NO165703B - Fremgangsmaate ved sterilisering av gass-impermeable overflater med klordioksyd. - Google Patents

Description

Foreliggende^ oppfinnelse vedrører sterilisering av gassimpermeable overflater med klordioksyd, slik som angitt i krav l's ingress.

Den kontinuerlige innføring av nye materialer i teknisk

bruk som ikke kan bestrålings- eller varmesteriliseres eller steriliseres ved å utsette dem for væskesysterner har,nød-vendiggjort utvikling av andre steriliseringsmidler. En betydelig moderne metode for dette formål er basert på bruk av gassformige kjemiske reagenser. Slike kjemiske forbindelser må imidlertid anvendes selektivt, da bare slike som dreper sporer kan klassifiseres som kjemiske steriliseringsmidler. En rekke antimikrobielle midler foreligger, men i de fleste tilfeller dreper de ikke resistente bakteriesporer. Mikrobiocide er spesifikt begrenset til destruksjon av den type organisme som har avsluttningsstaveIsen "eid", f.eks. refererer baktericid til dreping av bakterier, fungicid til sopp, virucid til virus og sporicid til sporer, både bakterielle og fra sopp. Da bakteriesporer er de van-skeligste å ødelegge, kan bare sporicider anses synonyme med chemosteriliseringsmidler. Disse kan defineres som kjemiske reagenser hvilke, når de brukes riktig, kan ødelegge alle former for mikrobiologisk liv innbefattet bakteriesporer og soppsporer og virus.

Gassformig etylenoksyd og formaldehyd brukes i mange syke-hus og medisinske forskningslokaler for å sterilisere utstyr eller arbeidsområder som ikke lett kan varme- eller væskesteriliseres. Formaldehyd anvendt i høye konsentrasjoner vil sannsynligvis gi en rest av fast para-formaldehyd. Av denne grunn unngås den ofte ved sterilisering av ømfindtlig utstyr eller i situasjoner hvor allergiske reaksjoner ovenfor denne substans kan opptre. Etylenoksyd som til forskjell fra formaldehyd trenger godt inn i porøse materialer, absorberes sterkt av gummi og av mange plaster, slik at dampene ikke er lette å fjerne ved kort utlufting.

Publikasjon av forskning i forbindelse med mutagenisitet og onkogenisitet av både etylenoksyd og formaldehyd truer med å føre til sterke begrensninger om ikke fullstendig bann-lysning av bruk av disse forbindelser som steriliseringsmidler. Begrensningene ville betydelig øke omkostningene i forbindelse med etylenoksydsterilisering.

Bortsett fra dens potensielle helsefarer er etylenoksyd vanskelig å håndtere ved de konsentrasjoner og temperaturer som kreves for effektiv sterilisering. Etylenoksyd i en 3-80 % konsentrasjon i luft er sterkt eksplosiv og derfor anvendes etylenoksyd normalt i blanding med en inert gass såsom et fluorkarbon, f.eks. 12 % etylenoksyd og 88 % "Freon 12" (E.I. DuPont Co.). Ved sterilisering av medisinske produkter, brukes ofte temperaturer opp til 55-60°C for å sikre sterilisering i kammerkonsentrasjoner på 300-1200 mg/l etylenoksyd. Forfukting etterfulgt av gassekspo-neringstider på minst 4,0 timer anvendes normalt. Etylenoksyd er også mer effektiv ved dreping av tørre sporer på porøse materialer såsom papir eller duker, enn på ikke-porøse materialer såsom glass, keramikk, hårdplast og metaller. Se C.W. Bruch og M.K. Bruch, Gaseous Disinfection, in Disinfection, M.A. Benarde, Ed., Marcel Decker, Pub., New York (1970) på sidene 149-207.

Klordioksydgass har lenge vært kjent å være biologisk aktiv og tidlige undersøkelser tydet på at den hadde baktericide, virucide og sporicide egenskaper ved anvendelse i vandig løsning i minimumskonsentrasjoner på ca. 0,20-0,25 mg/l. Se W.J. Masschelein in Chlorine Dioxide; Chemistry and Environ-mental Impact of Oxychlorine Compounds, R.C. Rice, ed., Ann Arbor Science Pub. (1979); G.M. Ridenour, et al., Water & Sewage Works, 96, 279 (1949). Imidlertid har nyere patenter angitt at vandig klordioksyd alene ikke er sporicid, med mindre den brukes i nærvær av stabiliseringsmidler. Se Snyder, U.S. Pat. nr. 4.073.888. Sterilisering med vandig klordioksyd lider av alle de generelle ulemper i forbindelse med bruk av vandige steriliseringsmidler, innbefattet formu-lering- og håndteringsvanskeligheter, manglende evne til å sterilisere fuktighetsømfindtlig utstyr eller substanser,

og avsetning av rester etter tørking.

