新合力（蘇州）滅菌技術(shù)有限公司（蘇州 215125）

0.前言

氣態(tài)環(huán)氧乙烷滅菌是化學(xué)滅菌法的一種，由于其對細(xì)菌、病毒、芽胞等絕大多數(shù)微生物均具有強(qiáng)大的滅菌作用，滅菌范圍極廣。加之環(huán)氧乙烷具有穿透性強(qiáng)、滅菌溫度低、對產(chǎn)品基本無損（相對于輻照滅菌）等特點，成為目前醫(yī)療器械尤其是一次性使用醫(yī)療器械的兩大主流滅菌方法之一，在國內(nèi)外均有廣泛使用[1]。由于滅菌過程是一個特殊過程，過程確認(rèn)是無菌保證的重要環(huán)節(jié)。環(huán)氧乙烷滅菌確認(rèn)有半周期法、部分陰性法等不同方法，各方法側(cè)重點不同，但均會涉及到微生物挑戰(zhàn)器械、環(huán)氧乙烷殘留、產(chǎn)品族分類等基本問題。本文試從這些基本問題出發(fā)，對相關(guān)的概念和處理方法做簡單介紹。

1.微生物挑戰(zhàn)器械的相對抗性[2～3]

環(huán)氧乙烷滅菌確認(rèn)的最主要目的，是要從微 生物學(xué)角度證明過程的滅菌能力，因而確認(rèn)中一個重要環(huán)節(jié)是制備和選擇微生物挑戰(zhàn)的具體形式，一般有以下三種微生物學(xué)挑戰(zhàn)形式：

（a）產(chǎn)品生物負(fù)載(Bio-burden)，即以正常產(chǎn)品的自然生物負(fù)載做為微生物挑戰(zhàn)，其具體形式是產(chǎn)品本身；

（b）內(nèi)部過程監(jiān)測器材(Internal Process Challenge Device,IPCD)，是將生物指示劑（Biological Indicator,BI）放置于產(chǎn)品內(nèi)部最難滅菌的部位而形成的；

（c）內(nèi)部過程監(jiān)測器材(External Process Challenge Device,EPCD)，是將生物指示劑放置于產(chǎn)品外部的某種載體中而形成的。

上述3 種挑戰(zhàn)形式中，應(yīng)證明其相對抗性關(guān)系為IPCD ≥產(chǎn)品生物負(fù)載，理論上EPCD 并非必需品，不用亦可。然而考慮到常規(guī)滅菌操作中，IPCD 的放置和取出需要兩次拆開產(chǎn)品包裝（如托盤、紙箱），會帶來包裝污染等潛在質(zhì)量風(fēng)險，且工作量也較大，使用EPCD 是絕大多數(shù)人的選擇。當(dāng)使用EPCD 時，同時需證明IPCD 和EPCD 之間的抗性關(guān)系為EPCD ≥IPCD。

1.1 相對抗性關(guān)系IPCD ≥產(chǎn)品生物負(fù)載的證明

此即BI 合適性(the appropriateness of BI)的證明,通常有兩種證明方法：

（a）生物負(fù)載法

這種方法即通過測試產(chǎn)品的自然生物負(fù)載和BI 的生物負(fù)載來比較，含數(shù)量上的比較和抗性上的比較。

數(shù)量上的比較即比較BI 的孢子計數(shù)值和產(chǎn)品上的自然生物負(fù)載值。

抗性上的比較即比較不同菌種間的抗性差異。環(huán)氧乙烷滅菌中用到的BI 是萎縮芽孢桿菌，其抗性強(qiáng)于絕大多數(shù)微生物，有充分的文獻(xiàn)記載。值得注意的是，近年來自我國產(chǎn)的部分棉花中發(fā)現(xiàn)有磚火絲菌(Pyronema Domestica)，其對環(huán)氧乙烷的抗性很強(qiáng)。故對我國產(chǎn)的棉花為原料的產(chǎn)品，應(yīng)考慮進(jìn)行磚火絲菌的相關(guān)檢測，必要時以濕熱滅菌法進(jìn)行預(yù)處理。

