什么是無菌
無菌是指在產(chǎn)品上不存在任何存活的微生物的狀態(tài)。滅菌就是殺滅細(xì)菌及其細(xì)菌繁殖體、芽孢、病毒和真菌孢子等一切形式的微生物的過程。
大量研究證明，物理和化學(xué)因子對(duì)于微生物的殺滅遵循指數(shù)法則。隨著滅菌作用時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)品上的微生物數(shù)量級(jí)近似于線性的下降。但是，任何產(chǎn)品經(jīng)過任何滅菌過程，其攜帶的微生物始終有一定的存活概率。可以這樣說，沒有一種滅菌方法可以**保證無菌，而只能將存活概率降低到極低水平。《ISO 11135 醫(yī)療器械環(huán)氧乙烷滅菌的確認(rèn)和常規(guī)控制》規(guī)定了無菌醫(yī)療器械的帶菌概率需在10 -6 cfu以下，該概率被稱為為無菌保證水平（Sterile Assurance Level ，SAL）。
環(huán)氧乙烷滅菌
環(huán)氧乙烷作為一種廣譜低溫滅菌劑，目前在世界各G廣泛的應(yīng)用于醫(yī)院和工業(yè)*域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有50%以上的生產(chǎn)廠商選用環(huán)氧乙烷對(duì)其醫(yī)療器械產(chǎn)品進(jìn)行滅菌。
環(huán)氧乙烷又稱作氧化乙烯，分子式為C 2 H 4 O，分子量為44.05，在常溫常壓下為氣態(tài)，具有很強(qiáng)的化學(xué)活性和穿透性，可以穿過微孔，到達(dá)產(chǎn)品深層，從而大大提高了滅菌效果。
影響環(huán)氧乙烷滅菌效果的因素通常包括溫度、相對(duì)濕度、環(huán)氧乙烷濃度和時(shí)間。
在一定范圍內(nèi)，溫度升高導(dǎo)致氣體分子活動(dòng)加劇，從而提高了環(huán)氧乙烷的滅菌效率。然而，在超過一定溫度以后，滅菌效率的上升不明顯。而且， 過高的溫度也可能對(duì)產(chǎn)品造成損害。因此，通常選用的滅菌溫度為40℃～60℃。
水是烷基化反應(yīng)的反應(yīng)劑，能打開環(huán)氧乙烷的環(huán)氧基團(tuán)以使烷基化反應(yīng)能順利進(jìn)行。另外，水能夠加速環(huán)氧乙烷的穿透，提高滅菌效率。研究證明，濕度對(duì)于環(huán)氧乙烷滅菌成功起著非常關(guān)鍵的作用。比較理想的濕度范圍是40%～80%，如濕度低于30%，容易導(dǎo)致滅菌失敗。
在一定溫度和濕度條件下，環(huán)氧乙烷的濃度升高可使滅菌效率提高。當(dāng)然，過高的濃度并不能無限提高效率，反而會(huì)增加無謂的成本支出。當(dāng)濃度大于500mg/L時(shí)，滅菌效率的提高已不明顯。然而，考慮到環(huán)氧乙烷氣體的損失，如水解和產(chǎn)品對(duì)氣體的吸收，實(shí)際選擇的濃度一般需高于理想作用濃度。
氣體滅菌并非迅速的滅菌方式，而需經(jīng)歷一段時(shí)間才能達(dá)到滅菌效果。以上各參數(shù)的選擇及產(chǎn)品、包裝、裝載形式等各因素的影響，都會(huì)導(dǎo)致所需滅菌時(shí)間的變化。
傳統(tǒng)無菌檢驗(yàn)的局限性
傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法為無菌檢驗(yàn)，即抽取滅菌后的產(chǎn)品在無菌實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行微生物培養(yǎng)，觀察培養(yǎng)結(jié)果以確定該滅菌過程的有效性。然而，該種方式雖然能比較準(zhǔn)確的反應(yīng)被檢測(cè)產(chǎn)品的帶菌情況，但其在環(huán)氧乙烷滅菌過程監(jiān)控方面的合理性和有效性存在以下的局限性。
