В последние годы появилась новые безопасные технологии стерилизации — электронно-лучевая и стерилизация гамма-излучением.
Электронно-лучевой способ использует высокий уровень энергии электронов в качестве средства стерилизации. Электроны ускоряются до скорости света с помощью линейного ускорителя. Энергия электронов в диапазоне от 3 до 10 млн. электронвольт (МэВ) с мощностью пучка в диапазоне от 1 до 10 кВт оказывается достаточной для проникновения в продукт, герметично упакованный в готовую к отгрузке тару.
Электроны, сканируя продукт, проходят через множество вторичных частиц, включая ионы и свободные радикалы. Вторичные частицы разрывают ДНК-цепочки микроорганизмов и на внутренней поверхности упаковки, и внутри продукта, блокируя таким образом их дальнейшее размножение. Патогенные микробы разрушаются, и вследствие этого происходит стерилизация продукции.
Стерилизующим агентом при радиационной стерилизации может также быть проникающее гамма- или бета-излучение. Наиболее широко используется гамма-излучающий изотоп кобальта-60, реже изотоп цезия-137 в связи с его низким уровнем энергии и излучения. Бета-излучающие изотопы используются вообще крайне редко, так как бета-излучение обладает гораздо меньшей проникающей способностью.
Эффективность радиационной стерилизации зависит от общей дозы излучения и не зависит от времени. Средняя летальная доза для микроорганизмов всегда одинакова, проводится ли облучение при низкой интенсивности в течение длительного промежутка времени или недолго при высокой интенсивности излучения. Доза 25 кГр (2,5 Мрад) надежно гарантирует уничтожение высокорезистентных споровых форм микроорганизмов.
Радиационная стерилизация обладает рядом технологических преимуществ: высокая степень инактивации микроорганизмов, возможность стерилизации больших партий материалов, автоматизация процесса, возможность стерилизации материалов в любой герметичной упаковке (кроме радионепрозрачной) . Немаловажным обстоятельством является то, что температура стерилизуемых изделий в ходе стерилизации не повышается.
Отметим, что электронно-лучевое (ЭЛ) излучение не предполагает глубинного проникновения в толщу продукта, как это делает гамма-излучение. В зависимости от плотности продукции ЭЛ-излучение проникает в продукт на глубину до 40 см от поверхности. Действие ЭЛ-излучения ограничивается несколькими секундами, в отличие от многочасового воздействия на продукт гамма-излучением.
Кратковременность воздействия ускоренных электронов снижает возможные эффекты окисления, сводя к минимуму нарушения в структуре как продукта, так и упаковочного материала. Cо временем и углубленным развитием технологий стоимость ЭЛ-стерилизации понизилась до вполне приемлемого уровня, вызвав интерес со стороны пищевой и упаковочной индустрии. Стоимость стерилизации ионизирующим излучением в 4-5 раз ниже, чем стоимость стерилизации термическим или газовым способом.
Радиационная стерилизация медицинских изделий является одним из наиболее развитых радиационно-технологических процессов внедренных в нашей стране и во многих странах.
Благодаря высокой проникающей способности возможно стерилизовать медицинскую продукцию в упакованном и готовом к выпуску виде, что дает дополнительные преимущества способу радиационной стерилизации по сравнению с традиционными способами.
В последние годы наблюдается повышение спроса на стерильные изделия медицинского назначения однократного применения. В настоящее время одноразовая медицинская одежда, белье и одноразовые медицинские средства индивидуальной защиты находят все более широкое применение в лечебно-профилактических учреждениях РФ. Ассортимент изделий медицинского назначения, подвергаемых радиационной стерилизации, составляет более 254 видов изделий.
Практически используется технология радиационной стерилизации следующих медицинских изделий:
- Медицинские изделия однократного применения, контактирующие с кровью и лимфой (шприцы инъекционные однократного применения, иглы инъекционные однократного применения и т.д.);
- Медицинские изделия, постоянно или длительно контактирующие с внутренней средой организма (имплантируемые катетеры, датчики, контрацептивы, эндопротезы ортопедического назначения);
- Медицинские изделия, контактирующие с раневой поверхностью (перевязочные, противоожоговые, дренажные, впитывающие материалы, шовный хирургический материал и т.д.);
- Изделия, длительно контактирующие со слизистыми оболочками и кожей (гинекологические, урологические, стоматологические инструменты);
- Медицинская одежда, белье и одноразовые медицинские средства индивидуальной защиты.
4-01-2012, 12:59
Сравнительно новым направлением в разработке способов консервирования зерновых масс разного состояния является применение различных излучений, т. е. лучевой или холодной стерилизации. Влияние различных излучений на сохранность продуктов изучают во многих странах.
Установлено, что инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи в той или иной степени действуют на микрофлору зерновой массы, находящихся в ней клещей и насекомых, а также на жизнеспособность зерна.
Эффективность стерилизации и угнетающего действия на зерно зависит от рода применяемых лучей, дозы облучения и состояния зерновой массы. Наибольшим стерилизующим эффектом обладают бета- и гамма-лучи.
