什么是無菌
無菌是指在產品上不存在任何存活的微生物的狀態。滅菌就是殺滅細菌及其細菌繁殖體、芽孢、病毒和真菌孢子等一切形式的微生物的過程。
大量研究證明，物理和化學因子對于微生物的殺滅遵循指數法則。隨著滅菌作用時間的延長，產品上的微生物數量級近似于線性的下降。但是，任何產品經過任何滅菌過程，其攜帶的微生物始終有一定的存活概率。可以這樣說，沒有一種滅菌方法可以**保證無菌，而只能將存活概率降低到極低水平。《ISO 11135 醫療器械環氧乙烷滅菌的確認和常規控制》規定了無菌醫療器械的帶菌概率需在10 -6 cfu以下，該概率被稱為為無菌保證水平（Sterile Assurance Level ，SAL）。
環氧乙烷滅菌
環氧乙烷作為一種廣譜低溫滅菌劑，目前在世界各G廣泛的應用于醫院和工業*域。據統計，有50%以上的生產廠商選用環氧乙烷對其醫療器械產品進行滅菌。
環氧乙烷又稱作氧化乙烯，分子式為C 2 H 4 O，分子量為44.05，在常溫常壓下為氣態，具有很強的化學活性和穿透性，可以穿過微孔，到達產品深層，從而大大提高了滅菌效果。
影響環氧乙烷滅菌效果的因素通常包括溫度、相對濕度、環氧乙烷濃度和時間。
在一定范圍內，溫度升高導致氣體分子活動加劇，從而提高了環氧乙烷的滅菌效率。然而，在超過一定溫度以后，滅菌效率的上升不明顯。而且， 過高的溫度也可能對產品造成損害。因此，通常選用的滅菌溫度為40℃～60℃。
水是烷基化反應的反應劑，能打開環氧乙烷的環氧基團以使烷基化反應能順利進行。另外，水能夠加速環氧乙烷的穿透，提高滅菌效率。研究證明，濕度對于環氧乙烷滅菌成功起著非常關鍵的作用。比較理想的濕度范圍是40%～80%，如濕度低于30%，容易導致滅菌失敗。
在一定溫度和濕度條件下，環氧乙烷的濃度升高可使滅菌效率提高。當然，過高的濃度并不能無限提高效率，反而會增加無謂的成本支出。當濃度大于500mg/L時，滅菌效率的提高已不明顯。然而，考慮到環氧乙烷氣體的損失，如水解和產品對氣體的吸收，實際選擇的濃度一般需高于理想作用濃度。
氣體滅菌并非迅速的滅菌方式，而需經歷一段時間才能達到滅菌效果。以上各參數的選擇及產品、包裝、裝載形式等各因素的影響，都會導致所需滅菌時間的變化。
傳統無菌檢驗的局限性
傳統的監測方法為無菌檢驗，即抽取滅菌后的產品在無菌實驗室中進行微生物培養，觀察培養結果以確定該滅菌過程的有效性。然而，該種方式雖然能比較準確的反應被檢測產品的帶菌情況，但其在環氧乙烷滅菌過程監控方面的合理性和有效性存在以下的局限性。
無菌檢驗是一個抽檢過程，其有效性建立在其抽樣的合理性上。然而，由于環氧乙烷滅菌的影響因素很多、整個負載的均一性不高，無法找到可靠的抽樣方案以準確反映整個負載的滅菌效果。
另外，無菌檢驗還有結果等待周期長、投入設備和人力大、報廢產品成本高等缺點，從經濟角度出發，也不是滅菌質量控制的理想方法。
生物監測
要尋找適合的滅菌監控手段，shou先需了解影響滅菌效果的主要因素。在滅菌環境相同的情況下，產品上負載的微生物的抗力和數量，是影響滅菌效率的關鍵因素。通常，由于對于原材料的來源和微生物的數量有嚴格要求，加上對于儲存和生產車間的潔凈要求（不同產品有不同要求），在滅菌前所攜帶的微生物的數量是有限的。生物監測使用所攜帶微生物的數量和抗力都遠大于實際生物負載的生物指示劑，與生物負載處于相同或更難滅菌的環境中（如將生物指示劑放置于過程挑戰設備{Process Challenge Device}中） 同時進行滅菌，然后觀察生物指示劑中微生物的殺滅情況，來判斷整個負載的有效性。圖1解釋了生物指示劑監控整個負載并可靠反映其效果的原理：當生物指示劑被殺滅的時候，生物負載早已被殺滅了。
圖1 生物監測
生物指示劑
當前用于滅菌效果驗證和監測的生物指示劑，主要有菌片、自含式生物指示劑和芽孢懸浮液等幾種形式 。
菌片因其價格便宜而應用廣泛。在滅菌結束后，將菌片轉移**配制好的培養基中進行培養，培養**少7天后觀察微生物的生長情況，來判斷滅菌效果。