Lite er kjent om gassfasekjemien til klordioksyd i luft. I konsentrasjoner over ca..10 % (dvs. ca..288 mg/l) , er for-bindelsen ustabil og detonerer noen ganger — sannsynligvis i en sjokk- eller lyskatalysert spaltning. Av denne grunn kan klordioksydgass ikke lagres. I den samme konsentrasjon i vandig løsning er den ganske stabil.

Klordioksydets kjemi i vann antas å påvirkes ved dannelse av hydrater. Ved lave temperaturer (men over 0°C) utfelles høye konsentrasjoner av klordioksyd som hydrater med noe varierende sammensetning, og ved oppvarming går de igjen i løsning. Det er sannsynlig at klordioksyd i disse oppvarmede løsninger fortsatt har noen vannmolekyler tilleiret. Slike hydrater ville selvfølgelig ikke opptre i gassfase.

Generelt må både avstanden til molekylene fra hverandre i gassfasen og mangelen på polare løsningsmiddeletfekter vesentlig forvandle kjemien til klordioksyd i luft. Til slutt har bare relativt små molekyler tilstrekkelig damptrykk til å eksistere sammen med klordioksyd. Således ville forbindelser som hyppig er tilgjengelige for reaksjon i naturlig vann (f.eks. proteiner, spesielle aminosyrer, humisyrer og ful-vinsyrer) ikke finnes i gasstilstand.

Lovely (U.S. Pat. nr. 3.591.515) beskriver pulverformige blandinger som kan formuleres under frigjøring av 10-10,000 ppm klordioksydgass. Den frigjorte klordioksydgass beskrives å være anvendelig til å drepe bakterier og forhindre sopp-vekst på frukt under skipsforsendelse.

På grunn av håndteringsvanskelighetene i forbindelse med klordioksyd, forskjellene i dets gassfase og løsningskjemi, og manglene i det ovenfor omtalte arbeide, er klordioksydgass ikke vist å være anvendelig som chemosteriliseringsmiddel i noen konsentrasjon.

Følgelig er det et formål for foreliggende oppfinnelse å utnytte klordioksydgass som et chemosteriliseringsmiddel, dvs. som et sporicid, for en rekke materialer som vanlig brukes for medisinske og dentale anvendelser og produkter.

Det er et ytterligere formål for foreliggende oppfinnelse å anvende klordioksydgass som et chemosteriliseringsmiddel med korttidseksponering ved omgivelsestemperaturer, trykk og relative fuktigheter.

Det er et annet formål for foreliggende oppfinnelse å be-nytte klordioksydgass som et chemosteriliseringsmiddel for materialer såsom medisinsk utstyr som forsegles i gassgjennomtrengelige innpakninger.

Det er et primært formål for foreliggende oppfinnelse å be-nytte klordioksydgass som chemosteriliseringsmiddel for ugjennomtrengelige overflater, som kan være tørket for sterilisering.

Fremgangsmåten er særpreget ved det som er angitt i krav 1's karakteriserende del, ytterligere trekk fremgår av kravene 2 og 3.

Målene for foreliggende oppfinnelse nås ved å eksponere mikrobiologisk-kontaminerte overflater såsom slike på medisinsk og dentalt utstyr, for en atmosfære inneholdende en virksom konsentrasjon av klordioksydgass. Klordioksydgassen virker ved å sterilisere overflaten ved omgivelsestemperatur, trykk og fuktigheter. Den effektive konsentrasjon av klordioksydgass kan innstilles på et nivå ved hvilket eksplo-sjon, korrosivitet og restavsetning ikke er betydelige faktorer, og gassen kan brukes i forbindelse med et apparat hvori muligheten for utslipp av en toksisk konsentrasjon av klordioksydgass i arbeids<p>lassatmosfæren minimaliseres.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Klordioksydgass kan fremstilles ved alle i og for seg kjente metoder. En foretrukket metode er spaltning av natrium-klorittløsninger i nærvær av syrer. 'I en utførelsesform av denne metoden behandles en fortynnet løsning av vandig kaliumpersulfat med en fortynnet løsning av vandig natrium-kloritt ved romtemperatur, dvs. ved 20-30°C i et lukket reaksjonskar. Se Rosenblatt, et al., Org. Chem., 28, 2790 (1963). Temperaturen til klordioksydatmosfæren som dannes i rommet over den rørte reaksjonsblanding kan justeres ved utvendig oppvarming eller kjøling. Den ønskede mengde klordioksydgass slippes så inn i et passende eksponeringskammer som fortrinnsvis er delvis evakuert og som inne-holder gjenstander som skal steriliseres. Klordioksydgassen får slippe inn i eksponeringskammeret i blanding med en bæregass som er inert overfor (ikke-reaktiv i forhold til) klordioksyd ved de konsentrasjoner som brukes for steriliseringen. Det endelige innvendige trykk kan justeres, dvs. til en atmosfære eller over, med nitrogen, argon eller en annen inert gass. På slutten av eksponeringsperioden evakueres eksponeringskammeret for å fjerne klordioksydet og spyles med filtrert inert gass eller luft. Det evakuerte klordioksyd kan lett ødelegges ved å føre det gjennom et reduksjonsmiddel, f.eks. ved å føre det gjennom en kolonne av natriumtiosulfatstykker.

