תהליכי סטריליזציה בקיטור (Steam sterilization) הינם תהליכים נפוצים בתעשייה הביופארמצבטית והמכשור הרפואי. הצורך בביצוע ולידציה לתהליכי סטריליזציה ידוע בחשיבותו לאור רמות הקריטיות והסיכון שבו הוא כרוך, בכל הקשור לזיהומים מיקרוביאליים ו/או תוצריהם. שימוש באוטוקלב ובתהליכי סטריליזציה וולידיים, יאפשרו למוצר להגיע לרמות העומס המיקרוביאלי/הסטרליות הנדרשות, כך שהוא אינו מסכן את המטופל בזיהום.
המאמר שלנו עוסק בולידציה לאוטוקלב וסטריליזציה בקיטור, לרבות הפרמטרים הקריטיים של תהליכי סטריליזציה כגון טמפרטורה וזמן, מהו מחזור סטריליזציה אידיאלי, מהי גישת ה-Over Kill , כיצד מתבצע השימוש בוואקום במחזורי הסטריליזציה, מהי התכולה של מחזורי הסטריליזציה באוטוקלב ועוד.
מה זה אוטוקלב?
האוטוקלב הינו מכשיר נוח ורב שימושי לעיקור (סטריליזציה) וסניטציה של ציוד ייצור, כלים, חומרים, מוצרים ואפילו פסולת.
היות ותהליכי עיקור וסטריליזציה בכלל ובאוטוקלב בפרט נחשבים כקריטיים, האוטוקלב ותהליך הסטריליציה צריך לעבור ולידציה מלאה. האוטוקלב מבצע עיקור באמצעות קיטור נקי, קיטור רווי בעל יכולת חדירה גבוהה, הולכת והסעת חום. האוטוקלב נחשב כמאוד יעיל בהשמדת מיקרואורגניזמים מסוגים שונים כולל צורות חיים הנחשבות כעמידות כגון וירוסים ונבגים.
ישנם סוגים שונים של אוטוקלבים בשוק. להלן מס’ דוגמאות:
- אוטוקלב המחובר לקו קיטור מרכזי
- אוטוקלב המייצר קיטור באופן עצמאי
- אוטוקלב שולחני
- אוטוקלב תעשייתי
- אוטוקלב רצפתי
ולידציה לתהליכי סטריליזציה בקיטור
כאמור, תהליכי עיקור באמצעות קיטור (Steam sterilization) הינם תהליכים מאוד נפוצים בתעשייה הביופארמצבטית כמו גם בתעשיית הMedical device.
הצורך בביצוע ולידציה לתהליכי סטריליזציה ידוע בחשיבותו לאור רמות הקריטיות שלו. מדובר על תהליכי ייצור ומוצרים המוגדרים כ- ”High risk”לרוב בשל רמות הפולשנות והסיכונים הרבים הכרוכים בחשיפת הפציינט לזיהומים ו/או תוצרי פירוק של תהליכים מטבוליים של מיקרואורגניזמים (רעלנים למיניהם). תהליך ולידציה לסטריליזציה בכללותו הנו תהליך קפדני, מסודר ומתועד, הדורש הקצאת זמן ומשאבים מתאימים.
חוסר תשומת לב, חוסר הבנה, הגדרה או תכנון לא נכונים של תהליך הולידציה של הסטריליזציה, עלולים להפוך את תהליך הולידציה למסובך וליקר אף יותר. בנוסף, ולידציה שאינה ברמה הנדרשת, לא תאפשר לצלוח את ביקורות של רשויות הבריאות וגרוע מכל, תחשוף את המטופלים ואת החברה לסיכון שעלול להגיע לפגיעה בנפש וכמובן לריקול שיביא לפגיעה קשה בפעילות העסקית ובמוניטין החברה.
על אף שנכתב רבות על ולידציה של סטריליזציה במדריכים שונים, עדיין ולידציה בקיטור נותר אחד הנושאים הנבדקים ביותר ע”י רשויות הבריאות השונות בעולם וגופים אחרים המבצעים ביקורות GMP וזאת כפועל יוצא מהקריטיות ומשיקולי ניהול סיכונים וההשפעה הישירה על איכות ובטיחות המוצר.
Sterility Assurance Level
SAL מייצג את רמת האינאקטיבציה של מיקרואורגניזמים בתהליך סטריליזציה בקיטור כפונקציה אקספוננציאלית, לדוגמא:
| SAL | Log | סטריליזציה וההסברות |
| (6-) 10 | 6 | ההסתברות שמיקרואורגניזם חי אחד יופיע במוצר סטרילי, לאחר תהליך סטריליזציה, הינה אחד למיליון |
| (3-)10 | 3 | ההסתברות שמיקרואורגניזם חי אחד יופיע במוצר סטרילי, לאחר תהליך סטריליזציה, הינה אחד לאלף |
*טבלה מס’ 1– ערכי SAL בתהליכי סטריליזציה
(SAL=10(-6 משמעותו כי ההסתברות שמיקרואורגניזם חי אחד יופיע במוצר לאחר תהליך סטריליזציה
הינה אחד למיליון או במילים אחרות, הפחתה של 6 ערכי Log.
