Gamma so với Plasma so với hơi nước: Hướng dẫn khử trùng kỹ thuật

Cơ chế và hiệu quả của việc khử trùng bằng chiếu xạ Gamma

Khử trùng bằng chiếu xạ gamma là phương pháp khử trùng vật lý sử dụng tia gamma năng lượng cao, thường phát ra từ các đồng vị phóng xạ như Cobalt-60 hoặc Caesium-137. Không giống như các phương pháp nhiệt, quá trình này dựa vào năng lượng ion hóa của các photon để phá vỡ chuỗi DNA và RNA của vi sinh vật. Khi tia gamma xuyên qua sản phẩm, chúng tạo ra các gốc tự do gây tổn thương nội bào, khiến vi khuẩn, vi rút và bào tử không có khả năng sinh sản. Phương pháp này nổi tiếng với khả năng thẩm thấu cao, cho phép khử trùng các sản phẩm dày đặc và các pallet được đóng gói đầy đủ mà không cần mở bao bì, đảm bảo duy trì tính vô trùng cho đến khi sử dụng.

Bản chất lạnh của quy trình này khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các vật liệu nhạy cảm với nhiệt, đặc biệt là các thiết bị y tế, chỉ khâu và hộp đựng dược phẩm sử dụng một lần. Tuy nhiên, khả năng tương thích vật liệu là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc. Trong khi nhiều polyme phản ứng tốt, một số vật liệu nhất định như PTFE (Teflon) hoặc polypropylen có thể bị xuống cấp, đổi màu hoặc giòn khi tiếp xúc với bức xạ liều cao. Do đó, nhà sản xuất phải xác nhận liều lượng cẩn thận để cân bằng mức đảm bảo vô trùng (SAL) với tính toàn vẹn của vật liệu.

Động lực vận hành của thiết bị khử trùng bằng bức xạ Gamma

Thiết bị khử trùng bằng bức xạ gamma hoạt động ở quy mô công nghiệp và khác biệt đáng kể so với các thiết bị khử trùng theo mẻ nhỏ hơn được tìm thấy trong bệnh viện. Cốt lõi của cơ sở là tấm chắn bức xạ, thường là một hầm bê tông khổng lồ, nơi chứa giá nguồn phóng xạ. Trong một thiết lập xử lý liên tục điển hình, các sản phẩm được tải lên các thùng chứa hoặc hệ thống băng tải lưu thông xung quanh giá nguồn. Thiết bị được thiết kế để sản phẩm tiếp xúc với nguồn từ nhiều góc độ nhằm đảm bảo phân bổ liều lượng đồng đều, giảm thiểu tỷ lệ giữa liều tối đa và liều tối thiểu mà sản phẩm nhận được.

Kiểm soát quy trình trong các cơ sở gamma phụ thuộc chủ yếu vào phép đo liều lượng hơn là công bố tham số. Liều kế được đặt tại các vị trí cụ thể trong tải sản phẩm để đo năng lượng bức xạ hấp thụ (tính bằng kGy). Thiết bị hiện đại bao gồm các hệ thống điều khiển phức tạp để điều chỉnh thời gian chu kỳ và tốc độ băng tải, đây là những biến số chính xác định liều bức xạ. Do nguồn phân rã theo thời gian (Cobalt-60 có chu kỳ bán rã khoảng 5,27 năm), thời gian tiếp xúc phải được điều chỉnh định kỳ để duy trì các thông số khử trùng nhất quán.

Khử trùng bằng plasma khí: Giải pháp thay thế ở nhiệt độ thấp

Đối với các dụng cụ không thể chịu được sức nóng của hơi nước hoặc thời gian sục khí dài theo yêu cầu của Ethylene Oxide (EtO), khử trùng bằng plasma khí đã nổi lên như một công nghệ quan trọng. Quá trình này, thường được gọi là plasma khí hydro peroxide, bao gồm việc làm bay hơi tiền chất (thường là hydro peroxide) và sau đó sử dụng năng lượng tần số vô tuyến (RF) hoặc vi sóng để tạo ra trạng thái plasma. Quá trình tạo plasma tạo ra một đám mây các hạt tích điện, bao gồm các gốc tự do và tia cực tím, phá hủy nhanh chóng các thành phần tế bào vi sinh vật thông qua quá trình oxy hóa.

