Anatomía de un proceso de esterilización de óxido de etileno

proceso de esterilización de óxido de etileno

hay muchas ventajas para comprender un proceso de esterilización de óxido de etileno (EO o EtO) al considerar las diferentes opciones de esterilización. Un conocimiento del proceso puede evitar pruebas innecesarias del producto o puede identificar cambios en el producto que pueden ser necesarios antes de intentar esterilizar con EO., La siguiente información, aunque de carácter genérico, está diseñada para proporcionar información básica sobre el proceso de esterilización con óxido de etileno.

el proceso de esterilización EO ha sido empleado por la industria del cuidado de la salud para esterilizar dispositivos médicos desde principios de la década de 1940 (Griffith y Hall – 1940, 1943)1. Aunque no tan bien controlado como los procesos de hoy, la anatomía del proceso en sí sigue siendo notablemente similar a los diseños de procesos anteriores. Uno puede atribuir estas similitudes a la naturaleza del gas mismo.,

Simple pero eficaz

en su forma pura (100 por ciento), el vapor de óxido de etileno es inflamable y explosivo cuando se le permite mezclarse con tan solo un 3 por ciento de aire en volumen2. Para utilizar con seguridad el gas como esterilizante industrial, el proceso se diseña utilizando fases de ciclo que se entregan de tal manera que nunca permitirán que el proceso entre en una condición insegura. El proceso se puede describir de una forma muy simple de la siguiente manera:

utilizando una cámara hermética al vacío, se extrae un vacío inicial para eliminar el aire y evitar una mezcla insegura cuando se inyecta EO., Después de completar el vacío, la humedad, generalmente en forma de vapor, se agrega a la cámara para reemplazar la humedad que se pierde durante la fase de vacío inicial.

siguiente en la secuencia es la introducción del gas óxido de etileno a una concentración predeterminada. La concentración ha sido seleccionada para asegurar un proceso de esterilización adecuado. Finalmente, después de que el producto se deja empapar en el EO durante un tiempo controlado y predeterminado, se realiza una serie de lavados para liberar la cámara del EO., Un lavado consiste en tirar de un vacío seguido de una presurización con un gas inerte, que generalmente es nitrógeno. Los procesos de vacío y presurización se repiten durante un número predeterminado de repeticiones hasta que la atmósfera de la cámara esté por debajo del límite de inflamabilidad del 3% para EO.

un simple proceso de EO en detalle

1. Preacondicionamiento ambiental

La mayoría de los procesos de esterilización de EO de hoy en día comienzan con el acondicionamiento de los productos a esterilizar fuera de la cámara de esterilización., El preacondicionamiento se realiza generalmente en una habitación que ha sido especialmente diseñada para calentar y humidificar los productos a una temperatura interna estable y contenido de humedad antes de entrar en la cámara. Esto asegurará que el proceso de esterilización sea reproducible independientemente de las influencias externas, como las condiciones climáticas variables.

artículos a considerar:

• tenga en cuenta la necesidad de calentar y humidificar el producto durante 12 a 72 horas., Se debe tener en cuenta la integridad del embalaje y su capacidad para soportar condiciones de preacondicionamiento de una humedad relativa nominal de 118°F (47°C) y 65 por ciento. El énfasis se debe poner en la fuerza y la estabilidad acanaladas en un cierto plazo en el ambiente áspero.
• Una vez completado el preacondicionamiento, los productos se colocan en una cámara calentada que ha sido diseñada para soportar las presiones extremas realizadas durante el proceso de esterilización.

2., Evacuación inicial

para entregar con seguridad el proceso de óxido de etileno al 100%, al menos el 97 por ciento del aire debe retirarse de la cámara. Hoy en día, los dos métodos más comunes para lograr este requisito son (1) tirar de un vacío profundo, o (2) realizar una serie de vacíos parciales seguidos de una serie de inyecciones de nitrógeno. Esta combinación, cuando se realiza utilizando un número adecuado de repeticiones, purga (elimina) el aire, permitiendo así que el proceso se realice de forma segura.,

elementos a considerar:

• La tasa de vacío inicial está diseñada y controlada para el producto y su capacidad para soportar cambios de presión. La velocidad de evacuación se selecciona para asegurar que la integridad del paquete se mantenga al permitir que el aire atrapado dentro del paquete se ventile sin destruir la integridad del sello. Esto asegurará que las propiedades de barrera estéril del paquete se mantengan, protegiendo así en última instancia la esterilidad del producto Una vez que se complete el proceso.,
• la cantidad de presión negativa (vacío) diseñada en el proceso está dictada por la sensibilidad a la presión del producto. Algunos dispositivos y / o componentes no están diseñados para soportar aspiradoras profundas y/o altas presiones. Someterlos a las presiones extremas necesarias para entregar un proceso de vacío profundo o 100% EO dará lugar a envases rotos y productos dañados.
• Para esos productos sensibles a la presión, el vacío superficial o el ciclo blando de nitrógeno se utiliza para el procesamiento. Durante un ciclo suave de nitrógeno, se extrae un vacío superficial inicial seguido de una inyección de nitrógeno., La combinación del vacío y la inyección de nitrógeno se llama un lavado de nitrógeno. Este proceso se repite varias veces (varios lavados de nitrógeno) para asegurar una eliminación adecuada del aire del recipiente.
• aunque menos exigente en cuanto a la integridad del sello del embalaje, el ciclo blando de nitrógeno es el menos deseable en comparación con el proceso 100% EO. Al realizar los lavados adicionales, que son necesarios por razones de seguridad, se agrega tiempo adicional al proceso total., Esto retrasa el lanzamiento del producto y, cuando se utiliza un servicio de esterilización por contrato, agrega un costo adicional que se basa en el tiempo real del esterilizador.