ערך (SAL=10(-3 משמעותו כי ההסתברות שמיקרואורגניזם חי אחד יופיע במוצר לאחר תהליך סטריליזציה, הינה אחד לאלף או במילים אחרות, הפחתה של 3 ערכי Log.
ערך ה- SAL שנרצה להגיע אליו, יגזר משימוש היעודי והסופי של המוצר הסטרילי, וכמובן ברמות הסיכון ודרישות הרגולציה הרלוונטיות.
תהליכי סטריליזציה למוצרים ביופארמצבטיים המיועדים להזרקה או למריחה על פצעים פתוחים, או מכשור רפואי להשתלה או להזרקות הם דוגמאות לרמת סיכון גבוהה בכל הקשור לזיהומים מיקרוביאליים ולכן, לרוב יכוונו לערך SAL=10-6.
מכשור רפואי אשר אינו בא במגע עם פצעים או פתחים על עור הפציינט או רקמות חשופות, לעיתים יאפשר סטריליזציה עד לערך של SAL=10-3.
תכונות עמידות בפני טמפ’ גבוהה
קיימים סוגים שונים של מיקרואורגניזמים ולכל אחד יכולות עמידות בפני טמפ’ גבוהות ונמוכות.
כמובן שלעמידות המיקרואורגזנים בפני טמפ’ גבוהות ישנה השפעה על תהליכי העיקור, ועל כן זהו פרמטר אשר יש להתחשב בו במסגרת פיתוח ותכנון תהליכי הסטריליזציה השונים.
עמידות מיקרואורגניזם ספציפי לטמפ’ מוגדר באמצעות ערכים כגון D-Value ו- Z-Value, ומשתני זמן הקשורים לעמידות מיקרואורגניזמים בתהליכי עיקור כגון ערכי F ו- F0:
| פרמטר בעיקור | הגדרה |
| D-Value | הזמן הנדרש (דקות) על מנת להפחית אוכלוסיית מיקרואורגזנימים מסוימת ב- Log אחד בטמפ’ מסויימת |
| Z-Value | שינוי הטמפ’ הנדרש (°C) על מנת להשיג הפחתה של Log אחד בערך D-Value מסויים |
| F-Value | מס’ הדקות הנדרש להרג של אוכלוסיית מיקרואורגניזמים בעלת ערך Z-Value של 10, בטמפ’ מסויימת |
| F0-Value | מס’ הדקות הנדרש להרג של אוכלוסיית מיקרואורגניזמים בעלת ערך Z-Value של 10 בטמפ’ של (°C)121.1 |
*טבלה מס’ 2– פרמטרים הנמצאים בשימוש בתהליכי סטריליזציה
זמני סטריליזציה בעיקור באוטוקלב וחישוב F0
מקובל לחשוב כי סטריליזציה בקיטור מבוצעת בטמפ’ של 121 מעלות צלזיוס. הנחה זו אינה נכונה לחלוטין. ערך טמפ’ הסטריליזציה של 121 מעלות נקבע משיקולי נוחות (121°C = 250°F) תוך שימוש במספרים “עגולים” על מנת לבצע חישובים ביתר קלות. משוואת חישוב ערך ה- F0 יכולה לשמש לקביעת משך זמן תהליך הסטריליזציה הנדרש גם בטמפ’ אחרות ובהנחה כי Z-Value=10.
להלן הנוסחא לחישוב ערך ה- F0.
