Sterilisering (mikrobiologi)

För annan användning, se Sterilisering (disambiguation) .

Sterilisering avser alla processer som tar bort, dödar eller deaktiverar alla former av liv (särskilt mikroorganismer som svampar , bakterier , sporer och encelliga eukaryota organismer) och andra biologiska ämnen som prioner som finns i eller på en specifik yta, föremål eller vätska. Sterilisering kan uppnås på olika sätt, inklusive värme , kemikalier , bestrålning , högtryck och filtrering . Sterilisering skiljer sig från desinfektion , sanering och pastörisering , genom att dessa metoder reducerar snarare än eliminerar alla former av liv och biologiska ämnen som finns. Efter sterilisering kallas ett föremål för att vara sterilt eller aseptiskt .

Organismer som växer på en agarplatta

Ansökningar

Livsmedel

Ett av de första stegen mot moderniserad sterilisering gjordes av Nicolas Appert , som upptäckte att applicering av värme under en lämplig period bromsade nedbrytningen av livsmedel och olika vätskor, vilket bevarar dem för säker konsumtion under en längre tid än vad som var normalt. Konservering av livsmedel är en förlängning av samma princip och har bidragit till att minska livsmedelsburna sjukdomar ( "matförgiftning"). Andra metoder för att sterilisera livsmedel inkluderar matbestrålning och högt tryck ( paskalisering ).

Medicin och kirurgi

Joseph Lister , en pionjär inom antiseptisk kirurgi .
Apparat för att sterilisera kirurgiska instrument (1914–1918)

I allmänhet måste kirurgiska instrument och mediciner som kommer in i en redan aseptisk del av kroppen (som blodomloppet eller penetrerar huden) vara sterila. Exempel på sådana instrument inkluderar skalpeller , injektionsnålar och konstgjorda pacemakers . Detta är också väsentligt vid tillverkning av parenterala läkemedel.

Beredning av injicerbara mediciner och intravenösa lösningar för vätskeersättningsterapi kräver inte bara sterilitet utan också väldesignade behållare för att förhindra inträngning av oavsiktliga ämnen efter initial produktsterilisering.

De flesta medicinska och kirurgiska apparater som används i vårdinrättningar är gjorda av material som kan gå under ångsterilisering . Men sedan 1950 har det skett en ökning av medicinsk utrustning och instrument gjorda av material (t.ex. plast) som kräver sterilisering vid låg temperatur. Etylenoxidgas har använts sedan 1950-talet för värme- och fuktkänsliga medicinska apparater. Under de senaste 15 åren har ett antal nya steriliseringssystem vid låg temperatur (t.ex. förångad väteperoxid , perättiksyranedsänkning , ozon ) utvecklats och används för att sterilisera medicinsk utrustning.

Rymdskepp

Det finns strikta internationella regler för att skydda föroreningen av solsystemets kroppar från biologiskt material från jorden. Standarder varierar beroende på både typen av uppdrag och dess destination; ju mer sannolikt en planet anses vara beboelig , desto strängare är kraven.

Många komponenter i instrument som används på rymdfarkoster kan inte motstå mycket höga temperaturer, så tekniker som inte kräver för höga temperaturer används som tolereras, inklusive uppvärmning till minst 120 °C (248 °F), kemisk sterilisering, oxidation, ultraviolett och bestrålning.

Kvantifiering

Syftet med sterilisering är att reducera initialt närvarande mikroorganismer eller andra potentiella patogener. Graden av sterilisering uttrycks vanligtvis av multiplar av decimalreduktionstiden, eller D-värdet , som anger den tid som behövs för att minska det initiala talet till en tiondel ( ) av dess ursprungliga värde. Sedan ges antalet mikroorganismer efter steriliseringstid

.

D-värdet är en funktion av steriliseringsförhållandena och varierar med typen av mikroorganism, temperatur , vattenaktivitet , pH etc.. För ångsterilisering (se nedan) anges typiskt temperaturen, i grader Celsius , som ett index.

Teoretiskt sett är sannolikheten för att en enskild mikroorganism ska överleva aldrig noll. För att kompensera för detta används ofta överkillmetoden. Med överkillmetoden utförs sterilisering genom att sterilisera längre än vad som krävs för att döda den biologiska bördan som finns på eller i föremålet som steriliseras. Detta ger en sterilitetssäkringsnivå (SAL) lika med sannolikheten för en icke-steril enhet.

För högriskapplikationer, såsom medicinsk utrustning och injektioner, krävs en sterilitetssäkerhetsnivå på minst 10 −6 av United States Food and Drug Administration (FDA).

