辐照灭菌：一种新的感控方法

丁东 于德洋 青岛青迈高能电子辐照有限公司 （山东 青岛 266108）

辐照灭菌是利用γ射线、能量低于5MeV的X射线或10MeV以下电子束杀灭微生物的过程。它与传统的高压蒸汽灭菌、化学灭菌法相比，具有灭菌彻底、操作安全、无残留、不污染环境等优点。近年来，采用辐照灭菌的医疗器械产品种类和数量逐年增加，其安全性能和卫生质量已得到证实。辐照灭菌在医疗器械领域的应用，既符合我国可持续发展要求，又有独特的优势和巨大的开发潜力。

1.国内外医疗器械辐照灭菌发展概况

1956年美国ETHICON公司使用电子加速器对手术缝线和一次性皮下注射器进行了辐射灭菌试验，开创了辐照灭菌在医疗器械领域研究的先河。1960年，澳、英、法等国工业规模的γ射线装置相继投入运行，标志着医疗器械辐射灭菌进入商业化生产阶段。目前欧美等发达国家约有60%的一次性使用医疗用具是采用辐照灭菌方法，其比例仍呈上升趋势。其中辐照量最大的是肾透析器，一次性输液器和注射器等与人体血液有关的医疗器具，以及心脏支架、骨支架等植入人体内的医疗产品，另外缝合线、手术包、一次性医用敷料、高分子敷料、针炙针等也广泛采用辐照灭菌。

我国在20世纪80年代初才开始医疗器械辐照灭菌方面的研究，1987年我国第一个医疗器械辐照灭菌标准——《一次性使用的医疗器械辐照灭菌法技术条件》[1]问世。我国大部分工业辐照装置是在1980年后发展起来的，特别是进入90年代后，全国各地陆续建立新的辐照装置，自主研发的辐照装置设计水平也逐渐与国际接轨。随着辐射灭菌行业的不断发展，相关研究不断深入，越来越多的医疗器械生产企业开始采用辐射灭菌方法，并取得良好成效。

2.医疗器械常用灭菌方法对比

国内医疗用品最常用的灭菌方法是环氧乙烷灭菌法，占据了灭菌总量80%以上。这与国外的情况形成了鲜明的对比。造成国内外灭菌方法的不同有多方面原因，一方面部分国内医疗产品生产商还不了解辐照灭菌的方法及其优点；另一方面没有重视环氧乙烷本身的毒性和灭菌后的残留问题，在产品开发阶段未结合产品的材质、结构摆放、包装等因素选择适宜的灭菌方式；另外，辐照灭菌成本较高，导致部分适宜辐照灭菌的产品最终采用了环氧乙烷灭菌方式。

目前医疗耗材的大规模商业化生产已成现实，亟需一种灭菌效率高，无污染的灭菌方法。在这种市场环境下，辐照灭菌方法得到了越来越多的认可和应用。与蒸汽灭菌、环氧乙烷灭菌相比，辐照灭菌主要包括γ射线和电子束，其有较强的穿透力，可直接用于成品包装，避免了重新包装的二次污染。高效率、灭菌彻底、无残留等优点使辐照灭菌方法迅速成为医疗器械灭菌方法的首选。但γ射线灭菌技术由于放射源存在的潜在风险，可控性差，有逐步被电子束灭菌技术取代的趋势。表1为电子束灭菌、γ射线灭菌、EO蒸汽灭菌与高温蒸汽灭菌的各方面对比。

表1. 辐照灭菌与其他主要灭菌方式对比

3.主要辐照灭菌方法

在辐照行业发展早期，γ射线得到了广泛应用，并在医疗领域取得了一些研究进展。例如试验证明γ射线辐照剂量在25kGy以下时，无纺织物的断裂强力都出现小幅度下降，但不会影响产品的使用性能[2]。辐照后的无纺织物存放24个月后的断裂强力下降率并不明显，其热力学性能变化亦不明显。陈国崇等[3]测定经辐照灭菌后的一次性使用滴定管式输液器的全溶血时间、凝血酶原时间和部分凝血酶时间及其溶血率，结果表明辐照灭菌后的一次性使用滴定管式输液器有良好的血液相容性。此外，人工股骨体、中心静脉导管等产品也有研究证实经辐照灭菌后与血液相容性良好，可确保临床安全使用[4,5]。由于曾出现的卡源事故所造成的负面影响，γ辐射源的审批和安全管理更加严格，提高了相关企业的准入门槛[6]。

