Généralités sur les procédés de stérilisation

Mode d ’action des agents stérilisants Cible : macromolécules des micro-organismes (protéines de structure, enzymes, ARN, ADN) Vapeur : coagulation et hydrolyse des protéines Chaleur sèche : coagulation et oxydation des protéines Oxyde d ’éthylène et formaldéhyde : alkylation des protéines -COOH -COO-CH-2CH2OH P - NH2 + CH2-CH2 P -NH-CH2-CH2OH -CHOH O -CH2-O-CH2-CH2OH -SH -S-CH2-CH2OH Radiations ionisantes : ionisation (exc. molécules) ions, radicaux libres très réactifs cassure de l ’ADN, ARN

Températures des différents procédés de stérilisation Températures °C Dépyrogénisation 250°C - Chaleur sèche 160-180°C - Vapeur 115-138°C - 140°C Flash Pasteurisation 75-90°C Pasteurisation Formol 56-80°C - 60-70°C Tyndallisation Oxyde d ’éthylène 37-55°C - Plasma 45°C - Radiations ionisantes -20-25°C - Filtration 1-30°C -

Pharmacopée européenne III (1997) 5-1-1- Méthodes de préparation des produits stériles Concerne les médicaments et non les d.m. Autant que possible, stérilisation dans le récipient définitif = stérilisation terminale Notion d ’assurance de stérilité (N.A.S.) : pour la chaleur ou l ’irradiation ; différents niveaux. Libération paramétrique autorisée pour ces méthodes totalement validées. Méthodes proposées combinées ou modifiées si procédures validées Surveillance des paramètres critiques

Pharmacopée européenne III (1997) 5-1-1- Méthodes de préparation des produits stériles STERILISATION TERMINALE Vapeur : saturée recommandée Enregistrement température et pression Référence : 121°C - 15 min Pas d ’I.B., N.A.S. 10-6 Chaleur sèche : référence : 160°C - 2 h Enregistrement température Dépyrogénisation : > 220°C ; réduction de 3 log

Pharmacopée européenne III (1997) 5-1-1- Méthodes de préparation des produits stériles Irradiation ( ou faisceau éléctrons) : Référence : 25 kGy Contrôle dosimétrique Pas d ’I.B., N.A.S. 10-6 Gaz (oxyde ethylene ,plasma): à n ’utiliser qu ’en dernier recours à l’hopital Mesure temps, t°, [ ] gaz Doit utiliser un indicateur biologique. Pour O.E : Désorption à assurer et dosage O.E résiduel

Pharmacopée européenne III (1997) 5-1-1- Méthodes de préparation des produits stériles FILTRATION Préparation dans des conditions propres à empêcher la contamination Stérilisation de l ’équipement, récipients et fermetures Membranes de porosité  0,22 µm ou équivalent Intégrité du filtre vérifiée avant et après utilisation PREPARATION ASEPTIQUE Composants préalablement stérilisés, puis réunis dans des conditions et installations propres Validation du procédé par simulation Essai de stérilité obligatoire

Selon B.P.P.H de 2001: La stérilisation par chaleur sèche est proscrite La stérilisation par stérilisateur à billes est interdite Stérilisation de rèfèrence : vapeur d’eau saturée à 134°C pendant 18 minutes

La stérilisation à la vapeur d’eau

L’autoclavage (autoclave à charge poreuse) est le seul procédé de stérilisation recommandé : réglage en routine à 134°C,  18 min

La vapeur d ’eau Qualitatif Quantitatif Vapeur saturée sèche Titre = vapeur EN 285 : > 0,9 eau (>0,95 charges métalliques) Ni surchauffée :  25 K ( 2 K pendant 2 dernieres min) Ni sursaturée Gaz incondensable  3,5% Ptotale gaz = Pvapeur + Pair Quantitatif Vaporisation Chal. tot. vap. = enthalpie Chaleur sensible t° -->ébullition + chaleur latente vaporisat. ébullition --> vapeur = 539 kcal/kg Condensation 1 kg vapeur libère 539 kcal en se condensant

Correspondance température-pression en vapeur saturante Table de Regnault Température °C Pression relative Pression absolue (effective) bar hPa 112 0,52 1 533 115 0,67 1 683 121 1,02 2 033 125 1,30 2 313 134 2,05 3 063 136 2,20 3 213 138 2,40 3 413 Formule empirique de Duperray : P =  4 100

Stérilisateurs vapeur Norme NF EN 285 (10/97) : grand stérilisateur de capacité > 54 litres Norme NF EN 13060 (11/04) :petit stérilisateur de capacité < 54 Litres de type B pour DM emballés Norme NF EN 554 (10/94) et guide d’application (2002) :validation et contrôle de routine de la stérilisation à la vapeur d’eau

