esterilização

Aparelho para esterilizar os instrumentos cirúrgicos no prédio da administração na Suíça. Hospital e instituição auxiliar, 1914-1918

Grande planta de esterilização (1956)

Com esterilização , esterilização e desinfecção referem-se a métodos pelos quais os materiais e artigos de microrganismos vivos, incluindo seus estágios dormentes (z. B. esporos ), são liberados. A condição alcançada pelos materiais e objetos é chamada de “estéril”.

O termo "livre de germes", que também é usado em vez de "estéril", não é expresso com precisão suficiente porque a esterilização não se trata apenas de remover ou matar certos estágios de desenvolvimento dos microrganismos, nomeadamente germes, mas também de remover ou matar todos eles Microorganismos em todos os estágios de desenvolvimento. O termo "livre de germes" está relacionado ao falso termo "germe" para microrganismos em todos os estágios de desenvolvimento.

Durante a esterilização de materiais (por exemplo , alimentos , produtos farmacêuticos , soluções ), instrumentos médicos, implantes , objetos, embalagens, dispositivos (por exemplo, endoscópios ) e recipientes (por exemplo, para a cultura de microrganismos) (idealmente) todos os microrganismos aderentes ou incluídos, incluindo suas estruturas de sobrevivência (por exemplo, esporos ) e mortos vírus , priões (proteínas infecciosas), plasmeos e outros ADN - fragmentos destruído.

Na prática, uma esterilização completa não ocorre com 100% de certeza. Uma redução no número de microrganismos viáveis ​​por um fator (em potências de dez ) dependendo da área de aplicação ou uma certa probabilidade de esterilização completa é, portanto, necessária. Por exemplo, é necessário que o conteúdo residual de microrganismos viáveis em uma unidade dos itens a serem esterilizados não deve exceder 10-6 ^{, ou seja,} um milhão de unidades dos itens a serem esterilizados pode conter apenas um microrganismo viável.

A esterilização é realizada por processos físicos (térmicos, radiação) ou químicos.

Na diferenciação técnica de desinfecção , uma probabilidade maior de esterilização completa é geralmente necessária para esterilização em uma potência de dez.

Esterilização térmica

A cinética da morte de microrganismos é importante para a esterilização por aquecimento . A morte em uma população de microorganismos é semelhante à decadência de elementos radioativos em que o número de sobreviventes em microorganismos não reprodutores diminui exponencialmente com o tempo (assim como o número de átomos de um elemento radioativo que ainda não decaiu). Em todas as unidades de tempo, a proporção de indivíduos mortos em uma população é a mesma.

Tempo de redução decimal

Curva de sobrevivência

O tempo em que nove décimos da população morrem, ou seja, a população é reduzida a um décimo, é chamado de tempo de redução decimal D (valor D). Este tempo é fortemente dependente do tipo ou cepa do microrganismo, da temperatura e de outras condições, especialmente a atividade da água , o valor do pH e a força iônica . O tempo de redução decimal é referido como e normalmente com a temperatura como um índice . Se assumirmos que a taxa de mortalidade é proporcional ao número de germes, então o conteúdo residual de germes é dado por: ${\ displaystyle D}$

${\ displaystyle {\ frac {N} {N_ {0}}} = 10 ^ {\ left (- {\ frac {t} {D}} \ right)}}$

com contagem inicial de germes, contagem de germes e tempo de esterilização . ${\ displaystyle N_ {0}}$${\ displaystyle N}$${\ displaystyle t}$

Normalmente, é necessário para a esterilização que o número de indivíduos vivos seja reduzido em seis potências de dez (ou seja, para um milionésimo ), de modo que a duração da esterilização deve ser pelo menos seis vezes o tempo de redução decimal. Para desinfecção , uma redução para é necessária para comparação . O número específico de organismos depende do número inicial, que pode ser difícil ou impossível de determinar dependendo da tarefa. Portanto, é melhor interpretar o tempo de redução decimal como a probabilidade de sobrevivência. Um microrganismo tem 10% de chance de sobrevivência quando exposto às condições. Em teoria, a probabilidade de sobrevivência nunca é zero. ${\ displaystyle 10 ^ {- 6}}$${\ displaystyle 10 ^ {- 5}}$

Por outro lado, o tempo de redução decimal em condições padronizadas é uma medida da resistência de um microrganismo às condições de esterilização. Exemplos de tempos decimais de redução de endosporos bacterianos em água (atividade de água ), a 121 ° C em minutos ${\ displaystyle D}$${\ displaystyle a_ {W} = 1}$

Os tempos de redução decimal são significativamente maiores para endosporos bacterianos no estado seco. Portanto, temperaturas mais altas e tempos de exposição mais longos são necessários para a esterilização no estado seco ( veja abaixo "Aquecimento no estado seco").