Värme

Ånga

Se även: Sterilisering med fuktig värme

Ångsterilisering, även känd som sterilisering med fuktig värme, använder uppvärmd mättad ånga under tryck för att inaktivera eller döda mikroorganismer via denaturering av makromolekyler, främst proteiner. Denna metod är en snabbare process än torr värmesterilisering. Ångsterilisering utförs med hjälp av en autoklav , ibland kallad en omvandlare eller ångsterilisator. Artikeln placeras i autoklavkammaren, som sedan förseglas och värms upp med trycksatt ånga till en temperaturbörvärde under en definierad tidsperiod. Ångsteriliseringscykler kan kategoriseras som antingen förvakuum eller gravitationsförskjutning. Tyngdkraftsförskjutningscykler är beroende av den lägre densiteten hos den injicerade ångan för att tvinga ut svalare, tätare luft ur kammaravloppet. [2] Som jämförelse drar förvakuumcykler upp ett vakuum i kammaren för att avlägsna kall torr luft innan mättad ånga injiceras, vilket resulterar i snabbare uppvärmning och kortare cykeltider. Typiska ångsteriliseringscykler är mellan 3 och 30 minuter vid 121–134 °C (250–273 °F) vid 100 kPa (15 psi), men justeringar kan göras beroende på den biologiska belastningen av artikeln som steriliseras, dess motståndskraft ( D -värde ) till ångsterilisering, artikelns värmetolerans och den erforderliga sterilitetssäkerhetsnivån. Efter avslutad cykel måste vätskor i en trycksatt autoklav kylas långsamt för att undvika överkokning när trycket släpps. Detta kan uppnås genom att gradvis minska trycket i steriliseringskammaren och låta vätskor avdunsta under ett negativt tryck, samtidigt som innehållet kyls.

Korrekt autoklavbehandling kommer att inaktivera alla resistenta bakteriesporer förutom svampar , bakterier och virus, men förväntas inte eliminera alla prioner , som varierar i deras resistens. För prioneliminering anger olika rekommendationer 121–132 °C (250–270 °F) i 60 minuter eller 134 °C (273 °F) i minst 18 minuter. 263K scrapie prion inaktiveras relativt snabbt genom sådana steriliseringsprocedurer; dock är andra stammar av skrapie och stammar av Creutzfeldt-Jakobs sjukdom (CKD) och bovin spongiform encefalopati (BSE) mer resistenta. Genom att använda möss som försöksdjur visade ett experiment att uppvärmning av BSE-positiv hjärnvävnad vid 134–138 °C (273–280 °F) i 18 minuter resulterade endast i en 2,5 log minskning av prionsmittbarheten.

De flesta autoklaver har mätare och diagram som registrerar eller visar information, särskilt temperatur och tryck som en funktion av tid. Uppgifterna kontrolleras för att säkerställa att de villkor som krävs för sterilisering är uppfyllda. Indikatortejp placeras ofta på förpackningarna med produkter före autoklavering, och vissa förpackningar innehåller indikatorer. Indikatorn ändrar färg när den utsätts för ånga, vilket ger en visuell bekräftelse.

Biologiska indikatorer kan också användas för att oberoende bekräfta autoklavprestanda. Enkla biologiska indikatoranordningar är kommersiellt tillgängliga, baserade på mikrobiella sporer. De flesta innehåller sporer av den värmebeständiga mikroben Geobacillus stearothermophilus (tidigare Bacillus stearothermophilus ), som är extremt resistent mot ångsterilisering. Biologiska indikatorer kan ha formen av glasflaskor med sporer och flytande media, eller som sporer på pappersremsor inuti glasinkuvert . Dessa indikatorer är placerade på platser där det är svårt för ånga att nå för att verifiera att ånga tränger in där.

För autoklavering är rengöring kritisk. Främmande biologiskt material eller smuts kan skydda organismer från ångpenetration. Korrekt rengöring kan uppnås genom fysisk skrubbning, ultraljud , ultraljud eller pulserande luft.

Tryckkokning och konservering är analogt med autoklavering, och när de utförs på rätt sätt blir maten steril. [ misslyckad verifiering ]

För att sterilisera avfallsmaterial som huvudsakligen är sammansatta av vätska kan ett specialbyggt avloppsreningssystem användas. Dessa enheter kan fungera med en mängd olika steriliseringsmedel, även om värme via ånga är vanligast.

