5. Понятие стерилизации, методы, аппаратура и режимы стерилизации

Стерили­зация – полное обеспложивание объектов - это процесс умерщвления на изделиях или в изделиях или удаление из объекта микроорганизмов всех видов, находя­щихся на всех стадиях развития, включая споры (термические и химичес­кие методы и средства). Для гибели вегетативных форм бактерий достаточ­но действия температуры 60°С в течение 20-30 мин; споры погибают при 170°С или при температуре 120°С пара под давлением (в автоклаве).

Методы стерилизации подразделяют на три группы: физические, химические и физико-химические. К физическим способам стерилизации относятся: стери­лизация высокой температурой, УФ-облучением, ионизирующим излучением, ультразвуком, фильтрованием через специальные бактериальные фильтры.

Стерилизация высокой температурой

Стерилизация высокой температурой является одним из наиболее надежных и распространенных методов сте­рилизации (табл. 10). Она проводится прокаливанием предметов на пламени горелки, сухим жаром, паром под давлением и текучим паром.

Прокаливаниемна пламени горелки в течение 5-7 секунд стерилизуют бактериаль­ные петли, пинцеты, предметные стекла и некоторые мел­кие инструменты (иглы, крючки, лопаточки). Температу­ра пламени горелки достигает 120°С. При прокаливании происходит сгорание микроорганизмов и их спор.

Стерилизацию сухим жаромосуществляют в сухожаровых шкафах (печь Пастера).Метод основан на бактерицидном действии нагретого до 165-180°С воздуха. Сухим жаром стерилизуют изделия из стекла, металлов, фарфора и резин на основе силиконового каучука, лабораторную посуду. Кроме того, сухим жаром можно стерилизовать термостойкие порошкообразные лекарственные средства (тальк, белая глина, окись цинка и др.), минеральные и растительные масла, жиры, ланолин, вазелин, воск. Режимы стерилизации: при температуре 160°С - 2,5 ч, при 180°С - 60 мин, при 200°С – 15 мин. Началом стерилизации считается тот момент, когда тем­пература в печи достигнет нужной высоты.

Стерилизация паром не требует такой высокой температуры, как стерилизация сухим жаром, т.к. пар из-за большой теплопроводности действует на микробы эффективнее. Обеспложивание паром проводится при температуре 100-130°С. Существуют два способа стерилизации паром: стерилизация насыщенным паром под давлением и стерилизация текучим паром.

Таблица 10. Методы тепловой стерилизации

МЕТОД	АППАРАТ	РЕЖИМ (температура, время, давление)*	МАТЕРИАЛЫ
Однократные методы:
Прокали­вание	Спиртовка, газовая горелка	До красного каления	Бактериологические петли, мелкие металлические инструменты
Сухим жаром	Воздушный стерилизатор	180°С,60мин (160°С, 150 мин)	Стеклянная посуда, пипетки, вата, тальк, вазелиновое масло, металлические инструменты
Паром под давлением (1атм=0,11 МПа= 1,1 кгс/см')**	Паровой стерилизатор (автоклав)	120°С, 45 мин давление 1атм (132°С, 20 мин, 2 атм)	Простые пит. среды (МПБ, МПА), заразный материал, изделия из стекла и металла, резины и латекса, халаты, бельё, перчатки, перевязочный и шовный материал, зеркала, некоторые лекарства и др.
Дробная стерилизация (тиндализация )*** :
Текучим паром	Паровой стерилизатор с открытым выпускным краном	100°С, 3 дня по 1 ч в день	Молоко, среды и лекарства с углеводами, некоторые другие лекарства
Щадящее прогревание	Водяная баня с терморегулято­ром	56-58°С, дней: 1 день 2 ч, остальные дни по 1 ч	Белковые жидкости (питательные среды, содержащие белок, сыворотка крови, асцитическая жидкость)

* приведены некоторые из возможных режимов - стерилизующим фактором является не давление, а температура пара; *** дробно стерилизуют объекты, которые могут быть питательным субстратом для микробов (в промежутках между воздействиями объект оставляют в термостате при 37°С или комнатной температуре для прорастания спор). Образовавшиеся вегетативные формы микроорганизмов убивают при последующем прогревании.

