Aprile 2004 Volume 3, Numero 2

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1 Aprile 2004 Volume 3, Numero 2 Dopo una lunga attesa torna il periodico Sterility News e affronta un tema di grande interesse: la verifica della sterilizzazione con vapore, a partire dalla validazione dei processi e proseguendo con i controlli di routine. Vedremo quando e in che modo si rende indispensabile l uso di indicatori biologici per dimostrare e assicurare nel tempo l efficacia della sterilizzazione. I principi della sterilizzazione con vapore La sterilità è definita come l assenza di microrganismi vitali e può essere raggiunta mediante l applicazione di un agente letale. Per diverse ragioni, l agente sterilizzante più affidabile, nei casi in cui esso può essere utilizzato, è il calore umido sotto forma di vapore saturo. Questo tipo di sterilizzazione si basa sullo scambio altamente efficace di calore tra il vapore saturo e gli oggetti con cui esso viene a contatto. Nelle autoclavi a vapore i parametri fisici che governano il processo di sterilizzazione sono principalmente tre: 1) la pressione 2) la temperatura 3) il tempo di applicazione. Le molteplici combinazioni di questi tre fattori consentono di avere cicli di sterilizzazione personalizzati secondo il livello di letalità richiesto e le varie tipologie di carico. 1

2 Per sviluppo di un processo di sterilizzazione si intende la fase di definizione dei parametri fisici del ciclo che sarà poi applicato ai prodotti o ai componenti facenti parte del carico. L obiettivo è di individuare un range di condizioni che garantisca una appropriata assicurazione di sterilità, minimizzando al contempo gli eventuali effetti negativi sul prodotto. Per la scelta del tipo di processo ci si basa, oltre che sul tipo di carico, sul genere di equipaggiamento disponibile. Tipicamente si utilizzano due tipi di ciclo: a gravità (Fig. 1) oppure con il vuoto (Fig. 2). Nel ciclo a gravità il vapore è introdotto Fig.1 dall alto della camera e, scendendo, prende lentamente il posto dell aria, che nel frattempo esce da una valvola posta in basso. Questo tipo di ciclo è consigliato per sterilizzare flaconi pieni di liquido, per i quali sbalzi di pressione repentini possono compromettere la chiusura dei tappi. Fig. 2 Invece, per i carichi porosi o resistenti al calore si usa il ciclo con il vuoto, che garantisce una migliore penetrazione del vapore saturo all interno del carico poiché una iniziale applicazione del vuoto permette di far uscire rapidamente l aria presente. La temperatura nella camera di sterilizzazione e nel carico Normalmente un ciclo in autoclave si svolge in tre fasi: una di riscaldamento, una di sterilizzazione e una di raffreddamento, ed è solo nella fase intermedia che si ha l effettiva applicazione della temperatura di sterilizzazione. Il profilo di temperatura all interno della camera dipende dalla fase in cui ci si trova ma, soprattutto, è fortemente influenzato dalla presenza del carico e dalle sue diverse configurazioni. Un caso molto significativo è dato dalla sterilizzazione di liquidi: a causa del 2

3 volume, del tipo di contenitore, della viscosità e della disposizione dei flaconi accade che il liquido si riscalda più lentamente rispetto alla camera di sterilizzazione. E per questo che l effettivo tempo di applicazione deve iniziare dopo un periodo di adattamento durante il quale il liquido riesce a raggiungere in maniera uniforme la temperatura di sterilizzazione. Questo lag time deve essere determinato sperimentalmente e deve essere validato per ogni tipologia di carico. Nel tempo, tre tipi di sterilizzazione sono stati presi a modello per lo sviluppo dei cicli di sterilizzazione con vapore: 1) modello bioburden 2) modello overkill 3) modello combinato. Confrontando i tre metodi (Fig. 3) si vede chiaramente che i tre approcci hanno obiettivi diversi, il metodo bioburden enfatizza la stabilità del prodotto mentre l approccio overkill punta soprattutto sul garantire la sterilità, il modello combinato è a metà strada tra i due. Fig.3 Modello bioburden Questo approccio si applica ai prodotti sensibili al calore oppure a quelli già nel loro confezionamento finale, per i quali l esposizione deve esser minimizzata in modo da raggiungere un equilibrio tra un grado accettabile di sterilizzazione e la stabilità del prodotto al termine del trattamento. Il metodo fornisce una probabilità di sopravvivenza minore di 1 su 10^6 del bioburden più resistente trovato nel carico. E necessario determinare il numero, il tipo e le caratteristiche di resistenza degli organismi che 3

