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环氧乙烷灭菌 质量法规部2014年7月 主要内容 灭菌概念灭菌方法简介EO灭菌基础ENISO11135 1标准介绍EO灭菌常见问题EO灭菌相关标准 灭菌概念 灭菌 消灭 杀灭 微生物 危害人类健康 干扰测试工作 医疗器械药品食品 与微生物实验相关的器具 工具 设备 物料等 无菌 希望 无菌状态 无菌保证水品 SAL 细菌 真菌 病毒 原生生物等 灭菌概念 灭菌实质上就是通过一定方法 将对象物的微生物污染杀灭至要求水平的过程 灭菌概念 无菌Sterile无菌状态Sterility无菌保证水平Sterilityassurancelevel SAL 灭菌Sterilization 注 上述定义见 ENISO11135 1 2007 灭菌概念 无菌Sterile无存活微生物 无菌状态Sterility无存活微生物的状态 注 实践中无法证实没有微生物存在的这种绝对说法 无菌保证水平Sterilityassurancelevel SAL 灭菌后 在单位产品上检出存活微生物的概率 注 SAL为定量值 通常为10 6或10 3 灭菌概念 灭菌Sterilization已确认的使产品无存活微生物的过程 注 灭菌过程中 微生物的死亡规律用指数函数表示 因此 任何单件产品上微生物的存在可用概率表示 概率可减少到最低 但不可能为零 消毒disinfection消毒是指将传播媒介上病原微生物清除或杀灭 使其达到无公害的要求 并非杀死所有的微生物 包括芽孢 灭菌是指将传播媒介上所有微生物全部清除或杀灭 特别是抵抗力最强的细菌芽孢 指数函数 一般地 形如y a x a 0且a 1 x R 的函数叫做指数函数 灭菌函数 Nt 灭菌后微生物数量 N0 初始微生物数量k 常数系数t 作用时间 灭菌概念 D值 D10值在设定条件下 灭活90 测试微生物所需的时间或辐射剂量 Dvalue D10value 微生物数量降低90 微生物数量降低1lg 灭菌方法及选择 灭菌 消灭 杀灭 微生物 有机生命体 特点 细菌 真菌 病毒 原生生物等 细胞结构 细胞膜 细胞质 细胞核 水 蛋白质 核酸 脂类 破坏 热射线化学试剂 灭菌方法及选择 化学灭菌辐照灭菌干热灭菌湿热灭菌 EO EthyleneOxide ray辐射高温干燥箱蒸汽灭菌 灭菌方法及选择 灭菌原理EO可以与蛋白质上的羧基 COOH 氨基 NH2 硫氢基 SH 和羟基 OH 发生烷基化作用 造成蛋白质失去反应基因 阻碍蛋白质的正常化学反应和新陈代谢 从而导致微生物死亡 射线能使物质氧化或产生自由基 OH H 再作用于生物分子 或者直接作用于生物分子 打断氢键 使双键氧化 破坏环状结构或使某些分子聚合等方式 破坏和改变生物大分子的结构 从而抑制或杀死微生物 热力灭菌的原理是 加热可破坏蛋白质和核酸中的氢键 故导致核酸破坏 蛋白质变性或凝固 酶失去活性 微生物因而死亡 灭菌方法及选择 常见灭菌方法的比较 灭菌方法及选择 产品相关因素 环境相关 经济因素 材料结构包装 医院工厂实验室 成本 EO灭菌基础 SAL 10 6产品 材料 结构经济 环境 EO灭菌 机 料 法 环 测 人 知识经验技能 灭菌器 灭菌剂 灭菌工艺 灭菌影响因素 过程监测及产品放行 灭菌器 EN1422 1997 A1 2009Sterilizersformedicalpurposes Ethyleneoxidesterilizers RequirementsandtestmethodsYY0503 2005 NEQEN1422 1997 环氧乙烷灭菌器通常的我们区分两种灭菌器A类灭菌器和B类灭菌器 