Fo=10(T-121)/10
T=Temperature (°C)
כאמור, ניתן להשתמש במגוון טמפ’ בטווח הסטריליזציה המתאים, ומשכי הזמן של תהליך העיקור ישתנו בהתאם:
| טמפ’ סטריליזציה [צלזיוס] | אקוויוולנטיות לעיקור ב- 121 מעלות צלזיוס |
| 115 | 1 דקה ב-115 מעלות צלזיוס אקוויוולנטית ל-0.25 דקות ב- 121.1 מעלות צלזיוס |
| 120 | 1 דקה ב-120 מעלות צלזיוס אקוויוולנטית ל-0.78 דקות ב- 121.1 מעלות צלזיוס |
| 121.1 | – |
| 122 | 1 דקה ב-122 מעלות צלזיוס אקוויוולנטית ל-1.23 דקות ב- 121.1 מעלות צלזיוס |
| 125 | 1 דקה ב-125 מעלות צלזיוס אקוויוולנטית ל-2.45 דקות ב- 121.1 מעלות צלזיוס |
*טבלה מס’ 3– השוואת משך זמני סטריליזציה בטמפ’ עיקור שונות
כפי שניתן לראות בטבלה, ניתן להגיע לסטריליזציה תוך שימוש בכל אחת מהטמפ’ הרשומות וכמו כן בטמפ’ אחרות. ככל שטמפ’ הסטריליזציה נמוכה יותר, כך ידרש זמן סטריליזציה ארוך יותר ולהיפך. לא תמיד נבחר בטמפ’ הגבוהה ביותר ובמחזור הסטריליזציה הקצר ביותר מחשש לפגיעה במוצר או בציוד ומהפיכת הקיטור לקיטור שחון. זמני תהליכי סטריליזציה שונים ושיטות סטריליזציה שונות, יבחרו בעבור מוצרים ו/או ציוד שונים.
מחזור הסטריליזציה האידאלי
מחזור סטריליזציה אידאלי צריך להתחיל בסביבת סטריליזציה מתאימה, בנוכחות מספקת של קיטור רווי וללא כיסי אויר אשר עשויים לפגוע בתכונות החדירות של הקיטור ופיזור הטמפרטורה בתא, בפריט ובנוזל.
מחזור תהליך סטריליזציה צריך להיות מתוכנן תוך מתן תשומת לב לפרמטרים כגון:
- עומס מיקרוביאלי
- ערך D-Value
- ערך Z-Value
- SAL
- אופן עטיפת הציוד
- איזורים קשים לחדירת קיטור
- תכולת מחזור העיקור
- מיקום הציוד בחלל האוטוקולב
גישת ה- Over Kill בתהליכי עיקור
קביעת ערכי העומס המיקרוביאלי וה-D-Value של הפריטים של מחזור סטריליזציה מסוים, היא מלאכה לא פשוטה שגוזלת משאבים וזמן יקר. על מנת להימנע מכך, בעבור פריטים אשר אינם רגישים לחשיפה לטמפ’ גבוהות, מומלץ לנקוט בגישת ה-Over Kill. שימוש בגישת ה- Over Kill חוסכת את שלב איסוף וניתוח נתוני העומס המיקרוביאלי וה- D-Value באמצעות שימוש בגישת ה-”Worst case scenario”
לדוגמא, שימוש בעומס מיקרוביאלי של (6-)10 ספורת של חיידק עמיד בטמפ’ גבוהות כגון Bacillus stearothermophilus, ערך ה- D-Value של ספורת חיידק זה ב-121 מעלות צלסיוס היא מעט מעל 2 דקות, כך ששימוש בערך של D-value=2.5 ישמש דוגמא למקרה קיצון מצוין.
עבור ערכי עומס מיקרוביאלי של (6-)10, על מנת להגיע לערכי (SAL=10(-6 יהיה צורך בהפחתת Log של 12 (6+6) ולכן תחת תנאים אידאליים, משך מחזור הסטריליזציה בטמפ’ של מעלות צלסיוס 121 יהיה 30 דקות.
עומס מיקרוביאלי וגישת ה- D-Value לסטריליזציה
בעבור מוצר/ציוד הרגיש לטמפ’ גבוהות או במקרים בהם יש רצון לקצר את תהליכי הסטריליזציה ו/או לחסוך באנרגיה ובלאי מיותרים, שימוש בגישת ה- Over Kill אינו מתאים, ויש צורך לעבור לשיטת ה- D-Value. בגישת ה- D-Value יש צורך לאסוף את ערכי העומס המיקרוביאלי של הפריטים שאמורים לעבור עיקור ולחשב את ערכי ה- D-Value בהתאם.
לרוב, שימוש נכון בגישה זו יקצר את זמן מחזור הסטריליזציה הנדרש ו/או יאפשר הורדת טמפרטורת הסטריליזציה בהשוואה לגישת ה-Over Kill. גישה נוספת, דומה אך מעט שונה, יכולה להיות בשימוש במקרים בהם יש בידינו את ערך העומס מיקרוביאלי, אך ללא ערך ה- D-Value. במקרה שכזה ניתן לשקול להשתמש בערך קיצון של ה- D-Value בלבד.
שימוש בוואקום במחזורי סטריליזציה
על מנת לאפשר חדירה מספקת של קיטור למוצר/לציוד לאורכו של כל מחזור הסטריליזציה, ולמנוע היווצרות “כיסי אויר” שיפחיתו את תכונות הולכת והסעת החום, יש לבצע מס’ מחזורי וואקום לפני תחילת מחזור הסטריליזציה. לעיתים יש צורך להוסיף מס’ מחזורי וואקום גם לאחר הסטריליזציה על מנת לנקז טוב יותר אויר ומים ולאפשר ייבוש טוב יותר של הפריטים המעוקרים.