（b）無菌測試法

這種方法是將產(chǎn)品和IPCD 用同一個亞致死周期（Sub-lethal Cycle）滅菌，之后分別進(jìn)行產(chǎn)品和BI 的無菌測試。如果產(chǎn)品測試為無菌，而IPCD 呈現(xiàn)出部分陽性結(jié)果，則說明同樣的滅菌參數(shù)能對產(chǎn)品形成全殺滅，而不能對BI 形成全殺滅，故能證明IPCD 對滅菌過程的抗性強(qiáng)于產(chǎn)品本身的抗性。

在存在磚火絲菌的情況下，由于產(chǎn)品很難被環(huán)氧乙烷滅菌，故產(chǎn)品無菌測試可能在相當(dāng)強(qiáng)的過程參數(shù)下仍出現(xiàn)陽性結(jié)果。此時應(yīng)考慮磚火絲菌的相關(guān)檢測，同樣，必要時以濕熱滅菌法進(jìn)行預(yù)處理。

1.2 相對抗性關(guān)系EPCD ≥IPCD 的證明

這種證明方式相對簡單，通常是將EPCD 和IPCD 經(jīng)過同一個亞致死周期處理，然后比較其對滅菌過程的相對抗性即可。相對抗性的比較一般通過D 值的計算來進(jìn)行，D 值越大，抗性越強(qiáng)。如果計算出的EPCD 的D 值大于IPCD 的D值，則可證明EPCD 的抗性強(qiáng)于IPCD 的抗性（D值的計算方法請參見第2 部分）。

值得說明的是，有時會出現(xiàn)EPCD 抗性略弱于IPCD 的情況，對此ISO/TS 11135-2：2008 指出，如果兩種PCD 的抗性差異小于20%，這兩種PCD 可視為等同[3]。筆者建議在實際工作中，應(yīng)盡量避免這種情況。

根據(jù)上面的原理，如果需要引入新的PCD，也可將新PCD 與原有PCD 經(jīng)過同一個亞致死周期處理，之后比較其抗性，來確定是否可以引入新PCD。

該方法同時也是新產(chǎn)品引入時廣泛運行的一種方法，即：當(dāng)有新產(chǎn)品需要引入當(dāng)前經(jīng)過確認(rèn)的滅菌過程的時候，可將BI 放入新產(chǎn)品最難滅菌的部位，形成備選IPCD，將備選IPCD 與已確認(rèn)的PCD 經(jīng)過同一個亞致死周期處理，之后比較其抗性。如果備選IPCD 的抗性弱于已確認(rèn)的PCD，則說明新產(chǎn)品較之前的產(chǎn)品或PCD 更容易滅菌，因而可以用當(dāng)前的滅菌過程滅菌。

2.D值的計算方法及意義

2.1 D 值的計算方法

如第1 部分所述，在選擇PCD 時需要比較其抗性，具體的衡量指標(biāo)是D 值。D 值是指在既定條件下使測試微生物滅活90%的時間或劑量（對EO 滅菌而言是滅菌時間）。D 值的計算有HSKP法、SMCP 法等方法，下面列出較常見的SMCP法（Stumbo-Murphy-Cochran Procedure）的計算公式：

式中：

t為滅菌時間（EO 作用時間）；

N0為BI 的孢子計數(shù)；

n為測試的BI 個數(shù)；

r為測試為陰性的BI 個數(shù)。

2.2 D 值的意義

D 值是有重要意義的指標(biāo)，如上所述可以比較PCD 對滅菌過程的抗性。不同的PCD 經(jīng)過亞致死周期后可根據(jù)上面的公式計算D 值，D 值越大，PCD 抗性越強(qiáng)。

同時D 值也可用來估算所需的滅菌時間。D值實際上體現(xiàn)的是生物負(fù)載下降一個對數(shù)值所需的滅菌時間，即生物負(fù)載下降101所需的滅菌時間。假設(shè)PCD 的生物負(fù)載為106，在半周期法中，PCD 應(yīng)被全部殺滅，因而半周期的滅菌時間應(yīng)等于6 倍D 值或更長。全周期和常規(guī)滅菌時間加倍，即等于12 倍D 值或更長。

3.環(huán)氧乙烷殘留

醫(yī)療器械經(jīng)環(huán)氧乙烷滅菌后，會有一定程度的殘留。殘留物質(zhì)由于可能損害人體健康，因此需要加以控制，主要的手段是進(jìn)行解析（aeration）。通常在滅菌確認(rèn)中（也可以在常規(guī)處理中）進(jìn)行殘留量的檢測，據(jù)此來確定所需的解析條件。