灭菌器 灭菌剂 制作 乙烯在催化剂作用下 通过直接氧化过程制得 纯度达99 9 灭菌剂 EO气体 物理性质 化学性质 生物化学性质 人体毒性 灭菌剂 生物化学性质活泼EO可以与蛋白质上的羧基 COOH 氨基 NH2 硫氢基 SH 和羟基 OH 发生烷基化作用 造成蛋白质失去反应基因 阻碍蛋白质的正常化学反应和新陈代谢 从而导致微生物死亡 烷基化作用 或称 羟化 针对各种物质 部位 反应完全不可逆 作为杀菌剂 EO可与细菌蛋白质 营养体细胞及病毒 甚至与细胞核物质 核糖核酸 发生反应 且可与细胞的任何部位发生反应 所有化学消毒 灭菌剂中灭菌效果最好的 灭菌剂 物理性质 蒸汽压意义 越高的蒸汽压意味着越高的穿透性 注 环氧乙烷不能穿透铝箔 金属 玻璃 陶瓷等物质 环氧乙烷气体的穿透性示例 灭菌剂 灭菌剂 化学性质活泼与水反应生成乙二醇 废气处理 与氯化氢 盐酸 反应生成氯乙醇 ECH 灭菌后残留物质检测 与氧化铁有特别强的反应 储运注意 灭菌剂 人体毒性急性中毒患者有剧烈的搏动性头痛 头晕 恶心和呕吐 流泪 呛咳 胸闷 呼吸困难 重者全身肌肉颤动 言语障碍 共济失调 出汗 神志不清 以致昏迷 还可见心肌损害和肝功能异常 慢性影响长期少量接触 可见有神经衰弱综合征和植物神经功能紊乱国际癌症研究机构 IARC 分类为1类物质 对人类有确认的致癌性 环境可接收安全浓度GB11721 89 2mg m 大约1 5ppm 美国全国劳动卫生与职业病研究所 NIOSH 容许接触水平1ppm医疗器械欧洲 详见ENISO10993 7中国 10 g g 灭菌剂 典型的工艺过程 EO灭菌工艺 EO灭菌工艺 预处理在灭菌循环开始前 在一房间或柜室内 先对产品进行处理 以达到预定温度和相对湿度 灭菌循环在一密闭的柜室内 包括进行去除空气 处理 若采用 加入灭菌剂 EO作用 去除EO和换气通风将EO和 或 其他反应产物从医疗器械解吸附至预定水平的过程 EO灭菌过程影响因素 EO灭菌过程影响因素 D值的意义D值表征微生物抗性D值越大 微生物抗性越高 越难杀灭因此 我们通常希望D值越小越好D值与EO浓度 相对湿度和温度间存在密切关系D值越小 灭菌时间也就会越短 EO灭菌过程影响因素 测定条件 温度 54 1 相对湿度 60 10 注 参见ISO11138 EO灭菌过程影响因素 相对湿度 微生物孢子通常具备干的细胞壁 只有在一定湿度的情况下 环氧乙烷气体才能穿透 测定条件 EO浓度 600mg L 30mg L温度 54 1 注 参见ISO11138 EO灭菌过程影响因素 测定条件 EO浓度 600mg L 30mg L相对湿度 60 10 注 参见ISO11138 EO灭菌过程影响因素 总结一定气体浓度范围内 浓度越高 灭菌效果越好 超过1000mg L 灭菌效果的提升不明显 相对湿度在40 80 时 灭菌效果没有显著差别 低于40 灭菌效果降低明显 高于90 没有明显的提高 而且易于产生水滴 反而影响灭菌效果 温度在30 65 间 每升高10 灭菌效果提升一倍 高于65 时 没有显著的灭菌效果提升 EO灭菌过程影响因素 时间ETO浓度高 作用时间短 ETO浓度低 作用时间长 存活概率灭菌时间越长 产品中微生物的存活概率越小 灭菌效果好 灭菌时间与存活的微生物数量的对数值呈线性关系 致死率确定的最重要理论支持 EO灭菌过程影响因素 其他影响因素产品本身产品材料 结构 产品结构影响气体的进出 某些材料不适合环氧乙烷灭菌 材料本身需要吸收较多的湿 热 包装材料产品初始污染菌的数量及种类 残存概率法及直接计数法对初始污染菌水平有要求 某些产品对内毒素有要求 某些微生物对环氧乙烷有抗性 过程操作真空度 影响气体的扩散与渗透 