Anatomia di un processo di sterilizzazione con ossido di etilene

Processo di sterilizzazione con ossido di etilene

Ci sono molti vantaggi nella comprensione di un processo di sterilizzazione con ossido di etilene (EO o EtO) quando si considerano le diverse opzioni di sterilizzazione. Una conoscenza del processo può impedire test del prodotto non necessari o identificare le modifiche del prodotto che potrebbero essere necessarie prima di tentare di sterilizzare con EO., Le seguenti informazioni, sebbene generiche, sono progettate per fornire informazioni di base sul processo di sterilizzazione dell’ossido di etilene.

Il processo di sterilizzazione EO è stato impiegato dall’industria sanitaria per sterilizzare i dispositivi medici sin dai primi anni 1940 (Griffith e Hall – 1940, 1943)1. Anche se non così ben controllato come i processi di oggi, l’anatomia del processo stesso rimane notevolmente simile ai progetti di processo precedenti. Si possono attribuire queste somiglianze alla natura del gas stesso.,

Semplice ma efficace

Nella sua forma pura (100%), il vapore di ossido di etilene è infiammabile ed esplosivo quando viene lasciato miscelare con un minimo di 3% di aria in volume2. Per utilizzare in modo sicuro il gas come sterilizzante industriale, il processo è progettato utilizzando fasi di ciclo che vengono consegnate in modo tale da non consentire mai al processo di entrare in una condizione non sicura. Il processo può essere descritto in una forma molto semplice come segue:

Utilizzando una camera a tenuta di vuoto, viene aspirato un vuoto iniziale per rimuovere l’aria e prevenire una miscela non sicura quando viene iniettato EO., Dopo che il vuoto è completo, l’umidità, solitamente sotto forma di vapore, è aggiunta alla camera per sostituire quell’umidità che è persa durante la fase iniziale di vuoto.

Il prossimo nella sequenza è l’introduzione del gas di ossido di etilene a una concentrazione predeterminata. La concentrazione è stata selezionata per assicurare un adeguato processo di sterilizzazione. Infine, dopo che il prodotto è stato lasciato in ammollo nell’EO per un periodo di tempo controllato e predeterminato, viene eseguita una serie di lavaggi per liberare la camera dell’EO., Un lavaggio consiste nel tirare un vuoto seguito da una pressurizzazione con un gas inerte, che di solito è azoto. I processi di vuoto e pressurizzazione vengono ripetuti per un numero predeterminato di ripetizioni fino a quando l’atmosfera della camera è inferiore al limite di infiammabilità del 3% per EO.

Un semplice processo EO in dettaglio

1. Precondizionamento ambientale

La maggior parte dei processi di sterilizzazione EO di oggi inizia con il condizionamento dei prodotti da sterilizzare all’esterno della camera di sterilizzazione., Il precondizionamento viene solitamente eseguito in una stanza appositamente progettata per riscaldare e umidificare i prodotti a una temperatura interna stabile e un contenuto di umidità prima di entrare nella camera. Ciò assicurerà che il processo di sterilizzazione sia riproducibile indipendentemente dalle influenze esterne come le diverse condizioni climatiche.

Articoli per l’esame:

• Essere consapevoli della necessità di riscaldare e umidificare il prodotto per 12 a 72 ore., L’integrità dell’imballaggio e la sua capacità di resistere a condizioni di precondizionamento nominali di 118°F (47°C) e 65% di umidità relativa devono essere prese in considerazione. L’enfasi dovrebbe essere posta sulla forza e sulla stabilità corrugate nel tempo nell’ambiente duro.
• Una volta che il precondizionamento è completo, i prodotti sono disposti in una camera riscaldata che è stata destinata per resistere alle pressioni estreme realizzate durante la consegna del processo di sterilizzazione.