Стерилизация паром под давлением— наиболее на­дежный и часто применяемый способ. Он основан на на­гревании материала насыщенным водяным паром при давлении выше атмосферного в специальных приборах-стерилизаторах водопаровых (автоклавах). Совместное действие высокой температуры и пара обеспечивает вы­сокую эффективность данного способа. При однократной обработке при 1-2 атм. в течение 15-25 мин. как вегетативные, так и споровые формы бактерий погибают. Этим методом стерилизуют перевязочный материал, операци­онное белье, хирургические инструменты, лабораторную посуду, инфи­цированный материал, инъекционные растворы и питательные среды. Материал помещают в емкости (биксы). На дно бикса помещают прокладки из ткани, впитываю­щие влагу после стерилизации. Стерильность материала сохраняется 3 суток. Обычно стерилизуют при давлении до 1 избыточной атмосферы, что соответствует температуре 119-120°С. Таким способом в течение 15-20 минут стерилизуют: 1) перевязочные и операционные материалы и зараженную посуду; 2) приборы с резиновыми деталями; 3) питательные среды, не содержащие нативного белка и углеводов. Некоторые питательные среды (сахара), а также раст­воры для инъекций, глазные капли, дистиллированную воду и воду для инъекций стерилизуют при 0,5-0,7 атм., что соответствует 112-115°С.

Стерилизация достигается только при полной исправности автоклава и правильной его эксплуатации специально обученным персоналом. Поэтому необходим постоянный контроль за режимом стерилизации, который производится физическим (термометр максимальный и др.), биологическим (биотест со спорами тест-культур микроорганизмов) и химическим (химические тесты, индикаторы типа ИС) способами.

Контроль режима стерилизации автоклавов проводят химическим способом при каждой загрузке автоклава. Для контроля стерилизации среди стерилизуемого материала помещают ампулы с химическими веществами, плавящимися при определенной температуре, смешанные с красителем. При достижении в камере определенной температуры порошок плавится, образуя сплав, окрашенный в цвет добавленного красителя. Химический тест – стеклянная трубочка с химическим веществом, имеющим определенную температуру плавления: антипирин, резорцин - 110±1°, бензойная кислота - 120±2°, бензамид - 126±1°, мочевина, никотинамид, Д (+)-манноза - 132±2°. В состав химических тестов вводят анилиновый краситель (фуксин, генцианвиолет и др.), который равномерно окрашивает вещество при его расплавлении. В настоящее время чаще используются индикаторы типа ИС (фирма «Винар», Россия), представляющие полоску бумаги с нанесенным на нее слоем индикаторной смеси и предназначенные для оперативного визуального контроля не только температуры, но и времени стерилизации (ИС-120, ИС-132). Ежеквартально проводится контроль режима стерилизации с использованием биотеста со спорами тест-культурыBacillusstearotermophilusBKMB-718.

Стерилизацию текучим паромприменяют в тех слу­чаях, когда стерилизуемый материал изменяет свои свойства при температуре выше 100°С. Таким способом стерилизуют растворы, содержащие углеводы, витамины, молоко и др. Используют автоклав с незакрепленной крышкой и открытым паровыпускным краном или спе­циальный аппарат Коха.Стерилизацию проводят в течение 30-40 минут с момента выделения пара. Однократная стерилизация текучим паром не обеспечивает полного обеспложивания, т.к. при температуре 100°С погибают только вегетативные формы микробов, споры сохраняют жизнеспособность. Полное обеспложивание достигается лишь при повторных стерилизациях. Поэтому этот метод стерилизации называется дробной стерилизацией. Суть этого ме­тода заключается в том, что после первой стерилизации материал остав­ляют при комнатной температуре, давая оставшимся спорам прорасти в вегетативные формы, на следующий день стерилизацию при 100°С повто­ряют. Оставшимся в меньшем числе спорам опять дают прорасти, оставляя при комнатной температуре, и через сутки снова стерилизуют при 100°C. После третьей стерилизации при 100°С материал полностью освобожден от бактерий и спор. Таким образом, стерилизация текучим паром проводится в аппарате Коха или автоклаве при 100 °С 3 дня подряд по 30 минут.

Тиндализация — вид дробной стерилизации который применяют к объектам, содержащим вещества, разла­гающиеся и денатурирующиеся при 100°С (сыворотка крови, витамины, некоторые глазные капли, питательные среды). При этом нагревают стерилизуемый объект на водяных ба­нях с терморегулятором температуре 60—65°С в те­чение 1 часа 5-6 дней подряд. Недостаток дробной стерилизации — возможность образования спор вегетативными клетками, образовавшимися из пророс­ших спор. Поэтому в промежутках между прогреваниями обрабатывае­мый материал выдерживают при температуре 25°С для прорастания спор в вегетативные формы, которые погибают при последующих прогрева­ниях.

