简议二氧化碳环氧乙烷混合灭菌生产工艺

摘 要：作为低温灭菌最常用的一种灭菌方法，环氧乙烷灭菌在医疗器械产品灭菌领域应用广泛。由于环氧乙烷气体的活泼型，工业上多用环氧乙烷和二氧化碳的混合气体来进行日常的灭菌工艺。本文从环氧乙烷的灭菌原理、灭菌控制要素、灭菌操作方法以及灭菌检验等方向详细阐诉二氧化碳-环氧乙烷混合灭菌的生产工艺。

关键词：EO灭菌原理 灭菌控制要素 灭菌操作 灭菌效果监测

一、前言

随着现代医学的日益发展，大量不耐高温、不耐湿、精细的医疗器械广泛应用于临床。由于环氧乙烷气体杀菌力强、杀菌谱广，对物品损害轻微等优点，已成为目前最主要的低温灭菌方法之一。环氧乙烷灭菌原理是通过其与蛋白质分子上的巯基（-SH）、氨基（-NH2）、羟基（-OH）和羧基（-COOH）以及核酸分子上的亚氨基（-NH-）发生烷基化反应，造成蛋白质失去反应基团，阻碍了蛋白质的正常生化反应和新陈代谢，导致微生物死亡，从而达到灭菌效果。[1]

虽然环氧乙烷具有高效的消毒杀菌作用，但由于其有较宽的爆炸极限，对盛装容器的活性作用，以及它的刺激性和毒性，造成了苛刻的使用条件。为了在最大程度发挥环氧乙烷灭菌功效的同时保证其使用的安全性是现代工业化灭菌一直探索的方向，目前比较流行的的是把环氧乙烷和惰性气体混合，使环氧乙烷活性降低，改变爆炸极限，从而提高使用的安全度。目前使用的惰性气体有氟利昂、二氧化碳和氮气，由于2000年以后氟利昂因环保问题被淘汰，而二氧化碳的比重和分子量和环氧乙烷比较相近，所以我所利用60%的二氧化碳和40%的环氧乙烷的混合气体来进行日常的灭菌生产。[2]

环氧乙烷灭菌时，灭菌柜内的温度、湿度、灭菌气体浓度、灭菌时间都是影响灭菌效果的重要参数。环氧乙烷是一种烷化剂，穿透力强，能够使用各种包装材料并且可以在包装状态下灭菌，在常温下能杀灭各种微生物（包括细菌、芽孢、病毒、真菌孢子等），适用于不耐高温处理的生物医用高分子材料，比如天然橡胶、聚乙烯、聚丙烯及聚氯乙烯等。环氧乙烷灭菌器包括一个防泄漏、防爆炸的钢制腔室，首先通过加热（预处理）过程，调节腔内的物料温度和湿度，然后进一步抽真空，再通入经过预热的环氧乙烷气体。包装材料必须是对空气、蒸汽及环氧乙烷渗透性良好的，这样容易达到适宜的灭菌条件。由于环氧乙烷具有潜在的致癌性、致突变性、急性毒性反应，为了工作人员的安全，应在灭菌过程中，严密监控大气浓度和腔室的温湿度、压力、环氧乙烷气体浓度及灭菌时间。灭菌效果通常使用生物指示剂来监控。灭菌器的控制具有一定难度，整个灭菌过程应在技术熟练人员的监督下进行。灭菌处理后，应通入过滤后的无菌空气，经历真空空气循环过程，使残留环氧乙烷安全去除。

二、安全与环保

日常生产，安全先行，由于环氧乙烷的易爆特性，环氧乙烷灭菌装置应符合IEC1010-1和1010-2及相应的标准，灭菌车间的管理应执行一次性使用无菌器械产品（注、输器具）生产实施细则要求：

1.制定完善的经验证可行的灭菌工艺方案以及EO（环氧乙烷，下同）存放、收发制度，专人持证上岗，严格按照操作规程运行

2.EO储存应与灭菌生产隔离开来，应设有防爆墙，储存室阴凉、通风、防晒，有易燃、易爆、有毒标志，并配备消防器材。

3.灭菌车间周围30-50米内不得有明火作业、变电设备及其他可发生火花的设备或操作

4.灭菌过程中严禁穿有钉的鞋进入现场，严禁操作现场抽烟，以防引起爆炸事故

5.操作过程中，密切注意压力、温度变化，随时进行调整

6.灭菌过程结束打开灭菌器时，必须先打开门窗及通风设备，室内EO气味很浓时，不得开启电灯照明及手电照明，防爆灯除外。

7.灭菌结束后排放的EO残余气体应进行妥善处理并符合环保要求

三、确定灭菌工艺过程[3]

1.影响因素

我所使用的是杭州电达生产的灭菌柜，具有自动加药、自动抽真空、自动调节温度、湿度、记录和打印灭菌程序等功能。环氧乙烷的灭菌程序包括预热、预湿、抽真空、通入环氧乙烷，维持灭菌时间，排除灭菌柜内环氧乙烷气体，解析物品内环氧乙烷的残留。根据灭菌物品种类、包装、装载量与方式不同，选择合适的灭菌参数，总的来说影响灭菌效果的因素有温度、湿度、浓度、时间、压力、包装方式等。

1.1温度：

温度的常规极限一般在37℃～63℃，最常用的温度一般为50±5℃。但是当温度高到足以使药物发挥最大作用时，在升高温度，则杀菌效果亦不再提高。灭菌温度的确定同以下条件有关：1）所灭产品的温度耐受性。2）装载量及装载方式，要求装载量≤80%，不接触柜壁，各箱体之间有不小于5cm的间隙。3）包装材料的厚度、大小，堆积密度。