影响作用于产品的气体浓度 影响包装安全及产品安全 影响置换效果 影响残留 装载情况 影响热 湿穿透及分布 影响气体循环 EO灭菌过程监测及产品放行 过程监测ENISO11135 1 2007 Section10产品放行参数放行产品灭菌放行 EO灭菌过程监测及产品放行 ENISO11135 1标准介绍 ENISO11135 1标准介绍 Sterilizationofhealthcareproducts Ethyleneoxide Part1 Requirementsfordevelopment validationandroutinecontrolofasterilizationprocessformedicaldevices医疗保健产品灭菌 环氧乙烷 第1部分 医疗器械灭菌过程开发 确认和常规控制要求 ENISO11135 1标准介绍 12个章节 3个附录 ENISO11135 1标准介绍 基础部分 术语与定义 术语与定义 生物负载 Bioburden 生物指示物 BI BiologicalIndicator 部分周期 Fractionalcycle 半周期 Halfcycle 灭菌周期 Sterilizationcycle 孢子对数下降值 SLR SporeLogReduction 过度杀灭 Overkill 参数放行 ParametricRelease 过程挑战装置 过程监测器材 PCD Processchallengedevice 生物负载 Bioburden 产品和 或无菌屏障系统表面或内部的活性微生物数量生物指示物 BI BiologicalIndicator 对特定灭菌过程具有确定抗力的染菌测试系统 术语与定义 部分周期 Fractionalcycle 与灭菌过程规定的作用时间相比 作用时间减少的过程半周期 Halfcycle 与灭菌过程相比 作用时间减少50 的灭菌周期灭菌周期 Sterilizationcycle 在一密闭的柜室内 包括进行去除空气 处理 若采用 加入EO EO作用 去除EO和换气 若采用 及加入空气 惰性气体的一系列处理步骤 术语与定义 孢子对数下降值 SLR SporeLogReduction 描述生物指示物在暴露于规定条件下后孢子数下降值的系数 该系数为10的对数 SLR logN0 logNuN0 生物指示物的初始孢子数 Nu 生物指示物的最终孢子数 过度杀灭 Overkill 具有与产品生物负载相等或较大抗力的生物指示物孢子对数下降值 SLR 至少为12的灭菌过程 术语与定义 参数放行 ParametricRelease 根据过程参数在规定公差内的记录 决定产品无菌 注 本过程放行不涉及使用生物指示物 过程挑战装置 过程监测器材 PCD Processchallengedevice 对灭菌过程具有确定抗力 并用于评估过程性能的器材 术语与定义 ENISO11135 1标准介绍 灭菌开发 质量管理体系灭菌剂特征过程和设备特征产品定义过程定义 灭菌开发 质量管理体系灭菌单位需要根据ISO13485要求建立相适应的质量管理体系 灭菌开发 产品定义引入新的或更改的产品 包装或装载方式之前 应进行产品定义 应证明规定的灭菌过程在产品最难灭菌的位置仍然有效 重复灭菌的影响 暴露于灭菌过程后产品的生物学安全性 EO残留生物负载的评价及控制 灭菌开发 过程定义8 5使用附录A或B描述的方法之一或已确认的证明能够达到所要求的无菌保证水平的替代方法确定灭菌周期的灭活率 附录A 生物负载法致死率的确认附录B 过杀法证实致死率降低12个对数值以上 ENISO11135 1标准介绍 灭菌确认 灭菌确认 定义对获得的结果进行记录和整理的书面程序 证明灭菌过程可持续生产符合预定规格的产品 