anatomie van een sterilisatieproces van ethyleenoxide

sterilisatieproces van ethyleenoxide

Er zijn vele voordelen aan een sterilisatieproces van ethyleenoxide (EO of EtO) wanneer men de verschillende sterilisatieopties overweegt. Kennis van het proces kan onnodige producttesten voorkomen of productveranderingen identificeren die nodig kunnen zijn voordat wordt geprobeerd met EO te steriliseren., De volgende informatie, hoewel generiek van aard, is ontworpen om basisinformatie over het ethyleenoxide sterilisatieproces te verstrekken.

het EO-sterilisatieproces wordt sinds het begin van de jaren veertig door de gezondheidszorgindustrie gebruikt om medische hulpmiddelen te steriliseren (Griffith and Hall – 1940, 1943)1. Hoewel niet zo goed gecontroleerd als de processen van vandaag, de anatomie van het proces zelf blijft opmerkelijk vergelijkbaar met de eerdere procesontwerpen. Men kan deze overeenkomsten toeschrijven aan de aard van het gas zelf.,

eenvoudig maar effectief

in zijn zuivere vorm (100%) is ethyleenoxidedamp ontvlambaar en explosief wanneer deze wordt gemengd met slechts 3 volumeprocent lucht2. Om veilig gebruik maken van het gas als een industriële sterilisator, het proces is ontworpen met behulp van cyclus fasen die worden geleverd op een zodanige wijze dat het proces nooit zal toestaan om in een onveilige toestand. Het proces kan in een zeer eenvoudige vorm als volgt worden beschreven:

met behulp van een vacuümdichte kamer wordt een eerste vacuüm aangezogen om lucht te verwijderen en een onveilig mengsel te voorkomen wanneer EO wordt geïnjecteerd., Nadat het vacuüm is voltooid, wordt vocht, meestal in de vorm van stoom, toegevoegd aan de kamer om dat vocht te vervangen dat tijdens de eerste vacuümfase verloren gaat.

De volgende stap in de reeks is de introductie van het ethyleenoxidegas tot een vooraf bepaalde concentratie. De concentratie is geselecteerd om ervoor te zorgen dat een adequaat sterilisatieproces wordt geleverd. Tenslotte, nadat het product gedurende een gecontroleerde en vooraf bepaalde tijd in de EO mag weken, wordt een reeks wasbeurten uitgevoerd om de kamer van de EO te ontdoen., Een wash bestaat uit het trekken van een vacuüm gevolgd door een druk met een inert gas, dat meestal stikstof. De vacuüm-en drukprocédés worden gedurende een vooraf bepaald aantal herhalingen herhaald totdat de kameratmosfeer onder de ontvlambaarheidsgrens van 3% voor EO ligt.

een eenvoudig Eo-proces in Detail

1. Milieuvoorconditionering

De meeste EO-sterilisatieprocessen van vandaag beginnen met de conditionering van de te steriliseren producten buiten de sterilisatiekamer., De voorconditionering vindt gewoonlijk plaats in een ruimte die speciaal is ontworpen om de producten te verwarmen en te bevochtigen tot een stabiele inwendige temperatuur en vochtgehalte voordat ze de kamer binnenkomen. Dit zal ervoor zorgen dat het sterilisatieproces reproduceerbaar is, ongeacht externe invloeden zoals wisselende klimatologische omstandigheden.

items ter overweging:

• wees u bewust van de noodzaak om het product gedurende 12 tot 72 uur te verwarmen en bevochtigen., Er moet rekening worden gehouden met de integriteit van de verpakking en het vermogen om bestand te zijn tegen voorconditioneringsomstandigheden bij een nominale temperatuur van 47°C en 65% relatieve vochtigheid. De nadruk moet worden gelegd op golfsterkte en stabiliteit na verloop van tijd in de ruwe omgeving.
• zodra de voorconditionering is voltooid, worden de produkten in een verwarmde kamer geplaatst die is ontworpen om bestand te zijn tegen de extreme druk die bij de levering van het sterilisatieproces wordt gerealiseerd.

