淺談環(huán)氧乙烷滅菌參數(shù)放行

徐海英 賈永前 丁霽云 袁桂英 施潔醫(yī)療技術(shù)（上海）有限公司 (上海 201318)

0.前言

在過去的十幾年，隨著監(jiān)控滅菌過程的系統(tǒng)逐漸完善，以及評價影響微生物滅活的過程參數(shù)方法的改進，環(huán)氧乙烷滅菌參數(shù)放行方式越來越受到廣大采用環(huán)氧乙烷滅菌的醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)和合同滅菌供應(yīng)商的重視。

據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)生產(chǎn)的醫(yī)療器械產(chǎn)品，大約45%采用伽馬或電子束方式滅菌，另外有45%采用環(huán)氧乙烷滅菌，剩余的10%采用濕熱滅菌。

國內(nèi)提供環(huán)氧乙烷滅菌服務(wù)的合同滅菌供應(yīng)商以及自行滅菌的醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)，絕大多數(shù)因設(shè)備的限制或?qū)?shù)放行的認識不足，仍在實施傳統(tǒng)的產(chǎn)品放行方式。為此，本文將簡單介紹參數(shù)放行的過程確認、常規(guī)控制以及過程有效性維護。希望能通過本文的介紹對合同滅菌供應(yīng)商以及醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)實施參數(shù)放行提供一定的幫助。

1.環(huán)氧乙烷滅菌參數(shù)放行的優(yōu)勢

眾所周知，采用環(huán)氧乙烷滅菌的產(chǎn)品有兩種放行方式：傳統(tǒng)放行和參數(shù)放行。傳統(tǒng)放行也就是通常所說的生物指示劑放行。ISO 11135-1:2007標準要求過程參數(shù)必須滿足已確認的滅菌過程范圍，并且過程中使用的生物指示劑的培養(yǎng)結(jié)果顯示無菌生長。而參數(shù)放行，依據(jù)標準中的定義，即基于記錄證明過程參數(shù)在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，申明產(chǎn)品無菌。

兩種放行方式相比較，參數(shù)放行具有明顯的優(yōu)勢：

（1） 減少庫存。依據(jù)ISO 11138-1:2006 (R)2010的要求，生物指示劑通常需要7天的培養(yǎng)時間。在常規(guī)滅菌處理過程中，采用參數(shù)放行無需生物指示劑監(jiān)控滅菌過程的充分性，這大大縮短了已滅菌產(chǎn)品的放行時間，加快了產(chǎn)品進入市場的速度。

（2） 降低成本。對于采用傳統(tǒng)放行的滅菌裝載，實驗室需采購生物指示劑和相應(yīng)的培養(yǎng)基，配置培養(yǎng)基，對培養(yǎng)基滅菌，還需依據(jù)相關(guān)標準的要求對培養(yǎng)基的生長性能進行測試以證明該批培養(yǎng)基適合微生物的生長，將生物指示劑無菌轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)基，按規(guī)定要求進行培養(yǎng)。另外，每一裝載進行滅菌前，應(yīng)按已確認的類型和數(shù)量要求制備過程挑戰(zhàn)裝置，用于確定整個滅菌過程是否被充分滅菌，同樣，滅菌完成后，這些挑戰(zhàn)裝置應(yīng)在規(guī)定的時間內(nèi)從裝載上取下用于無菌測試，這些均額外增加了人力和物力。常規(guī)生產(chǎn)過程中采用參數(shù)放行則無需這些步驟。

（3） 降低風險。在生物指示劑的培養(yǎng)過程中，若出現(xiàn)生長，需花費大量的人力、物力進行原因調(diào)查。即使經(jīng)過一系列的分析調(diào)查，設(shè)備、滅菌過程、生物指示劑的儲存條件、測試過程等影響因素也未發(fā)現(xiàn)有任何異常，且該生長為測試菌，即萎縮芽孢桿菌，該滅菌批也必須重新滅菌，合格后方可放行。另外，滅菌結(jié)束后，將過程挑戰(zhàn)裝置從裝載取下，又提高了將人員曝露于高濃度環(huán)氧乙烷下的風險。參數(shù)放行方式則無此風險。

