Sterilisation, Desinfektion und Hygiene

1 Sterilisation, Desinfektion und HygieneZiel Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz Umweltsicherheit ProduktesicherheitSterilit t und Hygiene erlauben: Kontrolle ber Art und Anzahl der Mikroorganismen in N hrmedienvorr ten w hrend des Produktionsprozesses in Reaktoren und Leitungen bei der Produkteaufarbeitung und bei der Behandlung von Abluft und Abf ..bedeutet:Die Elimination (Abtrennung, Abt tung) aller Mikroorganismen, sowie dieInaktivierung aller Viren, Plasmiden und DNS-Fragmenten, die sich in oder aneinem Produkt oder Gegenstand ( Hygiene ) ..Die gezielte, partielle Verminderung der Keimzahl, vorzugsweise aufOberfl chen (Keimzahlerniedrigung)Kontamination ..Produkte oder Gegenst nde die nicht steril sind, werden als kontaminiertbezeichnetMikroorganismen Dieser Begriff beinhaltet gem ss ESV ausser Mikroorganismen imeigentlichen Sinn auch zellul re oder nichtzellul re biologischeAgenzien, die f hig sind, sich zu vermehren oder genetischesMaterial weiterzugeben.

2 Die CEN-Norm 12740 (S. 5) schliesst zus tzlich biologischeAgenzien, die Infektionen, Allergien oder toxische Wirkungenhervorrufen k nnen mit ein. Nach diesen Definitionen geh ren Viren, Viroide, Parasiten,Zellen aus mehrzelligen pflanzlichen und tierischen Organismen,Prionen, Plasmide auch unter den Begriff / Sterilisation / DesinfektionInaktivierung: Praktisch vollst ndige Zerst rung der biologischen Aktivit ten vonMikroorganismen und biologischen Agenzien (CEN-Norm 12740).Sterilisation: Abt tung praktisch aller Mikroorganismen. Inaktivierung durchKeimzahlreduzierung, so dass h chstens ein lebender Mikroorganismus in 106sterilisierten Einheiten des Endprodukts auftritt. Sterilisation bezieht sich auf lebensf hige Organismen, w hrend Inaktivierungauch nichtzellul re biologische Agenzien ( Hygiene ): Abt tung oder Inaktivierung von pathogenen Mikroorganismen, so dass keineGef hrdung mehr von ihnen ausgeht. Massnahme zur gezielten Verminderungder Keimzahl, die normalerweise nicht zur Sterilit t f Produkte oder Gegenst nde die nicht steril sind, werden alskontaminiert bezeichnetSterilisationsverfahren Thermisch (Flamme, trockene Luft, Sattdampf) Chemisch (Oxidationsmittel, Radikale, Alkohol, Formaldehyd etc.)

3 ,) Strahlung ( UV, ) Filtration Merke: Es gibt kein universelles Sterilisationsverfahren. Die Wahl des Verfahrensrichtet sich nach: Den Eigenschaften des Sterilisationsgutes ( Temperaturbest ndigkeit) Art und Umfang der mikrobiellen KontaminationDesinfektionsverfahren Thermisch (Pasteurisation, UHT-Verfahren, Kochen) Chemisch (Alkohol, Formaldehyd, quartern re Ammoniumsalze etc.) FiltrationKontaminationen werden gef rdert durch:0 C30 C60 C90 CpH 0pH 4pH 8pH 12pO2 tiefpO2 hochosmotischer DruckN hrstoffangebot hochniedrig~ 60% rel. FeuchteKontaminationsgefahr grosskleinHitzesterilisation: Feuchte HitzeDas Ergebnis einer Sterilisation im Autoklaven wird wesentlich beeinflusst durchfolgende Faktoren: die Art der Mikroorganismen und ihre physiologischen Zust nde (ihreHitzeresistenz) die Ausgangskeimzahl den angestrebten Endzustand die Umgebungsbedingungen ( pH-Wert des Mediums, Einschliessung derKeime in sch tzende Schmutz- und Fetth llen) Dampfs ttigung (Restluftanteil) Temperatur BehandlungszeitBeispiele von HitzeresistenzResistenz-stufeOrganismusT emperatur( C)Zeit(min.