Sammensetningen av klordioksydatmosfæren som anvendes for forskjellige steriliseringsbehandlinger kan bestemmes kolorimetrisk ved alle standardmetoder, f.eks. metoden til Wheeler, et al., Microchem. J., 23, 168-164 (1978). En prøve av atmosfæren inne i eksponeringskammeret oppnås via en septumsåpning ved bruk av en gasstett sprøyte. Prøvens volum varieres avhengig av den forventede konsentrasjon av klordioksyd i atmosfæren. Atmosfæren tas fortrinnsvis prøve på ved begynnelsen og slutten av eksponeringsperioden. Sprøyteinnholdene injiseres i en passende beholder, dvs. en cuvette, inneholdende et tilsvarende volumkjemikalier som vil reagere under dannelse av en klordioksydkonsentrasjons-avhengig farge. Når reaksjonen er fullstendig, måles løs-ningens absorbans ved den riktige bølgelengde og klordioksydkonsentrasjonen bestemmes via en referansekurve. Denne metoden kan generelt tilpasses anvendelse av alle velkjente kolorimetriske analysemetoder for klordioksyd.

Sporene til standardprøveorganismen som ble anvendt for å bestemme de effektive steriliseringskonsentrasjoner av klordioksydgass stammet fra Bacillus Subtilis var. niger (ATCC 9372). De tørre sporer fra denne organisme er kjente for å være ekstremt bestandige overfor sterilisering og er ofte blitt brukt for å måle virkningsgraden av gass-steriliseringsmidler. Se f.eks. P.M. Borick og R.E. Pepper, The Spore Problem, i Disinfection, M.A. Benarde, Ed., Marcel Decker, Pub., N.Y. (1970) på sidene 85-102 og A.M. Cook og M.R.W. Brown, Appl. Bact. , 28, 361 (1965). Derfor ble enhver gitt konsentrasjon av klordioksyd ansett effektiv som steriliseringsmiddel hvis en begynnelsespopulasjonpå 10^-10^ sporer ikke viste noen vekst på næringsmédiet etter 9 dagers observasjon etter eksponering for denne konsentrasjonen.

Standardsuspensjoner av sporer av B. Subtilis var. niger ble fremstilt som beskrevet av Dudd og Daley i J_^ Appl. Bacteriol. , 49, 89 (1980). Papirforsøksstrimler for inkubering ble fremstilt ved å sette 0,2 ml av en metanolisk suspensjon av sporene til 7 x 35 mm strimler av forsterilisert Whatman 3 mm papir i glass-Petri-skåler. Papirene ble vakuumtørket

(30 minutter ved 30°C og 75 cm Hg) og holdt ved romtemperatur og fuktighet (20-30°C, 40-60 % relativ fuktighet) før bruk. Sporebelastningen på hver strimmel fremstilt på denne måten var 1,4 x 10 sporer.

Metallfolieprøvestykker ble fremstilt ved å forme 18 x 28 mm firkantet aluminiumsfolie i smale kopper. Disse ble sterilisert i glass-Petri-skåler. Hver kopp ble tilsatt 0,2 ml av en metanolisk suspensjon av sporene. Koppene ble tørket ved omgivelsestemperatur og holdt ved omgivelsestemperatur og fuktighet før bruk. Sporemengden på hver kopp var ca.

1,4 x IO6 sporer.

Folier og papirstrimler i glass-Petri-skåler ble plassert i

et eksponeringskammer og eksponert i opptil 1,0 time for forskjellige konsentrasjoner av klordioksydgass i nitrogen. .4-6 replikasjoner av hver ble gjerne kjørt samtidig. Et område av gasskonsentrasjoner ble anvendt for å bestemme de effektive steriliseringskonsentrasjoner for hver overflate.

