浅谈环氧乙烷灭菌参数放行

徐海英 贾永前 丁霁云 袁桂英 施洁医疗技术（上海）有限公司 (上海 201318)

0.前言

在过去的十几年，随着监控灭菌过程的系统逐渐完善，以及评价影响微生物灭活的过程参数方法的改进，环氧乙烷灭菌参数放行方式越来越受到广大采用环氧乙烷灭菌的医疗器械生产企业和合同灭菌供应商的重视。

据统计，国内生产的医疗器械产品，大约45%采用伽马或电子束方式灭菌，另外有45%采用环氧乙烷灭菌，剩余的10%采用湿热灭菌。

国内提供环氧乙烷灭菌服务的合同灭菌供应商以及自行灭菌的医疗器械生产企业，绝大多数因设备的限制或对参数放行的认识不足，仍在实施传统的产品放行方式。为此，本文将简单介绍参数放行的过程确认、常规控制以及过程有效性维护。希望能通过本文的介绍对合同灭菌供应商以及医疗器械生产企业实施参数放行提供一定的帮助。

1.环氧乙烷灭菌参数放行的优势

众所周知，采用环氧乙烷灭菌的产品有两种放行方式：传统放行和参数放行。传统放行也就是通常所说的生物指示剂放行。ISO 11135-1:2007标准要求过程参数必须满足已确认的灭菌过程范围，并且过程中使用的生物指示剂的培养结果显示无菌生长。而参数放行，依据标准中的定义，即基于记录证明过程参数在规定的公差范围内，申明产品无菌。

两种放行方式相比较，参数放行具有明显的优势：

（1） 减少库存。依据ISO 11138-1:2006 (R)2010的要求，生物指示剂通常需要7天的培养时间。在常规灭菌处理过程中，采用参数放行无需生物指示剂监控灭菌过程的充分性，这大大缩短了已灭菌产品的放行时间，加快了产品进入市场的速度。

（2） 降低成本。对于采用传统放行的灭菌装载，实验室需采购生物指示剂和相应的培养基，配置培养基，对培养基灭菌，还需依据相关标准的要求对培养基的生长性能进行测试以证明该批培养基适合微生物的生长，将生物指示剂无菌转移至培养基，按规定要求进行培养。另外，每一装载进行灭菌前，应按已确认的类型和数量要求制备过程挑战装置，用于确定整个灭菌过程是否被充分灭菌，同样，灭菌完成后，这些挑战装置应在规定的时间内从装载上取下用于无菌测试，这些均额外增加了人力和物力。常规生产过程中采用参数放行则无需这些步骤。

（3） 降低风险。在生物指示剂的培养过程中，若出现生长，需花费大量的人力、物力进行原因调查。即使经过一系列的分析调查，设备、灭菌过程、生物指示剂的储存条件、测试过程等影响因素也未发现有任何异常，且该生长为测试菌，即萎缩芽孢杆菌，该灭菌批也必须重新灭菌，合格后方可放行。另外，灭菌结束后，将过程挑战装置从装载取下，又提高了将人员曝露于高浓度环氧乙烷下的风险。参数放行方式则无此风险。

当然，并不是所有采用环氧乙烷灭菌的产品均适合参数放行，若产品灭菌后，残留解析时间很长，或者医疗器械生产企业规定，每一灭菌批的产品需进行性能测试或其他检查要求，所需要的时间比生物指示剂培养的时间长，那么实施参数放行的优势则不如其他产品那么明显。

2.参数放行过程确认的实施

ISO 11135-1:2007版较1994版对参数放行的过程确认要求有了较大的变化：首先，认可过度杀灭法可以作为参数放行的确认方法之一。该标准1994版要求只能选择直接计数法或者部分阴性法进行微生物的性能评价，这两种方法实施难度较大，成本相对较高，时间比较长，这也是过去限制实施参数放行的一个因素；其次，ISO 11135-1:2007版取消了每一灭菌批的处理过程中需监测产品温度的要求。

