无菌医疗器械注册之环氧乙烷灭菌工艺验证要求

　　环氧乙烷灭菌是化学灭菌法的一种，由于其对细菌、病毒、芽胞等绝大多数微生物均具有强大的灭菌作用，灭菌范围极广。加之环氧乙烷具有穿透性强、灭菌温度低、对产品基本无损(相对于辐照灭菌)等特点，成为目前医疗器械尤其是一次性使用医械的两大主流灭菌方法之一，在国内外无菌医疗器械注册产品灭菌中广泛使用 。

　　由于灭菌过程是一个特殊过程，过程确认是无菌保证的重要环节。环氧乙烷灭菌确认有半周期法、部分阴性法等不同方法，各方法侧重点不同，但均会涉及到微生物挑战器械、环氧乙烷残留、产品族分类等基本问题。本文从这些基本问题出发，对相关的概念和处理方法做介绍。

　　环氧乙烷灭菌确认的最主要目的，是要从微生物学角度证明过程的灭菌能力，因而确认中一个重要环节是制备和选择微生物挑战的具体形式，一般有以下三种微生物学挑战形式 ：

　　(a)产品生物负载(Bio-burden)，即以正常产品的自然生物负载做为微生物挑战，其具体形式是产品本身 ;

　　(b)内部过程监测器材(Internal Process Challenge Device, IPCD)，是将生物指示剂(Biological Indicator, BI)放置于产品内部最难灭菌的部位而形成的 ;

　　(c)外部过程监测器材(External Process Challenge Device, EPCD)，是将生物指示剂放置于产品外部的某种载体中而形成的。

　　上述 3 种挑战形式中，应证明其相对抗性关系为 IPCD ≥产品生物负载，理论上 EPCD 并非必需品，不用亦可。然而考虑到常规灭菌操作中，IPCD 的放置和取出需要两次拆开产品包装(如托盘、纸箱)，会带来包装污染等潜在质量风险，且工作量也较大，使用 EPCD 是绝大多数人的选择。当使用 EPCD 时，同时需证明 IPCD 和 EPCD 之间的抗性关系为 EPCD ≥ IPCD。

　　1.1相对抗性关系IPCD≥产品生物负载的证明

　　此即BI合适性(the appropriateness of BI)的证明,通常有两种证明方法 ：

　　(a)生物负载法

　　这种方法即通过测试产品的自然生物负载和BI的生物负载来比较，含数量上的比较和抗性上的比较。

　　数量上的比较即比较BI的孢子计数值和产品上的自然生物负载值。

　　抗性上的比较即比较不同菌种间的抗性差异。环氧乙烷灭菌中用到的BI是萎缩芽孢杆菌，其抗性强于绝大多数微生物，有充分的文献记载。值得注意的是，近年来自我国产的部分棉花中发现有砖火丝菌(Pyronema Domestica)，其对环氧乙烷的抗性很强。故对我国产的棉花为原料的产品，应考虑进行砖火丝菌的相关检测，必要时以湿热灭菌法进行预处理。

　　(b)无菌测试法

　　这种方法是将产品和IPCD用同一个亚致死周期(Sub-lethal Cycle)灭菌，之后分别进行产品和BI的无菌测试。如果产品测试为无菌，而IPCD呈现出部分阳性结果，则说明同样的灭菌参数能对产品形成全杀灭，而不能对BI形成全杀灭，故能证明IPCD对灭菌过程的抗性强于产品本身的抗性。

　　在存在砖火丝菌的情况下，由于产品很难被环氧乙烷灭菌，故产品无菌测试可能在相当强的过程参数下仍出现阳性结果。此时应考虑砖火丝菌的相关检测，同样，必要时以湿热灭菌法进行预处理。

　　1.2相对抗性关系EPCD≥IPCD的证明

　　这种证明方式相对简单，通常是将EPCD和IPCD经过同一个亚致死周期处理，然后比较其对灭菌过程的相对抗性即可。相对抗性的比较一般通过D值的计算来进行，D值越大，抗性越强。如果计算出的EPCD的D值大于IPCD的D值，则可证明EPCD的抗性强于IPCD的抗性。

　　值得说明的是，有时会出现EPCD抗性略弱于IPCD的情况，对此ISO/TS 11135-2：2008指出，如果两种PCD的抗性差异小于20%，这两种PCD可视为等同。笔者建议在实际工作中，应尽量避免这种情况。

　　根据上面的原理，如果需要引入新的PCD，也可将新PCD与原有PCD经过同一个亚致死周期处理，之后比较其抗性，来确定是否可以引入新PCD。

　　该方法同时也是新产品引入时广泛运行的一种方法，即：当有新产品需要引入当前经过确认的灭菌过程的时候，可将BI放入新产品最难灭菌的部位，形成备选IPCD，将备选IPCD与已确认的PCD经过同一个亚致死周期处理，之后比较其抗性。如果备选IPCD的抗性弱于已确认的PCD，则说明新产品较之前的产品或PCD更容易灭菌，因而可以用当前的灭菌过程灭菌。

　　2.1 D 值的计算方法

　　如第 1 部分所述，在选择 PCD 时需要比较其抗性，具体的衡量指标是 D 值。D 值是指在既定条件下使测试微生物灭活 90% 的时间或剂量(对EO 灭菌而言是灭菌时间)。D 值的计算有 HSKP法、SMCP 法等方法，下面列出较常见的 SMCP法(Stumbo-Murphy-Cochran Procedure)的计算公式 ：

　　r为测试为阴性的BI个数。

　　2.2 D值的意义

　　D值是有重要意义的指标，如上所述可以比较PCD对灭菌过程的抗性。不同的PCD经过亚致死周期后可根据上面的公式计算D值，D值越大，PCD抗性越强。

　　同时D值也可用来估算所需的灭菌时间。D值实际上体现的是生物负载下降一个对数值所需的灭菌时间，即生物负载下降101所需的灭菌时间。假设PCD的生物负载为106，在半周期法中，PCD应被全部杀灭，因而半周期的灭菌时间应等于6倍D值或更长。全周期和常规灭菌时间加倍，即等于12倍D值或更长。