Torr

Se även: Torr värmesterilisering
Torr värmesterilisator

Torr värme var den första steriliseringsmetoden och är en längre process än sterilisering med fuktig värme. Förstörelsen av mikroorganismer genom användning av torr värme är ett gradvis fenomen. Vid längre exponering för dödliga temperaturer ökar antalet dödade mikroorganismer. Forcerad ventilation av varmluft kan användas för att öka hastigheten med vilken värme överförs till en organism och minska temperaturen och den tid som krävs för att uppnå sterilitet. Vid högre temperaturer krävs kortare exponeringstider för att döda organismer. Detta kan minska värmeinducerade skador på livsmedelsprodukter.

Standardinställningen för en varmluftsugn är minst två timmar vid 160 °C (320 °F). En snabb metod värmer luft till 190 °C (374 °F) i 6 minuter för olindade föremål och 12 minuter för inslagna föremål. Torr värme har fördelen att den kan användas på pulver och andra värmestabila föremål som påverkas negativt av ånga (det orsakar t.ex. inte rost på stålföremål).

Flammande

Flaming görs till inokuleringsslingor och raka ledningar i mikrobiologiska laboratorier för streaking . Att lämna slingan i lågan på en bunsenbrännare eller alkoholbrännare tills den lyser rött säkerställer att alla smittämnen inaktiveras. Detta används vanligtvis för små metall- eller glasföremål, men inte för stora föremål (se Förbränning nedan). Men under den första uppvärmningen kan smittsamt material sprayas från trådytan innan den dödas, vilket förorenar närliggande ytor och föremål. Därför har speciella värmare utvecklats som omger ympslingan med en uppvärmd bur, vilket säkerställer att sådant sprutat material inte kontaminerar området ytterligare. Ett annat problem är att gaslågor kan lämna kol eller andra rester på föremålet om föremålet inte är tillräckligt uppvärmt. En variant på flammande är att doppa föremålet i en 70 % eller mer koncentrerad lösning av etanol och sedan kort röra föremålet mot en bunsenbrännarlåga . Etanolen antänds och brinner snabbt och lämnar mindre rester än en gaslåga

Förbränning

Förbränning är en avfallsbehandlingsprocess som innebär förbränning av organiska ämnen som finns i avfallsmaterial. Denna metod bränner också alla organismer till aska. Det används för att sterilisera medicinskt och annat biologiskt farligt avfall innan det kasseras med ofarligt avfall. Bakterieförbränningsugnar är miniugnar som förbränner och dödar alla mikroorganismer som kan finnas på en inokuleringsslinga eller tråd.

Tyndallisering

Huvudartikel: Tyndallization

Uppkallad efter John Tyndall , är Tyndallization en föråldrad och långdragen process utformad för att minska aktivitetsnivån hos sporbildande bakterier som lämnas kvar av en enkel kokande vattenmetod. Processen går ut på att koka under en period (vanligtvis 20 minuter) vid atmosfärstryck, kyla, inkubera under en dag och sedan upprepa processen totalt tre till fyra gånger. Inkubationsperioderna ska tillåta värmebeständiga sporer som överlevt föregående kokningsperiod att gro för att bilda det värmekänsliga vegetativa (växande) stadiet, som kan dödas vid nästa kokningssteg. Detta är effektivt eftersom många sporer stimuleras att växa av värmechocken. Proceduren fungerar bara för media som kan stödja bakterietillväxt och kommer inte att sterilisera icke näringsrika substrat som vatten. Tyndallisering är också ineffektiv mot prioner.

Sterilisatorer för glaspärlor

Sterilisatorer för glaspärlor fungerar genom att värma glaspärlor till 250 °C (482 °F). Instrument hälls sedan snabbt i dessa glaspärlor, som värmer föremålet samtidigt som de fysiskt skrapar bort föroreningar från deras yta. Sterilisatorer av glaspärlor var en gång en vanlig steriliseringsmetod som användes på tandläkarmottagningar såväl som i biologiska laboratorier, men är inte godkända av US Food and Drug Administration (FDA) och Centers for Disease Control and Prevention (CDC) för att användas som sterilisatorer sedan 1997. De är fortfarande populära i europeiska och israeliska tandläkarpraktiker, även om det inte finns några aktuella evidensbaserade riktlinjer för användning av denna sterilisator.

