什么是無(wú)菌
無(wú)菌是指在產(chǎn)品上不存在任何存活的微生物的狀態(tài)。滅菌就是殺滅細菌及其細菌繁殖體、芽孢、病毒和真菌孢子等一切形式的微生物的過(guò)程。
大量研究證明，物理和化學(xué)因子對于微生物的殺滅遵循指數法則。隨著(zhù)滅菌作用時(shí)間的延長(cháng)，產(chǎn)品上的微生物數量級近似于線(xiàn)性的下降。但是，任何產(chǎn)品經(jīng)過(guò)任何滅菌過(guò)程，其攜帶的微生物始終有一定的存活概率?？梢赃@樣說(shuō)，沒(méi)有一種滅菌方法可以**保證無(wú)菌，而只能將存活概率降低到極低水平?！禝SO 11135 醫療器械環(huán)氧乙烷滅菌的確認和常規控制》規定了無(wú)菌醫療器械的帶菌概率需在10 -6 cfu以下，該概率被稱(chēng)為為無(wú)菌保證水平（Sterile Assurance Level ，SAL）。
環(huán)氧乙烷滅菌
環(huán)氧乙烷作為一種廣譜低溫滅菌劑，目前在世界各G廣泛的應用于醫院和工業(yè)*域。據統計，有50%以上的生產(chǎn)廠(chǎng)商選用環(huán)氧乙烷對其醫療器械產(chǎn)品進(jìn)行滅菌。
環(huán)氧乙烷又稱(chēng)作氧化乙烯，分子式為C 2 H 4 O，分子量為44.05，在常溫常壓下為氣態(tài)，具有很強的化學(xué)活性和穿透性，可以穿過(guò)微孔，到達產(chǎn)品深層，從而大大提高了滅菌效果。
影響環(huán)氧乙烷滅菌效果的因素通常包括溫度、相對濕度、環(huán)氧乙烷濃度和時(shí)間。
在一定范圍內，溫度升高導致氣體分子活動(dòng)加劇，從而提高了環(huán)氧乙烷的滅菌效率。然而，在超過(guò)一定溫度以后，滅菌效率的上升不明顯。而且， 過(guò)高的溫度也可能對產(chǎn)品造成損害。因此，通常選用的滅菌溫度為40℃～60℃。
水是烷基化反應的反應劑，能打開(kāi)環(huán)氧乙烷的環(huán)氧基團以使烷基化反應能順利進(jìn)行。另外，水能夠加速環(huán)氧乙烷的穿透，提高滅菌效率。研究證明，濕度對于環(huán)氧乙烷滅菌成功起著(zhù)非常關(guān)鍵的作用。比較理想的濕度范圍是40%～80%，如濕度低于30%，容易導致滅菌失敗。
在一定溫度和濕度條件下，環(huán)氧乙烷的濃度升高可使滅菌效率提高。當然，過(guò)高的濃度并不能無(wú)限提高效率，反而會(huì )增加無(wú)謂的成本支出。當濃度大于500mg/L時(shí)，滅菌效率的提高已不明顯。然而，考慮到環(huán)氧乙烷氣體的損失，如水解和產(chǎn)品對氣體的吸收，實(shí)際選擇的濃度一般需高于理想作用濃度。
氣體滅菌并非迅速的滅菌方式，而需經(jīng)歷一段時(shí)間才能達到滅菌效果。以上各參數的選擇及產(chǎn)品、包裝、裝載形式等各因素的影響，都會(huì )導致所需滅菌時(shí)間的變化。
傳統無(wú)菌檢驗的局限性
傳統的監測方法為無(wú)菌檢驗，即抽取滅菌后的產(chǎn)品在無(wú)菌實(shí)驗室中進(jìn)行微生物培養，觀(guān)察培養結果以確定該滅菌過(guò)程的有效性。然而，該種方式雖然能比較準確的反應被檢測產(chǎn)品的帶菌情況，但其在環(huán)氧乙烷滅菌過(guò)程監控方面的合理性和有效性存在以下的局限性。
無(wú)菌檢驗是一個(gè)抽檢過(guò)程，其有效性建立在其抽樣的合理性上。然而，由于環(huán)氧乙烷滅菌的影響因素很多、整個(gè)負載的均一性不高，無(wú)法找到可靠的抽樣方案以準確反映整個(gè)負載的滅菌效果。
另外，無(wú)菌檢驗還有結果等待周期長(cháng)、投入設備和人力大、報廢產(chǎn)品成本高等缺點(diǎn)，從經(jīng)濟角度出發(fā)，也不是滅菌質(zhì)量控制的理想方法。
生物監測