Para um indivíduo, essas cinéticas de mortalidade significam: a probabilidade de que ele seja morto quando aquecido durante o período de tempo D é sempre de 90%, a probabilidade de sobrevivência é de 10%. A probabilidade de que seja morto no próximo período de tempo D é novamente 90%, a probabilidade de que seja morto no período de tempo 2 é, portanto, sempre 99%.

Disto se segue: A certeza absoluta de que todos os microorganismos em um item esterilizado foram mortos após um certo período de aquecimento não pode ser alcançada. Se após o aquecimento sobrar apenas 1 indivíduo viável, após aquecimento adicional durante D, não é certo que esse indivíduo tenha morrido, mas a probabilidade é de apenas 90%, em 10% dos casos o indivíduo sobreviverá a esse aquecimento . O aquecimento adicional por um tempo de 2 D aumenta a probabilidade de morte para apenas 99%, em 1% dos casos o indivíduo também sobrevive a esse aquecimento, e assim por diante. A esterilização de itens a serem esterilizados, portanto, só pode ser alcançada com uma certa probabilidade.

Por exemplo, alimentos enlatados nunca podem ser esterilizados com absoluta certeza por aquecimento. Pelo que foi dito acima, pode-se perceber que o conteúdo inicial de bactérias resistentes ao calor - endosporos - é de grande influência. O tempo necessário para o aquecimento a uma determinada temperatura depende da probabilidade desejada de esterilização completa e do conteúdo inicial de endosporos bacterianos. Se houver inicialmente cerca de 10 ⁴ endosporos por lata, então, após um período de aquecimento de 4 D, uma média de um endosporo por lata sobreviverá, um resultado completamente inadequado. Com 5 D mais de 90% das doses são estéreis, com 6 D 99%. Isso pode ser suficiente para alimentos enlatados, mas muitas vezes é insuficiente para outros itens a serem esterilizados, por exemplo, soluções de infusão para uso médico. Com um conteúdo inicial de 10 ⁵ endosporos, um tempo de aquecimento de 7 D é necessário para atingir o mesmo nível de segurança.

Conceito 12D

O chamado conceito 12D é frequentemente usado para a esterilização por calor de alimentos enlatados. Supõe-se que não mais do que cerca de 10 ⁶ endosporos bacterianos (as formas de vida mais resistentes ao calor) estão contidos em cada porção (lata) antes da esterilização , e que há uma probabilidade de 1 × 10 ^{6 de} que as porções devem ser estéreis ( isto é, menos do que um milhão de porções só deve conter uma porção de microrganismos vivos, os conteúdos do microrganismo por dose deve, portanto, ser de 10 ^-6 ). Então, o conteúdo dos endosporos deve ser reduzido em 12 potências de dez por aquecimento. O tempo de aquecimento t _T necessário na temperatura _T é, portanto,

${\ displaystyle t_ {T} = 12D_ {T}}$

Quanto à escolha do valor para D _T : Na prática, quase sempre há populações mistas nos itens a serem esterilizados, cujos componentes possuem diferentes valores de D _T. Uma vez que, na prática, o teor de microrganismos deve ser reduzido em um grande número de potências de dez, o tempo de aquecimento deve ser calculado com o maior valor D _T daqueles microrganismos que estão contidos em uma concentração que não é desprezível, mesmo se o conteúdo de microrganismos significativamente mais sensíveis ao calor, isto é, com um D _T significativamente mais baixo , é significativamente mais alto. Exemplo: Suponha que o conteúdo de microrganismos com um D _T = 1,0 é 10 ⁶ , o de microrganismos com um D _T = 2,0 é 10 ¹ . Então, para a redução a um conteúdo de 10 ^{−6 em} cada caso, os tempos de aquecimento associados t _T para os grupos individuais são 12 × 1,0 = 12 min e 7 × 2,0 = 14 min. Embora o conteúdo de microrganismos sensíveis ao calor ( D _T = 1,0) é cem mil vezes maior do que o do dobro mais resistente ao calor (D _T = 2,0), o valor F deve, no entanto, ser calculado com o valor D dos microrganismos mais resistentes ao calor, caso contrário, o a probabilidade desejada de esterilidade não será alcançada.

