醫療器械環氧乙烷滅菌關鍵質量控制點探析

朱靜，周冬，張弦

（安徽省藥品審評查驗中心，安徽 合肥 230051）

醫療器械品種繁多，材料多樣，對產品滅菌時，應綜合考慮材料的耐受性、滅菌后溶劑殘留、滅菌成本等因素［1］。環氧乙烷滅菌適應面寬，成本較低，醫療器械生產企業多將環氧乙烷作為產品滅菌的第一選擇［2］。環氧乙烷是活潑的環醚，通過烷基化反應可破壞包括孢子甚至病毒在內的各種微生物，烷基化的作用位點為蛋白質、核酸的羧基、氨基、羥基等，使微生物失去活性而死亡。環氧乙烷在常溫下為氣態，在較大蒸汽壓下對滅菌物品的穿透性強，可穿透微孔到達深部［3］。企業在進行滅菌確認時，應充分考慮材料的耐受性、滅菌溫度、相對濕度、環氧乙烷濃度、作用時間、包裝材料等因素［4］。在此，探析了上述質量控制點對醫療器械滅菌效果的影響。現報道如下。

1 材料的耐受性

醫療器械的材質大致可分為金屬材料和高分子材料兩類，金屬材料性質相對穩定，滅菌過程中多考慮高分子材料的耐受性。目前，醫療器械常用的醫用高分子材料主要有聚乙烯膜、聚氯乙烯、聚丙烯膜、聚酯等［5］，與主要滅菌方式的適應性見表1［6］。可見，環氧乙烷滅菌的材料適應性較好。但企業應根據自身產品的特點研究材料的耐受性，若產品中含有液體，如濕化瓶中含濕化液，雖然瓶體本身耐受環氧乙烷滅菌方式，但滅菌劑對濕化液有影響，環氧乙烷就不適用于該產品［7］。

表1 醫用高分子材料與主要滅菌方式的適應性Tab.1 Adaptability of medical polymer materials to main sterilization methods

2 滅菌溫度

在環氧乙烷滅菌柜內，環氧乙烷分子的運動隨著溫度的升高而加劇，有利于其到達相應部位，提高滅菌效果。但在實際生產過程中，滅菌溫度不可能無限制提高，除考慮能量成本、設備性能等外，更須考慮溫度對產品性能的影響，過高的溫度可能會加速高分子材料分解，導致產品不合格或使用壽命縮短等。環氧乙烷滅菌溫度通常為30～60℃，生產企業應根據產品特點設置合理的滅菌溫度［8］。同時還需確保滅菌過程中的滅菌柜溫度保持均一性，將溫度的空間、時間波動性控制在可接受范圍內［9］。企業可在滅菌柜內設置溫度傳感器，以監測滅菌過程中溫度的變化。

3 相對濕度

水是環氧乙烷滅菌反應的參與者，只有保證滅菌柜內維持一定相對濕度，才能促使環氧乙烷與微生物發生烷基化反應，達到滅菌目的。同時，水的存在還可加速滅菌柜中溫度的升高和促使熱能均勻分布。環氧乙烷滅菌的相對濕度為40%～80%，當低于30%時，易造成滅菌失敗［10］。可通過安裝濕度傳感器和公式換算等方式監測滅菌柜中的相對濕度，但公式換算存在較大誤差，建議生產企業采用濕度傳感器進行監測，并定期校準傳感器。

4 環氧乙烷濃度

生產企業確定滅菌的溫度和相對濕度后，環氧乙烷濃度和滅菌效率大體呈一級動力學反應，即反應速率隨滅菌柜中環氧乙烷濃度的增加而上升。但其增長并非無限制，當溫度超過37℃，環氧乙烷濃度大于884 mg/L時，即進入零級反應狀態，環氧乙烷濃度對反應速率基本無影響［11］。因環氧乙烷分子不穩定，易燃、易爆，為了提高環氧乙烷的運輸和儲存的安全性，滅菌劑生產企業可能會加入一定量惰性氣體，故在計算環氧乙烷加入量時，還應考慮所購買環氧乙烷的純度［12］。通常環氧乙烷質量濃度為300～1 000 mg/L。

5 作用時間

生產企業在進行滅菌驗證時，通常采用半周期法確定滅菌時間。半周期法指在除時間外其他參數不變的情況下，將作用時間依次減半，直到找到能使滅菌物品達到無菌狀態的最短時間，重復3次滅菌試驗，若均能達到滅菌效果，即可確定為半周期［13］。為了保證滅菌效果，確定的實際滅菌時間應至少為半周期的2倍。但作用時間應從滅菌柜中的溫度、相對濕度等條件均達到滅菌要求時開始計時。

6 包裝材料

良好的包裝材料特別是最小包裝材料直接關系到環氧乙烷的滅菌效果，生產企業在選擇包裝材料時應至少考慮滅菌的耐受性、透氣度、阻菌性能等因素。環氧乙烷滅菌醫療器械常用的包裝材料有透氣紙、杜邦布和塑料膜［14］。透氣紙是常見的醫用滅菌包裹材料，適用于壓力蒸汽、環氧乙烷、輻照等滅菌方式，通常用于包裹質量較輕、體積較小且無銳利結構的醫療器械；杜邦布是一種特殊的非織造布，通常用于包裝體積較大、對包裝強度要求較高、滅菌及運輸條件較苛刻的高附加值的醫療器械；塑料膜是由高分子材料制成的透明薄膜，用于醫療器械包裝時經常與透氣紙或杜邦布配合使用。在透氣度方面，杜邦布優于透氣紙，透氣紙優于塑料膜；在阻菌性能方面，杜邦布與塑料膜類似，但均優于透氣紙。故生產企業應根據自身產品特點選擇適宜的包裝材料［15］。

7 結語

無菌的醫療器械不能保障產品的無菌性被認為是最嚴重的不合格事件［16］。環氧乙烷滅菌效果受多方面因素的影響，生產企業在進行滅菌確認時，除應關注本研究中提及的關鍵質量控制點外，還應注意初始污染菌、滅菌器性能、裝載方式、真空度等因素對滅菌效果的影響，只有充分把握這些質量控制關鍵點，才能保證持續生產出合格的產品。