自含式生物指示劑，是將菌片和培養基集成在一個塑料小瓶中，在滅菌結束后，從瓶外捏破裝有培養基的玻璃安瓿，使培養液充分浸潤內置的菌片，經培養后觀察其變色情況或熒光反應來判斷滅菌效果。
與菌片相比，自含式生物指示劑有以下優點：
**，菌片滅菌后培養過程繁瑣，需經歷配制培養基、培養基滅菌、無菌轉移和培養等一系列過程；而自含式生物指示劑，含內置無菌培養液，操作簡便，大大簡化了操作人員的培訓過程。
第二，菌片無菌轉移過程中，如試樣被污染，則培養結果存在假陽性的可能。而假陽性是很難判斷的，因此一旦出現陽性，整批產品需重新進行滅菌，耗時耗力。而自含式生物指示劑采用密閉結構，其蓋中的過濾材料能透過環氧乙烷氣體和水蒸氣，可有效的阻隔微生物的侵入，避免假陽性的出現。
第三，菌片的培養時間較長，**少需要7天培養時間。而自含式生物指示劑只需2天，即能反映滅菌效果，能夠滿足市場對于企業日漸增強的快速供給的要求。
第四，通過顏色變化來判斷培養結果，相比通過混濁與否來觀察更明確、更容易判斷。
驗證和常規監測
根據ISO11135規定，不能由隨后的產品檢驗和試驗來充分證實其結果的過程稱為特殊過程。滅菌過程就是這種特殊過程，通過前面的論述可知，包括無菌檢驗在內的產品檢驗方法無法充分證明其結果——即無菌保證水平——的達到。對于這樣的工藝過程，必須進行預先的驗證和日常的監控。
滅菌驗證，即是通過物理和生物實驗的方法，證明所設定的滅菌工藝過程及參數，能夠保證產品滅菌工藝要求的達到。ISO11135規定， 驗證必須**少每年進行一次 。而且，一旦發生可能影響**終滅菌效果的改變——如更換包裝、改變裝載順序等——發生時，必須進行驗證。驗證的過程通常牽涉企業眾多部門，步驟繁多，耗時較長。簡要的驗證流程如下：
1) 驗證前準備
需要制定驗證方案，并由經過培訓的人員來實施整個驗證。對于產品滅菌的適用性、包裝、滅菌劑、加濕蒸汽、生物指示劑等的適用性均需進行驗證并形成文件。
2) 安裝驗證
需要驗證的內容包括設備的相關資料和附件是否齊全、安裝場所是否符合安全要求、對主要計量器具進行校驗等。計量器具的校驗必須shou先進行。
3) 運行驗證（試運行）
設備安裝后，應按操作說明書啟動設備，確定設備是否能在預期的設計范圍內準確的運行，并能達到各項技術指標和使用要求。
對于預處理區，需驗證其空載狀態下的溫濕度均勻性；對于滅菌柜室，需驗證其空載狀態下的溫度均勻性。
4) 物理性能驗證
在滿載狀態下，驗證設備達到預期工藝參數的能力。對于預處理區，需驗證其滿載狀態下的溫濕度均勻性；對于滅菌柜室，需驗證其滿載狀態下的溫度均勻性。
5) 微生物性能驗證
可以認為，之前的驗證目的在于確保設備主體及其他輔助用品能夠滿足工藝要求。而微生物性能驗證的目的在于，在這樣的條件下，尋找并證明能夠滿足滅菌工藝要求——10 -6 無菌保證水平——的工藝參數。
在選定的溫度、相對濕度和環氧乙烷濃度的條件下，能將生物指示劑的存活概率降低到10 -6 或以下的氣體作用時間，就是所需尋找的工藝參數。工業上，通常用半周期法來確定所需的滅菌時間。通過將滅菌時間依次減半，直**找到**短滅菌時間——即剛好能將生物指示劑殺滅的時間。用該時間重復兩次滅菌過程，需全部陰性。由于根據《ISO11138 醫療保健產品滅菌生物指示物》的規定，用于環氧乙烷滅菌驗證和監測用的生物指示劑的**小菌量需達到1.0×10 6 ，該**短滅菌時間的兩倍，即為能滿足滅菌要求的氣體作用時間，如圖2所示。
需要提醒的是，半周期法雖然是**簡便的方法，卻并不是**可靠的。由于嚴格來講，對于生物指示劑的殺滅曲線是未知的，半周期法的結果只是建立在推測的基礎上。所以，有條件的企業，應該選用更嚴格、更可靠的存活曲線法或部分陰性法。
圖2 半周期法
驗證時生物指示劑需擺放在整個負載**難滅菌的部位，并應達到一定的數量以全面反應滅菌柜室內各位置的滅菌效果。對于生物指示劑的擺放數量，ISO11135有如下的推薦：