2., Initiële evacuatie

om het 100% ethyleenoxideproces veilig te kunnen leveren, moet ten minste 97% van de lucht uit de kamer worden verwijderd. Vandaag de dag zijn de twee meest voorkomende methoden om aan deze eis te voldoen (1) het trekken van een diep vacuüm, of (2) het uitvoeren van een reeks gedeeltelijke vacuums gevolgd door een reeks stikstofinjecties. Deze combinatie, wanneer uitgevoerd met een voldoende aantal herhalingen, zal zuiveren (verwijderen) van de lucht, waardoor het proces veilig kan worden uitgevoerd.,

items ter overweging:

• de initiële vacuümsnelheid is ontworpen en geregeld voor het product en zijn vermogen om drukveranderingen te weerstaan. De evacuatiesnelheid wordt zodanig gekozen dat de integriteit van de verpakking wordt gehandhaafd door de lucht die in de verpakking wordt opgesloten, te laten ontluchten zonder de integriteit van de afdichting te vernietigen. Dit zorgt ervoor dat de steriele barrière-eigenschappen van de verpakking behouden blijven, waardoor uiteindelijk de steriliteit van het product wordt beschermd zodra het proces is voltooid.,
• de hoeveelheid onderdruk (vacuüm) die in het proces wordt ontworpen, wordt bepaald door de drukgevoeligheid van het product. Sommige apparaten en/of componenten zijn niet ontworpen om diepe Stofzuigers en / of hoge druk te weerstaan. Het onderwerpen van hen aan de extreme druk die nodig is om een diep vacuüm of 100% EO proces te leveren zal resulteren in barsten verpakking en beschadigde producten.
• voor drukgevoelige produkten wordt de ondiepe vacuüm-of stikstofzachte cyclus gebruikt voor verwerking. Tijdens een stikstof zachte cyclus, een eerste ondiep vacuüm wordt getrokken gevolgd door een stikstof injectie., De combinatie van de vacuüm – en stikstofinjectie wordt een stikstofspoeling genoemd. Dit proces wordt verscheidene malen herhaald (verscheidene stikstofspoelingen) om een adequate verwijdering van lucht uit het vat te verzekeren.
• hoewel minder veeleisend voor de integriteit van verpakkingsafdichtingen, is de stikstofzachte cyclus minder wenselijk in vergelijking met het 100% EO-proces. Door het uitvoeren van de extra wasbeurten, die nodig zijn voor veiligheidsdoeleinden, wordt extra tijd toegevoegd aan het totale proces., Dit vertraagt product release en, bij het gebruik van een contract sterilisatie dienst, voegt extra kosten die is gebaseerd op de werkelijke sterilisator tijd.

3. Bevochtiging

de totale inactivatie van micro-organismen met ethyleenoxide wordt bereikt wanneer in de kamer wordt voldaan aan de sterilisatievoorwaarden., De vier werkzame bestanddelen die nodig zijn voor een succesvol proces zijn:

• warmte
• vocht
• gasconcentratie
• tijd

tijdens de vorige voorconditioneringsstap werden warmte en vocht aan het product toegevoegd tot een vooraf bepaalde of stabiele toestand. Wanneer de eerste evacuatiefase van het proces wordt uitgevoerd, kan het product een aanzienlijke hoeveelheid vocht verliezen. Dit vocht moet worden vervangen voordat het ethyleenoxide wordt ingebracht. Dit wordt bereikt door het toevoegen van vochtigheid in de vorm van stoominjecties., De benodigde hoeveelheid stoom wordt berekend om een vooraf bepaalde relatieve vochtigheid te geven3. Na de toevoeging van stoom, wordt het product toegestaan om te wonen of weken voor de hoeveelheid tijd die nodig is om het vocht verloren uit de evacuatie fase te vervangen.

items ter overweging:

• De bevochtigingsfase van het proces kan het product blootstellen aan verhoogde niveaus van vocht en warmte. Bij het selecteren van de verpakking moet ervoor worden gezorgd dat de golfsterkte voldoende is om het proces te weerstaan.,
• het vochtgehalte wordt bepaald door de Process design scientist om een adequaat vochtgehalte in het product te garanderen voor sterilisatiedoeleinden. Er wordt op gelet om oververhitting te voorkomen bij het injecteren van stoom. Het is uiterst belangrijk om eventuele temperatuurbeperkingen voorafgaand aan het eerste procesontwerp te identificeren. Indien nodig kan de process design scientist cyclusparameters van bestaande processen aanpassen om de warmtegevoeligheid van het product te compenseren. De kosten van de aanpassing kunnen worden toegevoegd tijd aan het hele proces.