無菌檢驗(yàn)是一個(gè)抽檢過程，其有效性建立在其抽樣的合理性上。然而，由于環(huán)氧乙烷滅菌的影響因素很多、整個(gè)負(fù)載的均一性不高，無法找到可靠的抽樣方案以準(zhǔn)確反映整個(gè)負(fù)載的滅菌效果。
另外，無菌檢驗(yàn)還有結(jié)果等待周期長(zhǎng)、投入設(shè)備和人力大、報(bào)廢產(chǎn)品成本高等缺點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，也不是滅菌質(zhì)量控制的理想方法。
生物監(jiān)測(cè)
要尋找適合的滅菌監(jiān)控手段，shou先需了解影響滅菌效果的主要因素。在滅菌環(huán)境相同的情況下，產(chǎn)品上負(fù)載的微生物的抗力和數(shù)量，是影響滅菌效率的關(guān)鍵因素。通常，由于對(duì)于原材料的來源和微生物的數(shù)量有嚴(yán)格要求，加上對(duì)于儲(chǔ)存和生產(chǎn)車間的潔凈要求（不同產(chǎn)品有不同要求），在滅菌前所攜帶的微生物的數(shù)量是有限的。生物監(jiān)測(cè)使用所攜帶微生物的數(shù)量和抗力都遠(yuǎn)大于實(shí)際生物負(fù)載的生物指示劑，與生物負(fù)載處于相同或更難滅菌的環(huán)境中（如將生物指示劑放置于過程挑戰(zhàn)設(shè)備{Process Challenge Device}中） 同時(shí)進(jìn)行滅菌，然后觀察生物指示劑中微生物的殺滅情況，來判斷整個(gè)負(fù)載的有效性。圖1解釋了生物指示劑監(jiān)控整個(gè)負(fù)載并可靠反映其效果的原理：當(dāng)生物指示劑被殺滅的時(shí)候，生物負(fù)載早已被殺滅了。
圖1 生物監(jiān)測(cè)
生物指示劑
當(dāng)前用于滅菌效果驗(yàn)證和監(jiān)測(cè)的生物指示劑，主要有菌片、自含式生物指示劑和芽孢懸浮液等幾種形式 。
菌片因其價(jià)格便宜而應(yīng)用廣泛。在滅菌結(jié)束后，將菌片轉(zhuǎn)移**配制好的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)**少7天后觀察微生物的生長(zhǎng)情況，來判斷滅菌效果。
自含式生物指示劑，是將菌片和培養(yǎng)基集成在一個(gè)塑料小瓶中，在滅菌結(jié)束后，從瓶外捏破裝有培養(yǎng)基的玻璃安瓿，使培養(yǎng)液充分浸潤內(nèi)置的菌片，經(jīng)培養(yǎng)后觀察其變色情況或熒光反應(yīng)來判斷滅菌效果。
與菌片相比，自含式生物指示劑有以下優(yōu)點(diǎn)：
**，菌片滅菌后培養(yǎng)過程繁瑣，需經(jīng)歷配制培養(yǎng)基、培養(yǎng)基滅菌、無菌轉(zhuǎn)移和培養(yǎng)等一系列過程；而自含式生物指示劑，含內(nèi)置無菌培養(yǎng)液，操作簡(jiǎn)便，大大簡(jiǎn)化了操作人員的培訓(xùn)過程。
第二，菌片無菌轉(zhuǎn)移過程中，如試樣被污染，則培養(yǎng)結(jié)果存在假陽性的可能。而假陽性是很難判斷的，因此一旦出現(xiàn)陽性，整批產(chǎn)品需重新進(jìn)行滅菌，耗時(shí)耗力。而自含式生物指示劑采用密閉結(jié)構(gòu)，其蓋中的過濾材料能透過環(huán)氧乙烷氣體和水蒸氣，可有效的阻隔微生物的侵入，避免假陽性的出現(xiàn)。
第三，菌片的培養(yǎng)時(shí)間較長(zhǎng)，**少需要7天培養(yǎng)時(shí)間。而自含式生物指示劑只需2天，即能反映滅菌效果，能夠滿足市場(chǎng)對(duì)于企業(yè)日漸增強(qiáng)的快速供給的要求。
