Приложение С (справочное). Объяснение требований к интегрирующим индикаторам и их связь с требованиями к биологическим индикаторам, приведенным в ISO 11138, и с микробиологической инактивацией

Приложение С
(справочное)

Объяснение требований
к интегрирующим индикаторам и их связь с требованиями к биологическим индикаторам, приведенным в ISO 11138, и с микробиологической инактивацией

С.1 Пар

С.1.1 Введение

Интегрирующие индикаторы разработаны так, чтобы реагировать на критические переменные режима стерилизации аналогично биологическим индикаторам (БИ). В настоящем стандарте для объяснения действия интегрирующего индикатора использованы требования для БИ, применяемых по ISO 11138-3 для паровой стерилизации.

Далее даются общие положения и детальное объяснение требований для интегрирующих индикаторов (класс 5), указанных в разделе 11.

С.1.2 Общие положения

ISO 11138-3 устанавливает, что БИ для паровой стерилизации должен иметь не менее 1,5 мин, минимальное число тест-организмов должно быть , a z должно быть больше 6. Значение z для многих видов Geobacillus stearothermophilus часто приближается к 10 (см. ISO 14161). В теоретических расчетах, относящихся к валидации процессов паровой стерилизации, например, величины , обычно используют z = 10 [18].

Действие БИ может быть также определено окном выживания - гибели (ОВГ), которое из вышеприведенных данных при 121°С обычно составляет 4,5 мин выдержки в насыщенном паре для выживаниям 13,5 мин для гибели. ОВГ рассчитывается следующим образом:

время выживания = (lg Р - 2) ;

время гибели = (lg Р + 4) ,

где lg - десятичный логарифм;

Р - заданное число микроорганизмов;

- величина десятикратного сокращения при 121°С, в минутах.

С.2 Связь между контрольным значением интегрирующего индикатора и инактивацией БИ

Для того, чтобы добиться уровня инактивации популяции микроорганизмов не менее , необходимо выдержать БИ = 1,5 мин и популяцией при температуре 121°С в течение 16,5 мин.

Поэтому ()1,5 = 16,5 мин.

Таким образом для интегрирующего индикатора (класс 5) минимальное КЗ, т.е. время, при котором индикатор достигает конечного значения при 121°С, должно быть не менее 16,5 мин.

При задании КЗ не менее 16,5 мин, устанавливается прямое соотношение между конечным состоянием интегрирующего индикатора и удовлетворительным уровнем инактивации для равнозначного БИ и, следовательно, действительной завершенностью стерилизационного процесса.

В случае, когда изготовитель определяет КЗ при 121°С больше чем 16,5 мин, за то время, за которое индикатор достигнет своего конечного состояния, может быть достигнут более значительный уровень инактивации и, следовательно, больший фактор безопасности. И все же, как бы то ни было, при испытании интегрирующий индикатор должен достигать или превзойти свое конечное состояния при выдержке за период времени, равный КЗ.

Приведенное выше положение является обязательным условием для интегрирующего индикатора.

Что касается условий недостижения конечного состояния, теоретически один БИ будет показывать отсутствие прорастания после времени выдержки, достаточного для сокращения популяции до менее чем одного выжившего организма. Однако, когда используется несколько БИ, время выдержки, указанное выше, превышает требуемое из-за естественного разнообразия, присущего биологическим системам. Так, если испытать 50 или более БИ при времени выдержки, которое требуется для сокращения популяции до теоретического уровня инактивации, составляющего менее , существует вероятность прорастания (см. ISO 14161). Определение ОВГ показывает, насколько больше должно быть время для инактивации. Так время экспозиции (lg Р + A)D используется для определения времени инактивации, т. е. дальнейшее сокращение популяции на 4lg проходит через точку одного выжившего организма на единичный объект, а именно . Можно предположить, что единичные БИ смогут показать пророст при уровне инактивации , но ни один при .

Приняв эти критерии для определения условия недостижения конечного состояния интегрирующего индикатора для 121°С при популяции БИ cD = 1,5, находим, что для достижения уровня требуется сокращение на 7lg. Необходимое для этого время экспозиции составляет:

(lg P + 2)D = 10,5 мин.

