环氧乙烷灭菌(ISO11135-1)

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灭菌循环
在一密闭的柜室内,包括进行去除空气、处理(若 采用)、加入灭菌剂、EO作用、去除EO和换气
通风
将EO和(或)其他反应产物从医疗器械解吸附至预 定水平的过程。
EO灭菌过程影响因素
EO灭菌过程影响因素
D值的意义
• D值表征微生物抗性 • D值越大,微生物抗性越高,越难杀灭
因此,我们通常希望 • D值越小越好 • D值与EO浓度、相对湿度和温度间存在密切关系 • D值越小,灭菌时间也就会越短
尺寸限定(体积通常小于1立方) 灭菌周期短
灭菌剂为高浓度ETO气体(通常大于 灭菌剂为低浓度ETO气体(通常低于
80%)
20%)
正常气压或负压灭菌
灭菌压力较高(最高可达500kPa)
灭菌剂
品名 环氧乙烷 Epoxyethane
别名 氧化乙烯 Ethylene oxide
其他
分子式
ETO或EO C2H4O

细菌、真菌、 病毒、原生生
物等
希望
无菌
无菌状态
无菌保证水品 (SAL)
灭菌实质上就是通过一定方法,将对象物的微生物污染杀灭至 要求水平的过程。
灭菌概念
无菌 Sterile 无菌状态 Sterility 无菌保证水平 Sterility assurance level (SAL) 灭菌 Sterilization
EO灭菌过程监测及产品放行
参数放行
产品无菌放行
EN ISO11135-1 Section 11.1 a)
EN ISO11135-1 Section 11.1
是在不使用BI的情况下将产品作为无菌 在产品放行时,需要审核物理灭菌过程 产品从灭菌环节放行的方法,它所依赖 变量和生物指示物培养结果,评估灭菌 的是物理处理参数符合全部规范的证明。 过程的符合性。 因此,应该收集其他处理参数的数据 (如直接分析柜室相对湿度和EO浓度), 从而确保灭菌过程与规范相符

(注:SAL为定量值,通常为10-6或10-3.)
灭菌概念
灭菌 Sterilization 已确认的使产品无存活微生物的过程。
(注:灭菌过程中,微生物的死亡规律用指数函数表示,因此,任何单件产品上微生物的 存在可用概率表示;概率可减少到最低,但不可能为零。)
消毒disinfection
➢ 消毒是指将传播媒介上病原微生物清除或杀灭,使其达到无公害的要求,并 非杀死所有的微生物,包括芽孢。
质量法规部 2014年7月
主要内容
1. 灭菌概念 2. 灭菌方法简介 3. EO 灭菌基础 4. EN ISO11135-1标准介绍 5. EO灭菌常见问题 6. EO灭菌相关标准
灭菌概念
灭菌概念
危害人 类健康
灭菌 消灭/杀灭 微生物
干扰测 试工作
医疗器械 药品 食品
与微生物实 验相关的器 具、工具、 设备、物料
➢ 灭菌是指将传播媒介上所有微生物全部清除或杀灭,特别是抵抗力最强的细 菌芽孢。
指数函数:一般地,形如y=a^x(a>0且a≠1) (x∈R)的函数叫做指数函数。
灭菌函数
������������ = ������������������−������������
Nt ——灭菌后微生物数量; N0——初始微生物数量 k ——常数系数 t ——作用时间
EO: Ethylene Oxide γ-ray辐射 高温干燥箱 蒸汽灭菌


