環(huán)氧乙烷滅菌過程是終端滅菌型無菌醫(yī)療器械生產(chǎn)過程中的特殊過程，其涉及的滅菌過程和參數(shù)要嚴格的控制并經(jīng)過確認，是無菌醫(yī)療器械生產(chǎn)過程中的難點，本期，永靈醫(yī)療與大家共同探討過程確認及常見問題。
1 環(huán)氧乙烷滅菌原理及應用
環(huán)氧乙烷(以下簡稱EO)的滅菌機制為，烷基化作用和抑制生物酶活性，在一定溫度、壓力和濕度條件下，環(huán)氧乙烷可與微生物蛋白質(zhì)和核酸分子中的巰基(-SH)、羧基(-COOH)、氨基(-NH?)、羥基(-OH)等基團發(fā)生烷基化反應，使其失去活性，從而殺滅微生物；EO也能抑制微生物各種酶的活性，阻礙了微生物正常代謝，從而導致微生物死亡，達到滅菌的目的。
EO屬于低溫廣譜滅菌劑，具有穿透能力強，殺滅效率高，低溫低濕，無輻射的優(yōu)點，可以穿透紙質(zhì)、大多數(shù)高分子材料的包裝，滅菌后無需重新包裝，不會破壞產(chǎn)品無菌狀態(tài)，可用于大部分終端滅菌型無菌醫(yī)療器械的生產(chǎn)。EO滅菌也有其缺點和局限性，EO是易燃易爆氣體，操作不當會引起安全事故；此外，其具有毒性，有刺激致敏性，長期接觸可致畸、致癌。
2 過程確認
EO滅菌過程是終端滅菌型無菌醫(yī)療器械生產(chǎn)過程中的特殊過程，其涉及的滅菌過程和參數(shù)需要嚴格的控制并經(jīng)過確認。按照GB 18279.1—2015標準要求，EO滅菌確認包括安裝鑒定、運行鑒定、性能鑒定三部分。
2.1 安裝鑒定
安裝鑒定的目的是確保環(huán)氧乙烷滅菌器的各個組成部分按照設計初衷被準確安裝。
2.1.1 安裝鑒定準備
(1) 收集設備供應商的法定資質(zhì)，包括《營業(yè)執(zhí)照》、生產(chǎn)許可證、注冊證等法定許可文件，確認設備供應商為合法機構，設備已取得二類醫(yī)療器械注冊證。
(2) 收集設備技術文件，如國家或行業(yè)標準、設備使用說明書、維護手冊、電氣機械安裝圖紙、產(chǎn)品技術要求及檢驗報告等，編制環(huán)氧乙烷滅菌器運行規(guī)范文件。
(3) 人員培訓，參與確認人員應對EO的物理化學性能，環(huán)氧乙烷滅菌器的結構、運行、使用方面，安全生產(chǎn)和個人安全防護知識方面，醫(yī)療器械法規(guī)和標準方面，微生物學和環(huán)境保護方面全面掌握。相關操作人員應持證上崗。
2.1.2 安裝確認工作
(1) 安裝環(huán)境：要求遠離生活辦公區(qū)、人員聚集區(qū)域，遠離高溫、有明火的區(qū)域；環(huán)氧乙烷滅菌器擺放在平整整潔、防雨通風的空間內(nèi)，通風不足的空間應安裝防爆型排風設備，空間足夠日常滅菌操作和設備檢修；環(huán)境溫濕度、大氣壓強符合設備說明書要求。
(2) 設備安裝：設備電源應完全符合設備說明書要求的參數(shù)；進水進氣，排水排氣管道應連接完好，進水口一般應加裝檢修閥門與過濾器，進氣口一般加裝有0.3 μm濾芯的空氣過濾器，接口密封無泄露無堵塞，排水管路與排氣管路的鋪設應保證排放廢氣及廢水符合法規(guī)要求，管路標識清晰；加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加藥及氣化裝置、殘氣處理系統(tǒng)、監(jiān)測、控制系統(tǒng)均按照設備說明書正確安裝。EO氣瓶應儲存在陰涼、通風、遠離火源、避光的房間內(nèi)，具有防爆型通風照明設備，可加裝EO濃度檢測報警器。