Valor Z

A taxa de mortalidade de microorganismos aumenta com a temperatura, então o valor D diminui. A dependência do valor D com a temperatura é caracterizada pelo valor z. Ele indica a quantidade pela qual a temperatura deve ser aumentada a fim de reduzir o valor D a um décimo, ou seja, para aumentar o efeito de morte por um fator de dez. A seguinte fórmula se aplica a isso:

${\ displaystyle z = {\ frac {T_ {1} -T_ {2}} {\ lg D_ {2} - \ lg D_ {1}}}}$

Como o valor D, o valor z também é característico de vários microrganismos.

Valor F

Na esterilização por aquecimento, deve-se realizar uma fase de aquecimento e resfriamento, durante a qual são atingidas as temperaturas letais, que, no entanto, não são tão eficazes quanto a temperatura mais elevada da fase de espera. No entanto, essas fases também contribuem para o efeito da esterilização. Para ter uma medida simples para o efeito geral, o valor F foi introduzido. É uma medida da soma de todos os efeitos de eliminação durante todo o processo de aquecimento, incluindo as fases de aquecimento, espera e resfriamento, dado como o equivalente de tempo para uma temperatura de referência. Os efeitos de morte são menores nas fases de aquecimento e resfriamento do que na fase de espera devido às temperaturas mais baixas, dependendo do valor z, que é característico dos respectivos microrganismos.

Na prática, 121,1 ° C (corresponde a 250 ° F ) é selecionado como a temperatura de referência  e 10 como o valor Z. O valor resultante é referido como o valor F ₀ . É dado em minutos. Um valor F ₀ de 8, portanto, significa que todo o processo de aquecimento em microrganismos com o valor z 10 tem o mesmo efeito de eliminação que o aquecimento por 8 minutos a 121,1 ° C.

Valor C

O valor C (cozinhar) também é importante neste contexto. O seguinte se aplica: C (z) = t X 10 ^ ((T-RT) / z), onde z é o valor z, t é o tempo em minutos, T é a temperatura de tratamento, RT é a temperatura de referência e C é o valor do cozimento em minutos.

Aquecimento quando úmido: esterilização a vapor

Autoclave

A esterilização a vapor (aquecimento em autoclave ) é o procedimento padrão na maioria dos laboratórios e hospitais ( CSSD ) e também é usada para conservar alimentos em latas e embalagens de vidro. Os itens a serem esterilizados ou envasados ​​são aquecidos em vapor a 121 ° C a 2 bar de pressão por 20 minutos ou a 134 ° C a 3 bar por 5 minutos. Os príons são destruídos pelo aquecimento a 134 ° C a 3 bar por 18 minutos.

O ar dentro da autoclave é totalmente substituído por vapor d'água. A duração real de um processo de esterilização depende dos vários projetos técnicos da autoclave, como tamanho, potência de aquecimento, bombas de vácuo e outros fatores técnicos. As autoclaves se enquadram na Diretiva de Equipamentos de Pressão e na Lei de Dispositivos Médicos ou Portaria do Operador de Dispositivos Médicos e, portanto, exigem monitoramento técnico constante e verificações de segurança.

Aquecimento a seco: esterilização por ar quente

Esterilizador de ar quente

Esterilizador a vapor

• O recozimento de objetos metálicos por calor vermelho, em torno de 500 ° C, é comum em trabalhos de laboratório microbiológico .
• Flaming é um breve puxar do objeto através de uma chama .
• Esterilização de ar quente para vidro, metais, porcelana ("assar")
  • 180 ° C por pelo menos 30 min,
  • 170 ° C por pelo menos 60 min,
  • 160 ° C por pelo menos 120 min.