灭菌方法及选择
灭菌原理
EO可以与蛋白质上的羧基(-COOH)、氨基(-NH2)、硫氢基 (-SH)和羟基(-OH)发生烷基化作用,造成蛋白质失去反应 基因,阻碍蛋白质的正常化学反应和新陈代谢,从而导致微生物 死亡
6
测定条件:
5
EO浓度:600mg/L±30mg/L
温度:54℃±1℃
4
注:参见ISO 11138
3
2
1
0
20
40
60
80
相对湿度/%
相对湿度:微生物孢子通常具备干的细胞壁,只有在一定湿度的情况下,环氧乙 烷气体才能穿透;
EO灭菌过程影响因素
D值/min
16 14 12 10
8 6 4 2 0
30
的致癌性
灭菌剂
环境可接收安全浓度 GB 11721-89:2mg/m³(大约1.5ppm) 美国全国劳动卫生与职业病研究所
(NIOSH):容许接触水平1ppm
医疗器械 欧洲:详见EN ISO10993-7 中国:≤10μg/g
EO灭菌工艺
典型的工艺过程
EO灭菌工艺
预处理
在灭菌循环开始前,在一房间或柜室内,先对产品 进行处理,以达到预定温度和相对湿度。
YY 0503-2005(NEQ EN 1422:1997) 环氧 乙烷灭菌器
通常的我们区分两种灭菌器
A类灭菌器和B类灭菌器
灭菌器
A类 可编程
B类 灭菌工艺预置
适用于工业生产
适用于高值、复杂产品小批量灭菌或 医院使用
具有多种功能柜体(预热、灭菌、解 析)
所有过程在同一柜体完成
柜体体积较大 灭菌周期长
穿透时间
聚乙烯PE/聚氯乙烯PVC
0.1mm
5min
尼龙
0.04mm
22min
氯丁胶布
0.3mm
26min
丁橡胶布
0.39mm
注:环氧乙烷不能穿透铝箔、金属、玻璃、陶瓷等物质
41min
灭菌剂
化学性质 活泼
与水反应生成乙二醇(废气处理) 与氯化氢(盐酸)反应生成氯乙醇(ECH)
(灭菌后残留物质检测) 与氧化铁有特别强的反应(储运注意)
HH HCCH
O
制作:乙烯在催化剂作用下,通过直接氧化过程制得,纯度达99.9%
灭菌剂
EO气体
生物化学性质
物理性质
化学性质
人体毒性
灭菌剂
生物化学性质 活泼
EOOH可)以发与生蛋烷白基质化上作的用羧,基造(成-蛋CO白O质H失)去、反氨应基基(因-N,H阻2)碍、蛋硫白氢质基的(正-S常H化)学和反羟应基和(新陈代谢,从而导致微生物死亡。
灭菌剂
人体毒性
急性中毒 患者有剧烈的搏动性头痛、头晕、恶心和呕吐、流泪、呛
咳、胸闷、呼吸困难; 重者全身肌肉颤动、言语障碍、共济失调、出汗、神志不
清,以致昏迷; 还可见心肌损害和肝功能异常。
慢性影响 长期少量接触,可见有神经衰弱综合征和植物神经功能紊乱 国际癌症研究机构(IARC)分类为1类物质:对人类有确认
������������ = ������������������−������������
灭菌过程微生物存活曲线&对数曲线
1200
4.00
1000 800
Nt 2.00
lgNt
0.00
微生物存活数量 存活微生物lg值
600
-2.00
400
-4.00
200
-6.00
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
注:上述定义见“EN ISO11135-1:2007”
灭菌概念
无菌 Sterile 无存活微生物。
无菌状态Sterility 无存活微生物的状态
(注:实践中无法证实没有微生物存在的这种绝对说法)
无菌保证水平 Sterility assurance level (SAL) 灭菌后,在单位产品上检出存活微生物的概
何部位发生反应;
• 所有化学消毒/灭菌剂中灭菌效果最好的。
灭菌剂
物理性质
项目 蒸汽压(21℃) 沸点 闪点 燃烧点(1bar) 空气中爆炸限(1bar) 水溶性 颜色 气味 气味阈值
参数 1049mmHg 10.7℃ -20℃ 430℃ 2.7 Vol.%~100 Vol.% 100%可溶 无色 具有芳香的醚味 500ppm
蛋白质
COOH
NH2 SH
OH
Байду номын сангаас