Стерилизация облучением. Лучевую стерилизацию используют в различных от­раслях медицинской и микробиологической промышлен­ности для стерилизации материалов, не выдерживаю­щих термических или химических способов обработки (некоторые лекарственные средства, в том числе анти­биотики и гормоны, биологические ткани, изделия из пластмасс одноразового пользования, например систем для переливания крови, шприцев и т. п.). Выбор дозы облучения зависит от стерилизуемого объекта и его ини­циальной контаминации. При выборе дозы стерилизации не­обходимо руководствоваться двумя требованиями: во-первых, облучение должно оказывать на микроорганиз­мы бактерицидное действие; во-вторых, стерилизация не должна изменять качества обрабатываемых объектов. Необходим контроль остаточной радиации изделий. Ос­новные преимущества лучевой стерилизации: возмож­ность обработки термолабильных материалов, стерили­зации объектов в упакованном виде, включения стери­лизации в непрерывный производственный процесс.

Солнечный свет, осо­бенно его ультрафиолетовый и инфракрасный спектры, губительно действуют на вегетативные формы микробов в течение нескольких минут.

Стерилизация ультрафиолетовыми лучами. Этот вид стерилизации проводится с помощью любого источника ультрафиолетовых лучей, чаще всего используют бактерицидные лампы. Эти лампы представляют собой ртутно-кварцевыегазоразрядные светильники из фиолетового стекла. Ультрафиолетовые лучи оказывают на микробы бактерицидное действие. Лампы ультрафиолетового излучения (БУВ-15, БУВ-30) широко используют для обеззаражи­вания воздухаи поверхностей различных помещениях лечебных учреждений, ап­тек, бактериологических боксов и лабораторий. При действии УФЛ с длиной волны 254 нм в дозе 1,5-5 мк Вт т/с на 1 см²при 30-ти минутной экспозиции погибают все вегетативные формы бактерий. Повреждающее действие УФ излучения вызвано повреждением ДНК микробных клеток, приводящим к мутациям и гибели. УФ-лучи можно использовать для стерилизации прозрачных растворов термолабильных веществ (некоторых белков, витаминов, антибиотиков), помещенных в сосуды из кварцевого стекла и налитых тонким слоем. При этом сосуды необходимо периодически встряхивать, так как УФ-лучи обладают сравнительно малой проникающей способностью.

Стерилизация инфракрасными лучами.Этот метод стерилизации осно­ван на способности инфракрасных лучей, при поглощении веществом, нагревать это вещество. Инфракрасные лучи не обладают специфическим дей­ствием на микроорганизмы, последние погибают не от лучей, а от воздействия высокой температуры 300°С в течение 30 мин. Инфракрасные лучи оказывают воздействие на свободно-радикальные процессы, в результате чего нарушаются химические связи в молекулах микробной клетки.Этот метод используют для стерилизации ряда хирургичес­ких инструментов. Для этого выпускают специальные инфракрасные печи с глубоким вакуумом.

Ионизирующая радиацияобладает мощным проникающим и повреж­дающим клеточный геном микробов действием. Для стерилизации инст­рументов одноразового использования (игл, шприцев) используют гам­ма-излучение, источником которого являются радиоактивные изотопы⁶°Со и¹³⁷Csв дозе 1,5-2,5 Мрад, получаемые в специальных гамма-установках. Для получения электронного излучения при­меняют ускорители электронов (с высоким уровнем энергии — 5-10MeV). Гибель микробов под действием гамма-лу­чей и ускоренных электронов происходитпрежде всего в результате повреждения нук­леиновых кислот. Причем микробы более ус­тойчивы к облучению, чем многоклеточные организмы.

Стерилизация ультразвуком.Этим методом стерилизуют также системы переливания крови и шовный материал. Действие ультразвука в опреде­ленных частотах на микроорганизмы вызывает деполимеризацию органелл клетки, денатурацию входящих в их состав молекул в результате локального нагревания или повышения давления. Стерилизация объек­тов ультразвуком осуществляется на промышленных предприятиях, так как источником УЗ являются мощные генераторы. Стерилизации подвер­гаются жидкие среды, в которых убиваются не только вегетативные фор­мы, но и споры.

Стерилизация фильтрованием- освобождение мате­риала, который не может быть подвергнут нагреванию (растворы белков, сыворотки, некоторые ви­тамины, летучие вещества, ряд лекарств) от находящихся в нем бактерий, а также для отделения бактерий от вирусов, фагов и экзоток­синов. Для фильтрации используют специальные фильтры, задерживающие микробные клет­ки как механически, так и путем адсорбции клеток на фильтрующем материале. Для изготовления фильтров применяют мелкопористые материалы (каолин, нитроцеллюлоза (мембранные фильтры), асбес­товые пластинки (фильтр Зейтца) и др.), спо­собные задерживать бактерий. Наиболее широко используют два типа фильтров: мембранные ультрафильтры и фильтры Зейтца.Для ускорения процесса фильтрации обычно создают повышенное давление в емкости с фильтруемой жидкостью или пониженное давление в емкости с фильтратом. Фильтрование происходит под повышен­ным давлением, жидкость нагнетается через поры фильтра в приемник или создается разрежение воздуха в приемнике и жидкость всасывается в него через фильтр. К фильтрующему прибору присоединяется нагнетаю­щий или разрежающий насос. В результате образующей разности давлений фильтруемая жидкость проходит через поры фильтра в приёмник. Микроорганизмы остаются на поверхности фильтра.