當然，并不是所有采用環(huán)氧乙烷滅菌的產(chǎn)品均適合參數(shù)放行，若產(chǎn)品滅菌后，殘留解析時間很長，或者醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)規(guī)定，每一滅菌批的產(chǎn)品需進行性能測試或其他檢查要求，所需要的時間比生物指示劑培養(yǎng)的時間長，那么實施參數(shù)放行的優(yōu)勢則不如其他產(chǎn)品那么明顯。

2.參數(shù)放行過程確認的實施

ISO 11135-1:2007版較1994版對參數(shù)放行的過程確認要求有了較大的變化：首先，認可過度殺滅法可以作為參數(shù)放行的確認方法之一。該標準1994版要求只能選擇直接計數(shù)法或者部分陰性法進行微生物的性能評價，這兩種方法實施難度較大，成本相對較高，時間比較長，這也是過去限制實施參數(shù)放行的一個因素；其次，ISO 11135-1:2007版取消了每一滅菌批的處理過程中需監(jiān)測產(chǎn)品溫度的要求。

產(chǎn)品在常規(guī)處理過程中無論采取何種放行方式，按ISO11135-1:2007的要求，可選擇直接計數(shù)法、部分陰性法和過度殺滅法中的一種進行完整的性能確認。通常實施的性能確認（PQ）包含兩個部分，即微生物性能確認（MPQ）和物理性能確認（PPQ）。以傳統(tǒng)的確定滅菌過程殺滅率的過度殺滅-半時循環(huán)法為例，該方法較為保守，所用的處理水平往往超過達到無菌要求所需要的。實施確認的步驟通常包括：建立產(chǎn)品族、選擇主產(chǎn)品、建立過程挑戰(zhàn)裝置、選擇確認用的裝載、實施MPQ和PPQ（一次短時循環(huán)、連續(xù)三次成功的半時循環(huán)和至少一次的全時循環(huán)）。

對于參數(shù)放行方式，在上述性能確認過程中，ISO 11135-1明確提出需記錄并保留以下數(shù)據(jù)：

（1）在整個滅菌循環(huán)過程中，至少從兩個位置監(jiān)控滅菌柜內(nèi)的溫度；

（2）在處理階段，直接測量滅菌柜內(nèi)的濕度；

（3）在規(guī)定的時間間隔內(nèi)直接分析滅菌柜內(nèi)環(huán)氧乙烷的濃度，充分驗證該濃度滿足曝露時間內(nèi)所需條件。

為保證參數(shù)放行方式的常規(guī)處理過程中，每一過程參數(shù)均在設(shè)定的范圍內(nèi)，在性能確認過程中，可對某些參數(shù)進行特殊的調(diào)整，考慮“最差情況”以建立較大的公差范圍。通常的做法是將一個或多個過程變量的設(shè)定值設(shè)置低于常規(guī)生產(chǎn)過程的設(shè)定值，如溫度、濕度和環(huán)氧乙烷的濃度，以確定在低溫、低濕和低濃度條件下滅菌過程的殺滅率。由此建立用于參數(shù)放行所需額外監(jiān)控參數(shù)的公差范圍。另外，為確保擬確認的滅菌過程不受季節(jié)變化的影響，可考慮在冬季進行初次滅菌過程確認。其他季節(jié)，建議模擬所在地區(qū)最冷溫度在預(yù)處理（或進入滅菌柜）前對裝載進行冷處理，以建立裝載對擬確認的滅菌過程的最大挑戰(zhàn)，由此獲得的裝載溫度可作為進行預(yù)處理前的溫度下限。

3.參數(shù)放行的常規(guī)過程控制

對于采取參數(shù)放行的裝載，應(yīng)對影響滅菌效果的參數(shù)進行數(shù)理統(tǒng)計分析，以期及時發(fā)現(xiàn)過程能力弱化的趨勢，積極采取預(yù)防措施。一般來說，需密切注意以下關(guān)鍵參數(shù)：