要尋找適合的滅菌監控手段，shou先需了解影響滅菌效果的主要因素。在滅菌環(huán)境相同的情況下，產(chǎn)品上負載的微生物的抗力和數量，是影響滅菌效率的關(guān)鍵因素。通常，由于對于原材料的來(lái)源和微生物的數量有嚴格要求，加上對于儲存和生產(chǎn)車(chē)間的潔凈要求（不同產(chǎn)品有不同要求），在滅菌前所攜帶的微生物的數量是有限的。生物監測使用所攜帶微生物的數量和抗力都遠大于實(shí)際生物負載的生物指示劑，與生物負載處于相同或更難滅菌的環(huán)境中（如將生物指示劑放置于過(guò)程挑戰設備{Process Challenge Device}中） 同時(shí)進(jìn)行滅菌，然后觀(guān)察生物指示劑中微生物的殺滅情況，來(lái)判斷整個(gè)負載的有效性。圖1解釋了生物指示劑監控整個(gè)負載并可靠反映其效果的原理：當生物指示劑被殺滅的時(shí)候，生物負載早已被殺滅了。
圖1 生物監測
生物指示劑
當前用于滅菌效果驗證和監測的生物指示劑，主要有菌片、自含式生物指示劑和芽孢懸浮液等幾種形式 。
菌片因其價(jià)格便宜而應用廣泛。在滅菌結束后，將菌片轉移**配制好的培養基中進(jìn)行培養，培養**少7天后觀(guān)察微生物的生長(cháng)情況，來(lái)判斷滅菌效果。
自含式生物指示劑，是將菌片和培養基集成在一個(gè)塑料小瓶中，在滅菌結束后，從瓶外捏破裝有培養基的玻璃安瓿，使培養液充分浸潤內置的菌片，經(jīng)培養后觀(guān)察其變色情況或熒光反應來(lái)判斷滅菌效果。
與菌片相比，自含式生物指示劑有以下優(yōu)點(diǎn)：
**，菌片滅菌后培養過(guò)程繁瑣，需經(jīng)歷配制培養基、培養基滅菌、無(wú)菌轉移和培養等一系列過(guò)程；而自含式生物指示劑，含內置無(wú)菌培養液，操作簡(jiǎn)便，大大簡(jiǎn)化了操作人員的培訓過(guò)程。
第二，菌片無(wú)菌轉移過(guò)程中，如試樣被污染，則培養結果存在假陽(yáng)性的可能。而假陽(yáng)性是很難判斷的，因此一旦出現陽(yáng)性，整批產(chǎn)品需重新進(jìn)行滅菌，耗時(shí)耗力。而自含式生物指示劑采用密閉結構，其蓋中的過(guò)濾材料能透過(guò)環(huán)氧乙烷氣體和水蒸氣，可有效的阻隔微生物的侵入，避免假陽(yáng)性的出現。
第三，菌片的培養時(shí)間較長(cháng)，**少需要7天培養時(shí)間。而自含式生物指示劑只需2天，即能反映滅菌效果，能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)對于企業(yè)日漸增強的快速供給的要求。
第四，通過(guò)顏色變化來(lái)判斷培養結果，相比通過(guò)混濁與否來(lái)觀(guān)察更明確、更容易判斷。
驗證和常規監測
根據ISO11135規定，不能由隨后的產(chǎn)品檢驗和試驗來(lái)充分證實(shí)其結果的過(guò)程稱(chēng)為特殊過(guò)程。滅菌過(guò)程就是這種特殊過(guò)程，通過(guò)前面的論述可知，包括無(wú)菌檢驗在內的產(chǎn)品檢驗方法無(wú)法充分證明其結果——即無(wú)菌保證水平——的達到。對于這樣的工藝過(guò)程，必須進(jìn)行預先的驗證和日常的監控。
滅菌驗證，即是通過(guò)物理和生物實(shí)驗的方法，證明所設定的滅菌工藝過(guò)程及參數，能夠保證產(chǎn)品滅菌工藝要求的達到。ISO11135規定， 驗證必須**少每年進(jìn)行一次 。而且，一旦發(fā)生可能影響**終滅菌效果的改變——如更換包裝、改變裝載順序等——發(fā)生時(shí)，必須進(jìn)行驗證。驗證的過(guò)程通常牽涉企業(yè)眾多部門(mén)，步驟繁多，耗時(shí)較長(cháng)。簡(jiǎn)要的驗證流程如下：
1) 驗證前準備