2., Evacuazione iniziale

Per fornire in sicurezza il processo di ossido di etilene al 100%, almeno il 97% dell’aria deve essere rimosso dalla camera. Oggi, i due metodi più comuni per realizzare questo requisito sono (1) tirando un vuoto profondo, o (2) eseguendo una serie di vuoti parziali seguiti da una serie di iniezioni di azoto. Questa combinazione, se eseguita utilizzando un numero adeguato di ripetizioni, eliminerà (rimuoverà) l’aria, consentendo così di eseguire il processo in modo sicuro.,

Articoli da prendere in considerazione:

• Il tasso di vuoto iniziale è progettato e controllato per il prodotto e la sua capacità di resistere alle variazioni di pressione. Il tasso di evacuazione è selezionato per assicurare l’integrità del pacchetto è mantenuto permettendo all’aria intrappolata all’interno del pacchetto di sfogare senza distruggere l’integrità della guarnizione. Ciò assicurerà che le proprietà sterili della barriera del pacchetto siano mantenute, così infine proteggendo la sterilità del prodotto una volta che il processo è completo.,
• La quantità di pressione negativa (vuoto) progettata nel processo è dettata dalla sensibilità alla pressione del prodotto. Alcuni dispositivi e/o componenti non sono progettati per resistere a vuoti profondi e / o alte pressioni. Sottoporli alle pressioni estreme necessarie per fornire un vuoto profondo o un processo 100% EO si tradurrà in imballaggi scoppiati e prodotti danneggiati.
• Per quei prodotti sensibili alla pressione, il vuoto poco profondo o il ciclo morbido dell’azoto è utilizzato per l’elaborazione. Durante un ciclo morbido dell’azoto, un vuoto superficiale iniziale è disegnato seguito da un’iniezione dell’azoto., La combinazione del vuoto e dell’iniezione dell’azoto è chiamata lavaggio dell’azoto. Questo processo viene ripetuto più volte (diversi lavaggi di azoto) per assicurare un’adeguata rimozione dell’aria dalla nave.
• Anche se meno impegnativo per l’integrità della guarnizione di imballaggio, il ciclo morbido dell’azoto è il meno desiderabile rispetto al processo 100% EO. Eseguendo i lavaggi aggiuntivi, necessari per motivi di sicurezza, viene aggiunto ulteriore tempo al processo totale., Ciò ritarda il rilascio del prodotto e, quando si utilizza un servizio di sterilizzazione a contratto, aggiunge un costo aggiuntivo basato sul tempo effettivo dello sterilizzatore.

3. Umidificazione

L’inattivazione totale di microrganismi che utilizzano ossido di etilene viene raggiunta quando le condizioni di sterilizzazione sono soddisfatte all’interno della camera., I quattro principi attivi necessari per fornire un processo di successo sono:

• Calore
• Umidità
• concentrazione di Gas
• Tempo

Durante la precedente fase di precondizionamento, il calore e l’umidità sono stati aggiunti al prodotto per un predeterminato o condizione stabile. Quando viene eseguita la fase iniziale di evacuazione del processo, il prodotto può perdere una quantità significativa di umidità. Questa umidità deve essere sostituita prima di introdurre l’ossido di etilene. Ciò si ottiene aggiungendo umidità sotto forma di iniezioni di vapore., La quantità di vapore richiesta è calcolata per produrre un’umidità relativa predeterminata3. Dopo l’aggiunta di vapore, il prodotto viene lasciato riposare o immergere per il tempo necessario per sostituire l’umidità persa dalla fase di evacuazione.

Elementi da considerare:

• La fase di umidificazione del processo può sottoporre il prodotto a livelli elevati di umidità e calore. Si deve prestare attenzione quando si seleziona l’imballaggio per assicurare che la resistenza all’ondulazione sia adeguata per resistere al processo.,
• I livelli di umidità sono determinati dallo scienziato di progettazione di processo per assicurare il contenuto di umidità adeguato all’interno del prodotto per gli scopi di sterilizzazione. Si fa attenzione a prevenire il surriscaldamento durante l’iniezione di vapore. È estremamente importante identificare eventuali limitazioni di temperatura prima della progettazione iniziale del processo. Se necessario, lo scienziato di progettazione di processo può regolare i parametri del ciclo di un processo esistente per compensare la sensibilità del prodotto al calore. Il costo della regolazione può essere aggiunto tempo per l’intero processo.

4., Dopo la fase di umidificazione, l’ossido di etilene liquido viene prima riscaldato in una fase gassosa, quindi iniettato nella camera. La quantità di gas o concentrazione di gas3 dipende da due fattori primari che vengono affrontati durante la progettazione del ciclo.

