W wyniku sterylizacji otrzymywany jest materiał teoretycznie wolny od zdolnych do życia drobnoustrojów. W praktyce materiał taki definiowany jest jako ten, dla którego prawdopodobieństwo niesterylności wynosi 1:1000000. Pierwsze zasady sterylizacji zostały odkryte przez Ludwika Pasteura (stąd nazwa procesu), natomiast od roku 1890 nastąpił przełom w walce z zakażeniami. Zaczęto wówczas wykonywać pierwsze sterylizacje za pomocą pary wodnej i gotowania.
Sterylizacja to proces technologiczny polegający na zniszczeniu wszystkich, zarówno wegetatywnych, jak i przetrwalnikowych form mikroorganizmów. Czynniki sterylizacyjne wywołują w komórkach zmiany polegające na koagulacji, denaturacji i utlenieniu substancji białkowych. Są to zmiany nieodwracalne i przyczyniają się do zniszczenia komórki.
Metody sterylizacji
Wyżarzanie lub spalanie
Wyżarzanie stosowane jest w przypadku drobnych przedmiotów, np. ez używanych do wykonywania posiewów mikrobiologicznych i polega na działaniu płomienia palnika na metalową część tego wyrobu w celu usunięcia drobnoustrojów. Obecnie coraz częściej stosowane są ezy jednorazowego użytku.
Spalanie może być używane do całkowitego zniszczenia skażonego materiału, np. odpadów szpitalnych. Jednak ze względów sanitarnych i ekologicznych zastosowanie znajdują alternatywne dla spalania metody unieszkodliwiania odpadów medycznych.
Sterylizacja suchym, gorącym powietrzem
Przeprowadza się ją w sterylizatorach z wymuszonym obiegiem powietrza lub bez wymuszonego obiegu, stosując temp. 160-180°C, utrzymywane przez okres od kilkunastu minut do dwóch godzin. Warunki tego rodzaju sterylizacji zależą głównie od wyjaławianego materiału i jego wytrzymałości termicznej. Nie można tutaj wyjaławiać gumy, wyrobów włókienniczych, płynów czy materiałów opatrunkowych. Materiał poddawany sterylizacji powinien być suchy, czysty i zabezpieczony przed powtórnym skażeniem za pomocą odpowiedniej folii. Metoda ta jest dość długotrwała i nie ekonomiczna. Charakteryzuje się powolną dyfuzją i penetracją ciepła oraz znacznymi różnicami temperatur między poszczególnymi punktami wewnątrz komory. W wielu krajach metoda ta została wycofana z użycia przy wyjaławianiu narzędzi, w Polsce wciąż stosuje się ją do sterylizacji szkła laboratoryjnego.
Sterylizacja parą wodą pod ciśnieniem
Wyjaławianie parą wodną prowadzi się w autoklawach wyposażonych w przyrządy do pomiaru temperatury i ciśnienia oraz elementy zabezpieczające w postaci zaworów. Parametry sterylizacji w autoklawach to:
• 121°C w czasie 15 minut
• 134°C w czasie 3 lub 5 minut
Sam proces sterylizacji składa się z kliku etapów:
• czas nagrzewania – potrzebny do przeniknięcia ciepła w głąb materiału
• czas wyrównywania temperatury – oddawanie ciepła materiałowi do chwili wyrównania temperatur
• czas wyjaławiania – właściwa sterylizacja
• czas schładzania autoklawu – od chwili przerwania ogrzewania do momentu wyrównania ciśnienia wewnątrz urządzenia do ciśnienia atmosferycznego
Ta metoda może być stosowana do sterylizacji bielizny, materiałów opatrunkowych, narzędzi, materiałów gumowych, wody czy roztworów substancji nie rozkładających się w temperaturze sterylizacji. W przypadku sterylizacji w hermetycznie zamkniętych pojemnikach wytwarza się nadciśnienie, którego wielkość zależy od stopnia wypełnienia. Należy więc pamiętać, by był on wypełniony w nie więcej niż 85%, gdyż może nastąpić rozerwanie pojemnika, gdy roztwór zajmuje ponad 90% pojemności. Należy również strzec się przed wyjmowaniem zawartości autoklawu tuż po jego otwarciu, kiedy jeszcze temperatury płynu i komory urządzenia nie są wyrównane.
Jest to metoda niezawodna, tania, szybka i bezpieczna dla ludzi i środowiska.
Sączenie
Polega na fizycznym usuwaniu drobnoustrojów z gazu lub roztworu poprzez zatrzymanie ich na jałowym sączku nitrocelulozowym. Sączki to cienkie błony o grubości 7-140 μm w kształcie krążków lub arkuszy. W przypadku zastosowania sączków o średnicy porów 0,22 μm możliwe jest usunięcie z roztworu grzybów, pierwotniaków, bakterii wraz z przetrwalnikami oraz wirusów, natomiast o średnicy 0,45 μm – jedynie części bakterii oraz zanieczyszczeń mechanicznych.
Ten rodzaj sterylizacji stosowany jest, gdy roztworu nie można wyjałowić termicznie, np. w przypadku roztworów zawierających substancje biologiczne tj. witaminy czy enzymy a także w jałowej recepturze aptecznej. Metodą sączenia wyjaławia się również powietrze – rolę filtra pełnią wówczas arkusze z włókien szklanych – filtry HEPA.
Sterylizacja promieniami
• promieniowanie UV – polega na naświetlaniu materiału promieniowaniem o długości fal 210-328 nm (najbardziej aktywne jest to o długości fali 254nm) emitowanym przez lampy rtęciowe. Zmienia ono strukturę kwasów nukleinowych, dlatego działa głównie na formy wegetatywne. Jest szkodliwe dla ludzi, stosuje się go do jałowienia powietrza i powierzchni, gdyż absorbowane jest jedynie przez szkło i tworzywa sztuczne.