（1） 裝載溫度。待滅菌裝載進入預(yù)處理室或滅菌柜之前的溫度應(yīng)不低于過程確認中獲得的最低溫度?？梢灾苯訙y量待滅菌裝載的溫度值；或已知放置裝載的空間內(nèi)的溫度（此溫度不低于過程確認時空間內(nèi)的溫度），在此條件下放置規(guī)定的時間也可滿足常規(guī)控制過程中對預(yù)處理前裝載溫度的要求。

（2） 轉(zhuǎn)移時間。裝載在有溫、濕度控制的預(yù)處理室（若采用）放置時長達到規(guī)定的時間即可轉(zhuǎn)移至滅菌柜，這段轉(zhuǎn)移時間需嚴格控制，不可超出已確認的最長轉(zhuǎn)移時間，否則，需重新進行預(yù)處理。

（3） 滅菌柜內(nèi)濕度。采用電子傳感器或分析儀器，如氣相色譜（GC）、紅外色譜（IR）或其他光譜法直接測定處理階段的濕度，獲得的濕度值應(yīng)在規(guī)定的公差范圍內(nèi)。

（4） 滅菌柜內(nèi)溫度。為防止溫度傳感器本身的故障導(dǎo)致滅菌裝載被誤放行，標準要求至少要有兩個獨立的溫度傳感器同時測量柜內(nèi)溫度，從柜內(nèi)傳感器獲得的溫度值在氣體曝露階段應(yīng)在規(guī)定的公差范圍內(nèi)。

（5） 滅菌柜內(nèi)環(huán)氧乙烷濃度。采用氣相色譜（GC）、紅外色譜（IR）或微波等技術(shù)直接測定氣體曝露階段的環(huán)氧乙烷濃度值，同時應(yīng)規(guī)定監(jiān)測的頻率，至少應(yīng)在曝露的開始和結(jié)束階段對氣體濃度作直接分析。在該階段所獲得的濃度值應(yīng)在規(guī)定的公差范圍內(nèi)。另外需考慮的一點是在氣體曝露的開始階段，環(huán)氧乙烷氣體仍處于動態(tài)平衡過程中，一段時間后，柜內(nèi)濃度會逐漸趨于穩(wěn)定，應(yīng)考慮這段時間對產(chǎn)品放行的影響。

（6） 解析溫度。滅菌循環(huán)結(jié)束后，裝載進入有溫度控制的解析間（若采用）到達規(guī)定的最小解析時間后，裝載結(jié)束滅菌處理等待放行。雖然解析過程不影響滅菌效果，但是解析時間是影響產(chǎn)品參數(shù)放行的一個重要因素，也應(yīng)引起足夠重視。

4.參數(shù)放行的滅菌過程有效性維護

為保證滅菌過程能夠持續(xù)地生產(chǎn)出達到規(guī)定無菌保證水平（SAL）的產(chǎn)品，在常規(guī)生產(chǎn)過程中，維護滅菌過程的有效性顯得尤為重要，應(yīng)對產(chǎn)品、包裝、滅菌設(shè)備、滅菌過程、裝載結(jié)構(gòu)、滅菌劑等發(fā)生的顯著變化進行評估，以確定是否需要重新進行過程確認以及確認的程度。

4.1 滅菌設(shè)備日常維護

參考滅菌設(shè)備制造商的建議和設(shè)備性能，按計劃對預(yù)處理室（若采用）、滅菌柜和解析室（若采用）以及相關(guān)的輔助設(shè)施實施預(yù)防性維護活動，并對維護人員進行有效培訓(xùn)。對用于預(yù)處理、滅菌循環(huán)和解析三個階段的所有監(jiān)視和控制的測量儀器按規(guī)定定期進行校準。尤其應(yīng)注意參數(shù)放行中用于實時監(jiān)視和測量滅菌柜內(nèi)相對濕度和環(huán)氧乙烷濃度的電子傳感器，因長期反復(fù)曝露于環(huán)氧乙烷條件下對這些感應(yīng)元器件會產(chǎn)生不可逆的損壞，應(yīng)注意校準的頻次并定期更換，以保證過程中所有的監(jiān)視測量儀器獲得正確的過程數(shù)據(jù)。