3.1 殘留物質(zhì)[5～6]

當(dāng)采用環(huán)氧乙烷對醫(yī)療器械進(jìn)行滅菌時，可能的殘留物質(zhì)有以下三種：

（a）環(huán)氧乙烷（EO）

（b）2-氯乙醇(ECH)

（c）乙二醇(EG)

ISO 10993-7:2008 規(guī)定了當(dāng)采用EO 滅菌的醫(yī)療器械存在ECH 時，ECH 的最大允許殘留量，但未規(guī)定EG 的接觸量限度，因為按照該標(biāo)準(zhǔn)的要求控制EO 時，不太可能存有顯著生物學(xué)影響的EG 殘留量。因此通常在滅菌殘留檢測時，主要是檢測EO 和ECH。

3.2 殘留限度[5～7]

關(guān)于殘留量的限度各個國家的標(biāo)準(zhǔn)有所不同，有的國家采用毫克/器械的限度標(biāo)準(zhǔn)，有的國家采用ppm（μg/g）的限度標(biāo)準(zhǔn)。多數(shù)歐美國家的通行標(biāo)準(zhǔn)是ISO 標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)接觸時間的不同，將器械分為短期接觸、長期接觸、持久接觸（注：另外有特殊情況的器械），分別規(guī)定殘留量限度。

我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16886.7-2001 等同采用1995 版ISO 10993-7。值得注意的是，由于ISO 10993-7 已經(jīng)從1995 版升至2008 版，后者標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。以短期接觸器械為例，GB/T 16886.7-2001 由于等同采用1995 版ISO 10993-7，其規(guī)定限度為EO 不超過20 毫克/器械，ECH 不超過12 毫克/器械；而2008 版ISO 10993-7 規(guī)定的限度為EO 不超過4 毫克/器械，ECH 不超過9 毫克/器械。

另外，我國對于一次性使用醫(yī)療器械，還規(guī)定其EO 殘留量不得超過10μg/g，故對內(nèi)銷產(chǎn)品應(yīng)注意這一要求。

4.EO產(chǎn)品族和處理組(EOProductFamily,ProcessingGroup)[8]

實際工作中，需要用環(huán)氧乙烷滅菌的產(chǎn)品可能種類眾多，由于滅菌確認(rèn)時間長、費用高，對每種產(chǎn)品分別進(jìn)行滅菌確認(rèn)是不經(jīng)濟(jì)的，很多情況甚至是不現(xiàn)實的。為實現(xiàn)多種產(chǎn)品一起確認(rèn)、一起滅菌的問題，較常用的做法是將產(chǎn)品分成EO 產(chǎn)品族或處理組，對EO 產(chǎn)品族或處理組中的代表性產(chǎn)品或PCD 完成確認(rèn)后，即可對產(chǎn)品族或處理組中的所有產(chǎn)品進(jìn)行常規(guī)滅菌。

4.1 EO 產(chǎn)品族[8]

EO 產(chǎn)品族是指對于確認(rèn)而言相似或等同的一系列產(chǎn)品。

將產(chǎn)品歸于產(chǎn)品族中時，考慮到的主要因素有產(chǎn)品設(shè)計和功能、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)環(huán)境或區(qū)域、材料構(gòu)成、包裝材料、無菌屏障或保護(hù)性包裝模式、密度、尺寸大小和/或表面積，以及生物負(fù)載等。

4.2 處理組

將EO 產(chǎn)品族的概念進(jìn)一步推而廣之，即得到處理組的概念：處理組是指能用同一EO 滅菌過程滅菌的一系列產(chǎn)品或產(chǎn)品族。

從上述定義可以看出，處理組與產(chǎn)品族相比，涵蓋的范圍更廣，可以包含不同的產(chǎn)品族。處理組所含的產(chǎn)品可能在材料、構(gòu)造、包裝等各方面不盡相同，這是跟產(chǎn)品族不同的概念。但是處理組內(nèi)部的產(chǎn)品有一點是一致的，即他們都可用某一PCD 來代表其微生物挑戰(zhàn)。

4.3 EO 產(chǎn)品族和處理組概念的運用

EO 產(chǎn)品族和處理組的概念對實際工作有重要的指導(dǎo)意義，使得以較少的工作同時驗證種類各異的產(chǎn)品成為可能，可以節(jié)約大量的時間和費用。下面是其具體運用的一種方法：

