Sterilní, sterilizace a sterilita: Jazyk pro práci bez kontaminace

John Batts, senior technický školitel, biologické zpracování Masterflex

V biofarmacii stojí na prvním místě udržování cesty toku kapaliny bez kontaminace mikroorganismy. Běžně se setkáte s pojmy jako sterilní, sterilizace a sterilita. Co ale tyto pojmy znamenají a jak nám mohou pomoci lépe porozumět tomu, jak dosáhnout odstranění rizika kontaminace vyráběných produktů?

Podívejme se na oficiální definice těchto termínů a následně se hlouběji zaměříme na jejich význam, abychom je mohli od sebe odlišit.

• První termín je sterilní. Něco je považováno za sterilní, pokud je to „prosté životaschopných (živých) mikroorganismů“.
• Druhým termínem je „sterilizace“. Sterilizace znamená „validovaný proces, při kterém je předmět, povrch nebo médium zbaveno všech živých mikroorganismů, ať už ve vegetativním stavu nebo ve stavu spor“.
• Třetím termínem je sterilita. Sterilita znamená „stav bez životaschopných mikroorganismů“.

Tyto tři termíny spolu samozřejmě souvisí, ale podívejme se na každý trochu blíže.

Sterilní

Být sterilní je absolutní pojem, ideál, kterého je prakticky nemožné dosáhnout. Mikroorganismy, např. viry, houby a bakterie, jsou ve světě hojné a na většině povrchů obvykle žijí nepozorovaně. Najdeme je na očních řasách, kožních buňkách, prachových částicích, a to nemluvě o běžných površích, jako je oblečení a kartonové nebo plastové obaly. Přítomnost těchto mikroorganismů většinou nemá žádný znatelný dopad na náš každodenní život, ve skutečnosti je jejich přítomnost v mnoha případech prospěšná.

Jsou však chvíle, kdy může být přítomnost mikroorganismů škodlivá. V biofarmaceutickém výzkumu a výrobě to platí mnohonásobně, protože vědci často pracují se specifickými kmeny biologického materiálu, které byly navrženy k výrobě specifického bioterapeutického produktu. V těchto případech by přítomnost cizího biologického materiálu původem z mikroorganismů mohla ohrozit účinnost a bezpečnost konečného produktu.

Sterilizace

K odstranění těchto mikroorganismů se často používají sterilizační metody. Mnozí preferují metodu autoklávování. Přestože se jedná o osvědčenou metodu, autoklávování má mnohá omezení, která ztěžují jeho použití ve velkovýrobních prostředích. Pro většinu biofarmaceutických společností je běžné používat jednu z dalších sterilizačních technik, přičemž každá má své výhody a omezení.

Jednou z běžných metod sterilizace je použití ethylenoxidu (EO nebo EtO). Ethylenoxid je pronikající plyn, který dobře migruje na povrchy produktů i v případě velkých objemů. EO je navíc obvykle chemicky kompatibilní s většinou povrchů, ale může na povrchu produktů procházejících sterilizací zanechávat zbytky. Práce s EO je nebezpečná, protože je hořlavý a výbušný. Vzhledem ke své citlivosti na teplotu a relativní vlhkost se jedná o celkově složitý proces, který může před dosažením maximální účinnosti trvat i několik dní.

Protože sterilizace pomocí EO přináší mnohé výzvy, mnohem větší pozornost byla věnována metodám sterilizace založeným na záření. Tyto alternativní metody poskytují několik výhod, včetně méně složitého nastavení, kratších časů běhu a schopnosti úspěšně pracovat i s nepropustnými obaly (což umožňuje efektivnější sterilizaci hotových produktů v jejich konečném obalu). Jedna z těchto metod je sterilizace elektronovým paprskem známá jako E-Beam. Při použití technologie E-Beam je hotový produkt vystaven koncentrovanému, vysoce nabitému proudu elektronů generovaných urychlovačem. Tento proud elektronů mění chemické vazby, což poškozuje DNA všech potenciálně přítomných mikroorganismů, a ničí tak jejich reprodukční schopnosti. I přesto, že je technologie E-Beam velmi účinná, má svá omezení, včetně zpracovatelného objemu. Metoda také není vhodná pro produkty, které mají složitou geometrii, nebo se skládají z materiálů s vysokou hustotou.

Protože technologie E-Beam je takto omezená, další z nejrozšířenějších a nejpoužívanějších sterilizačních metod je sterilizace pomocí gama záření, která tato omezení nemá. Gama záření je pronikavá forma elektromagnetického záření. Stejně jako E-Beam, i gama záření poškozuje DNA a buněčné struktury kontaminantů. V závislosti na úrovni ozáření může dojít i ke smrti kontaminujících mikroorganismů. Vzhledem k druhu produkované energie je gama záření schopné úplně proniknout i do produktů z materiálů s vysokou hustotou, proto je jeho použití účinné i v případě velkých objemů produktů. Dalšími výhodami je nezávislost na konkrétních chemikáliích nebo teplotě a také žádné omezení z hlediska tvaru produktu. Nicméně má i omezení. Největším omezením je, že zdroj záření je nutné občas doplnit a revalidovat a také skutečnost, že záření způsobuje v mnoha léčivých přípravcích nežádoucí změny. Z tohoto důvodu se gama záření častěji používá pro sterilizaci fyzických produktů, např. sestav hadic, fitinků atd.

Jak již bylo řečeno, cílem těchto sterilizačních metod je pomoct konečnému produktu dosáhnout plné sterility a označení „sterilní“. Je však funkčně nemožné zaručit, že proces sterilizace eliminuje 100 % všech kontaminujících mikroorganismů. Z tohoto důvodu se označení plné sterility raději vyjadřuje pomocí Úroveň zajištění sterility.

Úroveň zajištění sterility

(SAL) Úroveň zajištění sterility je pravděpodobnost výskytu jediného životaschopného mikroorganismu na sterilizovaném předmětu. Na trhu se zdravotnickými prostředky je cílová hodnota SAL 10–6, což znamená pravděpodobnost 1:1 000 000, že po skončení sterilizačního procesu se bude na produktu vyskytovat živý organismus. Při SAL 10–6 neexistuje prakticky žádné nebezpečí, že by na konečném produktu zůstala kontaminace, i přesto, že se nejedná o plnou sterilitu. V tomto případě prakticky neexistuje nebezpečí poškození zdraví člověka, který by přišel s tímto hotovým produktem do kontaktu.

Zajištění, že produkty budou bez kontaminace, může být složitý proces. I přesto, že neexistuje žádné univerzální řešení, existuje mnoho účinných metod sterilizace, které je pro dosažení cílové úrovně sterility možné použít u konečných produktů, což zajišťuje bezpečnost jejich uživatelů.

Autor:John Batts, senior technický školitel, biologické zpracování Masterflex