汽化过氧化氢过程化学指示物测试

汽化过氧化氢过程化学指示物测试详解

汽化过氧化氢作为一种广谱、高效的低温灭菌方法，广泛应用于制药工业洁净室、生物安全实验室、隔离器、医疗器械等对无菌要求严苛的领域。其灭菌效果高度依赖于灭菌舱体内过氧化氢蒸汽的浓度、分布均匀性、温湿度以及作用时间等关键参数。化学指示物作为一种实时、直观的过程监测工具，在验证和日常监控这些关键参数是否达到预设要求方面扮演着至关重要的角色。

一、 为何需要化学指示物？

汽化过氧化氢灭菌过程虽然有效，但存在潜在风险：

• 参数敏感性： 浓度、湿度、温度、均匀性等参数细微偏差即可能显著影响灭菌效果。
• 过程不可见： 注入的过氧化氢蒸汽及其分布状态无法通过肉眼直接观察评估。
• 生物指示物滞后性： 生物指示物（含高抗性微生物孢子）需经培养才能确认是否被杀灭（通常24-72小时），无法实时反馈灭菌循环是否合格。

化学指示物通过其特定的物理或化学变化（通常是颜色变化），能够在灭菌循环结束后立即提供视觉化的结果，回答一个核心问题：该位置是否暴露于预设的灭菌条件（足够的过氧化氢浓度/剂量和温湿度）下达成了预定时间？ 它是过程控制的重要一环。

二、 化学指示物的核心工作原理

化学指示物的设计利用了过氧化氢的强氧化性。其内含的敏感化学物质（指示剂）在特定浓度的过氧化氢蒸汽、特定温湿度环境下暴露足够时间后，会发生不可逆的化学反应，通常表现为颜色的明显改变（如淡色变为深色）。

一个简化的原理反应式可表示为：
指示剂 (初始颜色) + H₂O₂ (汽态) → 反应产物 (最终颜色)

• 反应速率和程度取决于局部环境的H₂O₂浓度、温度和湿度。
• 指示剂的选择和处理工艺确保了其变化阈值对应于灭菌过程验证中确定的关键参数要求。

三、 汽化过氧化氢化学指示物的主要类型

根据国际标准（如ISO 11140系列）和应用目的，常用的有以下几类：

1. 一类：过程指示物：

   • 用途： 贴于每个待灭菌物品包的外表面。
   • 功能： 最基础的指示，仅表明该物品包经历了一个灭菌过程。颜色变化只能区分“处理过”和“未处理过”。
   • 重要性： 防止已灭菌物品与未灭菌物品混淆，是操作层面的基本安全保障。
   • 局限性： 不能证明灭菌参数（浓度、时间）是否达到有效水平，不能替代灭菌效果验证。

2. 二类：特定测试指示物：

   • 用途： 用于灭菌设备特定的性能测试（如空舱分布测试），而非日常物品灭菌。
   • 示例： Bowie-Dick测试（或等效测试）指示物，用于检测灭菌舱内蒸汽（或在此语境下，过氧化氢蒸汽）的穿透性和移除空气的能力。

3. 三类：单参数指示物：

   • 用途： 用于特定灭菌过程的特定关键参数监测。
   • 功能： 对单一关键变量（通常为累积剂量或最低暴露浓度）敏感，并在该参数达到预设阈值时发生反应（颜色变化）。例如，设计为在规定时间内暴露于特定最低浓度H₂O₂蒸汽下才变色的指示物。
   • 重要性： 提供比一类指示物更具体的过程参数达标信息。

4. 四类：多参数指示物：

   • 用途： 应用最广泛、价值最高的日常监测和验证工具。通常贴于物品包内部（最难灭菌位置）或舱内特定挑战点。
   • 功能： 对灭菌过程中的**多个关键参数（通常是时间、温度、过氧化氢浓度/剂量的综合作用）**敏感。其颜色变化的反应阈值（如从淡黄色变为绿色或棕色）经过精心设计和严格标定，模拟了生物指示物被杀灭的难度（即具有特定的灭菌暴露值）。
   • 重要性： 提供接近生物指示物挑战性的实时反馈，是验证灭菌循环有效性和评估舱内最难灭菌位置条件是否达标的首选化学工具。一个合格的多参数指示物变色，意味着该位置的物理参数条件足以杀灭相应抗性的生物指示物。

5. 五类：综合指示物：

   • 用途： 验证和监控。
   • 功能： 设计要求其反应值（导致完全变色的最小灭菌剂量）与灭菌过程设定的目标生物指示物的存活值（通常为10⁶的孢子被杀灭）精确对应。其变色意味着该位置接收到的剂量足以杀灭对应的BI。
   • 重要性： 提供最具代表性的化学指示结果，理论上结果应与生物指示物结果高度一致（仍需定期用BI验证）。
   • 注意： “五类”标签的使用存在争议，一些标准机构更倾向于具体描述其性能特征（如临界参数指标值）而非类别标签。但其核心作用是明确的：模拟BI的响应。