3. Humidificación

la inactivación total de microorganismos utilizando óxido de etileno se logra cuando se cumplen las condiciones de esterilización dentro de la cámara., Los cuatro ingredientes activos necesarios para entregar un proceso exitoso son:

• calor
• humedad
• concentración de Gas
• Tiempo

durante el paso anterior de preacondicionamiento, se agregaron calor y humedad al producto a una condición predeterminada o estable. Cuando se realiza la fase de evacuación inicial del proceso, el producto puede perder una cantidad significativa de humedad. Esta humedad debe ser reemplazada antes de introducir el óxido de etileno. Esto se logra mediante la adición de humedad en forma de inyecciones de vapor., La cantidad de vapor requerida se calcula para producir una humedad relativa predeterminada3. Después de la adición de vapor, el producto se deja reposar o remojar durante el tiempo necesario para reemplazar la humedad perdida en la fase de evacuación.

elementos a considerar:

• la fase de humidificación del proceso puede someter el producto a niveles elevados de humedad y calor. Se debe tener cuidado al seleccionar el embalaje para garantizar que la resistencia corrugada sea adecuada para soportar el proceso.,
• Los niveles de humedad son determinados por el científico de diseño del proceso para asegurar el contenido de humedad adecuado dentro del producto para fines de esterilización. Se tiene cuidado para evitar el sobrecalentamiento al inyectar vapor. Es extremadamente importante identificar cualquier limitación de temperatura antes del diseño inicial del proceso. Si es necesario, el científico de diseño de procesos puede ajustar los parámetros del ciclo de un proceso existente para compensar la sensibilidad del producto al calor. El costo del ajuste puede agregar tiempo a todo el proceso.

4., Inyecciones de Gas y gas Dwell

después de la fase de humidificación, el óxido de etileno líquido se calienta primero en una fase gaseosa, luego se inyecta en la cámara. La cantidad de gas o concentración de gas3 depende de dos factores principales que se abordan durante el diseño del ciclo.

el factor más importante es asegurar que se alcanza la concentración mínima de gas requerida para lograr la esterilidad dentro del producto., Esta concentración mínima debe equilibrarse con el segundo factor, que es la cantidad máxima de gas que se puede inyectar antes de que surjan dificultades debido a los altos niveles de residuos de EO post-esterilización.

después de inyectar el gas, se realiza la fase de exposición del proceso. Esta es la fase en la que el producto se expone al calor, la humedad relativa y el gas durante un período de tiempo predeterminado. Como regla general, cuanto más difícil sea esterilizar el producto, más largo será el tiempo de exposición., La cantidad de tiempo de exposición es determinada por el científico de diseño del proceso, después de un análisis cuidadoso del producto, la configuración de la carga y el nivel deseado de esterilidad. Pueden ser necesarios experimentos preliminares de laboratorio antes de la ejecución de la validación.

elementos a considerar:

• El tiempo empleado para la fase de exposición del proceso está dictado por la capacidad del gas para penetrar o empaparse en todas las áreas del producto necesarias para ser estéril., Una cuidadosa consideración del método de esterilización durante el diseño del producto dará como resultado un proceso de esterilización optimizado, que ahorrará tiempo y reducirá los costos de procesamiento.

5. Después de la fase de exposición del proceso, todo el gas debe ser retirado de la cámara hasta que los niveles de EO caigan por debajo del límite inflamable para el gas (3 por ciento o 30,000 ppm). Esto se logra mediante la realización de una serie de post-aspiradoras, cada una seguida con un relleno de nitrógeno (lavado).,

una presión de trabajo máxima para los lavados es seleccionada por el científico de diseño del proceso para asegurar que los productos, que pueden haber sido ablandados durante la fase de exposición del proceso, no se dañarán. Se realiza un amplio número de lavados para reducir los residuos del producto y facilitar la manipulación segura del producto después del procesamiento.

elementos a considerar:

• los lavados Postexposure son muy similares a los lavados realizados durante la evacuación inicial para ciclos blandos de nitrógeno de vacío poco profundo., Sin embargo, en el caso de los procesos 100% EO, el procedimiento es similar pero se utilizan vacíos más profundos.

6. Aireación calentada

para reducir la cantidad de tiempo de residencia en el recipiente, los productos después de la esterilización generalmente se colocan en una habitación calentada para la eliminación adicional de los gases residuales. Las habitaciones se mantienen a temperaturas elevadas y los residuos excretados se eliminan continuamente de la habitación y se limpian. Las salas de aireación ayudan a contener cualquier EO en el aire y reducen continuamente los residuos del producto., Después de la aireación, la carga se traslada al almacén para su almacenamiento hasta su liberación.

elementos a considerar:

• El tiempo de aireación adicional y el calor aceleran el proceso de desgasificación. La cantidad de tiempo necesario para limpiar los productos es un factor de la composición del material del producto y el uso previsto del dispositivo (contacto con la sangre, contacto con la membrana mucosa, tópico, etc.)., Se publicarán nuevas directrices de la Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI), que proporcionarán orientación adicional para la norma ISO 10993-74 actualmente en uso en los Estados Unidos y en los mercados internacionales.

1. Griffith y Hall, L. A. 1940, proceso de esterilización. US Patent No. 2, 189,947. Griffith and Hall, L. A. 1943, Sterilization Process, US Patent No. re. 22,284
2. 1984 Flammability Data on eo-N2-Air Mixtures at 1 Atmosphere, Danbury, CT, Union Carbide, 1984
3. AAMI Tir No. 15-1997., Equipo de esterilización de óxido de etileno, consideraciones de proceso y cálculos pertinentes
4. ISO 10993-7, evaluación biológica de dispositivos médicos – Parte 7: residuos de esterilización de óxido de etileno, Organización Internacional de Normalización, 2008