产品在常规处理过程中无论采取何种放行方式，按ISO11135-1:2007的要求，可选择直接计数法、部分阴性法和过度杀灭法中的一种进行完整的性能确认。通常实施的性能确认（PQ）包含两个部分，即微生物性能确认（MPQ）和物理性能确认（PPQ）。以传统的确定灭菌过程杀灭率的过度杀灭-半时循环法为例，该方法较为保守，所用的处理水平往往超过达到无菌要求所需要的。实施确认的步骤通常包括：建立产品族、选择主产品、建立过程挑战装置、选择确认用的装载、实施MPQ和PPQ（一次短时循环、连续三次成功的半时循环和至少一次的全时循环）。

对于参数放行方式，在上述性能确认过程中，ISO 11135-1明确提出需记录并保留以下数据：

（1）在整个灭菌循环过程中，至少从两个位置监控灭菌柜内的温度；

（2）在处理阶段，直接测量灭菌柜内的湿度；

（3）在规定的时间间隔内直接分析灭菌柜内环氧乙烷的浓度，充分验证该浓度满足曝露时间内所需条件。

为保证参数放行方式的常规处理过程中，每一过程参数均在设定的范围内，在性能确认过程中，可对某些参数进行特殊的调整，考虑“最差情况”以建立较大的公差范围。通常的做法是将一个或多个过程变量的设定值设置低于常规生产过程的设定值，如温度、湿度和环氧乙烷的浓度，以确定在低温、低湿和低浓度条件下灭菌过程的杀灭率。由此建立用于参数放行所需额外监控参数的公差范围。另外，为确保拟确认的灭菌过程不受季节变化的影响，可考虑在冬季进行初次灭菌过程确认。其他季节，建议模拟所在地区最冷温度在预处理（或进入灭菌柜）前对装载进行冷处理，以建立装载对拟确认的灭菌过程的最大挑战，由此获得的装载温度可作为进行预处理前的温度下限。

3.参数放行的常规过程控制

对于采取参数放行的装载，应对影响灭菌效果的参数进行数理统计分析，以期及时发现过程能力弱化的趋势，积极采取预防措施。一般来说，需密切注意以下关键参数：

（1） 装载温度。待灭菌装载进入预处理室或灭菌柜之前的温度应不低于过程确认中获得的最低温度。可以直接测量待灭菌装载的温度值；或已知放置装载的空间内的温度（此温度不低于过程确认时空间内的温度），在此条件下放置规定的时间也可满足常规控制过程中对预处理前装载温度的要求。

（2） 转移时间。装载在有温、湿度控制的预处理室（若采用）放置时长达到规定的时间即可转移至灭菌柜，这段转移时间需严格控制，不可超出已确认的最长转移时间，否则，需重新进行预处理。

（3） 灭菌柜内湿度。采用电子传感器或分析仪器，如气相色谱（GC）、红外色谱（IR）或其他光谱法直接测定处理阶段的湿度，获得的湿度值应在规定的公差范围内。

（4） 灭菌柜内温度。为防止温度传感器本身的故障导致灭菌装载被误放行，标准要求至少要有两个独立的温度传感器同时测量柜内温度，从柜内传感器获得的温度值在气体曝露阶段应在规定的公差范围内。

（5） 灭菌柜内环氧乙烷浓度。采用气相色谱（GC）、红外色谱（IR）或微波等技术直接测定气体曝露阶段的环氧乙烷浓度值，同时应规定监测的频率，至少应在曝露的开始和结束阶段对气体浓度作直接分析。在该阶段所获得的浓度值应在规定的公差范围内。另外需考虑的一点是在气体曝露的开始阶段，环氧乙烷气体仍处于动态平衡过程中，一段时间后，柜内浓度会逐渐趋于稳定，应考虑这段时间对产品放行的影响。

（6） 解析温度。灭菌循环结束后，装载进入有温度控制的解析间（若采用）到达规定的最小解析时间后，装载结束灭菌处理等待放行。虽然解析过程不影响灭菌效果，但是解析时间是影响产品参数放行的一个重要因素，也应引起足够重视。