目的得出无菌保证水平10 6的验证 验证确认中的仪器 设备适合性 验证灭菌循环科学性 适合性 文件化 灭菌确认 灭菌确认 IQ 目的确认灭菌设备及其辅助系统的安装符合设备规格及设计规范 环氧乙烷的贮存条件 灭菌柜周边的环境 灭菌柜装载区的温度与湿度状况 操作区的卫生状况 负压泵的供应水 蒸汽产生系统的供应水 灭菌确认 OQ 目的在指定的灭菌条件下对灭菌器进行实际空罐运行 检查其性能参数的符合性 灭菌确认 OQ 步骤及方法检测仪器的校准 确认用温度传感器的设置 实际运行3次 数据处理 分析 检查项目罐内温度分布 平均值 3 内 抽真空到达的真空度及速度 加压后气密性检查 EO气体导入压力上升及到达速度 排气时的减压速度与减压度 复压时压力上升及速度 灭菌罐温度检查示意图 灭菌确认 PQ 目的使用产品 实际产品或替代产品 证明设备 灭菌器 辅助系统及灭菌工艺 能持续按照预定的准则运行 灭菌过程能够生产无菌产品 PQ实施的对象为产品灭菌设备 样品要求PQ所用产品应能代表常规灭菌的产品 并应根据最具挑战性的常规产品进行设定 如果使用产品外的其他材料 则材料应与该产品至少具有相同的灭菌过程挑战性 所用的产品应与日常灭菌的产品包装相同 如果装载在确认过程中被重复使用 装载代表物应经过适当的解析和冷却步骤 确认项目微生物性能合格性确认 MPQ 物理性能合格性确认 PPQ 产品合格性确认什么情况下进行 引入新的或更改的产品 包装 装载方式 设备或过程参数时 灭菌确认 PQ MPQ MPQ应证实规定的无菌要求已得到满足 灭菌确认 PQ MPQ 方法生物负载法 致死率的确认直接计数法 列举法 附录A 3 1 部分阴性法 附录A 3 2 A 3 3 过杀法 证实致死率降低12个对数值以上半周期法 附录B 1 2a 周期计算法 附录B 1 2b 灭菌确认 PQ MPQ 灭菌确认 PQ MPQ 半周期法 灭菌确认 PQ MPQ 半周期法 续上页图摘自 ISO14161 AnnexA 灭菌确认 PQ MPQ 半周期法 生物指示物BI应符合ENISO11138 1 2的要求菌株 枯草芽孢杆菌菌数 大于1 0 106抗力 一定条件下 D值应介于2 6 5 8min之间 600 30mg LEO浓度 60 10 RH 54 1 灭菌确认 PQ MPQ 半周期法 BI的类型菌片 菌管 自含式菌管 灭菌确认 PQ MPQ 半周期法 过程挑战装置 过程监测器材 PCD 对灭菌过程具有确定抗力 并用于评估过程性能的器材 是放入了挑战性微生物的器材或试验包 这个器材或试验包比一般产品更难灭菌 灭菌确认 PQ MPQ 半周期法 更难灭菌的确定方法 理论分析法 对结构 材料进行理论分析 得出显而易见的结论 实验法 可以在实验条件下 采取一个等同或弱化的灭菌条件 确认微生物存活的差异 PCD设置方法示例 将挑战性微生物放在注射器的环 挡圈 扣眼或肋条间 将挑战性微生物放在官腔中间 然后用粘结溶剂或接头重新连接 恢复产品的完整性 将挑战性微生物放在一个界面内 将挑战性微生物放在封套或包装物内 注 挑战性微生物可直接或间接在产品上染菌 灭菌确认 PQ MPQ 半周期法 PCD的分类IPCD Internal 位于产品或待灭菌物品内的PCD EPCD External 位于箱子或盒子内 被灭菌物品外表面上的箱子 盒子之间 盒子外表面或支持被灭菌物品的框架上的PCD 常规过程中使用的EPCD的方式应与过程确认中使用的一致 注 详见ISO TS11135 2 20088 6c 灭菌确认 PQ MPQ 半周期法 采用原则 常规灭菌中 箱子 产品内部的菌片去放实际非常不方便 ISO11135给出了两种PCD 若灭菌确认中证明等效 