Etter eksponering ble papirstrimlene overført til individu-elle rør med et sterilt, vekstfremmende medium, og observert for vekst i passende intervaller. Aluminiumsfoliekoppene ble ristet med glasskuler i vann for å spre sporene. Sporesus-pensjonen ble så bragt i kontakt med passende medieprepa-rater og observert for vekst. Hvis ingen vekst ble obser-

vert etter inkuberingsperioden, ble sterile forhold til-skrevet de eksponerte materialer.

Det ble funnet at eksponering av papirstrimlene for konsentrasjoner ned til ca. 40 mg/l klordioksydgass ved en temperatur på ca. 2 7°C og en relativ fuktighet på ca. 60 % i ca. 1 time førte til en reproduserbar sterilisering av strimlene, dvs. ingen sporevekst ble observert etter en 9 dagers in-kuberingsperiode. Overraskende i lys av etylenoksydets virkning viste sporene seg å ikke være mer resistente når de ble eksponert på aluminium. Konsentrasjoner av klordioksydgass ned til ca. 35 mg/l førte til reproduserbar sterilisering av foliekoppene. For hvert materiale fikk man steri-litet i en rekke forsøk etter eksponering for lavere konsentrasjoner av klordioksyd, innbefattet konsentrasjoner ned til 11 mg/l.

Utøvelsen av oppfinnelsen skal illustreres videre under henvisning til de følgende detaljerte eksempler.

Eksempel 1

En 1000 ml 2-hals rundkolbe ble utstyrt med en dråpetrakt

og magnetrøring. Et innløpsrør for nitrogengass utstyrt med et glassullfilter og en nålventil ble slikt plassert at nitrogen kunne komme inn under overflaten av reaksjonsblandingen. Et utløpsrør ble utstyrt med en nålventil og slikt plassert at gassen kunne passere fra toppen av reaksjonskaret til eksponeringskaret.

En 2000 ml glassreaksjonskjeie utstyrt med en septum-dekket åpning, et manometer, og innløps- og utløpsåpninger ble anvendt som eksponeringsbeholder. Utløpsrøret til 1000 ml kolben ble forbundet med innløpsåpningen til inkubasjons-kjelen.

I et typisk forsøk ble 1000 ml kolben fylt med 100 ml av en

8 % vandig natriumkloridløsning under nitrogen. Alle ventilene ble lukket og en løsning av 2,0 g kaliumpérsulfat i 100 ml vann ble satt dråpevis til under røring. Reaksjonsblandingen ble rørt i 30-45 minutter ved 27°C for å avslutte dannelsen av klordioksydgassen.

Eksponeringskammeret ble tilført 3-6 sporebelagte papirstrimler eller aluminiumsfoliekopper, alle i en individuell glass-Petri-skål. Kammeret ble spylt med nitrogen, lukket og så evakuert (75 cm Hg). Utløpsventilen på røret som fører fra reaksjonsdelen ble åpnet og mengden klordioksydgass ut fra reaksjonskjelen ble kontrollert ved å følge de økede trykkavlesninger på manometeret. Utløpsventilen ble lukket og trykket i eksponeringskjelen ble så foragt til en atmosfære ved innslipp av nitrogen.

Atmosfæren i eksponeringskjelen ble umiddelbart prøvet ved å fjerne 0,5-2,0 ml av atmosfæren ved hjelp av en gasstett sprøyte via septumet. Klordioksydkonsentrasjonen ble målt med metoden til Wheeler, et al., Microchem. J., 23, 160

(1978). Etter 6 0 minutter ble det tatt prøve av atmosfæren igjen. Eksponeringskammeret ble så evakuert og fylt igjen med filtrert luft. Evakuerings- og gjenfyllingstrinnene ble gjentatt, kammeret ble åpnet og innholdene fjernet under sterile betingelser.

Papirstrimlene ble overført aseptisk til enkelte rør av typticase soya medium og inkubert ved 37°C. Observasjoner for å bestemme nærvær eller mangel på sporevekst ble fore-tatt etter 2 4 og 48 timer. Slike rør som ikke viste vekst etter 48 timer ble inkubert i én uke og observert hver 24. time. Hvis ingen vekst ble observert etter 1 uke, ble strimmelen ansett som negativ eller sterilisert.