4.参数放行的灭菌过程有效性维护

为保证灭菌过程能够持续地生产出达到规定无菌保证水平（SAL）的产品，在常规生产过程中，维护灭菌过程的有效性显得尤为重要，应对产品、包装、灭菌设备、灭菌过程、装载结构、灭菌剂等发生的显著变化进行评估，以确定是否需要重新进行过程确认以及确认的程度。

4.1 灭菌设备日常维护

参考灭菌设备制造商的建议和设备性能，按计划对预处理室（若采用）、灭菌柜和解析室（若采用）以及相关的辅助设施实施预防性维护活动，并对维护人员进行有效培训。对用于预处理、灭菌循环和解析三个阶段的所有监视和控制的测量仪器按规定定期进行校准。尤其应注意参数放行中用于实时监视和测量灭菌柜内相对湿度和环氧乙烷浓度的电子传感器，因长期反复曝露于环氧乙烷条件下对这些感应元器件会产生不可逆的损坏，应注意校准的频次并定期更换，以保证过程中所有的监视测量仪器获得正确的过程数据。

4.2 重新鉴定

重新鉴定是常规灭菌过程日常维护非常关键的一步，目的是为确保未注意到的过程变化不影响灭菌过程的有效性。对采用参数放行的灭菌过程，ISO 11135-1:2007要求每年至少进行一次微生物学研究以确定规定的无菌保证水平（SAL）得到保持，并应由灭菌专家对相关过程进行评估以验证影响灭菌效果的相关方面没有变化。一般包括以下几方面：

（1） 灭菌装载。要求确认装载以及装载结构仍与初次确认过程相同。在灭菌柜内，装载结构会影响环氧乙烷和湿气的热动力学分布，装载结构的变化会使实际监控获得的数值偏离已确认的规范而导致灭菌失败。所以在参数放行中，控制装载结构和转载密度显得尤为重要。

（2） 灭菌设备。审核灭菌过程设备（预处理室、灭菌柜、解析间）与辅助设施的变更控制和对这些设备的预防性维护记录，以及用于监视和测量的仪器设备的校准记录，结果应显示在过去的一年中未有影响灭菌过程的变化。

（3） 温、湿度分布。每年应对预处理室（若采用）的温、湿度分布、空灭菌柜室内温度分布和解析间（若采用）的温度分布做一次评估，以确定设备性能仍满足过程规范的要求。

（4） 生物负载。对于一次性医疗卫生用品，还应定期监控产品的生物负载，以及潜在影响生物负载的生产方法、设备、场所以及原材料的类型和来源是否有重大改变，以确认产品上的微生物数量或类型自完成过程（再）确认以来未发生明显变化。ISO 11135-1:2007要求在一定的时间间隔内，确认用于常规监控的生物指示剂的适合性以及与产品生物负载的关系。关于该时间间隔医疗器械生产企业可自行规定。

（5）灭菌产品。审核已确认产品族内的产品结构、产品无菌屏障系统在过去的一年中未有影响环氧乙烷、热或湿气渗透的变化。

（6） 灭菌过程。审核在过去的一年中常规灭菌处理过程的历史记录，应未有影响灭菌效果的偏差。

5.结论

当然，实施参数放行不仅要求有灭菌设备的医疗器械生产商和合同灭菌供应商有一定的设备投资以及扎实的专业知识，还应考虑实施参数放行所需的气体分析仪器的安装、运行以及日常维护的开支。随着医疗器械行业竞争的日益加剧，环氧乙烷灭菌的参数放行方式将会越来越受到重视，可以预见，在不久的将来，环氧乙烷灭菌参数放行方式在国内将得到广泛的应用。

[1]ANSI/AAMI/ISO 11135-1:2007 Sterilization of health care products —Ethylene oxide — Part 1: Requirementsfor development, validation, and routinecontrol of a sterilization process formedical devices

[2]ANSI/AAMI/ISO TIR11135-2:2008 Sterilization of health care products—Ethylene oxide—Part 2: Guidance on the application of ANSI/AAMI/ISO 11135-1

[3]ANSI/AAMI/ISO 11138-1:2006/(R)2010 Sterilization ofhealth care products—Biological indicators—Part 1: General requirements