2.2 運行鑒定
運行確認是為了證明已安裝的設備能夠在設定的公差范圍內(nèi)正常運行。應對滅菌器的各個組成部分逐一運行，確保正常運行，排除安全隱患和運行不正常的可能性。GB 18279.1—2015標準規(guī)定“運行確認可在空載設備中進行，或使用適當?shù)牟牧?rdquo;，但筆者認為運行確認在滿載待滅菌產(chǎn)品條件下進行是最恰當?shù)?，因為不同裝載條件下，柜內(nèi)傳熱傳濕效率不同，空載確認的溫濕度均勻性和預處理條件在滿載時可能會失效。通常認為滿載較空載要求更為嚴苛。該過程至少包括以下內(nèi)容：
(1) 溫濕度傳感器、壓力計、計時器、稱量設備等計量設備應被檢定、校準，確認準確度合格，證書在有效期內(nèi)。
(2) 柜室泄漏測試，滅菌設備柜室的密封性是滅菌成功、安全生產(chǎn)的前提，因此應進行正負壓保壓泄漏測試，測試方法：抽真空至-50 kPa，加壓至+50 kPa，分別保壓60 min，泄漏速率應≤0.01kPa/min。
(3) 抽真空速率測試，從0kPa抽真空至-20kPa應≤10 min。OkPa抽真空至-50 kPa應≤30min，抽真空速率會影響生產(chǎn)效率。
(4) 環(huán)氧乙烷、水蒸汽、空氣(或氮氣)的加入速率確認，應分別確認并符合設備說明書的要求。
(5) 溫度均勻性測試，溫度傳感器的數(shù)量至少為3個，同時滿足每立方米產(chǎn)品體積使用1個溫度傳感器；溫度傳感器布放應平均分布在滅菌柜內(nèi)并保證可能的溫度冷點和熱點均被覆蓋(如柜內(nèi)最難加熱位置、柜門處或氣體加入口附近)3。畫出布放圖，對布放點進行評審并保存記錄。
(6) 濕度均勻性測試，濕度傳感器的數(shù)量至少為2個，同時滿足每2.5m³柜室使用一個濕度傳感器，產(chǎn)品堆垛中央、邊緣和表面均被覆蓋3。畫出布放圖，對布放點進行評審并保存記錄。
(7) 監(jiān)測、控制系統(tǒng)確認：當溫度濕度探頭顯示溫度、濕度超出允許的偏差范圍，報警系統(tǒng)應啟動，操作人員通過控制系統(tǒng)能使運行參數(shù)恢復正常值。
(8) 預處理時間確認，對柜室和裝載產(chǎn)品進行預加熱和加濕，確保滅菌過程的實際溫濕度能達到預期值。記錄設備參數(shù)和時間。
2.3 性能鑒定
性能確認包括物理性能確認和微生物性能確認。物理性能確認又包括滅菌柜物理性能和產(chǎn)品物理性能的確認。GB 18279.1—2015標準規(guī)定了生物指示物/生物負載法和過度殺滅法2種方法，基于方法的簡易性和可操作性，本文對過度殺滅法中的半周期法進行闡述。
2.3.1 包材選擇與裝載方式
(1) 包裝材料的選擇與評估，用于EO滅菌的包材應考慮EO的穿透能有用醫(yī)用皺紋紙、無紡布、聚乙烯塑料袋等包裝材料，不采用不透氣的尼龍、聚氯乙烯、聚酯、各種金屬箔、玻璃紙、聚丙烯等做包裝材料。
(2) 裝載方式：裝載量和裝載密度，會直接影響滅菌柜內(nèi)的傳熱性和濕度、EO分布。產(chǎn)品堆垛之間應留有足夠的空間，能夠使EO、水蒸氣和產(chǎn)品充分接觸。滿載滅菌，一般指裝載量為滅菌柜體積的80%。當裝載方式發(fā)生變化時，應進行重新確認或評估滅菌效果和產(chǎn)品性能。GB 18279.2—2015標準規(guī)定可裝載與待滅菌產(chǎn)品相似的填充料或待滅菌產(chǎn)品進行性能確認，但裝載填充料存在包裝、裝載密度與待滅菌產(chǎn)品不一致的問題，會導致兩者在EO穿透能力、傳熱、傳濕效率不一致，需重點關注。