4 costituiscono il bioburden. Una volta selezionati i microrganismi più resistenti, questi vengono usati come indicatori biologici. Modello Overkill E un metodo raccomandato per oggetti stabili al calore, come parti in metallo e in vetro, per i quali è possibile applicare lunghi tempi di sterilizzazione. Si tratta di un ciclo che assicura un minimo di 12 riduzioni logaritmiche di un indicatore biologico resistente, con D- value non inferiore a 1 minuto. Poiché si assume che resistenza e popolazione del bioburden sono equivalenti a quelli dell indicatore biologico, ci si pone nel caso peggiore. In realtà, le condizioni di sterilizzazione sono molto più severe rispetto a quelle effettivamente necessarie per inattivare il bioburden. Modello combinato Questo metodo può essere utile quando si cerca un equilibrio tra la massima SAL accettabile e la massima alterazione consentita del materiale sterilizzato. Il processo fornisce una probabilità di sopravvivenza minore di 1 su 10^6 del bioburden, come dimostrato dall uso di un indicatore biologico con resistenza nota. L indicatore biologico può non essere completamente inattivato durante il ciclo di sterilizzazione. Il metodo richiede informazioni riguardo la popolazione e la resistenza del bioburden. La sterilità assoluta non può essere dimostrata concretamente senza la completa distruzione del carico quindi, per motivi pratici, l industria e gli enti normativi utilizzano il concetto di sterilità su base statistica. Per garantire un adeguato livello di sterilità da parte di un ciclo di sterilizzazione, si rende necessario eseguire controlli periodici sia sui parametri fisici del ciclo sia sull effettiva efficacia da un punto di vista microbiologico. Per affrontare questo argomento occorre innanzitutto chiarire che i termini qualificazione e validazione non sono equivalenti, infatti, si può affermare che mentre l equipaggiamento viene qualificato, i processi vengono validati. In termini pratici, la qualificazione assicura che l autoclave è in grado di inattivare una determinata carica microbica nel corso di un ciclo con specifiche caratteristiche, mentre la validazione assicura una determinata probabilità statistica di sterilità di una unità inizialmente non sterile. 4

5 Una volta che l autoclave è stata installata e qualificata, sono richieste la validazione iniziale dei processi e la rivalidazione periodica ogni mesi, oppure in occasione di modifiche e riparazioni. Per ciò che riguarda la routine, è necessario dimostrare che le condizioni validate sono mantenute tali nel tempo. I controlli di routine sono quindi indispensabili per garantire una adeguata sterilizzazione. La procedura di qualificazione-validazione La qualificazione-validazione della sterilizzazione consiste nelle fasi di: 1) qualificazione dell autoclave mediante verifica delle performance; 2) validazione del processo con determinazione della reale efficacia e della riproducibilità del ciclo in rapporto al prodotto e alle configurazioni di carico; 3) accertamento delle alterazioni del prodotto che possono essere occorse durante la sterilizzazione. La procedura è suddivisa nelle classiche tre fasi di Installation Qualification (IQ), Operational Qualification (OQ) e Performance Qualification (PQ). Le fasi di IQ e OQ hanno lo scopo di accertare la corretta funzionalità dell autoclave mentre la PQ, detta anche processo di validazione, consiste nel verificare la performance in condizioni di carico. La validazione dell autoclave La fase di PQ ha lo scopo di individuare le aree più difficili da sterilizzare, i cosiddetti punti critici. In pratica, vengono eseguiti studi di penetrazione del calore per le diverse configurazioni di carico, con l ausilio di un adeguato numero di termocoppie inserite all interno del carico stesso. Gli obiettivi della PQ sono molteplici: 1) dimostrare l uniformità e l efficacia del processo di inattivazione, o di rimozione, dei microrganismi al livello di sicurezza richiesto; 2) dimostrare la riproducibilità del processo, attraverso l esecuzione di un adeguato numero di test; 3) dimostrare la compatibilità del processo con il materiale da sterilizzare. In ogni caso, gli studi di penetrazione del calore devono assicurare che i requisiti minimi di tempo e temperatura siano raggiunti e che il processo sia riproducibile; per questa ragione 5

6 dovrebbero essere eseguiti tre cicli di validazione per ogni tipo di carico. E evidente che la distribuzione delle termocoppie deve essere attentamente studiata e basata sull analisi di tutte le caratteristiche del carico. La mappatura può essere basata sulla registrazione della temperatura oppure del valore F 0 inteso come accumulo di letalità da parte del processo. Ciò che si ottiene è una mappa dei punti critici della camera di sterilizzazione, da cui si traggono informazioni utili soprattutto per i successivi controlli di routine. Individuazione dei punti critici Un punto critico di un carico in autoclave è definito come l area con la temperatura più bassa durante il ciclo o quella che raggiunge più lentamente la letalità F 0 del processo. Generalmente, una configurazione di carico ha diversi punti critici che dipendono dalla conformazione e dall imballaggio. Ad esempio, per il liquidi di grande volume, il punto più lento da riscaldare è posizionato tra il centro geometrico del prodotto e il fondo del contenitore, lungo l asse verticale. Quindi, ogni flacone possiede teoricamente un punto critico. Solo per i liquidi di volume inferiore a 100 ml, ad eccezione di quelli molto viscosi, non si può distinguere un punto freddo poiché il riscaldamento è uniforme. In concomitanza con le verifiche dei parametri fisici dei processi di sterilizzazione è richiesta, oltre che assolutamente consigliabile, la validazione microbiologica eseguita con gli indicatori biologici. Lo scopo è di dimostrare che il processo è realmente efficace da un punto di vista microbiologico e, per fare ciò, è necessario disporre di indicatori biologici con caratteristiche note e standardizzate. biologici da utilizzare nei cicli di sterilizzazione, soprattutto in routine. La scelta del numero di indicatori biologici è di solito lasciata al buon senso degli operatori, che devono stabilirlo valutando attentamente il tipo, la dimensione e la complessità del carico. E proprio per salvaguardare questo indispensabile mezzo di controllo che ricordiamo ancora una volta quanto sia importante scegliere e utilizzare in modo corretto gli indicatori biologici. Come già ampiamente discusso nei precedenti numeri di Sterility News, l inattivazione degli indicatori biologici è la vera prova microbiologica dell efficacia del ciclo di sterilizzazione. 6