Так интегрирующий индикатор не должен достигать конечного состояния при выдержке в условиях насыщенного сухого пара при 121°С в течение 10,5 мин. Однако изготовитель может задать при 121°С КЗ, превышающее 16,5 мин, в этом случае условия экспозиции для недостижения конечного состояния индикатора должны быть связаны с КЗ, определенным изготовителем, и составлять не менее 10,5 мин. Используя 10,5 мин как базовое значение для условия недостижения конечного состояния и 16,5 мин как базовое значение для условия достижения, получаем:

10,5/16,5 = 0,636.

Так для индикатора с КЗ более 16,5 мин, время экспозиции для условия недостижения конечного состояния должно составлять 63,6% от КЗ. Индикатор не должен достигать конечного состояния при выдержке в насыщенном сухом паре при 121°С в течение 63,6% от КЗ.

По сравнению с БИ КЗ интегрирующего индикатора соответствует достижению сокращения популяции на 11lg. 63,6% от КЗ связано с временем, требуемым для достижения сокращения популяции на 7lg. Так значение D БИ, соответствующего ISO 11138-3, связано с критическим значением интегрирующего индикатора следующим образом:

(lg Р + 6) D = КЗ;

(5 + 6)1,5 = 16,5,

т.е. 11lg сокращает популяцию до уровня .

Отсюда:

D = КЗ/(lg P + 6) = КЗ/11.

Для БИ прорастание наблюдается при времени экспозиции (время выживания, ВВ) равном

(lg P + 2)D = BB,

подставляем в D:

.

Теперь lg Р + 2 = 7.

Отсюда .

Тогда .

Так, для интегрирующего индикатора время экспозиции, когда он не должен достигать конечного состояния, составляет 63,6% от КЗ.

С.3 Сравнение с требованиями для интегрирующих индикаторов по ISO 11140-1:1995

ISO 11140-1:1995 требует, чтобы интегрирующий индикатор не достигал конечного состояния при выдержке при его КЗ минус 1°С от температуры и минут 15% от времени. Для интегрирующего индикатора с КЗ 16,5 мин при 121°С, условие недостижения конечного состояния должно наблюдаться, когда индикатор будет выдержан при 120°С в течение 14,025 мин. Соответственно, для БИ, если он имеет , равное 1,5, и z = 10°С, тогда D при 120°С будет:

,

где - значение D при 120°С;

- значение D при 121°С;

- рабочая температура (в данном случае 120°С);

- ссылочная температура (в данном случае 121°С);

= .

Предполагая, что БИ имеет популяцию, равную , тогда логарифм сокращения, достигнутый при экспозиции БИ при 120°С в течение 14,025 мин, равен:

14,025/1,88 = 7,427,

т.е. 7,4lg сокращения.

Так логарифм уровня выживания для биологического индикатора будет:

5 - 7,427 = -2,427.

Отсюда - сохранившаяся популяция будет составлять:

Полученное значение очень близко к требованиям, указанным в настоящем стандарте, т.е. интегрирующий индикатор должен показывать недостижение конечного состояния при времени экспозиции, обеспечивающим сокращение популяции на 7lg, т.е. снижение до уровня .

Предложенные требования, перечисленные выше, очень похожи на предыдущие требования для вышеприведенного примера.

Принимая для БИ z = 6, значение D при 120°С будет составлять:

Предполагая, что популяция для БИ равна , тогда логарифм сокращения при экспозиции индикатора при 120°С в течение 14,025 мин, будет:

14,025/2,2 - 6,375.

Так, уровень выживания для БИ будет:

.

Принимая для БИ z = 14:

.

Предполагая, что популяция для БИ равна , тогда логарифм сокращения при его экспозиции при 120°С в течение 14,025 мин, будет:

14,025/1,7681 = 7,93.

Так, уровень выживания для БИ будет:

.

Обобщенные результаты всего вышеизложенного приведены в таблице С.1.

Таблица С.1 - Уровень выживания биологического индикатора

	z = 6	z = 10	z = 14
Уровень выживания биологического индикатора

Проверка этих значений при максимальной температуре:

Если интегрирующий индикатор имеет КЗ при 135°С, равное 0,66 мин, а БИ имеет , равное 1,5, популяцию и z, равное 10°С, тогда D при 135°С будет:

.

Для условий достижения конечного состояния сокращение 11lg достигается за

.