H
H C
H C
H
O
蛋白质
COOH-CH2CH2OH NH-CH2CH2OH S-CH2CH2OH O-CH2CH2OH
• 烷基化作用(或称:羟化):针对各种物质/部位,反应完全不可逆。 • 作为杀菌剂,EO可与细菌蛋白质、营养体细胞及病毒、甚至与细胞核物质(核糖核酸)发生反应,且可与细胞的任
3. 温度在30-65℃间,每升高10℃,灭菌效果提升一倍;高于 65℃时,没有显著的灭菌效果提升。
EO灭菌过程影响因素
时间
➢ ETO浓度高,作用时间短;ETO浓度低,作用时间长。
存活概率 ➢ 灭菌时间越长,产品中微生物的存活概率越小(灭菌效果好) ➢ 灭菌时间与存活的微生物数量的对数值呈线性关系(致死率确定的最重要理
论支持)
EO灭菌过程影响因素
其他影响因素
产品本身 1. 产品材料、结构(产品结构影响气体的进出、某些材料不适合环氧乙烷灭
菌)、材料本身需要吸收较多的湿/热) 2. 包装材料 3. 产品初始污染菌的数量及种类(残存概率法及直接计数法对初始污染菌水平有要
求、某些产品对内毒素有要求、某些微生物对环氧乙烷有抗性)
时间
-8.00
灭菌概念
微生物存活数量 存活微生物lg值
D值/D10值
在设定条件下,灭活90%测试微生物所需的时间或辐射剂量。
灭菌过程微生物存活曲线&对数曲线
1100 1000
900 800 700
微生物6数00量 降低95000%
400 300 200
D value/ D10 value
4.00 Nt lgNt
D值和温度间关系曲线图
测定条件: EO浓度:600mg/L±30mg/L 相对湿度:60%±10% 注:参见ISO 11138
44
54
64
70
温度/℃
EO灭菌过程影响因素
总结
1. 一定气体浓度范围内,浓度越高,灭菌效果越好;超过 1000mg/L,灭菌效果的提升不明显;
2. 相对湿度在40%-80%时,灭菌效果没有显著差别;低于 40%,灭菌效果降低明显;高于90%,没有明显的提高, 而且易于产生水滴,反而影响灭菌效果;
灭菌方法及选择
常见灭菌方法的比较
灭菌方法及选择
产品相关因素
材料 结构 包装
环境相关
医院 工厂 实验室
经济因素 成本
EO 灭菌基础


知识

经验

技能

SAL=10-6 产品
材料、结构 经济、环境
EO 灭菌





灭菌
灭菌
过程

工艺
影响
监测

因素
及产
品放

灭菌器
EN 1422:1997+A1:2009 Sterilizers for medical purposes - Ethylene oxide sterilizers - Requirements and test methods
EO灭菌过程影响因素
D 值/min
8 7 6 5 4 3 2 1 0
200
D值与EO浓度间关系曲线
测定条件: 温度:54℃±1℃ 相对湿度:60%±10% 注:参见ISO 11138
400
600
800
1000
1200
EO气体浓度(mg/L)
EO灭菌过程影响因素
D 值/min
D 值与相对湿度间关系曲线
3.00
微生物数 量降低1lg
2.00
1.00
100
0
0.00
0
1
2
3
4
5
时间
灭菌方法及选择
细菌、真菌、 病毒、原生生
物等
灭菌 消灭/杀灭 微生物 特点 有机生命体
破坏
水、蛋白质、核酸、脂类
细胞结构
(细胞膜、细胞 质、细胞核)
热 射线 化学试剂

灭菌方法及选择
化学灭菌 辐照灭菌 干热灭菌 湿热灭菌
过程操作 1. 真空度(影响气体的扩散与渗透、影响作用于产品的气体浓度;影响包装安全
及产品安全;影响置换效果、影响残留) 2. 装载情况(影响热/湿穿透及分布;影响气体循环)
EO灭菌过程监测及产品放行
过程监测 EN ISO11135-1:2007,Section 10
产品放行 参数放行 产品灭菌放行
蒸汽压/mmHg
ETO蒸汽压
3500
3000
2967
2500
2000 1500 1000
1094
1300
1500
1560
760
500
1.09
0
-20
10.7
标准大气压=760mmHg
20
25
29
30
50
温度/℃
蒸汽压意义:越高的蒸汽压意味着越高的穿透性
灭菌剂
环氧乙烷气体的穿透性示例
物质(薄膜)
厚度
Nt 1000 368 135 50 18 7 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 lgNt 3.00 2.57 2.13 1.70 1.26 0.83 0.39 -0.0 -0.4 -0.9 -1.3 -1.7 -2.2 -2.6 -3.0 -3.5 -3.9 -4.3 -4.8 -5.2 -5.6 -6.1 -6.5 -6.9
γ射线能使物质氧化或产生自由基(OH·H)再作用于生物分子,或 者直接作用于生物分子,打断氢键、使双键氧化、破坏环状结构 或使某些分子聚合等方式,破坏和改变生物大分子的结构,从而 抑制或杀死微生物。
热力灭菌的原理是:加热可破坏蛋白质和核酸中的氢键,故导致 核酸破坏,蛋白质变性或凝固,酶失去活性,微生物因而死亡。
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