在工业领域,常压下的汽化过氧化氢(VHP)会应用在洁净灌装线的灭菌中。而在医院里,预真空状态的VHP主要用于内窥镜以及对高温蒸汽敏感器械的灭菌。蒸汽灭菌、干热灭菌和环氧乙烷(EtO)灭菌作为较为成熟的灭菌技术有着几十年的历史了。相比之下,VHP灭菌则是一种新式的灭菌方法,在近年才被应用于大规模的灭菌中。
1)在一定条件下,VHP可以快速地分解为氧气(O2)和水(H2O);
2)液态过氧化氢的制备方式简便,因此可以有效地控制成本;
4)VHP灭菌不依赖压力容器,因此可以应用在大面积的灭菌中(如整个房间)。
1)对于VHP来说,芽孢数会影响BI的性能;2)通常作为生物指示剂载体的纤维素材料无法应用于VHP生物指示剂中;3)虽然过氧化氢的使用不受温度和湿度的影响,但目前还没有针对VHP灭菌的技术标准,以确定VHP生物指示剂的D值。
VHP灭菌作为一种新型灭菌方式,并未像蒸汽灭菌、干热灭菌或环氧乙烷灭菌那样被广泛使用,因此人们对影响过氧化氢BI性能的因素认知较少。芽孢数是影响BI性能的关键因素之一,但对于VHP灭菌来说,芽孢数影响的原因和其他灭菌方式是有所不同的。对于蒸汽灭菌、干热灭菌和环氧乙烷灭菌来说,当灭菌条件不变时,无论芽孢数的多少,测量结果发现芽孢的抗性是一致的。例如,当使用芽孢数为106的BI对121℃蒸汽灭菌进行测定,得到的D值为1.8分钟。但将接种了不同数量芽孢(104/105/107)的BI同样在121℃蒸汽灭菌的条件下进行测试,也得到了1.8分钟的D值。这个结论同样适用于干热灭菌、环氧乙烷灭菌以及低温蒸汽灭菌。根据这个实验结果,结合芽孢在外界温度改变时产生的变化具有可预测性,我们不仅可以在含有不同数量芽孢的BI上使用相同的D值,还可以根据不同的灭菌条件计算Z值(从而进一步计算D值)。
然而,上述的结论并不能用在VHP灭菌上。Apex实验室(Apex,NC)在生产货号为LOG-456的产品时发现,芽孢在载体上的抗性会随着芽孢数的增加或减少而产生改变。LOG-456产品共包含三种过氧化氢BI,它们分别接种了104/105/106的芽孢,并且被密封在独立的包装里。表1和表2显示了在Bozeman, MT以及 Apex,NC实验室里生产的LOG-456产品的D值(共9个批次)。从表中可以发现,随着芽孢数的减少,BI的D值也会降低。出现这种现象的原因是:由于VHP杀灭芽孢不是一个渗透过程,因此芽孢在载体上的位置越紧密,过氧化氢对芽孢的直接接触就越少。随着芽孢浓度的增加,芽孢之间互相紧挨的可能性就越大,也就导致了VHP更难以接触到芽孢表面。

芽孢之间互相接触或者芽孢在载体表面堆积是不可避免的。这些情况会出现在光滑的二维载体上(如不锈钢片)。不锈钢片表面的凹凸会使得接种区域的边缘产生环效应。但是,相较于有角度的二维载体(Apex不锈钢片),平面载体(Apex芽孢条)形成的环效应会导致更大的问题。
当使用玻璃纤维等三维载体时,芽孢悬液会渗透到载体的内部,然后从载体的纤维中被过滤,此时芽孢就会产生聚集。这种情况同样也会出现在纸质载体中。
当使用蒸汽灭菌、环氧乙烷灭菌和干热灭菌时,灭菌剂可以很容易地渗透到载体内部并接触到芽孢聚集体中。VHP虽然可以穿透载体的内部,但是却不能穿透芽孢聚集体。为了解决这个问题提出了以下两种方法:1)使用更长的灭菌周期以及更强力的灭菌条件,使得VHP可以穿透芽孢聚集体;2)使用芽孢数更少的BI(104或105),更少的芽孢就意味着芽孢堆积或者聚集的可能性减小,因此芽孢就更容易被杀灭。
客户应该充分运行灭菌程序,便于相对轻松地杀灭BI中的芽孢。并且,由于芽孢堆积密度的降低,目前已报道的“流氓BI”出现的概率也大大降低。实际上,由于许多VHP灭菌隔离器几乎每天都在运行,并且所有进入隔离器的物品都会进行灭菌操作,因此引入大量污染物的可能性很小。总之,在这些环境中使用低芽孢数的BI进行灭菌验证是有必要的。
VHP灭菌过程中另一个决定性因素是过氧化氢的浓度。目前,蒸汽灭菌、干热灭菌以及环氧乙烷灭菌工艺已经形成了各自的技术标准。对于蒸汽灭菌来说,标准条件为:121℃饱和蒸汽。对于环氧乙烷灭菌而言,标准条件为:环氧乙烷浓度600 mg/L,温度54℃,湿度为60%。然而VHP灭菌却没有一个技术标准。
化学灭菌剂环氧乙烷的性能会受到灭菌期间相对湿度和温度的影响。我们观察到,同一灭菌剂在相同温度条件下,如果在灭菌期间相对湿度较低,会使得芽孢难以被杀死。灭菌期间的温度也会影响D值,因为ISO 11138-2:2006规定,如果灭菌时的温度不同,环氧乙烷灭菌的D值可能会有两个不同的范围。此外,在我们的实验室测试二氧化氯BI时,我们确定灭菌期间的温度和相对湿度都会影响BI性能。结果表明,温度和湿度会影响化学灭菌剂的效果,因此VHP的灭菌效果也可能受到这些参数的影响。
此外,影响VHP灭菌性能的其他因素有:不同隔离器之间的蒸汽或气流速率的变化、不同隔离器之间的湍流的变化、不同隔离器之间的温度和湿度的变化。同样,指导文件中没有规定BI性能的标准条件,ISO 18472:2006第4.8节仅详细说明了过氧化物生物指示剂D值测定仪器的要求。