第四，通過顏色變化來判斷培養(yǎng)結(jié)果，相比通過混濁與否來觀察更明確、更容易判斷。
驗(yàn)證和常規(guī)監(jiān)測(cè)
根據(jù)ISO11135規(guī)定，不能由隨后的產(chǎn)品檢驗(yàn)和試驗(yàn)來充分證實(shí)其結(jié)果的過程稱為特殊過程。滅菌過程就是這種特殊過程，通過前面的論述可知，包括無菌檢驗(yàn)在內(nèi)的產(chǎn)品檢驗(yàn)方法無法充分證明其結(jié)果——即無菌保證水平——的達(dá)到。對(duì)于這樣的工藝過程，必須進(jìn)行預(yù)先的驗(yàn)證和日常的監(jiān)控。
滅菌驗(yàn)證，即是通過物理和生物實(shí)驗(yàn)的方法，證明所設(shè)定的滅菌工藝過程及參數(shù)，能夠保證產(chǎn)品滅菌工藝要求的達(dá)到。ISO11135規(guī)定， 驗(yàn)證必須**少每年進(jìn)行一次 。而且，一旦發(fā)生可能影響**終滅菌效果的改變——如更換包裝、改變裝載順序等——發(fā)生時(shí)，必須進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證的過程通常牽涉企業(yè)眾多部門，步驟繁多，耗時(shí)較長(zhǎng)。簡(jiǎn)要的驗(yàn)證流程如下：
1) 驗(yàn)證前準(zhǔn)備
需要制定驗(yàn)證方案，并由經(jīng)過培訓(xùn)的人員來實(shí)施整個(gè)驗(yàn)證。對(duì)于產(chǎn)品滅菌的適用性、包裝、滅菌劑、加濕蒸汽、生物指示劑等的適用性均需進(jìn)行驗(yàn)證并形成文件。
2) 安裝驗(yàn)證
需要驗(yàn)證的內(nèi)容包括設(shè)備的相關(guān)資料和附件是否齊全、安裝場(chǎng)所是否符合安全要求、對(duì)主要計(jì)量器具進(jìn)行校驗(yàn)等。計(jì)量器具的校驗(yàn)必須shou先進(jìn)行。
3) 運(yùn)行驗(yàn)證（試運(yùn)行）
設(shè)備安裝后，應(yīng)按操作說明書啟動(dòng)設(shè)備，確定設(shè)備是否能在預(yù)期的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)準(zhǔn)確的運(yùn)行，并能達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和使用要求。
對(duì)于預(yù)處理區(qū)，需驗(yàn)證其空載狀態(tài)下的溫濕度均勻性；對(duì)于滅菌柜室，需驗(yàn)證其空載狀態(tài)下的溫度均勻性。
4) 物理性能驗(yàn)證
在滿載狀態(tài)下，驗(yàn)證設(shè)備達(dá)到預(yù)期工藝參數(shù)的能力。對(duì)于預(yù)處理區(qū)，需驗(yàn)證其滿載狀態(tài)下的溫濕度均勻性；對(duì)于滅菌柜室，需驗(yàn)證其滿載狀態(tài)下的溫度均勻性。
5) 微生物性能驗(yàn)證
可以認(rèn)為，之前的驗(yàn)證目的在于確保設(shè)備主體及其他輔助用品能夠滿足工藝要求。而微生物性能驗(yàn)證的目的在于，在這樣的條件下，尋找并證明能夠滿足滅菌工藝要求——10 -6 無菌保證水平——的工藝參數(shù)。
在選定的溫度、相對(duì)濕度和環(huán)氧乙烷濃度的條件下，能將生物指示劑的存活概率降低到10 -6 或以下的氣體作用時(shí)間，就是所需尋找的工藝參數(shù)。工業(yè)上，通常用半周期法來確定所需的滅菌時(shí)間。通過將滅菌時(shí)間依次減半，直**找到**短滅菌時(shí)間——即剛好能將生物指示劑殺滅的時(shí)間。用該時(shí)間重復(fù)兩次滅菌過程，需全部陰性。由于根據(jù)《ISO11138 醫(yī)療保健產(chǎn)品滅菌生物指示物》的規(guī)定，用于環(huán)氧乙烷滅菌驗(yàn)證和監(jiān)測(cè)用的生物指示劑的**小菌量需達(dá)到1.0×10 6 ，該**短滅菌時(shí)間的兩倍，即為能滿足滅菌要求的氣體作用時(shí)間，如圖2所示。