☆ 柜室體積達到5m3 時，**少20支
☆ 柜室體積5 m3 -10m3 時，每增加1m3 ，增加2支
☆ 柜室體積>10m3 時，每增加2m3 ，增加2支
常規監測用于對驗證后的日常滅菌過程進行監測，控制產品放行。建議使用的生物指示劑的數量通常為驗證時的一半。
當前存在的問題
目前在G內，由于經費的限制及認識的不足，對于工業上滅菌流程的規范，尚存在以下一些問題。
1) 驗證的不科學
“一招鮮”的驗證方法，在G內還十分常見。所謂“一招鮮”，就是只對一種產品、一臺設備、一個裝載方式進行驗證，然后將這套滅菌工藝用于所有的產品、設備和裝載方式。
這主要是由于對驗證的認識不足導致的。驗證得到的滅菌參數只能用于該次驗證的滅菌工藝，因為不同的產品、設備、裝載等因素，都會對滅菌效果產生影響。對于不同的滅菌過程，沒有任何一套滅菌參數是可以確保滅菌效果的。必須對任何不同的滅菌過程分別的進行驗證，確定有科學依據的、可確保滅菌效果的滅菌參數。
另外，有很多企業未嚴格遵守ISO標準規定的驗證流程，文件系統的不規范、對于設備的驗證不充分等問題仍然存在。
2) 常規監測的不重視
對于經過驗證的滅菌過程，很多企業在日常的滅菌流程上，選擇了參數放行、化學監測或無菌檢驗的方法來放行產品。以上這些控制方式，對于工業環氧乙烷滅菌來說，都是不充分的。
影響環氧乙烷滅菌效果的因素很多且相互關聯，控制起來十分困難。
例如，濕度就是一個多變因素。即使經過了有效的預處理，由于環境濕度的不穩定、抽真空濕度損失等原因，滅菌作用過程中分散到每個包裹的濕度仍是不可預知和不可控制的。如使用混合環氧乙烷氣體，由于氣體的均勻性的不穩定，實際作用在產品上的環氧乙烷濃度也是很難精確計算和控制的。另外，還有很多未知因素影響著環氧乙烷滅菌的有效性。因此，即使通過驗證確定了參數，仍舊要對日常的滅菌進行常規監測，確認滅菌實際有效后才能放行。
化學指示劑是通過滅菌過程對于化學物品的作用導致的化學變化，來模擬生物指示劑的滅活。然而，化學指示劑并不能代替生物指示劑的作用，**終能確定整個負載滅菌效果只有生物監測。
3) 生物指示劑的選擇和用法不當
用作滅菌驗證和常規監測的生物指示劑，需謹慎的選擇。性能符合ISO11138的規定并獲得上市許可，是選擇生物指示劑的基本條件。需要注意的是，如無菌產品將**終出口，所選擇的生物指示劑也需滿足該G的要求并獲得認可。
對于生物指示劑的使用，目前也存在著用量不足和用法不當等問題。
在滅菌柜室中使用足夠多的生物指示劑進行全面的監測是必須的。然而，出于成本的考慮，一些企業未使用足夠多的生物指示劑進行驗證和常規監測。其實，這樣所得的結果是不夠可靠的。因為無論是在驗證還是常規監測時，只有全面監控整個滅菌柜室的情況，才能使所得滅菌參數真正能夠保證滅菌的有效性。
另有一些企業，在驗證和常規監測時使用不同的生物指示劑或混用不同品牌的生物指示劑。由于不同的生物指示劑的菌量和抗力有所不同，這對于驗證和常規監測的一致性是有影響的。
將生物指示劑放在**難滅菌部位，也是**關重要的。PCD為滅菌過程對生物指示劑的殺滅提供**大挑戰，是保證生物監測的有效性的重要手段。對PCD的可靠性，亦需進行驗證。
總結
由于環氧乙烷滅菌的過程復雜、導致其失敗的原因很多，并且沒有經典的參數配置可以適用于各種情況，為了保證滅菌的質量，對其進行嚴格的驗證和常規監測是必要的。
生物監測覆蓋了整個負荷，并能確實保證SAL的達到，是**能夠全面確保 滅菌效果 的監測方式。
在高速發展的中G社會，對醫療服務與產品的質量訴求不斷增高。對于日漸成熟的中G醫療產品企業，更多的與G際接軌、與各G企業開展貿易的趨勢不可阻擋。無菌醫療產品的滅菌效果控制，是其質量控制中的重中之重。不使用科學的、規范的手段確保滅菌效果的醫療產品，既很難滿足G內市場日益增高的質量訴求，也無法在G際市場上獲得認可。因此，規范滅菌工藝、確保滅菌質量，成為無菌醫療產品生產企業的當務之急。