Cycle avec injections sub- et supra-atmosphériques

Couples temps/température (2,05 bar)  18 minutes (risque de transmission de MCJ) 125°C de 15 à 20 minutes * (1,3 bar) 121°C 20 minutes * (1,0 bar) * selon F0 spécifiée et atteinte, après validation 1minute à 134°C équivaut à 20 minutes à 121°C 1minute à 125°C équivaut à 2,5 minutes à 121°C

Valeur stérilisatrice Fo Valeur stérilisatrice Fo exprimée en minutes: temps équivalent à une stérilisation à la température de 121°C EX: 134°C à 18 minutes (Fo de 360 minutes).Ce cycle équivaut à un cycle à 121°C pendant 360 minutes

Stérilisation par la vapeur d ’eau Avantages / Inconvénients procédé le plus fiable efficacité la meilleure, même vis-à-vis des ATNC paramètres réduits et maîtrisables : température, pression et temps libération paramétrique de la charge utilisation d ’un produit non toxique : l ’eau procédé le plus rapide : libération possible de la charge en moins d ’une heure procédé peu coûteux par rapport aux autres

Stérilisation par la vapeur d ’eau Avantages / Inconvénients INCONVENIENTS limitée aux objets thermorésistants et hydrorésistants utilise un appareil sous pression nécessite une maintenance rigoureuse nécessite un « permis de conduire » consommation d ’eau installation coûteuse

La stérilisation par la vapeur d ’eau à l ’hôpital La stérilisation par la vapeur d ’eau à l ’hôpital ? Un procédé révolutionnaire… mais qui a des exigences ! - de maintenance - de sécurité : formation spécifique du personnel pour « conduire les autoclaves - de performances : efficacité d ’extraction d ’air et de séchage dans un temps le plus court possible Un procédé ancien qui a encore beaucoup d ’avenir !

Les contrôles de la stérilisation par la vapeur d’eau

Libération paramétrique « Libération de la charge au seul examen des paramètres physiques* obtenus au cours d’un cycle de stérilisation pour un procédé validé » * Inutilité des indicateurs biologiques

Performances à obtenir Températures : Dans la bande des températures : 0 +3K (t° spécifiée : 134°C  137°C) Variations intra capteur :  1K Variations inter capteurs :  2K Saturation vapeur : ± 1K, ±45 mbar Temps d’équilibrage : < 15 s à < 30 s (selon v stérilisateur < ou > 800 L) Temps de maintien : > temps spécifié

La stérilisation par l’oxyde d’éthylène

Un peu de chimie… H H C C H O H Corps très réactif par rupture du pont époxy M = 44 g D = 1,49  plus lourd que l’air

Toxicité de l ’oxyde d ’ éthylène * Explosion, inflammabilité : 3 - 100 % dans l ’air * Risques toxiques : - Etat liquide : irritation, lésions, brûlures, oedème, nécrose, hypersensibilité - Dans l ’atmosphère : 1000 ppm : irritation OAP mort (seuil olfactif : 700 ppm) - O.E. résiduel dans les d.m. : - irritation, brûlures cutanées - allergie, anaphylaxie - sténose trachéale, œdème, cyanose - collapsus après synd.hémorrag.malin - hémolyse, complications rénales

Le mélange des procédés de stérilisation seul interdit est : PVC + R + OE  OK

Toxicité éthylène chlorhydrine et éthylène glycol Ethylène chlorhydrine (2-chloro éthanol) toxicité percutanée, tissulaire +++ (x2OE) réactions type inflammatoire : sténose trachéale, ischémie cardiaque, hypothermie mutagène, teratogène, non cancerigène Ethylène glycol toxicité tissulaire légère (1/46 OE) n ’apparaît qu ’en cas de taux très élevé

Bouteilles OE/Freon

Installation industrielle 60 m3

Indicateurs physico-chimiques classe 6 ISO

Taux d ’oxyde d ’éthylène résiduel dans les dispositifs médicaux EN 30 993-7-2 : résidus de stérilisation à l ’OE En fonction de la durée de contact : limitée 24 h, prolongée < 30 j, permanente >30 j Extraction à l ’eau avec simulation d ’utilisation Notion de dose maximale d ’exposition : pour une vie : OE : 2,5 g (soit 0,1 mg/j) EC : 50 g (soit 2 mg/j) mensuelle : OE et EC : 60 mg/mois quotidienne : OE : 20 mg/j EC : 12 mg/j

Avantages/inconvénients Stérilisation par O.E. Procédé n’endommageant pas les dm thermosensibles Compatible avec la cellulose Coût raisonnable

Avantages/inconvénients Stérilisation par O.E. INCONVENIENTS Totalement inefficace vis à vis des ATNC Installations dangereuses Toxicité de l’OE pour le personnel, le malade et l’environnement Dosage OE résiduel obligatoire 4 paramètres à maîtriser Pas de libération paramétrique ; Indicateur biologique obligatoire