Работы в области лучевой стерилизации зерна, проведенные во ВНИИЗ, показали, что отдельные группы микроорганизмов проявляют различную устойчивость к ионизирующим излучениям. Однако наиболее устойчивы к воздействию этих излучений грибы. В целом при воздействии на пшеницу лучами Рентгена и гамма-лучами установлено снижение численности микрофлоры.
Влияние дозы облучения и влажности зерновой массы на эффективность облучения видно на примере следующих данных: при дозе облучения 1 млн. р зерно пшеницы влажностью 16 % хранилось в течение трех месяцев без признаков плесневения, влажностью 20 и 25 % покрывалось плесенью через несколько дней. Увеличение дозы до 2 и 5 млн. р было достаточным для защиты от плесневения зерна влажностью 20 % на продолжительное время (более трех месяцев хранения) и явно недостаточным для зерна влажностью 25 %, которое покрывалось колониями плесеней за весьма короткий срок.
Подобные же данные получены А. Д. Чмырь (Одесский технологический институт) при облучении зерна кукурузы гамма-лучами Со60. Дозы в 10 000, 100 000 и 2,5 млн. р значительно подавляли развитие микроорганизмов. Однако сохранить зерно влажностью порядка 19 % без порчи в течение трех месяцев оказалось возможным только при облучении дозой 2,5 млн. р.
Отмечено также, что с увеличением дозы облучения понижается интенсивность дыхания зерна и отделенных от него зародышей. При дозе 2,5 млн. р интенсивность дыхания сухого зерна кукурузы уменьшилась в 2,9 раза, влажного - в 4 раза. При этих же условиях интенсивность дыхания зародышей сократилась в 15...18 раз. Наряду с установлением консервирующего действия различных доз облучения и различных излучений продолжаются исследования по изучению изменений в химическом составе и ферментном комплексе зерна, его технологических и пищевых достоинств.
Радиационные излучения угнетают деятельность вредителей из мира насекомых и клещей.
Эффективность стерилизации контролируют химическими индикаторами (веществами, имеющими определенную точку плавления), реже - биологической пробой. При первом способе вещество-индикатор, смешанное с каким-нибудь красителем, в запаянной стеклянной трубочке помещают в автоклав и по его расплавлению и окрашиванию определяют температуру, при которой проводили стерилизацию. Для этой цели употребляют бензонафтол (t° плавления 110°), антипирин (t° плавления 110- 112°), (t° плавления 110°), (t° плавления 120°), бензойную кислоту (t° плавления 121,7°). При втором способе внутрь автоклава в стерильной упаковке кладут шелковые нити, смоченные споровым материалом; после окончания стерилизации их переносят на и выращивают в течение 2-3 суток при t° 37°. Отсутствие роста указывает на хорошее качество обработки материала.
Лучевая (холодная) стерилизация - метод, при котором в качестве стерилизующего агента применяются некоторые виды ионизирующих излучений, пригодных для стерилизации , лечебных и диагностических препаратов, антибиотиков, вакцин.
Для стерилизации обычно используют радиоактивных веществ и высоких энергий, полученные на ускорителях. Для получения стерилизующего эффекта необходимы высокие дозы облучения. Так, для гибели дрожжевых клеток необходимо облучение в дозе 200 000 р, а бактерий кишечной группы - 400 000-600 000 р. Для обеспложивания материалов, содержащих , необходимы еще большие дозы - 1,5- 2,5 млн. р.
Стерилизация ультрафиолетовым облучением проводится с помощью любого источника ультрафиолетовых лучей, чаще всего бактерицидных ламп. Бактерицидные лампы можно применять для обеззараживания воздуха и поверхностей помещений, различных предметов и оборудования, воды и пищевых продуктов. При работе с бактерицидными лампами, когда они находятся в , надо обязательно защитить глаза специальными очками и иметь в виду, что облучение бактерицидной лампой может вызвать ожог кожи лица и рук.
Стерилизация при помощи бактериальных фильтров (см.) применяется в тех случаях, когда стерилизуемые растворы (среды) не переносят нагревания, когда необходимо удалить микробы из той или иной жидкости, существенно не нарушив ее состава и свойств. Например, фильтруют воду, загрязненную микробами, мочу, асцитическую жидкость, кровяную сыворотку, а также бульонные культуры для получения содержащихся в бульоне продуктов обмена веществ бактерий (микробные яды, антибиотики и пр.). После все эти жидкости оказываются стерильными, так как фильтры надежно задерживают микробы.
Химическая стерилизация в лабораторной практике применяется для предупреждения бактериального загрязнения питательных сред, которые консервируют прибавлением , иногда . Для освобождения от консерванта среду нагревают в водяной бане до t° 56°. Вакцины и лечебные консервируют фенолом (0,25-0,5%), хлороформом (0,5%), (0,05%) или мертиолатом (в конечной концентрации 1: 5000- 1: 10 000). Для консервирования агглютинирующих сывороток пользуются борной кислотой, толуолом или глицерином. Химические соединения нашли широкое применение в лабораторной практике для дезинфекции (см.).