Помимо указанных имеются и другие методы тепловой стерилизации. Например, в стоматологической практике получила распространение стерилизация в среде горячих стеклянных шариков в гласс-перленовом стерилизаторе при температуре до 250°С (так стерилизуют зубные боры, рабочие части зондов, гладилок и другие стоматологические инструменты).

Химическая и физико-химическая стерилизация

Стерилизацию химическими растворами осуществляется 20% раствором формальдегида в 70% этаноле, 6% раствором перекиси водорода. Эти растворы наливают в стерильные контейнеры и помещают туда стерилизуемые объекты (эндоскопы, трубки и маски для анестезии и др.) на 5-6 часов. После окончания стерилизации предметы тщательно промывают стерильной водой, соблюдая правила асептики.

К химической стерилизации относится и газовая стерилизация. Газовая стерилизация требует специального оборудования и применяется для обработки зондов, катетеров, оптики, кардиостимуляторов, сложной техники (аппаратов искусственного кровообращения), изделий из полимеров, стекла, металлов, наконечников турбин стоматологических установок. Используют этиленоксид или смесь ОБ (окись этилена с бромистым метилом), озон, а также пары раствора формальдегида в этиловом спирте, которыми наполняют стационарные газовые стерилизаторы или портативные анаэростаты. Эти вещества являются алкилирующими агентами, их способность в присутствии воды инактивировать активные группы в ферментах, других белках, ДНК и РНК приводит к гибели микроорганизмов.

Для упаковки используют полиэтиленовую пленку (два слоя), пергамент и специальный упаковочный материал. Выбор метода и режима газовой стерилизации зависит от вида стерилизуемого изделия (например, смесью ОБ разные изделия стерилизуют от 4 до 16 ч). Стерилизованные газом изделия применяют после их дегазации - выдержки (в течение 1-21 суток) в вентилируемом помещении. Срок сохранения стерильности для изделий в упаковке из полиэтиленовой пленки - 5 лет, пергамента или бумаги 20 суток.

Химическую стерилизацию применяют для обработки вакцин, сывороток и других биопрепаратов, консерви­руемых различными антисептиками (хлороформ, хинозол, мертиолат, фенол, трикрезол и др.).

К физико-химическим методам относят те методы, в которых физическое и химическое воздействие на мик­роорганизмы используется совместно. Например, для стерилизации некоторых растворов лекарственных средств к ним добавляют 0,5% фенола или 0,3% трикрезола, а также насыщенные растворы хлорбутанол-гидрата с последующим нагреванием при 80°С 30 мин. Инъекционные растворы таким методом стерилизовать нельзя.

В настоящее время все более широкое при­менение находят современные методы стери­лизации, созданные на основе новых техно­логий, с использованием плазмы, озона.

Плазменная стерилизация, являясь принципиально новым методом обработки инструментов, имеет ряд преимуществ:

-высокую эффективность эрадикации микроорганизмов разных групп (от анаэробных бактерий до спорообразующих бацилл, грибов и вирусов гепатитов В, С, Д);

-возможность эффективной комбинации с химической обработкой; кратковременность экспозиции от 10 до 15 мин. в зависимости от степени загрязнения и наличия предварительной химической обработки;

-малые габариты аппарата, удобные для обработки стоматологических инструментов; компьютерное программирование режима стерилизации.

Для стерилизационной обработки инструментов и стоматологических оттисков (слепков), в частности, применяется стримерный разряд в аргоне при атмосферном давлении. Данный тип разряда обеспечивает наивысшую концентрацию возбуждённых атомов, а следовательно, и скорость процесса стерилизации. Оборудование (плазменный стерилизатор), предложенный для реализации этой цели не требует наличия вакуумной системы и является экологически безопасным (так как в качестве рабочего газа применяется аргон).

Проблема создания относительно однородного стримерного разряда наиболее просто решается для стерилизационных камер небольшого объёма (порядка 1 л), поэтому развитие метода в настоящее время происходит в сторону стерилизационных камер относительно небольших объёмов, что весьма удобно для нужд стоматологического кабинета или лаборатории. Данные технологии используются в отечественных плазменных терминаторах типа «Плайн» и «Плазмадин».