die Sterilität des Produkts nach Abschluss des Prozesses geschützt wird.,
• Die in den Prozess eingeführte Unterdruckmenge (Vakuum) wird durch die Druckempfindlichkeit des Produkts bestimmt. Einige Geräte und/oder Komponenten sind nicht für Tiefstaubsauger und / oder hohe Drücke ausgelegt. Wenn sie den extremen Drücken ausgesetzt werden, die für die Abgabe eines Tiefvakuums oder eines 100% igen EO-Prozesses erforderlich sind, kommt es zu Berstverpackungen und beschädigten Produkten.
• Für diese druckempfindlichen Produkte wird der flache Vakuum – oder Stickstoffweichzyklus für die Verarbeitung verwendet. Während eines Stickstoffweichzyklus wird ein anfängliches flaches Vakuum gezogen, gefolgt von einer Stickstoffinjektion., Die Kombination der Vakuum – und Stickstoffinjektion wird als Stickstoffwäsche bezeichnet. Dieser Vorgang wird mehrmals wiederholt (mehrere Stickstoffwäschen), um eine ausreichende Entfernung von Luft aus dem Gefäß zu gewährleisten.
• Obwohl die Verpackungssiegelintegrität weniger anspruchsvoll ist, ist der Stickstoffweichkreislauf im Vergleich zum 100% igen EO-Verfahren weniger wünschenswert. Durch die Durchführung der zusätzlichen Wäschen, die aus Sicherheitsgründen erforderlich sind, wird dem Gesamtprozess zusätzliche Zeit hinzugefügt., Dies verzögert die Produktfreigabe und fügt bei Verwendung eines Vertragssterilisationsservices zusätzliche Kosten hinzu, die auf der tatsächlichen Sterilisatorzeit basieren.

3. Befeuchtung

Die vollständige Inaktivierung von Mikroorganismen mit Ethylenoxid wird erreicht, wenn die Sterilisierungsbedingungen innerhalb der Kammer erfüllt sind., Die vier Wirkstoffe, die für einen erfolgreichen Prozess erforderlich sind, sind:

• Wärme
• Feuchtigkeit
• Gaskonzentration
• Zeit

Während des vorherigen Vorkonditionierungsschritts wurden dem Produkt Wärme und Feuchtigkeit zu einem vorbestimmten oder stabilen Zustand zugesetzt. Wenn die erste Evakuierungsphase des Prozesses durchgeführt wird, kann das Produkt eine erhebliche Menge an Feuchtigkeit verlieren. Diese Feuchtigkeit muss vor dem Einbringen des Ethylenoxids ersetzt werden. Dies wird durch Zugabe von Feuchtigkeit in Form von Dampfinjektionen erreicht., Die benötigte Dampfmenge wird berechnet, um eine vorbestimmte relative Feuchte zu erzielen3. Nach der Zugabe von Dampf darf das Produkt für die Zeit verweilen oder einweichen, die erforderlich ist, um die aus der Evakuierungsphase verlorene Feuchtigkeit zu ersetzen.

Zu berücksichtigende Punkte:

• Die Befeuchtungsphase des Prozesses kann das Produkt erhöhten Feuchtigkeits-und Wärmepegeln aussetzen. Bei der Auswahl der Verpackung ist darauf zu achten, dass die Wellenfestigkeit ausreichend ist, um dem Prozess standzuhalten.,
• Der Feuchtigkeitsgehalt wird vom Process Design Scientist bestimmt, um einen ausreichenden Feuchtigkeitsgehalt im Produkt für Sterilisationszwecke sicherzustellen. Es wird darauf geachtet, eine Überhitzung beim Einspritzen von Dampf zu vermeiden. Es ist äußerst wichtig, Temperaturbeschränkungen vor dem ersten Prozessdesign zu identifizieren. Bei Bedarf kann der Prozessdesignwissenschaftler Zyklusparameter eines vorhandenen Prozesses anpassen, um die Produktempfindlichkeit gegenüber Wärme auszugleichen. Die Kosten für die Anpassung können Zeit für den gesamten Prozess hinzugefügt werden.

4., Gasinjektionen und Gasaufenthalt

Nach der Befeuchtungsphase wird flüssiges Ethylenoxid zuerst in eine gasförmige Phase erhitzt und dann in die Kammer injiziert. Die Menge an Gas oder Gaskonzentration3 ist abhängig von zwei primären Faktoren, die während der Zyklusgestaltung angesprochen werden.