需要提醒的是，半周期法雖然是**簡(jiǎn)便的方法，卻并不是**可靠的。由于嚴(yán)格來講，對(duì)于生物指示劑的殺滅曲線是未知的，半周期法的結(jié)果只是建立在推測(cè)的基礎(chǔ)上。所以，有條件的企業(yè)，應(yīng)該選用更嚴(yán)格、更可靠的存活曲線法或部分陰性法。
圖2 半周期法
驗(yàn)證時(shí)生物指示劑需擺放在整個(gè)負(fù)載**難滅菌的部位，并應(yīng)達(dá)到一定的數(shù)量以全面反應(yīng)滅菌柜室內(nèi)各位置的滅菌效果。對(duì)于生物指示劑的擺放數(shù)量，ISO11135有如下的推薦：
☆ 柜室體積達(dá)到5m3 時(shí)，**少20支
☆ 柜室體積5 m3 -10m3 時(shí)，每增加1m3 ，增加2支
☆ 柜室體積>10m3 時(shí)，每增加2m3 ，增加2支
常規(guī)監(jiān)測(cè)用于對(duì)驗(yàn)證后的日常滅菌過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，控制產(chǎn)品放行。建議使用的生物指示劑的數(shù)量通常為驗(yàn)證時(shí)的一半。
當(dāng)前存在的問題
目前在G內(nèi)，由于經(jīng)費(fèi)的限制及認(rèn)識(shí)的不足，對(duì)于工業(yè)上滅菌流程的規(guī)范，尚存在以下一些問題。
1) 驗(yàn)證的不科學(xué)
“一招鮮”的驗(yàn)證方法，在G內(nèi)還十分常見。所謂“一招鮮”，就是只對(duì)一種產(chǎn)品、一臺(tái)設(shè)備、一個(gè)裝載方式進(jìn)行驗(yàn)證，然后將這套滅菌工藝用于所有的產(chǎn)品、設(shè)備和裝載方式。
這主要是由于對(duì)驗(yàn)證的認(rèn)識(shí)不足導(dǎo)致的。驗(yàn)證得到的滅菌參數(shù)只能用于該次驗(yàn)證的滅菌工藝，因?yàn)椴煌漠a(chǎn)品、設(shè)備、裝載等因素，都會(huì)對(duì)滅菌效果產(chǎn)生影響。對(duì)于不同的滅菌過程，沒有任何一套滅菌參數(shù)是可以確保滅菌效果的。必須對(duì)任何不同的滅菌過程分別的進(jìn)行驗(yàn)證，確定有科學(xué)依據(jù)的、可確保滅菌效果的滅菌參數(shù)。
另外，有很多企業(yè)未嚴(yán)格遵守ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的驗(yàn)證流程，文件系統(tǒng)的不規(guī)范、對(duì)于設(shè)備的驗(yàn)證不充分等問題仍然存在。
2) 常規(guī)監(jiān)測(cè)的不重視
對(duì)于經(jīng)過驗(yàn)證的滅菌過程，很多企業(yè)在日常的滅菌流程上，選擇了參數(shù)放行、化學(xué)監(jiān)測(cè)或無菌檢驗(yàn)的方法來放行產(chǎn)品。以上這些控制方式，對(duì)于工業(yè)環(huán)氧乙烷滅菌來說，都是不充分的。
影響環(huán)氧乙烷滅菌效果的因素很多且相互關(guān)聯(lián)，控制起來十分困難。
