Sterilezs elmlete s gyakorlata Dr Aigner Zoltn SZTE

Sterilezés elmélete és gyakorlata Dr. Aigner Zoltán SZTE Gyógyszertechnológiai Intézet

Művelettani besorolás n n n n n dezintegráló: aprítás, őrlés integráló: granulálás, préselés, bevonás, molekuláris- és mikrokapszulázás anyagátadási: szárítás, oldás, kristályosítás diszpergáló és homogenizáló: emulgeálás, szuszpendálás, keverés diszperz rendszerek szétválasztása: szűrés, centrifugálás kémiai: szappanosítás, tapaszok előállítása, sterilezés hidrodinamikai: reológia, áramlás, folyadék és gáz szállítása alakadó: olvasztás, formázás kiegészítő: tisztítás, töltés, kapszulázás, csomagolás

Baktériumok elpusztításának alapjai n hőhatás n kémiai struktúra változása n fehérje denaturáció n oxidáció

Sterilezés n Azok az eljárások, amelyek a mikroorganiz-musok és összes nyugvó alakjainak elpusztítására alkalmasak (Ph. Hg. VII. ) Ez valamennyi patogén és apatogén mikroorganizmusra, ezek vegetatív és spórás alakjaira vonatkozik. n A mikroorganizmusok maradéktalan eltávolításának vagy elölésének művelete (Rácz-Selmeczi tankönyv). n Sterilitás az életképes mikroorganizmusoktól való mentesség (Ph. Hg. VIII. )

Dezinficiálás n A kórokozó csírák elpusztítását jelenti, miközben az apatogén mikroorganizmusok esetleg életképesek maradnak (általában vegyi anyagokkal – dezinficiensekkel – végzett részleges mikroorganizmus-pusztítás)

Pasztőrözés Az a művelet, melynek során az anyagot vagy tárgyat a kórokozók növekedési formáitól, vagy a velük azonos ellenálló képességű szaprofitáktól szabadítjuk meg. Tindallozás n Az anyagot vagy a tárgyat a patogén csírák vegetatív formáitól is mentesítjük. n

A sterilitás gyógyszerkönyvi hármas követelménye (Ph. Hg. VII. ) n A gyógyszerek, kötözőszerek, stb. a Gyógyszerkönyv szempontjából csak akkor jelezhetők sterilnek, ha azt a Gyógyszerkönyvben előírt módon sterilezték vagy sterilitást biztosító eljárással készítették és a sterilitást fenntartó módon tartják, továbbá, ha a Gyógyszerkönyvben előírt sterilitási vizsgálatok során abból élő mikroorganizmusok nem voltak kitenyészthetők sem aerob, sem anaerob körülmények között.

A sterilitás relativitása n A gyógyszerkönyvi sterilezési eljárások között vannak olyanok, amelyek pl. a hőrezisztens termofil spórák elpusztítására nem alkalmasak ezek a csírák apatogének n A gyógyszerkönyvi sterilitásvizsgálati eljárásokkal nem mutathatók ki (de azért még léteznek!)

Sterilezendő gyógyszerformák n n n n n injekciók infúziók egyes* szemcseppek egyes* szemkenőcsök szemmosó folyadékok kontaktlencse ápolók egyes* inhalaszolok, aeroszolok egyes* hintőporok egyes* kenőcsök, krémek egyes oldatok** * sérült, műtött testfelszínen való alkalmazás ** pl. peritoneális dializáló oldatok, szervátültetésnél alkalmazott perfúziós oldatok

Sterilezés elmélete I. n A mikroorganizmusok létezéséhez, növekedéséhez, szaporodásához megfelelő körülmények szükségesek: n n n n tápanyagok megfelelő hőmérséklet p. H ozmózisnyomás oxigén nedvesség fény

Sterilezés elmélete II. n n n Az egyes csírafajták számára optimális környezeti feltételeken kívül a szaporodás lelassul és a növekedés megszűnik. Először egy reverzibilis állapot alakul ki bakteriosztatikus hatás Nagyfokú eltérésnél a baktériumok irreverzibilisen károsodnak (elpusztulnak). baktericid hatás

Sterilezés elmélete III. n Sterilezéskor a mikroorganizmusok nem egyszerre pusztulnak el mo. /ml szigmoid egyenes exponenciális idő

Sterilezés elmélete IV. n A mikroorganizmusok károsodása a kiindulási csíraszámra vonatkoztatva, az idő függvényében általában exponenciális folyamattal jellemezhető: B = az élő csírák száma t = 0 időpontban b = az élő csírák száma t időpontban

Sterilezés elmélete V. n Az oldatban levő csírák számát kifejezve: N 0 = kezdeti csíraszám N = t időpontban levő csíraszám t = idő k = a csíraszám csökkenés sebességi állandója