1.2湿度

灭菌物品的含水量、微生物本身的干燥程度以及环境的相对湿度对EO的灭菌效果均有影响。当相对湿度低于30%RH时，明显影响灭菌效果。所以，湿的微生物比干燥的容易灭杀，但是灭杀效果与相对湿度并不成正比例关系，湿度过高，EO 被稀释和水解。因此在抽真空后加药前的湿度应控制在30%RH ～80%RH 范围内。

1.3压力

预真空度的大小决定残余空气的多少，而空气残留量影响着EO 加入后的压力以及湿热进入物品内部的容易程度，所以压力，尤其是加湿前的压力对灭菌效果影响巨大。压力的设定应根据设备本身的密封性能以及所灭物品的正负压承受性综合考虑，在设备运行和物品可承受范围内，负压灭菌一般有着比正压灭菌更好的效果。

1.4 EO浓度

作为影响灭菌效果的重要因素，可以通过提高浓度来提升灭菌效果。在一定浓度范围内，温湿度等其他条件相同时，随着浓度的增加，灭杀一定浓度的微生物所需的时间越短，灭杀效果越好。医疗器械灭菌常用浓度为450mg/lL～800mg/L，但是超过1500mg/L时，灭菌效果并不增加。根据装载量、加药时间、以及EO残留量的综合考虑，我所采用480mg/L的浓度。

1.5时间

同样条件下，灭菌时间越长，微生物存活概率越小，灭菌效果越好。在除时间外其他条件参数不变的情况下，确定无存活菌的EO最短有效作用时间（半周期），工艺规定的作用时间应为半周期的两倍。

1.6 确定工艺参数

根据以上要素确定验证程序，制定工艺参数。

2.操作过程

2.1装柜

2.1.1装柜前将控制柜打到手动位置，打开水箱加热。

2.1.2对装柜的产品打上灭菌日期、批号，并贴上灭菌指示片。

2.1.3将生物指示剂柜体均匀分布的压在灭菌箱体之下。

2.1.4在门封条上涂抹20#机油后，关闭前后门，充气密封。

2.2循环水加热

将控制柜打到自动状态，开始循环水加热柜体。

2.3保温

当柜体温度达到50℃时，保温一小时，使柜体内的温湿度分布更均一

2.4真空预处理

当温度达到设定温度后，真空泵运行抽真空，抽真空时间不大于2min，真空度到-25kpa

2.5保压

为了保证柜体的密封性，保压十分钟，观察压力泄漏速率，不大于0.1kpa/min即为合格

2.6 加湿

采用手动蒸汽加湿，加湿气体压力约为0.15mpa，加湿应缓慢进行，使加入蒸汽后柜体温度升高≤3℃，最后箱体湿度稳定在50%RH～80%RH。

2.7加EO

此时箱体温湿度、压力均已达到设定值，可以加EO。先对气化室升温，在加药过程中不宜过快，并密切注意箱体内加药口温度，使其不低于20摄氏度。确保加入的EO 完全气化。在EO量的控制上采用重量与压力双重控制法，即EO重量和最后箱体压力均达到设定值。

2.8 恒温灭菌

EO 加入完毕后，开始恒温灭菌过程，时间为480min。

2.9换气

灭菌达到规定时间后，开启真空泵对箱体强制换气，EO残余气体用水稀释，换气真空度为-25kpa。循环3次，通气半小时。

2.10开门取货

打开车间排风扇，强制通风一小时后打开前后柜门，通风半小时后取出货物，转移到解析室解析。

质量检测

灭菌效果的检测有三种方法，即物理手段、化学手段、生物手段。

1.物理手段既是对灭菌工艺的检测，目的是判定物品灭菌处理过程中，各机械处理设备是否达到灭菌规定的条件，主要考察指标有温度、湿度、压力、浓度、通风以及其他工艺程序。具体可以查看设备的实时记录。

2.化学手段具体是用化学指示卡黏贴于所灭物品小包装外壁，指示卡在环氧乙烷作用下发生化学反应，一般由红变蓝表示灭菌合格。

3.生物手段包括两种，一种是每批次放入生物培养指示剂，一般是采用枯草杆菌黑色变种芽孢菌片，灭菌结束后取出做微生物培养，如果显示阴性，则灭菌合格。另一种为每批次抽查设备最难灭菌处的物品，然后做实物的微生物检测。在一个检测周期内如果呈阴性，则说明灭菌合格。[4]

四、结论

二氧化碳-环氧乙烷混合气体灭菌作为作为目前最主要的低温灭菌方法，在保证安全及环境的前提下，严格按照操作规程，依照技术规范，完善过程控制，实现灭菌工艺的安全有效性。

参考文献

[1]宋宪友，简易环氧乙烷-二氧化碳混合灭菌剂，低温与特气，2009年8月27卷4期.

[2]毕宁，盛伟民.环氧乙烷混合消毒气体研究，上海计量测试，1999年第一期.

[3]黄靖熊，环氧乙烷灭菌，中华医院感染学杂质，2004.

[4]张晓春，许乐.正确使用环氧乙烷灭菌效果的监测方法.中华医院感染学杂志，2003，13（4）：346.

[5]GB 18279-2000idt ISO11135：1994 医疗器械 环氧乙烷灭菌确认和常规控制.

[6]YY0503-2005 环氧乙烷灭菌器.

[7]ISO11135-1：2007 保健产品的灭菌-环氧乙烷-第一部分：医疗器械灭菌工艺的开发、确认和常规控制的要求.

[8]GB/T 19973.2-2005 医疗器械的灭菌 第二部分确认无菌过程的无菌试验.