Kemisk sterilisering

Chemiclav

Kemikalier används också för sterilisering. Uppvärmning är ett tillförlitligt sätt att befria föremål från alla överförbara ämnen, men det är inte alltid lämpligt om det skadar värmekänsliga material som biologiska material, fiberoptik , elektronik och många plaster . I dessa situationer kan kemikalier, antingen i gasform eller flytande form, användas som steriliseringsmedel. Medan användningen av gas och flytande kemiska steriliseringsmedel undviker problemet med värmeskador, måste användarna se till att artikeln som ska steriliseras är kemiskt kompatibel med steriliseringsmedlet som används och att steriliseringsmedlet kan nå alla ytor som måste steriliseras (vanligtvis inte penetrera förpackningar). Dessutom innebär användningen av kemiska steriliseringsmedel nya utmaningar för säkerheten på arbetsplatsen , eftersom egenskaperna som gör kemikalier till effektiva steriliseringsmedel vanligtvis gör dem skadliga för människor. Proceduren för att ta bort steriliseringsmedelsrester från de steriliserade materialen varierar beroende på kemikalien och processen som används.

Etylenoxid

Behandling med etylenoxid (EO, EtO) är en av de vanligaste metoderna som används för att sterilisera, pastörisera eller desinficera föremål på grund av dess breda utbud av materialkompatibilitet. Det används också för att bearbeta föremål som är känsliga för bearbetning med andra metoder, såsom strålning (gamma, elektronstråle, röntgen), värme (fuktig eller torr) eller andra kemikalier. Etylenoxidbehandling är den vanligaste kemiska steriliseringsmetoden, som används för cirka 70 % av de totala steriliseringarna och för över 50 % av alla medicinska engångsprodukter.

Etylenoxidbehandling utförs vanligtvis mellan 30 och 60 °C (86 och 140 °F) med en relativ fuktighet över 30 % och en gaskoncentration mellan 200 och 800 mg/L. Vanligtvis varar processen i flera timmar. Etylenoxid är mycket effektivt, eftersom det penetrerar alla porösa material , och det kan tränga igenom vissa plastmaterial och filmer. Etylenoxid dödar alla kända mikroorganismer, såsom bakterier (inklusive sporer), virus och svampar (inklusive jäst och mögel), och är kompatibel med nästan alla material även när de appliceras upprepade gånger. Det är brandfarligt, giftigt och cancerframkallande ; dock endast med en rapporterad potential för vissa negativa hälsoeffekter när den inte används i enlighet med publicerade krav. Etylenoxidsterilisatorer och processer kräver biologisk validering efter sterilisatorinstallation, betydande reparationer eller processförändringar.

Den traditionella processen består av en förkonditioneringsfas (i ett separat rum eller cell), en processfas (vanligare i ett vakuumkärl och ibland i ett tryckklassat kärl) och en luftningsfas (i ett separat rum eller cell) för att avlägsna EO-rester och lägre biprodukter som etylenklorhydrin (EC eller ECH) och, av mindre betydelse, etylenglykol (EG). En alternativ process, känd som allt-i-ett-bearbetning, finns också för vissa produkter där alla tre faserna utförs i vakuum- eller tryckklassade kärl. Det senare alternativet kan underlätta snabbare total bearbetningstid och avledning av rester.

Den vanligaste EO-bearbetningsmetoden är gaskammarmetoden. För att dra nytta av stordriftsfördelar har EO traditionellt levererats genom att fylla en stor kammare med en kombination av gasformig EO antingen som ren EO eller med andra gaser som används som spädningsmedel; utspädningsmedel inkluderar klorfluorkolväten ( CFC ), hydroklorfluorkolväten (HCFC) och koldioxid .

Etylenoxid används fortfarande i stor utsträckning av tillverkare av medicintekniska produkter. Eftersom EO är explosivt vid koncentrationer över 3 %, försågs EO traditionellt med en inert bärargas, såsom en CFC eller HCFC. Användningen av CFC eller HCFC som bärgas förbjöds på grund av farhågor för ozonnedbrytning . Dessa halogenerade kolväten ersätts av system som använder 100 % EO, på grund av bestämmelser och de höga kostnaderna för blandningarna. På sjukhus använder de flesta EO-sterilisatorer engångspatroner på grund av bekvämligheten och användarvänligheten jämfört med de tidigare rörförsedda gasflaskorna med EO-blandningar.

Det är viktigt att följa patient- och sjukvårdspersonalens regeringsspecifika gränser för EO-rester i och/eller på bearbetade produkter, operatörens exponering efter bearbetning, under lagring och hantering av EO-gasflaskor och miljöemissioner som uppstår vid användning av EO.