Dispositivos que são usados ​​para isso:

• Cabine de esterilização por ar quente para esterilização descontínua
• Túnel de esterilização por ar quente para esterilização contínua
  • aquecimento convencional, 240 a 320 ° C
  • pulverizado em ar quente, 300 a 400 ° C
  • Fluxo laminar de ar quente

Esterilização fracionada

A esterilização fracionada também é chamada de Tyndallization, em homenagem ao físico irlandês John Tyndall . Só pode ser usado para itens a serem esterilizados nos quais os estágios resistentes ao calor dos microrganismos nele contidos (por exemplo, endosporos bacterianos) podem germinar. Os itens a serem esterilizados são aquecidos a cerca de 100 ° C em vários dias consecutivos e armazenados em temperatura ambiente entre eles. Durante o armazenamento intermediário, os esporos não mortos pelo aquecimento devem germinar e os estágios de microorganismos não resistentes ao calor resultantes devem ser mortos durante o aquecimento no dia seguinte. O procedimento deve ser repetido para garantir que todos os esporos germinem e, se necessário, os esporos recém-formados também germinem novamente e sejam mortos entre dois aquecimentos.

Esterilização química

Chemiclav

O termo esterilização química (também chamada de esterilização a gás) descreve a esterilização com certas substâncias químicas, como formaldeído , óxido de etileno ou ácido peracético . É importante garantir que os itens a serem reprocessados ​​estejam limpos e secos e que sejam embalados em folhas especialmente permeáveis ​​a gases. A esterilização química é geralmente usada para materiais termicamente instáveis, como a ótica do endoscópio . No caso de materiais termicamente estáveis, a esterilização a vapor é sempre preferível à esterilização química.

Antissepsia úmida

Os microrganismos são mortos por produtos químicos que são aplicados na forma líquida nos objetos a serem esterilizados. Por exemplo, na tecnologia de bebidas, as bebidas são esterilizadas por desinfecção a frio ou esterilização de recipientes com peróxido de hidrogênio , ozônio dissolvido ou ácido peracético . Um parâmetro crítico em todos os procedimentos anti-sépticos úmidos é a temperatura da solução esterilizante. Como regra, o tempo de exposição necessário para a esterilização pode ser reduzido drasticamente com o aumento da temperatura. A lavagem subsequente com água esterilizada é normalmente usada para remover os produtos químicos do objeto esterilizado.

Antissepsia seca

EO - esterilizado com óxido de etileno , material descartável

EO - esterilizado com óxido de etileno, material descartável

"Antissepsia a seco" é o nome dado a um grupo de processos de esterilização que não está claramente definido. A destruição ocorre com gases que agem sobre os objetos secos a serem esterilizados. A esterilização a gás ocorre, por exemplo, com formaldeído , óxido de etileno , ozônio ou peróxido de hidrogênio .

É frequentemente usado no enchimento anti-séptico frio de alimentos, especialmente bebidas: os objetos a serem esterilizados, principalmente garrafas de plástico feitas de PET ou HDPE , são primeiro lavados com produtos químicos matadores , como produtos de ácido peracético em particular, antes de serem enchidos ( anti-sépticos úmidos) e, em seguida, outro Morte de microrganismos com gases, de preferência por meio de peróxido de hidrogênio fornecido na forma gasosa . Ao contrário dos anti-sépticos úmidos, as superfícies a serem esterilizadas ficam secas após a esterilização, o que é uma vantagem considerável. O equipamento e os custos operacionais são geralmente mais baixos com anti-sépticos secos do que com anti-sépticos úmidos. No entanto, os processos são tecnicamente mais difíceis de dominar e exigem muito mais know-how.

Veja, por exemplo, esterilização por peróxido de hidrogênio , um processo de esterilização anti-séptica seca que causa uma redução nos sobreviventes de bem mais de 10 ⁶ em frações de segundo, mesmo em endosporos extremamente resistentes , mas no vácuo .

Esterilização física

Esterilização de alta pressão

A esterilização por alta pressão baseia-se na destruição de organismos por alta pressão.

Esterilização por radiação

Esterilização com radiação ionizante : seja com UV , raios X , radiação gama (principalmente fontes radioativas de ⁶⁰ Co ) ou bombardeamento de elétrons (esterilização por feixe de elétrons; energia do feixe entre 3 e 12 MeV, dose típica 25 kGy). Na esterilização por contrato industrial (por exemplo, de itens médicos descartáveis), a irradiação gama ou de elétrons é usada em grande medida.

Esterilização de plasma

O efeito esterilizante dos plasmas foi comprovado cientificamente em um grande número de estudos. Isso se aplica a descargas de baixa pressão excitadas por alta frequência ou microondas até descargas de pressão normal .