4 IPathogene Streptokokken, Listerien, Polioviren61,530 IIdie meisten vegetativen Bakterien, Hefen,Schimmelpilze, alle Viren ausser Hepatitis-B8030 IIIH epatitis-B-Viren, die meisten Pilzsporen1005 - 30 IVBacillus anthracis-Sporen1055 VBacillus stearothermophilus-Sporen12115 VIPrionen13260 Dampfsterilisation im AuotoklavFeucht: ges ttigter, gespannter Dampf 121 C 1 bar 130 C 2 barEntweder das ganze System (Reaktor samt Zu- und Wegf hrungen)oder in einem Autoklaven (Bauteile, Instrumente, Fl ssigkeiten bis ca. 20 L)Abt tung durch Denaturierung von Proteinen und Hitzezerst rung vonNukleins urenAbt tung ist ein dynamischer Prozess:Nt=N0e ktlnNtN0= ktN, Zahl der Mikroorganisment, Behandlungszeitk, thermische Abt tungskonstante (abh ngig von Bakterienart und Milieu)D-WertD-Wert:Die Zeit, welche bei einer festgelegtenTemperatur die Keimzahl um einenFaktor 10 verringert, wird als D-Wert(Dezimalreduktionswert oderDestruktionswert) bezeichnet.

5 Der D-Wert f r einen bestimmten Organismus ineinem bestimmten physiologischenZustand kann experimentell ermitteltwerden. Wenn die Anzahl der berlebenden Organismen bei einerkonstanten Temperatur gegen dieBehandlungszeit aufgetragen wird, ergibtsich eine exponentielle Abt l sst sich der D-Wert D-Werte werden auch von weiterenUmgebungsparametern wie pH,Schmutz, Luftanteil in der Probe : (maximale) AusgangskeimzahlN: zul ssige Endkeimzahl101001 00010 000100 0001 000 00010 000 0000369 Bacillus stearothermophilus-Sporen: D121 C = NAnzahl berlebender SporenBehandlungszeit mit Sattdampf 121 CWahrscheinlichkeit f r Sterilit tP=(1 10 tD)N0 Beispiel: N0 = 106D121 = 1 Min.: P = 1- 10-6()106=0. 378 Min.: P = 1- 10-8()106=0. 99 Parameter f r Effektivit t: F-WertErforderlicher Zeitraum in Minuten, um bei einer bestimmtenTemperatur (bei den Hitzesterilisationsverfahren) oder sonstigengenau definierten Bedingungen alle Mikroorganismen abzut der Ausgangskeimzahl wird zus tzlich eine berlebens-wahrscheinlichkeit, 10-6 ber :Ausgangskeimzahl 106 pro Beh lterEndkeimzahl 10-6 pro Beh lterF = 12 Min.

6 = 18 r Bacillus stearothermophilus mit einem D121 = logNt()DlogN0 logNt=n, Anzahl 10er PotenzenSchlussfolgerung Vor der Sterilisation:Reduktion der Zahl der Mikroorganismen (Keimzahlverminderung) undVermeidung von gr sseren Kontaminationen durch: Reinigung ( Seife und Wasser) Evtl. Desinfektion Sauberes Arbeiten (allgemeine Hygiene , Gute mikrobiologischeLaborpraxis) Dadurch wird die berlebenswahrscheinlichkeit von Mikroorgansimen starkreduziert. Bedenke: Die Herstellung von Sattdampf braucht viel : Sattdampf Laborstandard: 121 C bei 1 bar, 15 bis 30 Min. Dieser Satndard ist geeignet f r Instrumente und kleinere Fl ssigkeitsvolumen Bei gr sseren Massen Aufw rm- und Abk hlzeit ber cksichtigen:121 C50 C0 imSterilgutTemperatur imAutoklavenBei neuen Verfahrenzuerst eine Validierungdurchf : Sattdampf (Forts.)Beispiele f r Sterilisationszeiten im Autoklaven bei 121 - 123 C bei nichtger hrten w ssrigen L sungen: Richtwerte f r Gef sse:Gef sseVolumenExpositionszeit (Min.)

7 Reagenzgl ser20 ml12 - 14 Erlenmeyer-Kolben50 ml12 - 14 Erlenmeyer-Kolben200 ml12 - 15 Erlenmeyer-Kolben1000 ml20 - 25 Erlenmeyer-Kolben2000 ml30 - 35 Flasche9000 ml50 - 55 Autoklaven: Beispiele (1)Luftfilter (ab Klasse 2)HandventilGeschaltetes VentilpTDruck, TemperaturMMotorPumpepTHandentl ftungLuftabscheiderKondensatablass (Steril ab SS 2)DampfFilter (ab SS 2)Filter ab SS 2)AbfallStandautoklavStand der TechnikStandautoklav altes ModellNormaler ( lterer) Labor-Standautoklav:Geeignet f r Abfallbehandlung Klasse 2nur dann, wenn Abf lle aussen nichtkontaminiert sind, und keineAerosolbildung m glich ist. Von Vorteil andiesem Typ ist, dass das Kondensat insitu mitsterilisiert wird (Im Wasservorrat).M ngel f r die Abfallsterilisation: Aerosolek nnen ber die Entl ftungsleitungen indie Umwelt eines Standautoklaven mit Dampf ausDampferzeuger. Geeignet f r die Risikoklassen 1 bis Punkte: a)Das Totvolumen beimKondensatablass muss entweder m glichst klein sein,oder das Kondensat muss separat und kontrolliertsterilisierbar sein (ab Klasse 3).

