环氧乙烷(ethyleneoxide)是一种高效广谱的气体消毒剂,也是迄今为止唯一得到全世界公认的最可靠和应用最广的灭菌方法。医疗器械的环氧乙烷灭菌是一个系统工程,一般包括预处理、消毒、解析和EO尾气治理。
EO灭菌工艺流程。
环氧乙烷灭菌过程在灭菌柜中进行,灭菌柜必须安装在通风良好、远离火源和静电的地方,保持空气流通,使用专门的排气管道,将消毒尾气进行无害化处理。还要定期对环氧乙烷灭菌柜的性能、灭菌指标进行检查,以保障灭菌质量,提供合格无菌物品。
环氧乙烷灭菌柜。
预处理
灭菌前,需要将物品彻底洗净,否则菌体表面含有的有机物会影响环氧乙烷的穿透并消耗部分环氧乙烷,而无机盐或者有机晶体中的微生物也难以被环氧乙烷杀灭,灭菌失败的可能性就比较大。并且灭菌物品上不能有水滴或太多水分,以免造成环氧乙烷的稀释和水解。
不同温度下EO的蒸汽压。
预处理环节主要是调节产品内部的温度、湿度,这是因为微生物对EO灭活的抗力会受其含水量和温度的影响。一般灭菌条件要求温度约55~60℃,相对湿度在60%~80%。灭菌产品进入预处理室/柜后,由配备的加湿器、加热平台、热风循环系统及空气循环系统来控制温度和湿度,按灭菌细则规定的条件和参数设置进行预处理。预处理结束后一定时间内(一般为60分钟)将产品移至灭菌室。
消毒
灭菌通常在容积、规格不等的灭菌柜内进行,灭菌柜一般配有门封密闭及检漏系统,消毒过程保持密封,灭菌过程中绝对不可以开门。还配有真空系统、加湿系统、加热系统、内循环风机系统和排风系统以及EO加药和充纯氮气入口,不仅可以控制EO气体的进入温度;还可让产品在真空条件下暴露于环氧乙烷中,实现充分的灭菌,并按工艺要求进行氮置换和氮清洗,灭菌完成后利用真空泵置换出EO废气。一般要求的EO浓度在mg/L~mg/L,作用时间6h左右。具体的灭菌参数应当根据灭菌物品的种类、包装、装载量与方式的不同进行选择。
环氧乙烷灭菌原理(以蛋白质为例)。
解析
解析是将产品中吸附的EO气体析出,使产品残留EO含量符合要求。由于EO是一种中枢神经抑制剂,会刺激人的皮肤、诱发癌症等,其在医疗器械上的残留量与人体健康息息相关。在灭菌阶段完成后,需将处理过的产品移入解析室(通风柜)。解析室配有加热系统、循环风系统和排风系统,温度、排风间隙和时间可自动控制。强制解析温度可达几十度,风机每分钟换气数十次,解析时间数小时及以上,从而使EO残留达到验证要求。不同的物品要求不同,目前对一次性医疗用品出厂时要求EO残留量不大于10μg/g,灭菌环境中环氧乙烷的浓度应低于2mg/m3。
解析室。
EO消毒尾气的治理
EO消毒过程中污染物排放较大的环节主要为灭菌柜废气置换过程和解析过程,会产生EO废气,但该环节并未受到重视。EO除了是职业健康有毒有害物质还是大气污染物,因此需要对其进行处理后才能排放。但是我国医疗灭菌企业有99.5%没有任何尾气处理装置,直接将EO排入大气。即使有也主要采用喷淋式吸收塔技术,投资和资源消耗较高或者会产生副产物。而世界领先的低温催化氧化技术的处理效率可达到1ppm排放。
燃烧式尾气处理系统。
随着我国医疗器械市场不断扩大,环氧乙烷在医疗器械消毒行业的使用量也会随之大幅增加,污染排放量也将日益增加,成为一项不容忽视的大气污染源。一些国家和行业已经注意到了这个问题并制定相关标准,如美国FDA在积极推进环氧乙烷灭菌改革。美国环境保护署(EPA)负责审查和执行《清洁空气法》对环氧乙烷排放的规定,以保护公众免受重大风险。根据最新的空气毒物评估报告,EPA已经确定环氧乙烷是美国几个地区的重点