4.2 重新鑒定

重新鑒定是常規(guī)滅菌過程日常維護非常關(guān)鍵的一步，目的是為確保未注意到的過程變化不影響滅菌過程的有效性。對采用參數(shù)放行的滅菌過程，ISO 11135-1:2007要求每年至少進行一次微生物學(xué)研究以確定規(guī)定的無菌保證水平（SAL）得到保持，并應(yīng)由滅菌專家對相關(guān)過程進行評估以驗證影響滅菌效果的相關(guān)方面沒有變化。一般包括以下幾方面：

（1） 滅菌裝載。要求確認裝載以及裝載結(jié)構(gòu)仍與初次確認過程相同。在滅菌柜內(nèi)，裝載結(jié)構(gòu)會影響環(huán)氧乙烷和濕氣的熱動力學(xué)分布，裝載結(jié)構(gòu)的變化會使實際監(jiān)控獲得的數(shù)值偏離已確認的規(guī)范而導(dǎo)致滅菌失敗。所以在參數(shù)放行中，控制裝載結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)載密度顯得尤為重要。

（2） 滅菌設(shè)備。審核滅菌過程設(shè)備（預(yù)處理室、滅菌柜、解析間）與輔助設(shè)施的變更控制和對這些設(shè)備的預(yù)防性維護記錄，以及用于監(jiān)視和測量的儀器設(shè)備的校準記錄，結(jié)果應(yīng)顯示在過去的一年中未有影響滅菌過程的變化。

（3） 溫、濕度分布。每年應(yīng)對預(yù)處理室（若采用）的溫、濕度分布、空滅菌柜室內(nèi)溫度分布和解析間（若采用）的溫度分布做一次評估，以確定設(shè)備性能仍滿足過程規(guī)范的要求。

（4） 生物負載。對于一次性醫(yī)療衛(wèi)生用品，還應(yīng)定期監(jiān)控產(chǎn)品的生物負載，以及潛在影響生物負載的生產(chǎn)方法、設(shè)備、場所以及原材料的類型和來源是否有重大改變，以確認產(chǎn)品上的微生物數(shù)量或類型自完成過程（再）確認以來未發(fā)生明顯變化。ISO 11135-1:2007要求在一定的時間間隔內(nèi)，確認用于常規(guī)監(jiān)控的生物指示劑的適合性以及與產(chǎn)品生物負載的關(guān)系。關(guān)于該時間間隔醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)可自行規(guī)定。

（5）滅菌產(chǎn)品。審核已確認產(chǎn)品族內(nèi)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品無菌屏障系統(tǒng)在過去的一年中未有影響環(huán)氧乙烷、熱或濕氣滲透的變化。

（6） 滅菌過程。審核在過去的一年中常規(guī)滅菌處理過程的歷史記錄，應(yīng)未有影響滅菌效果的偏差。

5.結(jié)論

當然，實施參數(shù)放行不僅要求有滅菌設(shè)備的醫(yī)療器械生產(chǎn)商和合同滅菌供應(yīng)商有一定的設(shè)備投資以及扎實的專業(yè)知識，還應(yīng)考慮實施參數(shù)放行所需的氣體分析儀器的安裝、運行以及日常維護的開支。隨著醫(yī)療器械行業(yè)競爭的日益加劇，環(huán)氧乙烷滅菌的參數(shù)放行方式將會越來越受到重視，可以預(yù)見，在不久的將來，環(huán)氧乙烷滅菌參數(shù)放行方式在國內(nèi)將得到廣泛的應(yīng)用。

[1]ANSI/AAMI/ISO 11135-1:2007 Sterilization of health care products —Ethylene oxide — Part 1: Requirementsfor development, validation, and routinecontrol of a sterilization process formedical devices

[2]ANSI/AAMI/ISO TIR11135-2:2008 Sterilization of health care products—Ethylene oxide—Part 2: Guidance on the application of ANSI/AAMI/ISO 11135-1

[3]ANSI/AAMI/ISO 11138-1:2006/(R)2010 Sterilization ofhealth care products—Biological indicators—Part 1: General requirements