US Occupational Safety and Health Administration (OSHA) har satt den tillåtna exponeringsgränsen (PEL) till 1 ppm – beräknat som ett åtta timmars tidsvägt medelvärde (TWA) – och 5 ppm som en 15-minuters exkursionsgräns (EL) . National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) omedelbart farliga för liv och hälsa gränsen (IDLH) för EO är 800 ppm. Lukttröskeln är runt 500 ppm, så EO är omärklig tills koncentrationerna är långt över OSHA PEL . Därför rekommenderar OSHA att kontinuerliga gasövervakningssystem används för att skydda arbetare som använder EO för bearbetning.

Kvävedioxid

Kvävedioxidgas (NO 2 ) är ett snabbt och effektivt steriliseringsmedel för användning mot ett brett spektrum av mikroorganismer, inklusive vanliga bakterier, virus och sporer. De unika fysikaliska egenskaperna hos NO 2 -gas möjliggör dispergering av steriliseringsmedel i en sluten miljö vid rumstemperatur och atmosfärstryck. Mekanismen för dödlighet är nedbrytningen av DNA i sporkärnan genom nitrering av fosfatryggraden, vilket dödar den exponerade organismen när den absorberar NO 2 . Denna nedbrytning sker även vid mycket låga koncentrationer av gasen. NO 2 har en kokpunkt på 21 °C (70 °F) vid havsnivå, vilket resulterar i ett relativt högt mättat ångtryck vid omgivningstemperatur. På grund av detta kan flytande NO2 användas som en lämplig källa för steriliseringsgasen. Flytande NO 2 hänvisas ofta till med namnet på dess dimer , dikvävetetroxid (N 2 O 4 ). Dessutom säkerställer de låga nivåerna av koncentration som krävs, tillsammans med det höga ångtrycket, att ingen kondens uppstår på anordningarna som steriliseras. Detta innebär att ingen luftning av enheterna krävs omedelbart efter steriliseringscykeln. NO 2 är också mindre frätande än andra steriliseringsgaser och är kompatibel med de flesta medicinska material och lim.

Den mest motståndskraftiga organismen (MRO) mot sterilisering med NO 2 -gas är sporen från Geobacillus stearothermophilus , som är samma MRO för både ång- och väteperoxidsteriliseringsprocesser. Sporformen av G. stearothermophilus har under åren karakteriserats väl som en biologisk indikator vid steriliseringstillämpningar. Mikrobiell inaktivering av G. stearothermophilus med NO2 - gas fortskrider snabbt på ett log-linjärt sätt, vilket är typiskt för andra steriliseringsprocesser. Noxilizer, Inc. har kommersialiserat denna teknik för att erbjuda kontraktssteriliseringstjänster för medicinsk utrustning vid sin anläggning i Baltimore, Maryland (USA). Detta har visats i Noxilizers labb i flera studier och stöds av publicerade rapporter från andra labb. Samma egenskaper möjliggör också snabbare borttagning av steriliseringsmedlet och restgaser genom luftning av den inneslutna miljön. Kombinationen av snabb dödlighet och enkelt avlägsnande av gasen möjliggör kortare totala cykeltider under steriliseringsprocessen (eller dekontamineringsprocessen) och en lägre nivå av steriliseringsmedelsrester än vad som finns med andra steriliseringsmetoder. Eniware, LLC har utvecklat en bärbar, strömfri sterilisator som inte använder el, värme eller vatten. Enheten på 25 liter gör sterilisering av kirurgiska instrument möjlig för strama framåt kirurgiska team, på vårdcentraler över hela världen med intermittent eller ingen elektricitet och i katastrofhjälp och humanitära krissituationer. Den fyra timmar långa cykeln använder en engångsampull för gasgenerering och en engångsskrubber för att avlägsna kvävedioxidgas.

Ozon

Ozon används i industriella miljöer för att sterilisera vatten och luft, samt ett desinfektionsmedel för ytor. Det har fördelen att det kan oxidera det mesta av organiskt material. Å andra sidan är det en giftig och instabil gas som måste produceras på plats, så den är inte praktisk att använda i många miljöer.

Ozon erbjuder många fördelar som steriliseringsgas; ozon är ett mycket effektivt steriliseringsmedel på grund av dess starka oxiderande egenskaper ( E =2,076 vs SHE ) som kan förstöra ett brett spektrum av patogener, inklusive prioner, utan att behöva hantera farliga kemikalier eftersom ozonet genereras i sterilisatorn från medicinsk kvalitet. syre . Ozonets höga reaktivitet gör att ozonavfall kan förstöras genom att passera över en enkel katalysator som återgår till syre och säkerställer att cykeltiden är relativt kort. Nackdelen med att använda ozon är att gasen är mycket reaktiv och mycket farlig. NIOSH:s omedelbart farliga gräns för liv och hälsa (IDLH) för ozon är 5 ppm, 160 gånger mindre än 800 ppm IDLH för etylenoxid. NIOSH och OSHA har satt PEL för ozon till 0,1 ppm , beräknat som ett åtta timmars tidsvägt medelvärde. Tillverkarna av sterilgaser inkluderar många säkerhetsfunktioner i sina produkter, men försiktig praxis är att tillhandahålla kontinuerlig övervakning av exponering för ozon, för att ge en snabb varning i händelse av en läcka. Övervakare för att fastställa exponering för ozon på arbetsplatsen finns kommersiellt tillgängliga.