Понятие об асептике и антисептике. Принципы, методы. Контроль стерильности.
Стерилизация является основой асептики. Методы и средства стерилизации должны обеспечивать гибель всех, в том числе высокоустойчивых микроорганизмов, как патогенных, так и непатогенных. Наиболее устойчивы споры микроорганизмов. Используемые в практике методы и средства должны обладать следующими качествами:
· Быть эффективными в плане бактерицидной и спороцидной активности
· Быть безопасными для больных и медперсонала
· Не должны ухудшать рабочие свойства инструментов.
В современной асептике используют:
I. Физические методы.
1. Термические способы:
1. Обжигание и кипячение
· Стерилизация паром под давлением (автоклавирование)
· Стерилизация горячим воздухом (сухим жаром)
2. Лучевая стерилизация
II. Химические методы:
1. Газовый способ
2. Стерилизация растворами химических препаратов.
Обжигание и кипячение.
В настоящее время в хирургической клинике для стерилизации инструментов не используется. Метод можно применять в домашних условиях при невозможности использования других. Обжигание металлических инструментов проводится открытым пламенем.
Кипячение долгое время было основным способом стерилизации инструментов, но в последнее время применяется редко, так как при этом методе достигается температура лишь 100°С, что недостаточно для уничтожения спороносных бактерий.
Автоклавирование.
При этом способе стерилизации действующим агентом является горячий пар. В автоклаве возможно нагревание воды при повышенном давлении. Это повышает точку кипения водыи, соответственно, температуру пара до 132,9°С (при давлении 2 атмосферы).
Существует три основных режима стерилизации:
· При давлении 1,1 атм. – 1 час
· При давлении 1,5 атм. – 45 минут
· При давлении 2 атм. – 30 минут
При окончании стерилизации биксы некоторое время остаются в горяем автоклаве для просушки при слегка открытой дверце. При извлечении биксов из автоклава закрывают отверстия в стенках биксов и отмечают дату стерилизации (на прикрепленном к биксу кусочке клеенки). Закрытый бикс сохраняет стерильность находящихся в нем инструментов в течении 72 часов.
Стерилизация горячим воздухом.
Действующим агентом при этом способе является нагретый воздух. Стерилизация осуществляется в специальных аппаратах – сухожаровых шкафах – стерилизаторах при закрытой дверце в течении 1 часа при температуре 180°С.
Лучевая стерилизация.
Антимикробная обработка может быть осуществлена с помощью ионизирующего излучения (γ-лучи), ультрафиолетовых лучей и ультразвука. Используются изотопы Со 60 и Сs 137 .
Начало осваиванию радиационной стерилизации было положено около 15 лет назад. Ученые обнаружили, что существующие на тот момент методики обеззараживания и консервирования продуктов питания ухудшают состояние озонового слоя планеты. Был разработан новый способ - обработка гамма-лучами и ускоренными электронами.
Этот метод оказался гораздо эффективнее - продукты питания дольше оставались пригодными к употреблению. В течение длительного времени сохранялся прежним их внешний вид и вкусовые свойства. Методика была одобрена представителями Всемирной организации здравоохранения. Теперь радиационная стерилизация осуществляется в около семидесяти государств мира.
Согласно статистическим данным, собранным участниками Международной радиационной ассоциации, европейские страны каждый год отправляют на рынок более 200 тыс. тонн облученных продуктов питания. Для большинства товаров разработан оптимальный режим обработки гамма-лучами. Проведено исследование их безвредности и пригодности к употреблению.
Использование радиационной стерилизации в медицине
Гамма-излучение получает все более широкое распространение в качестве методики обеззараживания перевязочных материалов, медикаментов, хирургических инструментов. Применяется оно и для фармацевтических сывороток, продуктов питания и пр. Этот способ относится к числу холодных стерилизаций, так как температура облучаемого объекта поднимается незначительно.В такой промышленной отрасли используются специальные установки, эксплуатация которых производится в строгом соответствии с инструкциями. Когда необходима стерилизация в солидных масштабах, создаются конвейеры. Материалы обрабатывают в упакованном виде.
На предприятиях устанавливаются ускорители электронов и гамма установки. В процессе прохождения электронов сквозь вещество большая доля их энергии тратится на ионизацию. В результате осуществляется уничтожение микроорганизмов. Уровень вирусов и болезнетворных бактерий сокращается пропорционально количеству использованной энергии электронов.
Преимущества радиационной стерилизации перед газовой
Товары обрабатываются, будучи помещенными в герметичные упаковки. Благодаря этому увеличиваются сроки их хранения. Приступать к использованию продукции можно непосредственно после облучения.В области эксплуатации облучающей установки не создаются сопутствующие вредные вещества. Стерилизованные гамма-лучами изделия остаются сухими и не содержат канцерогенных составляющих.