ישנם שלושה סוגי תכולה של מחזורי סטריליזציה עיקריים:
| סוג הפריט לסטריליזציה | שימוש בוואקום? | מאפייני הפריטים | דוגמאות לפריטים |
| פריטים קשיחים | כן | מתאים לפריטים אשר קל לבצע להם סטריליזציה, היות ושלבי הוצאת אויר וחדירת קיטור הינם יעילים מאוד ושהם אינם עטופים |
|
| פריטים עטופים | כן | מתאים לפריטים שמוכנסים לאוטוקלב עטופים על מנת לשמור על סטריליות המוצרים גם לאחר פריקתם ובזמן אחסונם או הכנסתם אל החדר הנקי. פריטים עטופים נחשבים כקשים יותר לסטריליזציה היות וקשה לסלק אויר כלוא מהעטיפה מצד אחד ומצד שני קיים קושי בחדירת קיטור דרך העטיפה |
|
| נוזלים | לא | מתאים לפריטים המכילים בתוכם נוזלים. אם יבוצע שימוש בוואקום, רוב הסיכויים שהנוזל ישפך מתוך הכלים החוצה. |
|
*טבלה מס’ 4– תכניות סטריליזציה באוטוקלב לפי סוגי פריטים
מונח נוסף הקשור לסטריליזציה של נוזלים הינו “Gravity displacement” מדובר בתהליך סטריליזציה של נוזלים בו האוויר הכלוא מתפנה באמצעות גרביטציה. היות והקיטור כבד יותר מן האוויר, הוא ינוע מהחלק העליון של תא האוטוקלב , אל חלקו התחתון, ובכך יגרום להוצאת האוויר הכלוא בפריטים אשר עוברים סטריליזציה, מהחלק התחתון של התא החוצה, ללא צורך בוואקום.
ולידציה לסטריליזציה באוטוקלב
ולידציה לסטריליזציה באוטוקלב תוך שימוש בקיטור כוללת שלושה שלביים מרכזיים, IQ, OQ ו- PQ כמפורט בטבלה הבאה.
| שלב הולידציה | שם השלב | מטרת שלב הולידציה |
| IQ | Installation Qualification | לודא כי האוטוקלב הותקן כך שהוא מתאים לקריטריונים המוגדרים בפרוטוקול ובהתאם להמלצות היצרן וכי הדוקומנטציה הנדרשת התקבלה במלואה |
| OQ | Operational Qualification | לוודא כי האוטוקלב פועל באופן תקין לחלוטין וכי הוא מוכן לפעולה ולהטענת פריטים וציוד לתוכו למטרות סטריליזציה. ה- OQ יכלול בין היתר בדיקות פיזור טמפ’ וקיטור |
| PQ | Performance Qualification | לוודא כי האוטוקלב פועל באופן תקין לחלוטין במצב בו הוא מלא בציוד / כלים / מוצרים אשר אמורים לעבור תהליך סטריליזציה. ה- PQ יכלול בין היתר בדיקות חדירות של קיטור כולל הדמיית מצבי “Worst case” שונים תוך שימוש באינדיקטורים ביולוגיים מתאימים |
*טבלה מס’ 5– שלבי הולידציה לתהליכי עיקור באוטוקלב
טיפים לביצוע ולידציה לעיקור באוטוקלב
- בדוק את כל מדריכי הרגולציה הרלוונטיים לפני כתיבת פרוטוקול הולידציה
- וודא כי הציוד והכלים המוכנסים לאוטוקלב, עמידים לטמפרטורת העיקור שהוגדרה
- אם אתה משתמש בשלבי וואקום כחלק מתהליך הסטריליזציה באוטוקלב, וודא כי הציוד והכלים עמידים בוואקום
- וודא כי החדרת רגשי הטמפ’ אל תוך תא האוטוקלב בוצעה כראוי וכי אין תופעות קונדנסציה של קיטור או נזילות
- סמן את הטרמוקפלים המוכנסים לאוטוקלב ואת מיקומם באופן ברור על מנת למנוע טעויות בשלב ניתוח נתוני הולידציה ותוצאותיה
- בהגדרת ה – Acceptance Criteria , הגדר מראש מצב שבו יתגלה כשל טכני באחד הטרמוקפלים על מנת למנוע אובדן הרצה שלמה כתוצאה מכך
- אוטוקלב הינו מכשיר אשר עובד בערכים גבוהים של טמפרטורה ולחץ. נקט בכל אמצעי הבטיחות הנחוצים על מנת להמנע ממצבים מסוכנים
- הגדר בבירור את תכולת מחזורי הולידציה השונים