例如，濕度就是一個(gè)多變因素。即使經(jīng)過了有效的預(yù)處理，由于環(huán)境濕度的不穩(wěn)定、抽真空濕度損失等原因，滅菌作用過程中分散到每個(gè)包裹的濕度仍是不可預(yù)知和不可控制的。如使用混合環(huán)氧乙烷氣體，由于氣體的均勻性的不穩(wěn)定，實(shí)際作用在產(chǎn)品上的環(huán)氧乙烷濃度也是很難精確計(jì)算和控制的。另外，還有很多未知因素影響著環(huán)氧乙烷滅菌的有效性。因此，即使通過驗(yàn)證確定了參數(shù)，仍舊要對(duì)日常的滅菌進(jìn)行常規(guī)監(jiān)測(cè)，確認(rèn)滅菌實(shí)際有效后才能放行。
化學(xué)指示劑是通過滅菌過程對(duì)于化學(xué)物品的作用導(dǎo)致的化學(xué)變化，來模擬生物指示劑的滅活。然而，化學(xué)指示劑并不能代替生物指示劑的作用，**終能確定整個(gè)負(fù)載滅菌效果只有生物監(jiān)測(cè)。
3) 生物指示劑的選擇和用法不當(dāng)
用作滅菌驗(yàn)證和常規(guī)監(jiān)測(cè)的生物指示劑，需謹(jǐn)慎的選擇。性能符合ISO11138的規(guī)定并獲得上市許可，是選擇生物指示劑的基本條件。需要注意的是，如無菌產(chǎn)品將**終出口，所選擇的生物指示劑也需滿足該G的要求并獲得認(rèn)可。
對(duì)于生物指示劑的使用，目前也存在著用量不足和用法不當(dāng)?shù)葐栴}。
在滅菌柜室中使用足夠多的生物指示劑進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)是必須的。然而，出于成本的考慮，一些企業(yè)未使用足夠多的生物指示劑進(jìn)行驗(yàn)證和常規(guī)監(jiān)測(cè)。其實(shí)，這樣所得的結(jié)果是不夠可靠的。因?yàn)闊o論是在驗(yàn)證還是常規(guī)監(jiān)測(cè)時(shí)，只有全面監(jiān)控整個(gè)滅菌柜室的情況，才能使所得滅菌參數(shù)真正能夠保證滅菌的有效性。
另有一些企業(yè)，在驗(yàn)證和常規(guī)監(jiān)測(cè)時(shí)使用不同的生物指示劑或混用不同品牌的生物指示劑。由于不同的生物指示劑的菌量和抗力有所不同，這對(duì)于驗(yàn)證和常規(guī)監(jiān)測(cè)的一致性是有影響的。
將生物指示劑放在**難滅菌部位，也是**關(guān)重要的。PCD為滅菌過程對(duì)生物指示劑的殺滅提供**大挑戰(zhàn)，是保證生物監(jiān)測(cè)的有效性的重要手段。對(duì)PCD的可靠性，亦需進(jìn)行驗(yàn)證。
總結(jié)
由于環(huán)氧乙烷滅菌的過程復(fù)雜、導(dǎo)致其失敗的原因很多，并且沒有經(jīng)典的參數(shù)配置可以適用于各種情況，為了保證滅菌的質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)證和常規(guī)監(jiān)測(cè)是必要的。
生物監(jiān)測(cè)覆蓋了整個(gè)負(fù)荷，并能確實(shí)保證SAL的達(dá)到，是**能夠全面確保 滅菌效果 的監(jiān)測(cè)方式。
在高速發(fā)展的中G社會(huì)，對(duì)醫(yī)療服務(wù)與產(chǎn)品的質(zhì)量訴求不斷增高。對(duì)于日漸成熟的中G醫(yī)療產(chǎn)品企業(yè)，更多的與G際接軌、與各G企業(yè)開展貿(mào)易的趨勢(shì)不可阻擋。無菌醫(yī)療產(chǎn)品的滅菌效果控制，是其質(zhì)量控制中的重中之重。不使用科學(xué)的、規(guī)范的手段確保滅菌效果的醫(yī)療產(chǎn)品，既很難滿足G內(nèi)市場(chǎng)日益增高的質(zhì)量訴求，也無法在G際市場(chǎng)上獲得認(rèn)可。因此，規(guī)范滅菌工藝、確保滅菌質(zhì)量，成為無菌醫(yī)療產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。
