環氧乙烷滅菌作者介紹周榮青2004年進入醫療器械行業，從事質量管理、滅菌技術、產品注冊相關的工作。行業覆蓋無菌器械、有源儀器、IVD試劑。曾服務于Amsino醫療，GE醫療，雅培醫療，科森科技，希森美康等企業。環氧乙烷滅菌屬于化學滅菌法，是主流的滅菌方法之一。本文從滅菌原理、作用要素、適宜材料、確認方法、滅菌過程定義做簡單介紹。一、滅菌原理環氧乙烷與蛋白質分子上的巰基(-SH)、氨基(-NH2)、羥基(-OH)和羧基(-COOH)以及核酸分子上的亞氨基(-NH-)發生反應，導致蛋白質失去反應基團，阻礙了蛋白質的正常生化反應和新陳代謝，從而達到滅菌效果。二、滅菌作用要素影響環氧乙烷消毒作用的因素很多，但主要是溫度、相對濕度、時間、環氧乙烷濃度、壓力。1.溫度的影響在一定的范圍內，隨著溫度的升高，環氧乙烷的殺菌作用加強。但是，當溫度高到一定程度，環氧乙烷的殺菌作用發揮到最大，升高溫度，殺菌作用也不會增強。研究表明，在濕度≥35% RH的條件下，40℃以下升高溫度，環氧乙烷殺菌作用加強明顯，40℃~54℃之間，升高溫度，影響變小。54℃以上升高溫度，基本上不增強環氧乙烷的殺菌作用。2.濕度的影響環氧乙烷需要溶解于水才能向微生物穿透，而它與微生物蛋白質的烷基化反應更是需要適當的水作為介質。因此，當水份低于臨界水平（一般認為是濕度35%）時，環氧乙烷難以發揮滅菌作用。但是，如果水份太多，勢必造成環氧乙烷被稀釋和水解，從而減慢其滅菌過程。環氧乙烷的消毒作用與消毒物品的相對濕度是密切相關的。研究表明，用小容器對小物品進行滅菌時，以35~50%RH的濕度為宜。對大件物品，則60~80%RH的相對濕度為宜。3.時間的影響時間的影響總是伴隨著一定的濃度、溫度和濕度而言的。在一定的條件下，時間越長，環氧乙烷的滅菌效果越好。4.濃度的影響在一定濃度的范圍內,增加環氧乙烷濃度,可提高消毒作用,縮短消毒時間,但濃度增加到一定程度時,這種作用就會明顯降低。研究過程發現抵抗環氧乙烷最強的枯草桿菌黑色變種芽胞，在400mg/L的環氧乙烷濃度以下，濃度影響明顯，400mg/L濃度以上，濃度的效果下降。所以，滅菌的環氧乙烷濃度不能低于400mg/L。常用的環氧乙烷濃度是400mg/L~1000mg/L。5.壓力的影響隨著壓力的變化，滅菌蒸汽的穿透性會有變化，蒸氣壓不同滅菌效果不同，所以會有工藝中加藥后增加氮氣加入（分子運動加劇）。預真空度的大小決定殘留空氣的多少，而殘留空氣可直接影響環氧乙烷氣體、熱量、濕氣到達被滅菌物品的內部，所以滅菌過程前的預真空度對滅菌效果影響巨大。6.滅菌系統常見的滅菌系統圖片如下：三、適用于環氧乙烷滅菌的材料研究表明，絕大部分材料均適用于該滅菌方法。但下面這部分材料并不太適合該滅菌方法。聚丙烯酸酯（如：有機玻璃）經過多次滅菌后，材料的拉伸性能會降低。聚碳酸酯（PC）在多次滅菌后，材料會變脆、應力開裂，且拉伸性能降低。苯乙烯丙烯晴聚合物（SAN）多次滅菌后可能會變脆和降低拉伸性能。多次滅菌后表面可能會破裂和應力開裂。四、確認方法1.相對抗力確認的最主要目的，是要從微生物學角度證明過程的滅菌能力。因此，重要環節是制備和選擇挑戰器械的具體形式，一般三種形式：（a）以產品本身作為微生物挑戰的負載；（b）內部挑戰器械，將生物指示物布放在產品結構中最難滅菌的位置；（c）外部挑戰器械，將生物指示物布放于外箱上。應證明上述三者之間的相對抗性，結果應為內部過程挑戰器械≥產品本身負載，外部挑戰器械用亦可。第三方滅菌公司通常出于日常運營效率考慮，如在常規滅菌操作中，需要拆開客戶的產品包裝用于放置和取出內部挑戰器械，既增加了滅菌作業員的工作量，也造成客戶產品的潛在污染風險，使用外部挑戰器械變成了大家的選擇。當使用外部挑戰器械時，同時需證明內部挑戰器械和外部挑戰器械之間的抗性關系。1.1生物指示物的合適性證明（a）生物負載法對產品上的微生物總數和生物指示物的生物負載進行測試，比較數量和抗性。數量：比較生物指示物的孢子計數值，產品上的生物負載值；抗性：比較菌種間的抗性差異。環氧乙烷滅菌中用到的生物指示物是萎縮芽孢桿菌，其抗性強于絕大多數微生物，有充分的文獻記載。（b）無菌測試法在暴露于同一個短周期后，分別對產品、內部挑戰器械的無菌測試。產品應無菌，內部挑戰器械應出現部分陽性。1.2內部挑戰器械與外部挑戰器械的相對抗力在暴露于同一個短周期后，比較相對抗性即可。一般通過計算D值，D值越大，抗性越強。外部挑戰器械的D值應大于內部挑戰器械。應盡量避免出現外部挑戰器械抗性略弱于內部挑戰器械的情形。雖然標準認為等同，但大部分國家的監管機構并不接受這種結果。2.環氧乙烷殘留產品滅菌后，會有一定程度的環氧乙烷和二氯乙醇的殘留。我國一次性使用醫療器械的環氧乙烷殘留量不得超過10μg/g。歐美國家采用mg/device的限度接受標準。殘留控制的最主要手段上加熱解析。確認時需要滅菌解析的條件。聚合材材具有較強的環氧乙烷吸附能力，解吸附時間在很大程度上取決所吸附氣體的量。氣體的分壓或濃度越高,吸附的量就越多,即Cp=SP.Cp為氣體在聚合材料中達到平衡的濃度(cm”/em”);p為氣體的分壓(kg/emZ);S為吸附系數。一般情況下S決定于分壓與溫度。聚合材料對某種氣體的吸附能力取決于聚合材料與氣體的極性關系,聚合材料高分子的柔韌性及其包裝的緊密度。下圖為加熱解析室。3.處理組對每種產品分別進行滅菌確認是不現實也不經濟的。常用的做法是將產品分成處理組或產品族，選擇組中的代表性產品進行確認。產品族是指結構和包裝相似的一系列產品。處理組是指可以用同一套滅菌工藝的產品或產品族。五、常見的過程定義1.預處理