8 B) Entl ftungsleitungenm ssen ber einen Filter geleitet werden (ab Klasse 3). c)Die Bef llung darf nicht zu kompakt seinAutoklaven: Beispiele (2)DurchreicheautoklavPrinzipschema einesDurchreicheautoklaven. Mit der integriertenMesssonde kann der Prozess berwachtundaufgezeichnet und optimal gesteuert werden( F-Wert-Steuerung). Da solcheAutoklaven h ufig bei Klasse 2 und 3eingesetzt werden, muss die Abluft, bzw. dieVakuumleitung ber Filter geleitet beachtet werden muss, ob dasKondensat kontrolliert mitautoklaviert wird. Inmanchen Fabrikaten wird das Kondensatunabh ngig und nicht : Beispiel (3)MGaspendelleitungProbenahmeR cklaufR hrerOrganismenhaltigesAbwasserDampfDampf DampfSterilisatorSammel-beh lterpTAblassstutzen: Totvolumen m glichst klein(Distanz < rund 7 cm, je nach )Ventiltyp: Metallmembran- oder Faltenbalgventil bevorzugt (ab Klasse 3). Klasse 1-2 evtl. auch KugelventilZweitventil im Ablass vermindert Austrag von Mikroorganismen, wenn erstes Ventil leckt (ab Klasse 3)Druckmesserf r Dichtigkeitskontrolle mit PressluftARAF llstandsanzeigepPrinzipschema f r Abwassersterilisation im Batchverfahren.

9 Mit Pfeilen sind die besonders heiklenStellen und Armaturen bezeichnet: Als Ventiltypen sind Membran- oder Faltenbalgventile zuw hlen. Das Totvolumen im Ablassstutzen muss so klein sein, dass es beim Autoklavierengen gend (lange) heiss wird. Ausserdem ist darauf zu achten, dass die Abluft ber Filter an dieUmgebung abgegeben wird. Solche komplexen Anlagen k nnen nicht "von der Stange" bestelltwerden, sie werden bedarfsgerecht, "massgeschneidert" f r den Kunden : Trockene Hitze Trockene Hitze dient vor allem zur Sterilisation vonInstrumenten und hitzestabilen Ger teteilen. Sie ist weitweniger wirksam als luftfreier, ges ttigter Wasserdampf, da Luftein schlechterer W rmeleiter ist als Wasserdampf. Deshalbsind h here Temperaturen und l ngere Einwirkungszeiten zurSterilisation erforderlich. Ausserdem werden Proteine infeuchtem Milieu sehr viel leichter denaturiert als inwasserarmem Zustand. Zu den Sterilisationsverfahren mit trockener Hitze geh ren: Heissluftsterilisation Ausgl hen AbflammenHeissluftsterilisation Die Erhitzung erfolgt in einem geschlossenen Raum ohne ussere Luftzufuhr, z.

10 B. in Sterilisationsschr ss Pharmakop en und WHO - Empfehlungen sollenTemperaturbereiche von 150 - 250 C undEinwirkungszeiten von 30 - 180 Minuten angewendetwerden. Je nach Hitzeempfindlichkeit des Sterilisierguteswerden in der Praxis alternativ folgende Bedingungengew hlt (reine Sterilisationszeit, Aufheiz- undAbk hlzeiten m ssen noch hinzugerechnet werden): 3 Stunden, 150 C 2 Stunden, 160 C 30 Minuten, 180 CAusgl hen Kleinere Instrumente, wie Impf sen aus gl hfestemMetall, werden in der mikrobiologischem Arbeitspraxis vorund nach jedem Gebrauch durch Ausgl hen in deroffenen Flamme eines Bunsenbrenners sterilisiert. BeimUmgang mit pathogenem Material wird vorzugsweise einBunsenbrenner mit Schutzglocke oder ein Elektro-Laborbrenner mit gl hender Keramikr hre verwendetwerden. Das Umherspritzen von infekti sen Partikelnkann dadurch je nach Arbeitstechnik vermindert bisverhindert Die Keimzahl an Oberfl chen von Metall- undGlasger ten kann durch Abflammen vermindert Ger t wird in 70%igen Ethanol oder Methanoleingetaucht und der anhaftende Alkohol entz ndet.