O efeito esterilizante deve-se, por um lado, à radiação ultravioleta gerada no plasma e, por outro, à formação de substâncias quimicamente agressivas ( radicais livres ) e ao bombardeamento dos microrganismos com iões. Apesar da adequação geral, os processos de esterilização com base em plasma ainda não estão muito difundidos na realidade (por exemplo, esterilização por contrato, práticas médicas, indústria de alimentos). A esterilização por plasma substituiu amplamente a esterilização por gás em hospitais.

Os sistemas comerciais correspondentes que são usados ​​para a esterilização de equipamento médico e contêm geradores de plasma usam peróxido de hidrogênio vaporoso ou ácido peracético como reagentes , de modo que o efeito da esterilização pode ser atribuído em uma extensão significativa aos gases microbicidas. Na indústria alimentar, estão a ser desenvolvidos mais e mais dispositivos de plasma que são capazes de esterilizar à pressão atmosférica, e. B. Filmes para embalagens plásticas.

Ao esterilizar superfícies com plasma, deve-se garantir que a superfície esteja ativada e, se necessário, tenha suas propriedades alteradas após o processo. Isso é particularmente relevante em conexão com a biocompatibilidade dos implantes . Outro problema é o fato de que os radicais livres também podem degradar polímeros, como adesivos. Os testes de compatibilidade do material correspondente são, portanto, essenciais.

Filtração estéril

Com a filtração estéril, os microrganismos são separados dos itens a serem esterilizados por filtração. Os filtros usados ​​são principalmente membranas com um diâmetro de poro de 0,22 µm. No entanto, pode fazer sentido usar diâmetros de poro menores, em torno de 0,1 µm. Este é o caso, por exemplo, se, para a produção de meios de cultura bacterianos quase naturais, alguém quiser liberar água do local, como água do mar, de bactérias que ocorrem naturalmente, a fim de usá-la para experimentos de crescimento direcionados com certas culturas bacterianas. Porque as bactérias de habitats naturais pobres em nutrientes, como solo e água, são frequentemente muito menores com diâmetros de menos de 0,22 µm do que aquelas encontradas em materiais ricos em nutrientes com diâmetros de cerca de 0,5 µm.

Durante a filtração, apenas pequenas moléculas podem passar pela membrana; partículas maiores, como bactérias, são retidas. No entanto, bactérias do gênero Mycoplasma atravessam a membrana porque são deformáveis ​​devido à falta de uma parede celular. Mesmo as espiroquetas muito finas, bactérias semelhantes a fios, podem, por assim dizer, passar longitudinalmente através dos poros da membrana do filtro. A filtração estéril é freqüentemente usada para esterilizar soluções sensíveis ao calor, por exemplo, soluções de cultura de tecidos contendo soro. As principais aplicações são a filtração estéril de soluções aquosas, soluções de nutrientes sensíveis ao calor, soluções de vitaminas, soros, vacinas de vírus, frações de plasma e soluções de proteína. De acordo com a Farmacopeia Europeia, após a filtração estéril, o filtro deve ser verificado quanto à integridade suficiente usando o teste do ponto de bolha .

Veja também

Wikcionário: Desinfecção  - explicações de significados, origens de palavras, sinônimos, traduções

Wikcionário: Esterilização  - explicações de significados, origens das palavras, sinônimos, traduções

• Aqua ad iniectabilia , água esterilizada para preparações injetáveis
• Lavadora-desinfetadora

literatura

• H. Sielaff: Tecnologia de produção de conservas. 1ª edição. Behr's Verlag, Hamburg 1996, ISBN 3-86022-283-X .
• G. Hartwig, H. von der Linden, HP Skrobisch: Conservação térmica na indústria de alimentos. 2ª Edição. Behr's Verlag, Hamburgo 2014, ISBN 978-3-95468-038-2 .

Evidência individual

1. ↑ Johannes Krämer, Alexander Prange, Prange, Alexander 1974-: Food microbiology . 7ª edição. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart 2017, ISBN 3-8252-4658-2 , p. 162 . 
2. ↑ Ph. Eur. 5ª edição, página 652.
3. ^ Rainer Klischies, Ursula Panther, Vera Singbeil-Grischkat: Livro-texto de higiene e microbiologia médica para profissões de enfermagem; com 62 mesas . Schattauer Verlag, 2008, ISBN 978-3-7945-2542-3 , pp. 207 ( visualização limitada na pesquisa de livros do Google).