4., Gasinjecties en gas Dwell

na de bevochtigingsfase wordt vloeibaar ethyleenoxide eerst verhit tot een gasvormige fase en vervolgens in de kamer geïnjecteerd. De hoeveelheid gas of gasconcentratie3 is afhankelijk van twee primaire factoren die tijdens het ontwerp van de cyclus worden aangepakt.

de belangrijkste factor is ervoor te zorgen dat de minimale gasconcentratie wordt bereikt die nodig is om steriliteit in het product te bereiken., Deze minimumconcentratie moet worden afgewogen tegen de tweede factor, namelijk de maximale hoeveelheid gas die kan worden geïnjecteerd voordat er moeilijkheden ontstaan als gevolg van hoge niveaus van EO-reststoffen na sterilisatie.

nadat het gas is geïnjecteerd, wordt de blootstellingsfase van het proces uitgevoerd. Dit is de fase waarin het product wordt blootgesteld aan warmte, relatieve vochtigheid en gas voor een vooraf bepaalde hoeveelheid tijd. Als een regel van de duim, hoe moeilijker het product is te steriliseren, hoe langer de belichtingstijd., De hoeveelheid belichtingstijd wordt bepaald door de process design scientist, na zorgvuldige analyse van het product, de belastingsconfiguratie en het gewenste steriliteitsniveau. Voorafgaande laboratoriumexperimenten kunnen nodig zijn voordat de validatie wordt uitgevoerd.

items ter overweging:

• De tijd die wordt besteed aan de blootstellingsfase van het proces wordt bepaald door het vermogen van het gas om door te dringen of te weken in alle zones van het product dat steriel moet zijn., Zorgvuldige overweging van de sterilisatiemethode tijdens het productontwerp zal uiteindelijk resulteren in een geoptimaliseerd sterilisatieproces, dat tijd bespaart en de verwerkingskosten vermindert.

5. Na de blootstellingfase van het proces moet al het gas uit de kamer worden verwijderd totdat de EO-waarden onder de ontvlambare Grenswaarde voor het gas vallen (3% of 30.000 ppm). Dit wordt bereikt door het uitvoeren van een reeks van post-vacuums, elk gevolgd met een stikstof opvulling (wassen).,

een maximale werkdruk voor de wasbeurten wordt door de Process design scientist gekozen om ervoor te zorgen dat de producten, die tijdens de blootstellingsfase van het proces kunnen zijn verzacht, niet worden beschadigd. Een groot aantal wasbeurten wordt uitgevoerd om productresten te verminderen en een veilige hantering van het product na verwerking te vergemakkelijken.

items ter overweging:

• spoelingen na blootstelling zijn zeer vergelijkbaar met de spoelingen die worden uitgevoerd tijdens de eerste evacuatie voor oppervlakkige vacuüm stikstof zachte cycli., Nochtans, in het geval van de 100% EO processen, is de procedure gelijkaardig maar diepere vacuums worden gebruikt.

6. Verwarmde beluchting

om de verblijftijd in het vat te verkorten, worden producten na sterilisatie gewoonlijk in een verwarmde ruimte geplaatst voor extra verwijdering van de restgassen. De kamers worden op hoge temperaturen gehouden en de overtollige resten worden continu uit de kamer verwijderd en geschrobd. De beluchtingskamers helpen om eventuele EO in de lucht te bevatten en verminderen voortdurend de residuen in het product., Na beluchting wordt de lading verplaatst naar het magazijn voor opslag tot de release.

items ter overweging:

• De extra beluchtingstijd en warmte versnelt het ontgasproces. De hoeveelheid tijd die nodig is om de producten te reinigen is een factor van de samenstelling van het productmateriaal en het beoogde gebruik van het apparaat (bloedcontact, slijmvliescontact, actueel, enz.)., Er zullen nieuwe richtlijnen worden gepubliceerd door de Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI), die aanvullende richtsnoeren zullen bieden voor de ISO 10993-74-norm die momenteel in de Verenigde Staten en op internationale markten wordt gebruikt.

1. Griffith and Hall, L. A. 1940, Sterilisation Process. US Patent Nr. 2, 189.947. Griffith and Hall, L. A. 1943, sterilisatieproces, 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., Ethyleenoxide sterilisatie apparatuur, Process Considerations, and Pertinent Calculations
4. ISO 10993-7, Biological evaluation of medical devices-Part 7: ethyleenoxide sterilisation residuals, International Organization of Standardization, 2008