李培欣

【摘要】许多器械在使用前都需要进行包装和消毒。在这类医疗器械中使用的所有材料，包括其中的塑料，必须能够在进行消毒的情况下不丧失性能。

灭菌后需要对样品进行无菌性测试。生物指标是评价灭菌效果的一种方法。其中一种方法是将包含微小的生物体的生物指示剂与该器械一起放置在灭菌室的不同位置。生物指示剂中生物体的死亡证实灭菌程序的有效性。第二种评估灭菌效果的方法是参数释放。参数释放是对灭菌过程中使用的关键工艺参数的严格控制。通过验证特定产品和材料的适当灭菌方法来确定关键工艺参数及数值。各种标准详细规定了特定类型灭菌的需求。

无菌性是由设备或材料的无菌保证水平（SAL）来测量的。灭菌可以通过多种方法来实现。这些方法将特别强调其对塑料灭菌的适用性。无论使用哪种灭菌方法，目的都是将生物负担降低到安全的SAL。医疗器械的灭菌方法主要有高压灭菌（蒸汽、干热）、环氧乙烷（EtO）灭菌、辐射灭菌（伽马辐射、电子束辐射）。

【关键词】：灭菌：辐射灭菌：蒸汽、干热

1 蒸汽灭菌

高压灭菌中需要使用饱和蒸汽灭菌。[6]蒸汽灭菌通常是温度在121℃-134℃之间，压力在15psi（0.5bar）下，灭菌10-60分钟，具体参数视材料和具体要求而定。温度越低，灭菌所需照射时间越长。多用途产品在每次使用后要经历几个消毒周期进行消毒。因此，在这些产品中使用的材料必须能够承受为产品指定的循环次数，并仍然保持性能、安全性和有效性。

在输入蒸汽之前，首先要将高压釜中空气除去。高速蒸汽灭菌可以在更高温度（134℃）和更短时间（3-10分钟）下进行。伴随着湿气的高温会杀死微生物。根据类型和室内负荷来确定适当的循环时间和温度，以确保灭菌完全，微生物被破坏。清洁不良、水分不当、不透水包装或者过度包装进入高压釜室会降低蒸汽灭菌的有效性。

确保蒸汽灭菌的可靠性的关键因素是（1）正确的温度和时间;（2）用蒸汽完全替换空气，即不夹带空气。在整个高压釜的各个位置使用适当的生物指示剂。用于湿热灭菌的生物指标应用最广泛的是嗜热硬脂芽孢杆菌孢子。最近，参数释放方法已被用于评价设备的无菌性。

有时，软化温度高于高压灭菌温度的产品可能会由于模内应力的释放而变形或扭曲。加热零件可以消除模内应力，模内应力会引起差应力，从而引起变形。在使用高压灭菌时，需要考虑多次灭菌循环的影响，以防止该处理对塑料的累积影响。如果设备要在高压灭菌前进行包装，则需要仔细选择包装材料和包装方法。对于高压灭菌的包装的适用性将取决于材料、包装的大小、包装的壁厚和被包装物质。

2 干热

干热灭菌不如湿热（蒸汽）灭菌有效和高效。与蒸汽灭菌相比，通常需要更高的温度和更长的时间。灭菌周期2-4小时，温度范围160-170℃。时间、温度及其他工艺参数根据被灭菌材料而定，包括高压釜中填充数量。耐热材料可采用较高的温度和较短的时间。

由于塑料的传热性能低，难以确保所有部件在要求的温度下暴露足够长时间，因此，干热一般不适合塑料。在长时间的干热灭菌过程中，大多数塑料会变形或降解。

3 环氧乙烷（EtO）

自20世纪50年代[9]开始环氧乙烷（EtO）就被广泛用作低温灭菌剂。对温度和湿度敏感的材料和产品通常使用环氧乙烷灭菌。但是蛋白质可与环氧乙烷发生反应，导致蛋白质变性。

EtO灭菌的效果是通过生物指标来衡量的。最近，参数释放方法已被用来衡量EtO灭菌的有效性。环氧乙烷灭菌取决于以下因素：室温、箱体相对湿度、气体浓度、气体暴露时间、材料与EtO的兼容性和包装材料与EtO的透气性，以及微生物的类型。

在EtO灭菌的第一步涉及到产品在一个指定的温度和相对湿度腔室内预处理。这减少了在灭菌室本身的处理时间。预处理后，产品进入灭菌室，灭菌室提前排空，并加热到50-60℃。然后将水分和EtO气体引入到指定时间。气体浓度一般是200-800mg/L。舱室的内部压力保持在低于大气压力的水平，保证EtO气体不会扩散或泄漏到大气中。达到规定灭菌时间后，去除EtO，并将过滤过的无菌空气注入室内，使产品通气，并去除任何残留的EtO，以达到可接受的水平。最后，对产品进行无菌性和环氧乙烷残留量的测试。

大多数塑料不受EtO灭菌处理的影响，但一些塑料可以吸收EtO，必须在使用前充气消除残余EtO。有些塑料对EtO具有较强的渗透性，可作为包装材料，对包装完全的产品进行消毒。

4 辐射

辐照通常用于灭菌，可以由钴源（Co60）产生的伽玛射线或电子束（电子束）[12]进行。辐照灭菌的塑料器件在灭菌过程中会受到辐射和环境的影响，[4]会发生降解或交联，这些过程将导致拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度的变化。像抗氧化剂和自由基清除剂这样的稳定剂可以防止的降解和交联[4]。变色和发黄也是相当常见的，在很多情况下会随着时间的推移而褪色。变色可以通过使用补偿颜色变化的着色剂来克服。大多数塑料薄膜对辐射是可穿透的。

4.1 伽馬射线

伽马射线由Co60源产生，穿透能力可达50厘米。伽马辐射的高穿透能力允许在灭菌室中产品具有较高的堆积密度。

在选择需要进行γ射线灭菌的聚合物时，应考虑以下几点：①用抗氧化剂和稳定剂稳定的聚合物可以减少辐射的影响。②如果发生链断裂，高分子量聚合物将比低分子量聚合物保持更好的物理性能。③残留的模具应力会加速辐射过程中的断链。④高定向部件在辐射后的横流方向上会变弱。⑤辐射剂量是相加的。

4.2电子束（E-Beam）辐射

电子束电子的穿透能力比伽马射线要低得多。一束10兆电子伏的电子束可以穿透约5厘米。这意味着腔室中负载的堆积密度必须很低，以确保电子到达堆积负载的中心。

在这些方法中，电子束灭菌是唯一可行的连续灭菌方法。其他灭菌方法均为批量处理。除环氧乙烷外，大多数灭菌方法都是安全的。在使用时要将环氧乙烷气体限制在室内，并确保气体不泄漏到室外的大气中。低温环氧乙烷灭菌是组合产品最可靠的灭菌方式。高温和高能辐射会造成组合装置中的药物变性或破坏。蒸汽灭菌是医院最常用的可重复使用设备的灭菌方法。最后，具体选用哪种方式进行灭菌，需要根据具体产品进行综合分析。

参考文献：

ANSI/AAMI/ISO 17665-1：2006，保健产品的灭菌——湿热第1部分。医疗器械灭菌过程的开发、验证和常规控制的要求;

蒸汽参数释放方法;