Glutaraldehyd och formaldehyd

Glutaraldehyd- och formaldehydlösningar (även använda som fixativ ) är accepterade flytande steriliseringsmedel, förutsatt att nedsänkningstiden är tillräckligt lång. Att döda alla sporer i en klar vätska kan ta upp till 22 timmar med glutaraldehyd och ännu längre med formaldehyd. Närvaron av fasta partiklar kan förlänga den erforderliga perioden eller göra behandlingen ineffektiv. Sterilisering av vävnadsblock kan ta mycket längre tid, på grund av den tid som krävs för fixeringsmedlet att penetrera. Glutaraldehyd och formaldehyd är flyktiga och giftiga vid både hudkontakt och inandning. Glutaraldehyd har kort hållbarhet (<2 veckor) och är dyr. Formaldehyd är billigare och har en mycket längre hållbarhet om lite metanol tillsätts för att hämma polymerisation till paraformaldehyd , men är mycket mer flyktig. Formaldehyd används också som ett gasformigt steriliseringsmedel; i detta fall framställs den på plats genom depolymerisation av fast paraformaldehyd. Många vacciner, som det ursprungliga Salk poliovaccinet , steriliseras med formaldehyd.

Väteperoxid

Väteperoxid , i både flytande och som förångad väteperoxid (VHP), är ett annat kemiskt steriliseringsmedel. Väteperoxid är en stark oxidant som gör att den kan förstöra ett brett spektrum av patogener. Väteperoxid används för att sterilisera värme- eller temperaturkänsliga artiklar, såsom stela endoskop . Vid medicinsk sterilisering används väteperoxid i högre koncentrationer, från cirka 35 % upp till 90 %. Den största fördelen med väteperoxid som steriliseringsmedel är den korta cykeltiden. Medan cykeltiden för etylenoxid kan vara 10 till 15 timmar, har vissa moderna väteperoxidsterilisatorer en cykeltid så kort som 28 minuter.

Nackdelarna med väteperoxid inkluderar materialkompatibilitet, lägre penetrationsförmåga och operatörers hälsorisker. Produkter som innehåller cellulosa, såsom papper, kan inte steriliseras med VHP och produkter som innehåller nylon kan bli spröda. Väteperoxids penetreringsförmåga är inte lika bra som etylenoxid [ citat behövs ] och därför finns det begränsningar för längden och diametern på lumen hos föremål som effektivt kan steriliseras. Väteperoxid är ett primärt irriterande ämne och kontakten av den flytande lösningen med huden kommer att orsaka blekning eller sårbildning beroende på koncentrationen och kontakttiden. Det är relativt ogiftigt när det späds till låga koncentrationer, men är ett farligt oxidationsmedel vid höga koncentrationer (> 10 % vikt/vikt). Ångan är också farlig och påverkar främst ögonen och andningsorganen. Även kortvariga exponeringar kan vara farliga och NIOSH har satt IDLH till 75 ppm, mindre än en tiondel av IDLH för etylenoxid (800 ppm). Långvarig exponering för lägre koncentrationer kan orsaka permanent lungskada och följaktligen har OSHA satt den tillåtna exponeringsgränsen till 1,0 ppm, beräknat som ett åtta timmars tidsvägt medelvärde. Sterilisatortillverkare går långt för att göra sina produkter säkra genom noggrann design och inkorporering av många säkerhetsfunktioner, även om det fortfarande finns exponeringar av väteperoxid på arbetsplatsen från gassterilisatorer dokumenterade i FDA MAUDE-databasen. När du använder någon typ av gassterilisator bör försiktiga arbetsmetoder inkludera god ventilation, en kontinuerlig gasmonitor för väteperoxid och goda arbetsrutiner och utbildning.

Förångad väteperoxid (VHP) används för att sterilisera stora slutna och förseglade områden, såsom hela rum och flygplansinredningar.

Även om det är giftigt, bryts VHP ner på kort tid till vatten och syre.