则常规过程中可以采用方便取放的方式 IPCD与EPCD 等效性证明可利用在短周期中进行同时作用来评估IPCD和EPCD的比较性抗性 在于IPCD对比 证明EPCD的抗性相等或较大 如果EPCD的相对抗性小于IPCD的相对抗性 不大于20 可将PCD视为等效 灭菌确认 PQ MPQ 半周期法 物理性能确认Physicalperformancequalification应证实在整个过程中 所有规定的接受准则的重现性 灭菌确认 PQ PPQ 重现性如何得到证明 灭菌确认 PQ PPQ PPQ过程应运行几次 为证实过程的重现性 至少有3次运行 如果在MPQ过程中运行了3次半周期 则至少再运行1次包含完整暴露时间的运行 灭菌确认 PQ PPQ 在评估PPQ试验运行时 应注意哪些方面 温湿度探头的数目是否符合要求 探头 温湿度 是否位于装载包装内 并且置于最恶劣的位置 最难灭菌位置 产品装载的温度是否在规定的范围内 灭菌确认 PQ PPQ 产品初始污染菌测试选择合适的BI PCD运行1次短周期运行3次半周期运行2次全周期 建立灭菌重现性产品内温湿度分布产品性能测试包装性能测试EO ECH残留测试 无菌保证水平鉴定 灭菌确认 PQ 半周期法 总结IQ应证实灭菌设备及附属的物件已经按照其规范要求正确的供应及安装 OQ应证实安装的设备在规定允许的偏差范围内按照指定的程序运行 PQ应证实设备连贯的按照预先设定的标准运行 整个过程可以生产出无菌的产品 灭菌确认 EO灭菌过程的设计确定产品初始污染菌水平 基于污染菌抗性 D值 确认适用的生物指示剂 定义最恶劣的产品 状况 选择使用下述微生物学测试 建立杀灭曲线 killingcurve 直接计数 列举法 使用部分阴性 fractionnegative 法 半周期 half cycle 法 灭菌确认 灭菌确认 再确认 多长时间做一次再确认 产品没有发生任何变化 需不需要做再确认 再确认需要做那些项目 灭菌确认 再确认 多长时间做一次再确认 至少一年一次应当至少每年一次对验证 后续重新验证数据和常规加工数据进行审核 应当确定和记录重新确认的范围 审核程序应当形成文件 灭菌确认 再确认 产品没有发生任何变化 需不需要做再确认 需要 灭菌确认 再确认 再确认需要做那些项目 基于一定的前提 可以选择 全面确认 不需要物理或微生物再验证 小规模微生物性能验证 灭菌确认 再确认 再确认前提应至少对以下内容进行回顾 试验 产品设计 制造和包装材料 PCD 供应商 制造区域和设施 装载配置或制造过程是否发生可能影响产品无菌的重大变化 产品生物负载变化趋势 温度分布和灭菌柜操作研究证明自上次鉴定以来是否发生重大变化 温度分布和再循环检查表明预处理柜或通风区自上次鉴定以来是否发生重大变化 自上次确认医疗的灭菌过程历史证明具有可重复性 更改控制和预防性维护项目表明灭菌设备没有发生可能影响过程的重大变更 灭菌过程没有发生可能影响产品无菌的变更 如果灭菌过程规范发生了变更 则灭菌过程的重新鉴定应当包括确定产品满足ISO10993 7规定的EO残留量范围要求 再确认前提再确认应包装对柜室性能和年内工程变化的审查 从而确保原IQ和OQ结果仍然有效 审查应包括 预处理区的温湿度曲线 若采用 实际空柜室湿度曲线 通风区温度 若采用 另外 当设备性能出现不利趋势或无菌性失效时 即时符合过程规范也应进行检查 以确定再验证是否得以保证 灭菌专家应根据审查结果 确定所需要的物理和微生物再验证范围 灭菌确认 再确认 注意点 如果重新鉴定中发现有重大变更 则可能需要重新实施IQ OQ和PQ的一些项目 如果采用参数放行 以下额外要求适用 重新验证应至少每年一次 重新验证应包括通过微生物学研究确认规定的SAL 灭菌确认