Der wichtigste Faktor ist, sicherzustellen, dass die minimale Gaskonzentration erreicht wird, die erforderlich ist, um Sterilität innerhalb des Produkts zu erreichen., Diese minimale Konzentration muss gegen den zweiten Faktor ausgeglichen werden, dh die maximale Gasmenge, die injiziert werden kann, bevor Schwierigkeiten aufgrund hoher EO-Residuen nach der Sterilisation auftreten.

Nachdem das Gas injiziert wurde, wird die Expositionsphase des Prozesses durchgeführt. Dies ist die Phase, in der das Produkt für eine vorbestimmte Zeit Wärme, relativer Feuchtigkeit und Gas ausgesetzt ist. Als Faustregel gilt: Je schwieriger das Produkt zu sterilisieren ist, desto länger ist die Belichtungszeit., Die Expositionszeit wird vom Process Design Scientist nach sorgfältiger Analyse des Produkts, der Lastkonfiguration und der gewünschten Sterilität bestimmt. Vorläufige Laborexperimente können vor der Validierungsausführung erforderlich sein.

Zu berücksichtigende Punkte:

• Die Zeit, die für die Expositionsphase des Prozesses aufgewendet wird, wird durch die Fähigkeit des Gases bestimmt, in alle Bereiche des Produkts einzudringen oder einzuweichen, die steril sein müssen., Eine sorgfältige Betrachtung der Sterilisationsmethode während des Produktdesigns führt letztendlich zu einem optimierten Sterilisationsprozess, der Zeit spart und die Verarbeitungskosten senkt.

5. Nachbelichtung Gasspülung und Luft Inbleed

Nach der Expositionsphase des Prozesses muss das gesamte Gas aus der Kammer entfernt werden, bis die EO-Werte den brennbaren Grenzwert für das Gas (3 Prozent oder 30.000 ppm) unterschreiten. Dies wird erreicht, indem eine Reihe von Nachvakuum durchgeführt wird, jeweils gefolgt von einer Stickstoffrückfüllung (Waschen).,

Der Prozessdesigner wählt einen maximalen Arbeitsdruck für die Waschungen aus, um sicherzustellen, dass die Produkte, die während der Expositionsphase des Prozesses möglicherweise erweicht wurden, nicht beschädigt werden. Es wird eine große Anzahl von Waschungen durchgeführt, um Produktrückstände zu reduzieren und den sicheren Umgang mit dem Produkt nach der Verarbeitung zu erleichtern.

Zu berücksichtigende Punkte:

• Nachbelichtungswäschen sind den Wäschen, die während der anfänglichen Evakuierung für flache Vakuumstickstoff-Soft-Zyklen durchgeführt wurden, sehr ähnlich., Bei den 100% igen EO-Prozessen ist das Verfahren jedoch ähnlich, es werden jedoch tiefere Staubsauger verwendet.

6. Beheizte Belüftung

Um die Verweilzeit im Gefäß zu verkürzen, werden Produkte nach der Sterilisation üblicherweise in einen beheizten Raum gestellt, um die Restgase zusätzlich zu entfernen. Die Räume werden bei erhöhten Temperaturen gehalten und die vergossenen Rückstände werden kontinuierlich aus dem Raum entfernt und geschrubbt. Die Belüftungsräume helfen, jegliches in der Luft befindliches EO einzudämmen und die Rückstände im Produkt kontinuierlich zu reduzieren., Nach der Belüftung wird die Ladung zur Lagerung bis zur Freigabe in das Lager gebracht.

Zu berücksichtigende Punkte:

• Die zusätzliche Belüftungszeit und Wärme beschleunigt den Ausgasungsprozess. Die zum Reinigen der Produkte erforderliche Zeit ist ein Faktor für die Zusammensetzung des Produktmaterials und die beabsichtigte Verwendung des Geräts (Blutkontakt, Schleimhautkontakt, topisch usw.).)., Neue Richtlinien sollen von der Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI) veröffentlicht werden, die zusätzliche Leitlinien für die ISO 10993-74-Norm enthält, die derzeit in den USA und auf internationalen Märkten verwendet wird.

1. Griffith and Hall, L. A. 1940, Sterilisation Prozess. US-Patent Nr. 2, 189,947. Griffith and Hall, L. A. 1943, Sterilisationsverfahren, US-Patent Nr. re. 22.284
2. 1984 Daten zur Entflammbarkeit von EO-N2-Luftgemischen bei 1 Atmosphäre, Danbury, CT, Union Carbide, 1984
3. AAMI TIR No. 15-1997., Ethylenoxid-Sterilisationsausrüstung, Prozessüberlegungen und relevante Berechnungen
4. ISO 10993-7, Biologische Bewertung von Medizinprodukten-Teil 7: Ethylenoxid-Sterilisationsrückstände, Internationale Organisation für Normung, 2008