Для условий недостижения конечного состояния 7lg достигается за

Согласно требованиям, интегрирующий индикатор должен показывать недостижение конечного состояния при

.

Используя предварительно определенные критерии для условия недостижения конечного состояния: минус 1°С и минус 15% означает недостижение конечного состояния при 134°С и 0,56 мин.

Для БИ:

.

Экспозиция при 0,56 мин обеспечивает: 0,56/0,075 = 7,47lg сокращения.

Следовательно, уровень выживания будет:

,

что опять близко к условиям недостижения КЗ, установленным выше, т.е. .

С.4 Оксид этилена

ISO 11138-2 указывает, что БИ для режима стерилизации ЭО, должен иметь значение D не менее 2,5 мин при 54°С, относительной влажности 64%, 600 мг ЭО/л и максимальную популяцию . На основе значений, определенных выше, работоспособность БИ может быть определена ОВГ со стандартными значениями: выживание при 54°С - не менее 10 мин, гибель - не более чем 25 мин. ОВГ может быть рассчитано из:

время выживания = (Ig Р - 2)D;

время гибели = (Ig Р + 4)D.

Если достигнута конечная вероятность выживания популяции микроорганизмов, равная , то изделие можно промаркировать как "стерильное".

На основе вышеприведенной информации, необходимо выдержать БИ с D = 2,5 и популяцией при температуре 54°С, 600 мг ЭО/л и относительной влажностью 60% в течение 30 мин для достижения уровня инактивации КН.

Так

Для обеспечения адекватного уровня инактивации в эквивалентном БИ для интегрирующего индикатора (класс 5) минимальное контрольное значение, т.е. время, при котором достигается конечное состояние, не должно быть менее 30,0 мин.

В случае, когда КЗ времени при 54°С, 600 мг ЭО/л и относительной влажности 60% составляет более 30,0 мин, тогда при достижении индикатором конечного состояния будет обеспечен более высокий уровень инактивации. Тем не менее, интегрирующий индикатор должен достигать или перейти конечное состояние при времени выдержки, равном КЗ.

Все вышеизложенное относится к соблюдению условий стерилизации; ниже приведены рассуждения относительно нарушения условий стерилизации.

Теоретически один БИ будет показывать отсутствие прорастания после времени выдержки, достаточного для сокращения популяции до менее чем одного выжившего организма. Однако, когда используется несколько БИ, время выдержки, указанное выше, превышает требуемое из-за естественного разнообразия, присущего биологическим системам. Так, если испытать 50 или более БИ при времени выдержки, которое требуется для сокращения популяции до теоретического уровня инактивации, составляющего менее , существует вероятность прорастания. Это отражено в определении характеристик выживания - гибели, где время выдержки (Ig Р + 4)D используется для определения времени инактивации, т.е. дальнейшее сокращение популяции на 4lg проходит через точку одного выжившего организма на единичный объект, а именно . Так можно ожидать, что некоторые БИ могут показывать прорастание при уровне инактивации , но ни один при . Применяя эти критерии для определения условий недостижения конечного состояния для интегрирующего индикатора, получаем, что сокращение на 8lg требуется для достижения уровня при 54°С, 600 мг ЭО/л и относительной влажности 60% при популяции и D = 2,5.

Требуемое для этого время экспозиции:

.

Отсюда: интегрирующий индикатор не должен достигать конечного состояния при выдержке при 54°С, 600 мг ЭО/л и относительной влажности 60% в течение 20 или менее мин. Однако, изготовитель может указать при 54°С КЗ времени большее, чем 30,0 мин, следовательно, условие недостижения конечного состояния должно быть связано с этим значением и быть не менее 20 мин. Используя 20 мин как основание для условия недостижения и 30,0 мин для условия достижения конечного состояния, получаем:

20/30 = 0,667.

Для индикатора с КЗ, превышающим 30,0 мин, время для недостижения конечного состояния должно составлять 66,7% от его КЗ. Индикатор должен показывать недостижение конечного состояния при выдержке при 54°С, 600 мг ЭО/л и относительной влажности 60% в течение 66,7% от критического значения.

Говоря биологическими терминами, КЗ индикатора соответствует времени, необходимому для достижения сокращения популяции на 12lg, а 66,7% от КЗ соответствует времени, необходимому для достижения сокращения на 8lg.