Ưu điểm chính của khử trùng bằng plasma là khả năng hoạt động ở nhiệt độ thấp (thường là 40°C đến 50°C) và độ ẩm thấp. Môi trường này lý tưởng cho các thiết bị y tế phức tạp như máy nội soi sợi quang, máy ảnh và máy khoan điện có chứa các thiết bị điện tử nhạy cảm. Hơn nữa, sản phẩm phụ của phản ứng không độc hại—chủ yếu là hơi nước và oxy—loại bỏ nhu cầu về chu trình sục khí kéo dài và đảm bảo an toàn cho nhân viên y tế.

Hạn chế của hệ thống Plasma

• Nó có khả năng thâm nhập hạn chế so với gamma hoặc EtO, khiến nó không phù hợp với các lumen dài, hẹp có ngõ cụt trừ khi sử dụng bộ tăng cường cụ thể.
• Các vật liệu làm từ xenlulo (giấy, vải lanh) hấp thụ hydro peroxide, gây ra sự hủy bỏ chu trình; do đó cần phải có bao bì tổng hợp như Tyvek.
• Kích thước buồng thường nhỏ hơn so với nồi hấp gamma hoặc hơi nước công nghiệp, hạn chế thông lượng cho sản xuất khối lượng lớn.

Tiệt trùng bằng hơi nước: Tiêu chuẩn vàng của ngành

Bất chấp những tiến bộ trong phương pháp bức xạ và hóa học, khử trùng bằng hơi nước (nồi hấp) vẫn là phương pháp được sử dụng rộng rãi và đáng tin cậy nhất cho các mặt hàng chịu nhiệt và chống ẩm. Cơ chế này liên quan đến việc sử dụng hơi nước bão hòa dưới áp suất. Ẩn nhiệt giải phóng khi hơi nước ngưng tụ trên bề mặt làm mát của vật liệu làm đông tụ và biến tính protein của vi sinh vật. Để có hiệu quả, hơi nước phải "bão hòa" (giữ lượng hơi nước tối đa) và không có túi khí, vì không khí đóng vai trò như chất cách điện và ngăn hơi nước tiếp xúc với bề mặt của dụng cụ.

Thiết bị khử trùng bằng hơi nước có phạm vi từ các thiết bị để bàn đến nồi hấp công nghiệp cỡ lớn. Các chu kỳ thường được xác định theo nhiệt độ và thời gian, với tiêu chuẩn chung là 121°C trong 15-30 phút hoặc 134°C trong 3-4 phút (chu kỳ chớp nhoáng). Đây là phương pháp tiết kiệm nhất, không độc hại và có khả năng xuyên qua các vật liệu xốp và bọc bộ dụng cụ phẫu thuật một cách hiệu quả. Tuy nhiên, nó hoàn toàn không tương thích với nhựa nhạy nhiệt, linh kiện điện và dầu hoặc bột khan.

Phân tích so sánh các phương thức khử trùng

Việc lựa chọn phương thức khử trùng chính xác đòi hỏi phải đánh giá kỹ thuật về thành phần vật liệu của thiết bị, cấu hình bao bì và công suất yêu cầu. Bảng sau đây nêu ra những điểm khác biệt chính trong vận hành giữa các phương pháp gamma, plasma và hơi nước.

Lựa chọn giữa khử trùng tại nhà và khử trùng theo hợp đồng

Quyết định đầu tư vào thiết bị khử trùng hay thuê ngoài phụ thuộc rất nhiều vào phương thức được lựa chọn. Các thiết bị khử trùng bằng hơi nước và khí plasma đủ nhỏ gọn để lắp đặt tại chỗ trong bệnh viện và các phòng thí nghiệm sản xuất nhỏ hơn. Chúng cung cấp khả năng khử trùng "đúng lúc", cho phép luân chuyển dụng cụ phẫu thuật nhanh chóng. Chi phí vốn vừa phải và các yêu cầu về cơ sở hạ tầng (điện, nước cất, hệ thống thông gió) có thể quản lý được trong cơ sở vật chất tiêu chuẩn.

Ngược lại, thiết bị khử trùng bằng bức xạ gamma đòi hỏi vốn đầu tư lớn đòi hỏi phải có hầm chứa chuyên dụng, cấp phép theo quy định nghiêm ngặt (an toàn hạt nhân) và hậu cần phức tạp. Do đó, việc khử trùng bằng gamma hầu như chỉ được xử lý bởi các tổ chức khử trùng theo hợp đồng lớn (CSO). Các nhà sản xuất vận chuyển các sản phẩm được đóng pallet đến các cơ sở này để xử lý. Khi chọn một phương pháp, các công ty phải cân nhắc chi phí hậu cần và thời gian xử lý gamma ngoài cơ sở với các vấn đề về tương thích vật liệu có thể buộc họ phải sử dụng giải pháp hơi nước hoặc plasma tại chỗ.