Perättiksyra

Perättiksyra (0,2%) är ett erkänt steriliseringsmedel av FDA för användning vid sterilisering av medicinsk utrustning såsom endoskop . Perättiksyra som också är känd som peroxiättiksyra är en kemisk förening som ofta används i desinfektionsmedel som desinficeringsmedel. Det framställs oftast genom reaktion av ättiksyra och väteperoxid med varandra genom att använda en syrakatalysator. Perättiksyra säljs aldrig i ostabiliserade lösningar varför den anses vara miljövänlig. Perättiksyra är en färglös vätska och molekylformeln för perättiksyra är C 2 H 4 O 3 eller CH3COOOH. På senare tid har perättiksyra använts över hela världen eftersom fler människor använder gasning för att dekontaminera ytor för att minska risken för Covid-19 och andra sjukdomar.

Potential för kemisk sterilisering av prioner

Prioner är mycket resistenta mot kemisk sterilisering. Behandling med aldehyder , såsom formaldehyd, har faktiskt visat sig öka prionresistensen. Väteperoxid (3 %) under en timme visade sig vara ineffektiv, vilket gav mindre än 3 logs (10 −3 ) minskning av kontamineringen. Jod , formaldehyd, glutaraldehyd och perättiksyra misslyckas också med detta test (en timmes behandling). Endast klor , fenolföreningar , guanidiniumtiocyanat och natriumhydroxid minskar prionnivåerna med mer än 4 log; klor (för frätande för att användas på vissa föremål) och natriumhydroxid är de mest konsekventa. Många studier har visat effektiviteten av natriumhydroxid.

Strålningssterilisering

Sterilisering kan uppnås med hjälp av elektromagnetisk strålning , såsom ultraviolett ljus , röntgenstrålar och gammastrålar , eller bestrålning av subatomära partiklar, såsom med elektronstrålar . Elektromagnetisk eller partikelformig strålning kan vara tillräckligt energisk för att jonisera atomer eller molekyler ( joniserande strålning ), eller mindre energisk ( icke-joniserande strålning) .

Sterilisering av icke-joniserande strålning

Ytterligare information: Ultraviolett bakteriedödande bestrålning

Ultraviolett ljus (UV, från en bakteriedödande lampa ) är användbar för sterilisering av ytor och vissa genomskinliga föremål. Många föremål som är transparenta för synligt ljus absorberar UV. UV-bestrålning används rutinmässigt för att sterilisera interiören av biologiska säkerhetsskåp mellan användningarna, men är ineffektiv i skuggade områden, inklusive områden under smuts (som kan polymeriseras efter långvarig bestrålning, så att det är mycket svårt att ta bort). Det skadar också vissa plaster, såsom polystyrenskum om det exponeras under längre tid.

Sterilisering med joniserande strålning

Effektivitetsillustration av de olika strålningsteknologierna (elektronstråle, röntgen, gammastrålar)

Säkerheten för bestrålningsanläggningar regleras av FN: s internationella atomenergiorgan och övervakas av de olika nationella regleringskommissionerna för kärnkraft ( NRC). De strålningsexponeringsolyckor som har inträffat tidigare dokumenteras av myndigheten och analyseras noggrant för att fastställa orsaken och förbättringspotentialen. Sådana förbättringar är sedan mandat för att bygga om befintliga anläggningar och framtida design.

Gammastrålning är mycket genomträngande och används ofta för sterilisering av medicinsk engångsutrustning, såsom sprutor, nålar, kanyler och IV-set och mat. Det sänds ut av en radioisotop , vanligtvis kobolt-60 ( 60 Co) eller cesium-137 ( 137 Cs), som har fotonenergier på upp till 1,3 respektive 0,66 MeV .

Användning av en radioisotop kräver avskärmning för operatörernas säkerhet under användning och förvaring. Med de flesta konstruktioner sänks radioisotopen ner i en vattenfylld källlagringspool, som absorberar strålning och tillåter underhållspersonal att komma in i strålningsskölden. En variant håller radioisotopen under vatten hela tiden och sänker produkten som ska bestrålas i vattnet i hermetiskt tillslutna klockor; ingen ytterligare skärmning krävs för sådana konstruktioner. Andra ovanligt använda konstruktioner använder torr lagring, vilket ger rörliga sköldar som minskar strålningsnivåerna i områden av bestrålningskammaren. En incident i Decatur, Georgia , USA, där vattenlösligt cesium-137 läckte in i källlagringspoolen, vilket krävde NRC:s ingripande, har lett till att användningen av denna radioisotop nästan helt har upphört till förmån för den dyrare, ovattenlösliga kobolten -60. Kobolt-60 gammafotoner har ungefär dubbelt så mycket energi, och därmed större penetreringsområde, av cesium-137-producerad strålning.