Sterilezés elmélete VI. n A csíraszám csökkentéshez szükséges energiadózis (D) kiszámítható: N = kezdeti csíraszám N 0 = t időpontban levő csíraszám k = a csíraszám csökkenés sebességi állandója

Sterilezés elmélete VII. n Decimális csíraredukciós idő: az az időtartam, amely ahhoz szükséges, hogy adott körülmények között a mikroorganizmusok és spóráik 90%-a elpusztuljon. 100 N(%) 10 D t

Sterilezés elmélete VIII. n A mikroorganizmus-mentesítéshez szükséges idő (Z) a hőmérséklet növelésével exponenciálisan csökken. Az a és b konstansok értéke a sterilezési módszertől függ. Z lg Z T T

Autoklávban T = 121 o. C Z = 12 perc

Sterilezési módszerek n Sterilezés hővel n Sugársterilezés n Sterilezés kémiai anyagokkal n Sterilezés szűréssel

Sterilezés hővel n n Sterilezés száraz hővel sterilezés közvetlen lánggal: flammálás szárítószekrény, hőlégsterilező levegőmozgás biztosított, vagy nem Sterilezés nedves hővel normál nyomáson: kifőzés túlnyomáson: autokláv, certokláv Sterilezés hőmérséklete Sterilezés időtartama

A hősterilezés munkafolyamata T elölési T eg lm e f el s s é t í gy hő e ki íté l en ö el s lé g á s on t z bi é űl s h le sterilezési szakasz termék lehűlési T szoba T készülék t

Sterilezés száraz hővel (Ph. Hg. VII. ) hőmérséklet (o. C) időtartam (perc) mechanikus légmozgás biztosított nélkül 195 -205 10 35 175 -185 25 60 155 -165 45 120 135 -145 – 180

Sterilezés száraz hővel (Ph. Hg. VIII. ) min. 2 óra, min. 160 o. C vagy ettől eltérő (bizonyítással)

Sterilezés nedves hővel (autoklávozás) (Ph. Hg. VII. ) hőmérséklet (o. C) túlnyomás (k. Pa; kg/cm 2) idő (perc) 134± 2 205, 9 ; 2, 1 10 121± 3 107, 8 ; 1, 1 20

Sterilezés nedves hővel (autoklávozás) (Ph. Hg. VIII. ) 15 perc, min. 121 o. C vagy ettől eltérő (bizonyítással)

Certokláv és autokláv I.

Certokláv és autokláv II.

Hőlégsterilező és levegőellátása

Sugársterilezés n infravörös sugárzás n ultraibolya sugárzás n ionizáló sugárzás n n nagyfrekvenciás elektromos rezgés ultrahang

Sugárzásos sterilezési eljárások csoportosítása nem ionizáló sugarak IR-sugárzás n UV-sugárzás n ionizáló sugarak röntgen-sugárzás neutron-sugárzás

Sugárzások hatása a mikroorganizmusokra Korpuszkuláris -sugárzás Jellemzők gyors elektronok (3 Me. V) Elektromágneses -sugárzás röntgensugárzás UV-sugárzás IR-sugárzás Hatás (m) (s-1) h (e. V) ionizáció, gyorsabb elektron nagyobb energia-kvantummal mélyebb behatolóképesség ionizáció, kisebb nagyobb behatolóképesség fotoeffektus, felületi melegítés

Elölési dózis mértéke különböző élőlények és vírusok esetében

UV-sugárzás = 200 – 400 nm, 240 – 280 nm E = 300 – 500 J/m 2 Hátránya: az üveg elnyeli, ezért csak felületi fertőtlenítésre használható, pl. légtér-dezinficiálás

IR-sugárzás Hatásmechanizmus: hőhatás Üveg átengedi, fémek, szilárd anyagok felületét melegíti, az energia hőátadás-sal továbbítódik az anyag belső részébe. Alkalmazás: melegítés

-sugárzásos sterilezés I. 1960 -ban alkalmazták először gyógyszerkészítmények sterilezésére 1963 -ban jelent meg az angol gyógyszerkönyvben, 1965 -ben az USP XVII-ben Alkalmazása: egyszerhasználatos műanyag eszközök sterilezése szemészeti készítmények bőrfelületen alkalmazott készítmények injekciók állatgyógyászati készítmények