需要制定驗證方案，并由經(jīng)過(guò)培訓的人員來(lái)實(shí)施整個(gè)驗證。對于產(chǎn)品滅菌的適用性、包裝、滅菌劑、加濕蒸汽、生物指示劑等的適用性均需進(jìn)行驗證并形成文件。
2) 安裝驗證
需要驗證的內容包括設備的相關(guān)資料和附件是否齊全、安裝場(chǎng)所是否符合安全要求、對主要計量器具進(jìn)行校驗等。計量器具的校驗必須shou先進(jìn)行。
3) 運行驗證（試運行）
設備安裝后，應按操作說(shuō)明書(shū)啟動(dòng)設備，確定設備是否能在預期的設計范圍內準確的運行，并能達到各項技術(shù)指標和使用要求。
對于預處理區，需驗證其空載狀態(tài)下的溫濕度均勻性；對于滅菌柜室，需驗證其空載狀態(tài)下的溫度均勻性。
4) 物理性能驗證
在滿(mǎn)載狀態(tài)下，驗證設備達到預期工藝參數的能力。對于預處理區，需驗證其滿(mǎn)載狀態(tài)下的溫濕度均勻性；對于滅菌柜室，需驗證其滿(mǎn)載狀態(tài)下的溫度均勻性。
5) 微生物性能驗證
可以認為，之前的驗證目的在于確保設備主體及其他輔助用品能夠滿(mǎn)足工藝要求。而微生物性能驗證的目的在于，在這樣的條件下，尋找并證明能夠滿(mǎn)足滅菌工藝要求——10 -6 無(wú)菌保證水平——的工藝參數。
在選定的溫度、相對濕度和環(huán)氧乙烷濃度的條件下，能將生物指示劑的存活概率降低到10 -6 或以下的氣體作用時(shí)間，就是所需尋找的工藝參數。工業(yè)上，通常用半周期法來(lái)確定所需的滅菌時(shí)間。通過(guò)將滅菌時(shí)間依次減半，直**找到**短滅菌時(shí)間——即剛好能將生物指示劑殺滅的時(shí)間。用該時(shí)間重復兩次滅菌過(guò)程，需全部陰性。由于根據《ISO11138 醫療保健產(chǎn)品滅菌生物指示物》的規定，用于環(huán)氧乙烷滅菌驗證和監測用的生物指示劑的**小菌量需達到1.0×10 6 ，該**短滅菌時(shí)間的兩倍，即為能滿(mǎn)足滅菌要求的氣體作用時(shí)間，如圖2所示。
需要提醒的是，半周期法雖然是**簡(jiǎn)便的方法，卻并不是**可靠的。由于嚴格來(lái)講，對于生物指示劑的殺滅曲線(xiàn)是未知的，半周期法的結果只是建立在推測的基礎上。所以，有條件的企業(yè)，應該選用更嚴格、更可靠的存活曲線(xiàn)法或部分陰性法。
圖2 半周期法
驗證時(shí)生物指示劑需擺放在整個(gè)負載**難滅菌的部位，并應達到一定的數量以全面反應滅菌柜室內各位置的滅菌效果。對于生物指示劑的擺放數量，ISO11135有如下的推薦：
☆ 柜室體積達到5m3 時(shí)，**少20支
☆ 柜室體積5 m3 -10m3 時(shí)，每增加1m3 ，增加2支
☆ 柜室體積>10m3 時(shí)，每增加2m3 ，增加2支
常規監測用于對驗證后的日常滅菌過(guò)程進(jìn)行監測，控制產(chǎn)品放行。建議使用的生物指示劑的數量通常為驗證時(shí)的一半。
當前存在的問(wèn)題
目前在G內，由于經(jīng)費的限制及認識的不足，對于工業(yè)上滅菌流程的規范，尚存在以下一些問(wèn)題。
1) 驗證的不科學(xué)
“一招鮮”的驗證方法，在G內還十分常見(jiàn)。所謂“一招鮮”，就是只對一種產(chǎn)品、一臺設備、一個(gè)裝載方式進(jìn)行驗證，然后將這套滅菌工藝用于所有的產(chǎn)品、設備和裝載方式。
這主要是由于對驗證的認識不足導致的。驗證得到的滅菌參數只能用于該次驗證的滅菌工藝，因為不同的產(chǎn)品、設備、裝載等因素，都會(huì )對滅菌效果產(chǎn)生影響。對于不同的滅菌過(guò)程，沒(méi)有任何一套滅菌參數是可以確保滅菌效果的。必須對任何不同的滅菌過(guò)程分別的進(jìn)行驗證，確定有科學(xué)依據的、可確保滅菌效果的滅菌參數。