2.3.2 微生物性能確認
(1) 待滅菌產(chǎn)品的初始污染菌檢測。
按照GB/T 19973.1—2019《微生物學方法第1部分：產(chǎn)品上微生物總數(shù)的測定》，目的是證明待滅菌產(chǎn)品的生物抗力小于生物挑戰(zhàn)裝置的生物抗力。
(2) 生物挑戰(zhàn)裝置的制作和布放。
為達到10-?SAL的無菌保證水平，生物挑戰(zhàn)裝置一般用具有較強生物抗力的生物負載1.0×10?cfu/片以上的枯草桿菌黑色變種芽孢制作。將微生物接種于待滅菌產(chǎn)品上或?qū)⒕苯臃胖糜谧铍y滅菌位置。如待滅菌產(chǎn)品為注射器，應將菌片放置在注射器管內(nèi)，塞好活塞，內(nèi)包封口，并將該裝置放置于包裝箱中部。生物挑戰(zhàn)裝置的數(shù)量要求，10m³以下的滅菌柜，3個/m³，至少為5個；10m³以上，每增加1m³增加1個生物挑戰(zhàn)裝置。3生物挑戰(zhàn)裝置均勻分布于滅菌柜內(nèi)，兼顧柜內(nèi)溫度濕度最高點和最低點，預期最難滅菌的位置。
(3) 滅菌周期。
確認影響EO滅菌效果有5個關鍵因素，即EO氣體濃度、時間、溫度、濕度和壓強。其中EO氣體濃度、溫度、濕度、壓強可依據(jù)行業(yè)經(jīng)驗初步確定，EO氣體濃度一般為600~900 g/m³；溫度一般為50~60℃；相對濕度一般為50%~80%。預處理抽真空壓強一般為-20~-50 kPa，EO暴露過程壓強常見的為-10~30 kPa(由預處理抽真空壓強和加EO量決定)³。選定以上范圍中的參數(shù)后，保證設備在設定參數(shù)允許的偏差范圍內(nèi)運行，滅菌溫度偏差一般為±3℃，滅菌相對濕度偏差一般為±10%。然后對滅菌時間進行確認。
短周期：依據(jù)生物指示劑的D值初步確認短周期時間進行滅菌，滅菌后應有部分生物挑戰(zhàn)裝置微生物復長，以證明生物挑戰(zhàn)裝置有足夠的生物抗力。
半周期：其他滅菌參數(shù)不變，在短周期時間的基力和解析能力，同時應滿足醫(yī)療器械包裝完整性的礎上增加滅菌時間。同一參數(shù)，連續(xù)運行3次，滅菌要求。常用的內(nèi)袋為紙塑袋，外箱為瓦楞紙箱。也后生物挑戰(zhàn)裝置微生物全部被滅活。則該時間可確定為半周期。
全周期：滅菌時間為半周期時間的2倍，其他參數(shù)不變，滅菌后生物挑戰(zhàn)裝置微生物全部被滅活。以上5個關鍵參數(shù)會相互影響，因此在實際操作中需要試錯，才能確認短周期和半周期。
2.3.3 物理性能確認
(1) 滅菌柜物理性能確認。
在完成以上周期時間確認后，再進行至少一次全周期運行以證明該過程的可重復性，若參數(shù)符合設定要求并在允許的偏差范圍內(nèi)，則全周期滅菌參數(shù)即為批量生產(chǎn)的滅菌參數(shù)。EO加藥量需要采用壓強變化量、
EO質(zhì)量(減重法)、EO體積、探頭監(jiān)測的EO濃度中的2種途徑來確保EO加藥量準確。換氣(排殘)次數(shù)和解析溫度直接影響EO解析的效果，因此應確認換氣次數(shù)和解析溫度，換氣次數(shù)一般為3~5次。
(2) 產(chǎn)品物理性能確認。
EO滅菌具有強氧化性，會對部分材料和產(chǎn)品性能產(chǎn)生影響，因此需對全周期滅菌后的產(chǎn)品按照產(chǎn)品標準或產(chǎn)品技術要求進行產(chǎn)品性能檢測，其結果符合要求則證明該種滅菌方式和滅菌參數(shù)是可接受的。