• Promieniowanie jonizujące – jego źródłem mogą być izotopy emitujące promieniowanie gamma, zazwyczaj stosowany się izotop kobaltu 60Co. Metodę stosuje się do sterylizacji materiałów termolabilnych – wyrobów medycznych jednorazowego użytku, produktów leczniczych, kosmetyków oraz materiałów transplantacyjnych.
Sterylizacja gazami
• tlenek etylenu – czynnik silnie bakteriobójczy (działa też na przetrwalniki) i wirusobójczy, mający zdolność przenikania i wnikania w głąb tworzywa. Działanie swoje wykazuje już przy stężeniu 400-1000 mg, przy wilgotności względnej 30-60% i temp. 50-60°C. Do sterylizacji używany jest czysty tlenek etylenu lub jego mieszanina z dwutlenkiem węgla (1:9), a sam proces prowadzi się w komorze gazoszczelnej. Tlenkiem etylenu wyjaławiane są materiały i sprzęt medyczny z tworzyw sztucznych, które mogłyby odkształcać się po wpływem temperatury, np. cewniki. Do przeprowadzenia procesu niezbędne jest specjalne pomieszczenie z odpowiednim systemem wentylacji. Tlenek etylenu może być niebezpieczny dla ludzi obsługujących komory.
• formaldehyd – wykazuje działanie jedynie powierzchniowo, dlatego należy go doprowadzić do stanu gazowego, by mógł dotrzeć do skomplikowanych powierzchni czy wąskich świateł. Odbywa się to poprzez wielokrotną zmianę ciśnienia podczas samego procesu sterylizacji. Najpierw wytwarzana jest próżnia wstępna w sposób pulsacyjny, a następnie komora jest „przepłukiwana” wielokrotnymi pulsami pary: dostarczany jest formaldehyd, komora utrzymywana jest w warunkach próżniowych – gaz penetruje załadunek. Następują kilkukrotne pulsacje pary i formaldehydu. Zmiany ciśnienia zapewniają penetrację gazu w głąb sprzętu. Pod koniec etapu formaldehyd jest wypłukiwany parą wodną i suszony jałowym powietrzem. Proces przebiega w warunkach podciśnienia a czynnikami sterylizującymi są formaldehyd i para wodna o niskiej temperaturze.
Sterylizacja roztworami środków chemicznych
• Aldehyd glutarowy – stosowany do niszczenia bakterii, wirusów i grzybów. Najczęściej stosowany jest roztwór 2% o pH 7,5-8,5 z dodatkiem 0,3% wodorowęglanu sodu w czasie 3h. Używany jest do wyjaławiania narzędzi chirurgicznych wysokiego stopnia i endoskopów o szerokim spectrum działania, łącznie z prątkami gruźlicy.
• Kwas nadoctowy – w stężeniu 0,1-0,5% jest silnie utleniający, toksyczny i reaktywny. Sam proces sterylizacji jest krótki, tani i bezpieczny, ograniczenia wynikają jedynie z wielkości i geometrii przedmiotu, który musi być cały zanurzony w roztworze.
Sterylizacja plazmowa
Czynnikiem niszczącym żywą materię jest tu wysoka energia cząstek zastosowana w celu wytworzenia plazmy. Prowadzi to do wybicia elektronów z niektórych atomów, w następstwie czego dochodzi do przyspieszenia wolnych elektronów, jąder atomowych i całych atomów. W tzw. „zimnej” sterylizacji wprowadzonej do praktyki medycznej niedawno, jak źródło plazmy stosuje się nadtlenek wodoru. Pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego o wysokiej energii, w warunkach wysokiej próżni powstają rodniki nadtlenku wodoru wykazujące działanie niszczące w stosunku do mikroorganizmów. Po wyczerpaniu się energii z tych rodników powstają cząstki wody i tlenu, które nie są już żadnym zagrożeniem. Cykl wyjaławiania trwa 45-105 minut i przebiega w temp. 40°C. Obecnie prowadzone są badania udoskonalające tą metodę.
Proces efektywności sterylizacji nie może ulegać codziennej kontroli poprzez sprawdzenie produktu końcowego, dlatego niezbędne jest jego walidowanie, rutynowe monitorowanie przebiegu oraz stałe kontrolowania sprzętu. Kontrolę przeprowadza się przy pomocy:
• przyrządów fizycznych, które stale informują o pracy sterylizatora, możliwa jest również rejestracja podstawowych parametrów fizycznych w postaci wydruku lub raportu
• testów biologicznych zawierających niepatogenne przetrwalniki szczepów Bacillus stearothermophilus lub/i B. subtilis, które mogą przejść w formę wegetatywną
• testy chemiczne, w których zawarte substancje chemiczne zmieniają swoje właściwości fizyczne po prawidłowym przebiegu procesu sterylizacji
Autor: Karolina Podsiadły
Literatura:
1. Chojnowska M., Gomula A.: Współczesne techniki sterylizacji. W: Zeszyty Naukowe nr 44, Wydawnictwo Wyższej Szkoły Agrobiznesu w Łomży, 2010, 67-75
2. Janicki S., Fiebig A., Szmitowska M., Achmatowicz T.: Farmacja stosowana: podręcznik dla studentów farmacji. Wydaw. Lekarskie PZWL, Warszawa 2003
3. Poradnik Sterylizacja parowa. www.portal.medbit.pl
4. Waszak B.: Procesy dezynfekcji jako warunek skutecznej sterylizacji medycznej (cz. I), Zakażenia 3/2004, 10-14