电子束辐照作为一种新兴的辐照灭菌方法，在国外已得到了认可并长期发展。医疗用品生产商如强生、碧迪、泰科等早在上世纪80年代就开始使用电子束对医疗器械进行灭菌。国内已有大量医疗产品采用电子束辐照灭菌方法，例如采用不同剂量电子束辐照对细胞工厂进行灭菌处理，验证不同剂量电子束对细胞工厂灭菌的有效性，证明25kGy电子束可有效对细胞工厂进行灭菌处理，且具有无污染、无残留、不需加热、可自动化运行、对产品及包装材料无损伤等优点[7]。电子束辐射表面处理系统在注射器灭菌的实际应用中体现出独特优势，过程中没有产生任何污染物质，也不对产品的理化性质产生任何影响[8]。

γ射线的优势是穿透能力强，适用于加工高密度医疗产品，如人工骨体、关节等；电子束的优势是剂量场均匀，剂量精准，适用于加工中低密度医疗产品如采血管、注射器、导管、输液器、敷贴等。与γ射线辐照方法相比，电子束辐照准确的剂量有利于得到更低的辐照不均匀度，促进医疗产品无菌验证过程的顺利进行。青岛青迈高能电子辐照有限公司先后引进两台进口电子加速器，其中包括IBA公司的TT-200回旋电子加速器。目前已实现采血管、血液透析器、心脏支架及各种一次性医疗用品的大批量加工，并严格按照ISO13485，ISO11137标准操作，保证灭菌质量。

4.医疗器械辐照灭菌的剂量设定

在医疗器械的辐照灭菌过程中进行合理的剂量设定至关重要，不仅可以节省能源，还可以避免高剂量的辐射对材料性能的影响。由于世界各国的地理条件、医疗产品工艺及辐照灭菌研究的历史不同，目前尚存在着多种剂量设定方法。国内的医疗保健产品辐照灭菌剂量设定多采用国际标准ISO11137-2，即《医疗保健产品-辐照-第二部分：设定灭菌剂量》中提供的“方法一”和“VDmax方法”，极少采用“方法二”进行灭菌剂量设定。张同成等[9]采用“方法一”对7类医疗产品进行灭菌剂量设定，实验成功率为100%。胡金慧等[10]采用“方法一”对4种无菌医疗器械和1种外科植入物进行灭菌剂量设定，同时采用“VDmax方法”对1种无菌医疗器械和3种外科植入物进行灭菌剂量设定，实验成功率均为100%。李尚知等[11]采用“方法一”对于来自国内52个厂家的148份医疗器械样品进行灭菌剂量设定，实验成功率为99.3%。

“方法一”可以对多个产品批次设定灭菌剂量，亦可对单个产品批次设定灭菌剂量。“方法一”中不同的实验过程需要的样品数量不同，其区别主要体现在初始污染菌检测过程。对于多个批次产品，需要在3个不同批次中随机各抽10件样品；对于单个批次产品，需在1个批次中随机抽10件样品。另外两者后期验证剂量实验还需样品数量为100。则对于多个批次产品，共需130件样品；对于单个批次产品，共需110件样品。

“方法二”的方法2A和方法2B的实验过程中均只涉及在多个产品批次中取样，因此“方法二”并不适用于针对单个产品批次设定灭菌剂量的情况。“方法二”需要的样品数量较多。“方法2A”需要在3个不同批次中各抽280件样品，共需840件；“方法2B”需要在3个不同批次中各抽260件样品，共需780件。样品数量的庞大可能是导致“方法二”在国内较少使用的主要原因之一。

“VDmax方法”的“VDmax25方法”和“VDmax15方法”均按照多个产品批次和单个产品批次给出了不同的实验过程，因此“VDmax方法”对多个产品批次和单个产品批次设定灭菌剂量的情况均适用。“VDmax方法”所需的样品数量基于实验过程不同也有区别，对于多个批次产品，需要30件做初始污染菌检测，另外10件做验证剂量实验，共需40件；对于单个批次产品，需要10件做初始污染菌检测，另外10件做验证剂量实验，共需20件。

除以上区别外，上述几种方法还存在是否可以使用样品份额（SIP＜1.0）和适用的初始污染菌水平有所不同，并且这些使用条件和适用范围还有一定程度的重合，在实际工作中选择合适的灭菌剂量设定方法是存在难度的，需要有效的选择策略。

5.小结

综上所述，辐照灭菌在国外已有广泛应用，具备独特优势。灭菌彻底，无污染，穿透包装等优点使这一灭菌方法尤其适用于医疗器械、用具，当然还有很多的应用技术开发工作需要去做。由于社会各界对其认知程度有限，环氧乙烷灭菌方法仍是国内主要的灭菌方法。随着辐照灭菌行业的发展和医疗器械市场的扩大，医疗产品应用辐照灭菌的成功案例将继续增加，市场需求将进一步扩大。处于环保要求越来越严格的大环境下，辐照灭菌在医疗领域的应用有着广阔前景。

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[11] 李尚知,刘清芳.医疗保健产品辐照灭菌剂量设定方法实践应用的研究[J].辐射研究与辐射工艺学报,2008,26(4):249-252.