Etter eksponering ble foliene overført i enkelte rør inneholdende 20 ml sterilt vann og noen få glasskuler. Etter kraftig røring for å spre og oppslemme sporene, ble 0,1 ml av suspensjonen plassert in duplo på en plate av typticase soya agar. Platene ble inkubert ved 37°C og observert som beskrevet ovenfor for papirstrimlene. Passende kontroll-strimler og folier ble prøvet for disse bestemmelser. Resultatet av 18 spesifike forsøk er sammenfattet i tabell I som eksempel 2-19.

Resultatene av eksempel 2-19 viser at en klordioksydkonsentrasjon på minst 40 mg/l er effektiv ved sterilisering av papirstrimler kontaminert med tørre B_;_ Subtilis sporer, og må derfor antas å drepe alle andre tilstedeværende mikro-organismer. De spredte tilfeller av vekst som observeres i eksempel 5, 7 og 14 kan hovedsakelig tilskrives tilfeldige eksperimentelle feil. Det antas at en mer omfattende kontroll av laboratoriemetoden og av de biologiske standarder ville vise effektiv sterilisering over hele området av de anvendte gasskonsentrasjoner. Lignende konsentrasjoner ville forventes å sterilisere andre typer porøse organiske overflater såsom gummi, gassgjennomtrengelige plast, svamp, plante-materiale, tre og lignende uten å forårsake nevneverdig spalting eller restavsetning.

En klordioksydkonsentrasjon på minst 35 mg/l er tilstrekkelig til å sterilisere aluminiumsfolie kontaminert med tørre sporer. Veksten observert på folie i eksempel 6 skyldes sannsynligvis en tilfeldig eksperimentfeil, da et område av lavere gasskonsentrasjoner gjennomgående førte til sterilisering. Disse resultater fører til den antagelse at andre ikke-porøse overflater som normalt er ugjennomtrengelige overfor gass-steriliseringsmidler lett ville steriliseres under lignende betingelser, såsom sådanne for medisinske eller tannmedisinske instrumenter eller utstyr dannet av metaller såsom rustfritt stål, platert stål, aluminium og nikkel eller av ikke-porøse plaster, porselen, keramiske materialer eller glass.

Klordioksydgass er også meget brukt for å sterilisere sporestrimler som kan kjøpes, hvilke er forseglet i gassgjennomtrengelige papirinnpakninger. En fremgangsmåte som kan brukes for å sterilisere slike materialer er beskrevet nedenunder.

Eksempel 2 0

Seks "Spordi" papirsporestrimler (American Sterilizer Corp., Erie, Pa.), hver inneholdende en blanding av sporer av B. Subtilis og B^ S te a ro the rmoph i1us (NTCT 10003) og hver inn-pakket i en forseglet, steril forpakning av pergaminpapir eksponeres for atmosfærer inneholdende 50 og 100 mg/l klordioksydgass som beskrevet i eksempel 1. De forseglede sporestrimler fjernes fra eksponeringskammeret, åpnes under sterile betingelser og inkuberes som beskrevet i eksempel 1. Vekstnivåene observeres etter 9 dagers inkubering, hvilke viser at strimlene ble effektivt sterilisert under disse betingelser.

Det forventes derfor at klordioksydgass effektivt vil sterilisere kontaminerte overflater som er forseglet i gassper-meable beholdermaterialer såsom belagt eller ikke-belagt papir, plastfolier og lignende uten vesentlig å reagere med beholdermaterialene. Effektive konsentrasjoner av klordioksyds evne til lett å trenge gjennom slike innpakninger ville finne anvendelse ved sterilisering av medisinske produkter som fortrinnsvis steriliseres etter forpakning for å holdes i steril tilstand under forsendelse og lagring.

Således er det vist at klordioksydgass er et effektivt chemosteriliseringsmiddel for en rekke tørre overflater under betingelser av omgivelsestemperatur, trykk og fuktighet. Overflater forseglet i gassgjennomtrengelige materialer steriliseres også effektivt under disse betingelser. Selv om effektive konsentrasjoner for sterilisering er foreslått ved fremgangsmåtene i de overnevnte eksempler, antas det at lavere konsentrasjoner også ville være virksomme for å sterilisere de aktuelle materialer.

i

Claims (3)

1. Fremgangsmåte ved sterilisering av gassimpermeable overflater med klordioksyd, karakterisert ved at overflatene bringes i kontakt med en atmosfære inneholdende gassformig klordioksyd ved en temperatur som ikke vesentlig overstiger omgivelsestemperaturen og holdes i kontakt med denne gassatmosfære, fortrinnsvis i en tidsperiode som overstiger 1 time.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at overflaten bringes i kontakt med en atmosfære inneholdende 11-40 mg klordioksyd/1.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at overflaten bringes i kontakt med en atmosfære som omfatter nitrogen og klordioksyd .