Стерилизация

Стерилизацията представлява един от основните методи за унищожаване, премахване или деактивиране на всички живи микроорганизми (гъбички, бактерии, вируси, приони, едноклетъчни еукариотни организми като Plasmodium и др.) от външната среда, в това число и най-устойчивите форми на живот на земята - бактериалните спори. Този метод използва различни физични фактори (топлина, облъчване, високо налягане), филтриране, както и химични средства. За разлика от дезинфекцията, при която някои микроорганизми оцеляват, при стерилизацията не остават живи форми. Това определя голямото й значение за медицинската, лабораторната практика, хранителната, фармацевтичната промишленост и биотехнологиите.

Основните методи на стерилизация са:

• стерилизация с топлина;
• стерилизация с лъчиста енергия;
• химическа стерилизация;
• стерилизация посредством филтрация.

1. Стерилизацията с топлинна енергия е един от най-често прилаганите методи в практиката. Използва се предимно методи на стерилизация с влажна топлина, които се характеризира с висока ефективност и сравнително ниска себестойност. При някои от тези методи се постига само дезинфекция, при която могат да остана жизнесопособни микробни агенти. Водните пари имат висока проникваща способност и носят голямо количество топлина, която се отдава бързо на предметите в апаратите за стерилизация. Друга особеност на водните пари е разрушаването на нековалентни молекулни връзки, което нарушава вторичната и третична структура на редица молекули.

♦ Един от старите методи на топлинна обработка е изваряването с вряща вода при температура от 100 °C за период от 30 мин. до 1 час. С него се унищожават вегетативните форми, но не и всички бактериални спори, поради което изваряването се използва ограничено. Намира приложение единствено за дезинфекция на бельо, съдове за хранене и предмети на инфекциозно болни. Този метод не се използва за стерилизация на медицинско оборудване, инструменти, спринцовки или игли.

♦ Автоклавирането е метод на влажна термична обработка, при която стерилизацията се извършва с водни пари под налягане. То представлява един от най-ефективните методи и се извършва със специален апарат - автоклав. В този вид устройства водата се загрява в херметична среда, при която точката на завиране на водата се покачва с повишаване на налягането в тях. Стерилизацията на предметите в автоклавите се осъществява в среда на нагорещени водни пари. За унищожаване на вегетативните форми (бактерии, фунги, вируси и др), както и на резистентните спори (вкл. C. botulinum), е необходимо достигане на налягане в апарата от 100 kPa (1 атмосфера), при което водата завира при температура от 121 °C за 15 мин. За елиминиране на прионите се препоръчва автоклавиране при 121-132 °C в продължение на 60 минути или 134 °C в продължение на поне 18 минути. Автоклавирането се използва за стерилизация на инструменти, съдове, бельо, гумени и пластмасови изделия.

♦ Стерилизацията с поточни водни пари се извършва с нехерметизиран автоклав или с апарат на Кох. При този метод предметите се обработват с пари на вряща вода при темп. от 100 C за 30 мин. Използва се в микробиологичните лаборатории за стерилизиране на хранителни среди и разтвори, който се увреждат при по-високи температури.

♦ Пастьоризацията представлява метод за дезинфекция на мляко и други течни продукти, които се загряват при темп. от 60-65 °C за период от 30-60 мин. С него се унищожават единствено вегетативните форми на бактерии, които са болестотворни и могат да заразят мляко от болни крави - салмонела, бруцела, листерия, туберкулозни бактерии (Micobacterium bovis). След извършване на пастьоризацията, продуктите престояват в хладилник, за да не настъпи развитие на оцелелите сапрофитни бактерии. Друг метод за стерилизиране на течности е фракционната стерилизация (тиндализиране), използвана при термична обработка на хранителни среди, лекарствени средства, в които са включени термолабилни съставки като захари и белтъци. Извършва се във водна баня 3-кратно по 30 мин. при темп. от 100 °C в апарат на Кох за период от няколко дни. При него първото загряване цели да убие вегетативните форми, на следващия ден при стайна температура преживелите спори прорастват и при ново загряване техните вегетативни форми се унищожават.

♦ Сухата стерилизация се извършва в сухи стерилизатори с електрически нагреватели. В зависимост от температурата престоят на обработваните предмети е различен - при 121 °C за 16 часа, при 106 °C за 2 часа, а при 171 °C за 1 час. Влиза в съображение при обработка на стъклени съдове, инструментариум и други термоустойчиви предмети. Обгарянето на пособията, използвани в микробиологичните и др. лаборатории е също метод за суха стерилизация. Недостатък на сухият метод за стерилизация е, че се извършва във въздушна среда, която е изолатор, и е необходимо повече време за достигане на желаната температура върху стерилизираните предмети.

2. Стерилизацията с лъчиста енергия се постига чрез използване на електромагнитни лъчения, като например електронни, рентгенови и гама-лъчи или облъчване от субатомни частици. В зависимост от енергията на електромагнитното лъчение се различават йонизиращи и нейонизираща радиация. Използването на йонизиращо лъчение за стерилизация е съвременен метод, който се прилага при обработка на медицински и лабораторни пластмасови консумативи, хирургични конци, превързочни материали, лекарства, хранителни продукти и др. Прилага се стерилизация с гама-лъчи в гама камери и рентгенови лъчи, но методът е ограничен поради високата му себестойност, възможността за химични промени в материалните и опасност за работниците. Ултравиолетовите лъчи са пример за нейонизираща радиация, която се извършва с бактерицидни кварцови лампи. Използват се за дезинфекция на въздух в здравни заведения и за стерилизация на лекарствени средства.

3. Химическата стерилизация (студена стерилизация) включва използването на газове или разтвори като пероцетна киселина и глутаралдехит. Газовата стерилизация се извършва в специални камери с пари на етилен оксид, формалдехит, водороден прекис, хлордиоксид, и газове като азотен диоксид и озон. Тези методи влизат в съображение при стерилизация на чувствителните на топлина материали като биологични продукти, фиброоптика, електроника и пластмасови изделия. Използването на газови и течни химични стериланти преодолява проблема с щетите, които може да причини топлината, но на преден план излиза съвместимостта на стерилизирания предмет с използваните вещества с бактерициден ефект. Освен това, използването на химически стерилизиращи вещества поставя нови предизвикателства по отношение на безопасността на работното място, тъй като свойствата, които правят химикалите ефективни стерилизатори, обикновено ги правят и вредни за хората.

4. Стерилизацията посредством филтрация се използва широко за обеззаразяване на течности, съдържащи термолабилни съставки като хранителни среди, ваксини, разтвори за венозна инфузия, вирусни серуми, лекарства и др. Употребяват се мембранни филтри, съставени от полимерни материали (целулозен естер или полиетерсулфон), и такива от азбест, стъкло или керамика с големина на порите 0,2-0,4 μm. Микрофилтри с размер на порите от 0,2 μm обикновено са ефикасни за отстранява микроорганизмите. Някои стафилококови видове, обаче, са достатъчно гъвкави и преминат през филтри с размер 0,22 μm. Недостатък на тези филтри е, че не задържат вирусите и микоплазмите. При обработката на биологични течности, вирусите трябва да бъдат отстранени или инактивирани, като се налага използването на нанофилтри с по-малък размер на порите (20-50 nm). В специализирани лаборатории, стаи за стерилна работа, във фармацевтичната промишленост се използва специални високо ефективни филтри за въздух (HEPA-филтри).