Elektronstrålebehandling används också ofta för sterilisering. Elektronstrålar använder en on-off-teknik och ger en mycket högre doseringshastighet än gamma- eller röntgenstrålar. På grund av den högre doshastigheten krävs kortare exponeringstid och därigenom minskas eventuell nedbrytning till polymerer. Eftersom elektroner bär en laddning är elektronstrålar mindre penetrerande än både gamma- och röntgenstrålar. Anläggningar förlitar sig på betydande betongsköldar för att skydda arbetare och miljön från strålningsexponering.

Högenergiröntgenstrålar (tillverkade av bremsstrahlung ) tillåter bestrålning av stora förpackningar och palllaster med medicinsk utrustning. De är tillräckligt penetrerande för att behandla flera palllaster av lågdensitetsförpackningar med mycket goda doslikformighetsförhållanden. Röntgensterilisering kräver inte kemiskt eller radioaktivt material: högenergiröntgenstrålar genereras med hög intensitet av en röntgengenerator som inte kräver avskärmning när den inte används. Röntgenstrålar genereras genom att bombardera ett tätt material (mål) som tantal eller volfram med högenergielektroner, i en process som kallas bremsstrahlung- omvandling. Dessa system är energiineffektiva och kräver mycket mer elektrisk energi än andra system för samma resultat.

Bestrålning med röntgenstrålar, gammastrålar eller elektroner gör inte material radioaktiva , eftersom energin som används är för låg. Generellt behövs en energi på minst 10 MeV för att inducera radioaktivitet i ett material. Neutroner och mycket högenergipartiklar kan göra material radioaktiva, men har god penetration, medan partiklar med lägre energi (andra än neutroner) inte kan göra material radioaktiva, utan har sämre penetration.

Sterilisering genom bestrålning med gammastrålning kan dock påverka materialegenskaperna.

Bestrålning används av United States Postal Service för att sterilisera post i Washington, DC- området. Vissa livsmedel (t.ex. kryddor och köttfärs) steriliseras genom bestrålning .

Subatomära partiklar kan vara mer eller mindre penetrerande och kan genereras av en radioisotop eller en anordning, beroende på typen av partikel.

Steril filtrering

Vätskor som skulle skadas av värme, bestrålning eller kemisk sterilisering, såsom läkemedelslösning, kan steriliseras genom mikrofiltrering med membranfilter . Denna metod används ofta för värmelabila läkemedel och proteinlösningar vid behandling av läkemedel. Ett mikrofilter med en porstorlek på vanligtvis 0,22 µm tar effektivt bort mikroorganismer . Vissa stafylokockarter har dock visat sig vara tillräckligt flexibla för att passera genom 0,22 µm filter. Vid bearbetning av biologiska läkemedel måste virus avlägsnas eller inaktiveras, vilket kräver användning av nanofilter med en mindre porstorlek (20–50 nm ). Mindre porstorlekar sänker flödeshastigheten, så för att uppnå högre total genomströmning eller för att undvika för tidig blockering kan förfilter användas för att skydda membranfilter med små porer. Tangentiellt flödesfiltrering (TFF) och alternerande tangentiellt flöde (ATF) system minskar också partikelackumulering och blockering.

Membranfilter som används i produktionsprocesser är vanligtvis tillverkade av material som blandad cellulosaester eller polyetersulfon (PES). Filtreringsutrustningen och själva filtren kan köpas som försteriliserade engångsenheter i förseglade förpackningar eller måste steriliseras av användaren, vanligtvis genom autoklavering vid en temperatur som inte skadar de ömtåliga filtermembranen. För att säkerställa att filtret fungerar korrekt är membranfiltren integritetstestade efter användning och ibland före användning. Det oförstörande integritetstestet försäkrar att filtret är oskadat och är ett regulatoriskt krav. Vanligtvis utförs terminal farmaceutisk sterilfiltrering inne i ett renrum för att förhindra kontaminering.

Bevarande av sterilitet

En curette i steril förpackning.

Instrument som har genomgått sterilisering kan hållas i sådant tillstånd genom att inneslutas i förseglad förpackning fram till användning.

Aseptisk teknik är handlingen att upprätthålla sterilitet under procedurer.

Se även

Andra referenser

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Sterilization_(microbiology)&oldid=1140926909 "