H C O Formaldéhyde = méthanal, aldéhyde formique, méthylique, oxyde de méthylène Solution aqueuse (--> 37 %) = formol, formaline (US) avec stabilisants (méthanol) Forme des hydrates (1 à 3 H20) Polymères : hydratés : paraformaldéhyde non hydratés : polyoxyméthylène, trioxyméthylène gaz très instable à t°< 80°C ou à faible cc à t° amb sinon : formaldéhyde polyoxyméthylène

Risques inhérents à l ’utilisation du formaldéhyde (1/2) Risques d ’inflammation, d ’explosion : nuls Risques toxiques : Pour le manipulateur : formol liquide : contact : irritation de la peau, des yeux, lésions de la cornée, allergie ingestion : lésions orales, gastro-intestinales, nausée, douleur, spasme laryngé, collapsus respiratoire, lésions rénales, hématémèse, coma, mort formol liquide gazeux : seuil olfactif : 0,5 à 1 ppm légère irritation : 2 à 3 ppm incommodation : 4 à 5 ppm suffocations, palpitations : 10 à 20 ppm O.A.P. : 50 à 100 ppm

Risques inhérents à l ’utilisation du formaldéhyde (2/2) Pour le patient en contact avec un matériel insuffisamment désorbé Aucune donnée actuelle Pas de taux résiduel proposé

Avantages/inconvénients Stérilisation par le formaldéhyde permet la stérilisation des objets thermosensibles produit peu toxique pour le personnel, le malade et l ’environnement produit peu coûteux ne nécessite a priori pas de désorption

Avantages/inconvénients Stérilisation par le formaldéhyde INCONVENIENTS n ’inactive pas les ATNC, au contraire les fixe ! procédé difficile à maîtriser contrôles difficiles à réaliser pas de norme pour la validation cycle long --> aucun avenir en France

La stérilisation par diffusion d ’H2O2 et phase plasma

Le plasma, 4ème état de la matière, est un gaz mélange d’ions et de radicaux libres

Mode d ’action H2O2 Liquide H2O2 Gaz OH• •HO2 Plasma H2O + O2 Résidus

Caractéristiques Température : 45°C Humidité : néant Durée du cycle : 60 à 75 min Toxicité : néant Volumes des cuves : 50, 100 (70 L charge utile), 200 L Installation : 220 - 380 V Contre-indications : cellulose, liquides

Avantages/inconvénients Stérilisation par H2O2-plasma permet la stérilisation des objets thermosensibles, température peu élevée produit peu toxique cycle rapide

Avantages/inconvénients Stérilisation par H2O2-plasma INCONVENIENTS beaucoup de restrictions à l ’utilisation : longueur, largeur lumières, cellulose, humidité inactivation des ATNC installation très coûteuse à l ’achat et au fonctionnement aucun réglage possible en routine

Stérilisation par rayons 

IONISOS (Montluel 69)

Irradiateur  (Ionisos)

Irradiateur IONISOS

Stérilisation par faisceaux d’électrons accélérés (# rayons -)

Schéma de l’installation du CARIC

Avantages/inconvénients Stérilisation par radiations ionisantes permet la stérilisation des objets thermosensibles, température ambiante pas de radioactivité induite stérilisation en continu deux paramètres seulement permet la libération paramétrique rapidité de la stérilisation par électrons accélérés

Avantages/inconvénients Stérilisation par radiations ionisantes INCONVENIENTS n ’inactivent pas les ATNC comportement des polymères à l ’irradiation : bonne tenue, ou rigidité ou fêlures ou coloration lenteur de la stérilisation par rayons  pas d ’installation hospitalière ; coût de l ’installation très élevé

= Conditions de conservation de l’état stérile Transport Stockage = Conditions de conservation de l’état stérile

« Ne pas utiliser si l ’emballage est endommagé » NF EN 868-5 la vérification de l ’intégrité de l ’emballage est l ’ultime contrôle, sous la responsabilité de l ’utilisateur

Conclusions

Principes de base en stérilisation « La spore représente la base du monde réel ; le prion représente la base du monde virtuel » « La stérilisation n ’est pas un acte magique » « La stérilisation par la vapeur d ’eau est le procédé de référence » « On ne stérilise bien que ce qui est propre » « On ne stérilise bien que ce qui est sec » « C ’est de l ’emballage que dépend la conservation de l ’état stérile » « Toute stérilisation doit faire l ’objet de contrôle » « A lui tout seul, un contrôle correct ne peut affirmer la stérilité d ’une charge ; à lui tout seul, un contrôle fiable peut prouver une défaillance » « Toute stérilisation ou toute désinfection doit être tracée »

La stérilité d ’un produit n ’est pas négociable car la sécurité du malade M.J. Meifredy