四、 化学指示物测试的执行流程

1. 选择与准备：

   • 根据灭菌过程验证要求和应用场景（日常监控、性能确认、空舱测试）选择合适的类别（通常四类或多参数指示物是监测关键位置的首选）。
   • 仔细阅读说明书，确认其适用的灭菌循环参数范围（温度、湿度、H₂O₂浓度）、变色要求（完全变色或特定色调）和有效期。
   • 检查指示物包装是否完好无损，指示窗口是否清晰可见。

2. 布放：

   • 关键原则： 将指示物放置在预先确定的、最难被灭菌剂到达或条件最不利的位置（基于灭菌过程验证中的温度/浓度分布测试结果）。这些位置通常包括：
     • 大型设备内部深处或死角
     • 管道接口内部
     • 多孔材料（如织物）包裹的物品内部
     • 灭菌舱内远离注汽口或靠近冷凝点的区域
     • 待灭菌物品包的中心或底层
   • 数量： 根据灭菌舱容积、装载复杂性、验证方案要求决定。验证时用量多，日常监控可适当减少但需覆盖关键点。

3. 灭菌循环运行：

   • 将装载了待灭菌物品和化学指示物的灭菌器按既定程序运行设定的循环（包括准备、注汽、灭菌、通风等阶段）。

4. 结果判读：

   • 时机： 循环结束，灭菌器完成通风并达到安全进入条件后，立即取出指示物进行判读。避免延迟判读或暴露在强光下，以防褪色影响结果。
   • 方法：
     • 将指示物变色区域（通常是一个或多个色块或移动的染料前端）与制造商提供的标准比色卡或对照色条进行仔细比对。
     • 清晰阅读说明书规定的“合格”变色标准。对于多参数指示物（四类/五类），通常是要求达到或超过某个特定的颜色状态（如完全变成深绿色或棕色，染料前端移动超过某条标线）。
     • 记录每个指示物的位置和判读结果（合格/不合格）。

5. 记录与行动：

   • 详细记录所用指示物的类型、批号、布放位置、判读结果、判读人、日期等信息。
   • 所有放置的化学指示物均显示合格（达到预期变色标准），是该次灭菌过程物理参数达标的重要依据。该批次物品可标记并通过无菌发放流程（仍需结合其他控制措施）。
   • 若任意一个化学指示物显示不合格（未达到预期变色标准）：
     • 该批次物品必须视为未灭菌成功，不得使用或发放。
     • 必须启动偏差调查程序，查明原因（设备故障？装载方式不当？指示物本身问题？循环参数设置错误？）。
     • 问题解决后，需重新进行完整的灭菌循环（包括重新放置新的化学指示物）。

五、 关键考量与验证

• 性能验证： 新批次的化学指示物初次使用前，或更换供应商/型号时，必须进行性能验证。通常将其与生物指示物（BI）一起置于灭菌舱内最难灭菌位置，运行灭菌循环。验证要求化学指示物的结果（变色合格与否）必须与生物指示物的结果（无菌生长与否）100%一致（即：化学指示物合格时BI必须被杀灭；化学指示物不合格时BI必须仍有存活）。这是证明该化学指示物能有效替代BI监测该特定灭菌过程的关键步骤。
• 兼容性与干扰： 确保所选化学指示物本身及其包装材料与汽化过氧化氢过程兼容，不会过度吸收H₂O₂影响舱内浓度，也不会释放干扰物质。
• 位置代表性： 布放点的选择直接影响监测的有效性。必须基于充分的温度/浓度分布测试来确定挑战位置。
• 不是无菌保证的直接证明： 化学指示物监测的是物理过程参数（浓度、时间、温度等）是否达标。最终的无菌保证需要通过周期性的生物指示物挑战测试以及对整个灭菌过程的持续验证来确认。化学指示物是过程控制的关键支柱，而非无菌性的直接测试。
• 储存与稳定性： 严格按照说明书要求储存（通常要求避光、阴凉干燥处），并在有效期内使用。过期或储存不当的指示物结果不可靠。

结论

汽化过氧化氢灭菌过程中的化学指示物测试，是确保每一次灭菌循环都能在物理参数层面达到预定要求的关键质量保障手段。通过选择合适的类别（尤其四类多参数指示物）、将其科学布放在最难灭菌位置、严格遵循判读标准并及时响应不合格结果，操作者能够实时监控灭菌过程的充分性，有效防止不合格物品被误用。化学指示物必须经过严格的性能验证（与BI结果一致），并作为综合灭菌质量保证体系（包括设备确认、过程监控、定期生物挑战与维护）中不可或缺的一部分。正确运用化学指示物，为依赖汽化过氧化氢灭菌的行业构筑了一道重要的过程控制防线。