Il fattore più importante è garantire che sia raggiunta la concentrazione minima di gas necessaria per ottenere la sterilità all’interno del prodotto., Questa concentrazione minima deve essere bilanciata con il secondo fattore, che è la quantità massima di gas che può essere iniettata prima che sorgano difficoltà dovute ad alti livelli di residui di EO post-sterilizzazione.

Dopo che il gas è stato iniettato, viene eseguita la fase di esposizione del processo. Questa è la fase in cui il prodotto è esposto a calore, umidità relativa e gas per un tempo predeterminato. Come regola generale, più il prodotto è difficile da sterilizzare, più lungo è il tempo di esposizione., La quantità di tempo di esposizione è determinata dallo scienziato di progettazione di processo, dopo un’attenta analisi del prodotto, della configurazione del carico e del livello desiderato di sterilità. Possono essere necessari esperimenti preliminari di laboratorio prima dell’esecuzione della convalida.

Elementi da considerare:

• Il tempo impiegato per la fase di esposizione del processo è dettato dalla capacità del gas di penetrare o immergere in tutte le aree del prodotto richiesto per essere sterile., Un’attenta considerazione del metodo di sterilizzazione durante la progettazione del prodotto si tradurrà in un processo di sterilizzazione ottimizzato, che farà risparmiare tempo e ridurrà i costi di lavorazione.

5. Postesposizione Gas Spurgo e aria Inbleed

Dopo la fase di esposizione del processo, tutto il gas deve essere rimosso dalla camera fino a quando i livelli di EO scendere al di sotto del limite infiammabile per il gas (3 per cento o 30.000 ppm). Ciò si ottiene eseguendo una serie di post-vuoti, ciascuno seguito da un riempimento di azoto (lavaggio).,

Una pressione massima di esercizio per i lavaggi viene selezionata dallo scienziato di progettazione del processo per assicurare che i prodotti, che potrebbero essere stati ammorbiditi durante la fase di esposizione del processo, non vengano danneggiati. Viene eseguito un ampio numero di lavaggi per ridurre i residui del prodotto e facilitare la manipolazione sicura del prodotto dopo la lavorazione.

Elementi da prendere in considerazione:

• I lavaggi postesposure sono molto simili ai lavaggi eseguiti durante l’evacuazione iniziale per cicli morbidi di azoto sottovuoto poco profondi., Tuttavia, nel caso dei processi 100% EO, la procedura è simile ma vengono utilizzati vuoti più profondi.

6. Aerazione riscaldata

Per ridurre la quantità di tempo di permanenza nella nave, i prodotti dopo la sterilizzazione vengono solitamente collocati in una stanza riscaldata per la rimozione aggiuntiva dei gas residui. Le stanze vengono mantenute a temperature elevate e i residui esausti vengono continuamente rimossi dalla stanza e strofinati. Le camere di aerazione aiutano a contenere qualsiasi EO nell’aria e riducono continuamente i residui nel prodotto., Dopo l’aerazione, il carico viene spostato nel magazzino per lo stoccaggio fino al rilascio.

Elementi da prendere in considerazione:

• Il tempo di aerazione e il calore aggiuntivi accelerano il processo di degassamento. La quantità di tempo necessaria per pulire i prodotti è un fattore della composizione del materiale del prodotto e dell’uso previsto del dispositivo (contatto con il sangue, contatto con la membrana del muco, attualità, ecc.)., Nuove linee guida saranno pubblicate dall’Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI), che fornirà ulteriori linee guida per lo standard ISO 10993-74 attualmente in uso negli Stati Uniti e sui mercati internazionali.

1. Griffith and Hall, L. A. 1940, Processo di sterilizzazione. Brevetto USA n.2, 189.947. Griffith and Hall, L. A. 1943, Processo di sterilizzazione, brevetto USA n. ri. 22,284
2. 1984 Dati di infiammabilità su miscele EO-N2-aria ad 1 atmosfera, Danbury, CT, Union Carbide, 1984
3. AAMI TIR No. 15 – 1997., Apparecchiature per la sterilizzazione dell’ossido di etilene, considerazioni di processo e calcoli pertinenti
4. ISO 10993-7, Valutazione biologica dei dispositivi medici – Parte 7: residui di sterilizzazione dell’ossido di etilene, Organizzazione internazionale di standardizzazione, 2008