另外，有很多企業(yè)未嚴格遵守ISO標準規定的驗證流程，文件系統的不規范、對于設備的驗證不充分等問(wèn)題仍然存在。
2) 常規監測的不重視
對于經(jīng)過(guò)驗證的滅菌過(guò)程，很多企業(yè)在日常的滅菌流程上，選擇了參數放行、化學(xué)監測或無(wú)菌檢驗的方法來(lái)放行產(chǎn)品。以上這些控制方式，對于工業(yè)環(huán)氧乙烷滅菌來(lái)說(shuō)，都是不充分的。
影響環(huán)氧乙烷滅菌效果的因素很多且相互關(guān)聯(lián)，控制起來(lái)十分困難。
例如，濕度就是一個(gè)多變因素。即使經(jīng)過(guò)了有效的預處理，由于環(huán)境濕度的不穩定、抽真空濕度損失等原因，滅菌作用過(guò)程中分散到每個(gè)包裹的濕度仍是不可預知和不可控制的。如使用混合環(huán)氧乙烷氣體，由于氣體的均勻性的不穩定，實(shí)際作用在產(chǎn)品上的環(huán)氧乙烷濃度也是很難精確計算和控制的。另外，還有很多未知因素影響著(zhù)環(huán)氧乙烷滅菌的有效性。因此，即使通過(guò)驗證確定了參數，仍舊要對日常的滅菌進(jìn)行常規監測，確認滅菌實(shí)際有效后才能放行。
化學(xué)指示劑是通過(guò)滅菌過(guò)程對于化學(xué)物品的作用導致的化學(xué)變化，來(lái)模擬生物指示劑的滅活。然而，化學(xué)指示劑并不能代替生物指示劑的作用，**終能確定整個(gè)負載滅菌效果只有生物監測。
3) 生物指示劑的選擇和用法不當
用作滅菌驗證和常規監測的生物指示劑，需謹慎的選擇。性能符合ISO11138的規定并獲得上市許可，是選擇生物指示劑的基本條件。需要注意的是，如無(wú)菌產(chǎn)品將**終出口，所選擇的生物指示劑也需滿(mǎn)足該G的要求并獲得認可。
對于生物指示劑的使用，目前也存在著(zhù)用量不足和用法不當等問(wèn)題。
在滅菌柜室中使用足夠多的生物指示劑進(jìn)行全面的監測是必須的。然而，出于成本的考慮，一些企業(yè)未使用足夠多的生物指示劑進(jìn)行驗證和常規監測。其實(shí)，這樣所得的結果是不夠可靠的。因為無(wú)論是在驗證還是常規監測時(shí)，只有全面監控整個(gè)滅菌柜室的情況，才能使所得滅菌參數真正能夠保證滅菌的有效性。
另有一些企業(yè)，在驗證和常規監測時(shí)使用不同的生物指示劑或混用不同品牌的生物指示劑。由于不同的生物指示劑的菌量和抗力有所不同，這對于驗證和常規監測的一致性是有影響的。
將生物指示劑放在**難滅菌部位，也是**關(guān)重要的。PCD為滅菌過(guò)程對生物指示劑的殺滅提供**大挑戰，是保證生物監測的有效性的重要手段。對PCD的可靠性，亦需進(jìn)行驗證。
總結
由于環(huán)氧乙烷滅菌的過(guò)程復雜、導致其失敗的原因很多，并且沒(méi)有經(jīng)典的參數配置可以適用于各種情況，為了保證滅菌的質(zhì)量，對其進(jìn)行嚴格的驗證和常規監測是必要的。
生物監測覆蓋了整個(gè)負荷，并能確實(shí)保證SAL的達到，是**能夠全面確保 滅菌效果 的監測方式。
在高速發(fā)展的中G社會(huì )，對醫療服務(wù)與產(chǎn)品的質(zhì)量訴求不斷增高。對于日漸成熟的中G醫療產(chǎn)品企業(yè)，更多的與G際接軌、與各G企業(yè)開(kāi)展貿易的趨勢不可阻擋。無(wú)菌醫療產(chǎn)品的滅菌效果控制，是其質(zhì)量控制中的重中之重。不使用科學(xué)的、規范的手段確保滅菌效果的醫療產(chǎn)品，既很難滿(mǎn)足G內市場(chǎng)日益增高的質(zhì)量訴求，也無(wú)法在G際市場(chǎng)上獲得認可。因此，規范滅菌工藝、確保滅菌質(zhì)量，成為無(wú)菌醫療產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的當務(wù)之急。