-sugárzásos sterilezés II. Jellemző tulajdonságok: alacsony hőmérsékletű sterilezési módszer jó penetrációs tulajdonság toxikológiai problémákat nem okoz (ETO sterilezés) élelmiszerek sterilezésére is alkalmazható (pl. WHO efogad 10 kilogray (1 Mrad), az FDA 1 – 30 kilogray (0, 1 – 3 Mrad) Mikroorganizmusok elpusztításának mechanizmusai: fotoelektron-hatás – alacsony energiájú fotonok [< 0, 1 Me. V] Compton-szórás – gerjesztett elektronok keletkezése kis atomsúlyú anyagokból (pl. C) [0, 1 – 2 Me. V] ionpár-képzés – a párosítatlan elektron miatt fokozottan reakcióképes [>1, 02 Mev]

-sugárzásos sterilezés III. -sugárzást kibocsátó izotópok: Cobalt-60 (60 Co) felezési idő: 5, 3 év 59 Co izotópból neutron-bombázással állítják elő -sugárzást adó elektront (> 0, 3 Me. V) és -sugárzást kibocsátó 2 fotont (1, 17 és 1, 33 Me. V) ad le és stabil 60 Ni-izotóppá alakul Cézium-137 (137 Cs) felezési idő: 30 év urániumból maghasadással állítják elő egy -fotont bocsát ki (0, 66 Me. V)

-sugárzásos sterilezés IV. Mértékegységek Abszorbeált sugármennyiség: rad = 100 erg / g gray (Gy) = 1 Joule / kg; 1 Gy = 100 rad Sugáraktivitás: curies (1 Ci=3, 7· 1010 bomlás/s) becquerel (1 Bq = 1 bomlás/s) 1 Ci = 3, 7· 1010 Bq

A sugársterilezés előnyei Jó penetrációs képesség Kis hőmérséklet-emelkedés a sterilezés művelete során A sterilező sugár képes áthatolni a csomagoláson Hőérzékeny és ETO-val inkompatibilis anyagok sterilezhetők A termék nem válik rádioaktívvá Nincs visszamaradó “anyag” Kevés paraméter befolyásolja a sterilezés eredményességét

A sterilezés dózisának meghatározása 25 k. Gy (2, 5 Mrad) általános dózis A sugársterilezéssel szemben ellenálló Bacillus pumilus segítségével határozzák meg a sugárdózist. USP XXII: 25 k. Gy (2, 5 Mrad)

Ipari sugársterilező berendezés Courtesy of Nordion International Inc. , Katana, Ontario USA

Sterilezés kémiai anyagokkal n n Gázsterilezés n formaldehid n b-propiolakton n etilén-oxid (ETO) Dezinficiensek alkalmazása n főleg orvosi gyakorlatban (kifőzés)

Gázsterilezést befolyásoló paraméterek n gáz-koncentráció n nedvességtartalom n alkalmazott nyomás n hőmérséklet n hatásidő n mikroorganizmus érzékenysége

A gázsterilezés előnyei n n n jó penetrációs képesség alacsony hőmérsékletű sterilezési eljárás (alkalmas hőérzékeny anyagok sterilezésére) műanyag csomagolóanyagon keresztülhatol (alkalmas EH tű, EH fecskendő, kötszer sterilezésére) nem korrodeáló baktericid, sporocid hatás csekély anyagkárosító hatás

A gázsterilezés hátrányai n robbanásveszély n a sterilezett termékben visszamarad (megfelelő ideig “szellőztetve” lehet eltávolítani a sterilezett anyagból) n a behatási idő hosszú n szerves vegyületek egy részét károsítja

A gázsterilezés kivitelezése n csökkentett nyomáson n normál nyomáson (kis túlnyomás) n nagy nyomáson n folyékony ETO-val

Gázsterilező berendezés

Sterilezés szűréssel n membránszűrők n n szál- és mikrobiológiai szűrés < 0, 2 m pórusméret n n n (Ph. Hg. VIII-ban < 0, 22 m) zárt rendszer nem gyógyszerkönyvi sterilezési módszer sterilezési eljárások kiegészítése csak oldószerek vagy valódi oldatok esetében alkalmazható

Sterilezés ellenőrzése n Fizikai-kémiai indikátorokkal adott hőfokon (sterilező gázban) megfelelő ideig tartózkodva színét változtatja n Browne cső n Autokláv szalag n Mikrobiológiai indikátorokkal tesztbaktérium életképességének vizsgálata n Műszeres ellenőrzés regisztrálás mechanikusan, vagy számítógéppel

Fizikai-kémiai indikátorok

Műszeres ellenőrzés

Mikrobiológiai indikátorokban alkalmazott baktériumtörzsek

SGMStrip. TM Hagyományos mikrobiológiai indikátor korong

EZTest® Egyesével csomagolt, színváltozáson alapuló mikrobiológiai indikátor

További mikrobiológiai indikátorok

SGM Incubator Inkubátor EZTest® és Magna. Amp. TM biológiai indikátorokhoz