(3) EO殘留解析驗證。
全周期滅菌完成的產(chǎn)品EO殘留通常超標，需要放置在特定條件的環(huán)境下解析一定時間，待EO殘留和其他性能指標均檢驗合格方可放行。解析驗證結果應明確解析時間、溫濕度要求、通風條件、產(chǎn)品堆碼方式等。
2.3.4 產(chǎn)品放行
(1) 參數(shù)放行：通過確認的參數(shù)進行滅菌，并對該批的滅菌記錄參數(shù)(包括EO濃度、時間、溫度、濕度、壓強和裝載方式)進行分析；有2個及以上的探頭直接測定柜內(nèi)溫濕度；過程參數(shù)與滅菌確認的參數(shù)一致并在允許的偏差范圍內(nèi)，可依據(jù)參數(shù)放行。但每年至少要進行一次再確認。
(2)檢驗放行：確認滅菌參數(shù)，同時對生物指示劑培養(yǎng)或產(chǎn)品進行無菌檢驗，結果顯示無菌方可放行。因生物指示劑的生物抗力通常強于產(chǎn)品，建議用生物指示劑培養(yǎng)的方式。
3 常見問題及對策
3.1 溫濕度均勻性問題
注冊人A，運行鑒定中，空載溫度濕度均勻性很好，能達到標準要求。但在驗證滿載溫濕度均勻性時，用溫濕度巡檢儀反復探索，其最熱點和最冷點，同一布放點前后溫差達到20℃左右，濕度偏差達±20%，達不到預期要求。
原因：推測可能是預處理時間不夠，傳熱傳濕效率不足引起的。
措施：在其他設定參數(shù)不變的情況下，將預處理時間由2h增加到了5h。堆垛方式改進，在層與層之間增加了有空隙的隔板，使空氣與產(chǎn)品包裝充分接觸，增加傳熱傳濕效率。采取措施后，其溫度均勻性達到均值的±5℃，相對濕度在均值的±10%內(nèi)。
3.2 無法確認合理的滅菌周期時間
注冊人B，運行鑒定時，空載滿載溫度濕度均勻性都能達到標準要求，其滅菌參數(shù)為，EO：500g/m³，相對溫度50℃±3℃，濕度60%±10%，滅菌壓強-10~0kPa。在摸索滅菌時間時，3、4和5h滅菌時間，生物挑戰(zhàn)裝置皆有復長情況。
原因：EO濃度、溫度、濕度，壓強均在合理范圍內(nèi)。但溫濕度巡檢儀未放置在產(chǎn)品包裝內(nèi)，其檢測到的溫濕度不能代表產(chǎn)品的實時溫濕度。后將溫濕度巡檢儀放入產(chǎn)品包裝中做滿載溫濕度均勻性，證實產(chǎn)品實際溫濕度達不到預期要求。
措施：溫濕度巡檢儀放入產(chǎn)品包裝內(nèi)做滿載溫濕度均勻性，調(diào)整預處理時間和加熱溫度，產(chǎn)品溫濕度達到要求后再進行性能鑒定。
3.3 包材、包裝方式不適宜
注冊人C，在解析驗證過程中，發(fā)現(xiàn)用PE塑料袋真空包裝的一次性使用醫(yī)用防護服在解析14 d后其EO殘留仍然比標準高出2倍。
原因：EO：600 g/m³，滅菌時間8h都在合理范圍內(nèi)，排除EO濃度過高和作用時間過長的可能性。再進一步分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品采用PE塑料袋真空包裝，解析時，EO較難穿透PE塑料袋，加之該產(chǎn)品采用真空包裝，限制了包裝內(nèi)EO與空氣之間的流動性。
措施：將產(chǎn)品包裝換為紙塑袋，非真空包裝后，同樣的滅菌參數(shù)，解析7d就能達到標準要求。
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