（a）將待驗證產(chǎn)品分成不同的EO 產(chǎn)品族；

（b）確定各個EO 產(chǎn)品族的PCD，并比較其相對抗性；

（c）選擇相對抗性最強(qiáng)的的PCD 做為處理組的主PCD；

（d）以處理組的主PCD 進(jìn)行滅菌確認(rèn)；

（e）確認(rèn)完成后，該處理組內(nèi)的所有產(chǎn)品可用同一滅菌過程同時進(jìn)行常規(guī)處理。

5.過程等效性(ProcessEquivalence)[8]

對滅菌過程而言，在不同滅菌設(shè)備上運行，由于滅菌設(shè)備本身可能存在差異，其輸出（即滅菌效果）可能不同。因此即使對于完全一致的滅菌過程，在不同的滅菌設(shè)備上運行時，也需要分別進(jìn)行滅菌確認(rèn)，這個道理跟醫(yī)療器械的生產(chǎn)、包裝等設(shè)備是一致的。然而對于擁有多臺相似滅菌設(shè)備的廠家而言，在各滅菌設(shè)備上對相同的產(chǎn)品和參數(shù)分別進(jìn)行全面的滅菌確認(rèn)時間和經(jīng)濟(jì)成本較高，且可能不必要，因此這里我們介紹過程等效性的概念。

過程等效性：兩個或以上的滅菌設(shè)備能以既定的參數(shù)達(dá)到相同的滅菌過程的書面評估。

過程等效性的評估通常分為過程分析和評估，以及微生物評估兩部分。過程分析和評估除了滅菌柜之外，還需要考慮滅菌過程的其他相關(guān)設(shè)備，例如預(yù)處理室和解析室。評估的一個重點在于詳細(xì)比較各系統(tǒng)的異同，如制造商、品牌型號、功率大小等，另一個重點在于其過程效果，如真空速率、溫濕度分布等。

微生物評估主要是以運行部分周期或半周期等方式，證明滅菌過程能夠達(dá)到規(guī)定的最低SAL（無菌保證水平）。

對于已在某滅菌設(shè)備上確認(rèn)過的滅菌過程而言，轉(zhuǎn)移到其他滅菌設(shè)備的步驟通常包括：

（a）將備選設(shè)備與現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行評估，如果具有等同性，則：

（b）運行一個半周期（或是部分周期），檢測PCD 中的BI 并記錄裝載溫濕度；

（c）將裝載溫濕度數(shù)據(jù)與原有數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，進(jìn)行裝載參數(shù)的評估；

（d）計算SAL，進(jìn)行微生物方面的評估，看是否能到達(dá)規(guī)定的SAL。

如此，可將現(xiàn)有工藝和產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到等效的滅菌設(shè)備上。

6.結(jié)語

綜上所述，環(huán)氧乙烷滅菌確認(rèn)涉及到微生物挑戰(zhàn)器械、殘留量檢測以及產(chǎn)品、過程等諸多方面，實際工作中可能遇到的問題也較多，但是合理地運用某些方法，在科學(xué)合理的基礎(chǔ)上經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行滅菌確認(rèn)是可能的。本文對相關(guān)的內(nèi)容試做簡單梳理，希望能對同行和感興趣的讀者有所幫助。

[1]新合力集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)材料

[2]ISO 11135-1:2007 Sterilization of health care products–Ethylene oxide–Part 1:Requirements for development,validation and routine control of a sterilization process for medical devices

[3]ISO/TS 11135-2:2008 Sterilization of health care products–Ethylene oxide–Part 2:Guidance on the application of ISO 11135-1

[4]ISO 14161:2009 Sterilization of health care products–Biological indicators–Guidance for the selection,use and interpretation of results

[5]ISO 10993-7:2008 Biological evaluation of medical devices–Part 7:Ethylene oxide sterilization residuals

[6]GB/T 16886.7-2001 醫(yī)療器械生物學(xué)評價 第7 部分：環(huán)氧乙烷滅菌殘留量

[7]GB15980-1995 一次性使用醫(yī)療用品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)

[8]AAMI TIR28:2009 Product adoption and process equivalence for ethylene oxide sterilization