Nota Applicativa Sterilizzazione N.1 – La sterilizzazione a vapore per non matematici, non fisici, non statistici

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La sterilizzazione a vapore per non matematici, non fisici, non statistici

Quando si parla di sterilizzazione si associa questo termine a diverse definizioni, a calcoli logaritmici e a sigle come Fo, z, D,  PNSU: i poveri mortali che non hanno sulla punta delle dita matematica, fisica e statistica si trovano in difficoltà ed in genere preferiscono “lasciare cadere” la teoria e rimanere “ignoranti” (nel senso di chi ignora). Resta il fatto che il trattamento di sterilizzazione non è affidato notoriamente a matematici, fisici o statistici, ma a  tecnici che giornalmente, in laboratorio, in produzione, in ospedale devono accertare che il trattamento termico abbia raggiunto lo scopo per il quale è stato eseguito. In queste brevi note sono richiamati alcuni concetti fondamentali per cercare di rendere più accessibile  la teoria della sterilizzazione.

Terminologia

STERILE E STERILIZZAZIONE

Un oggetto è sterile quando è esente da microrganismi. I termini sterile e sterilizzazione sono termini assoluti ed, in senso strettamente biologico, significano assenza o distruzione di ogni forma di vita. Un oggetto è pertanto “sterile” oppure “non è sterile”. Nella sterilizzazione a vapore l’uccisione dei microrganismi non avviene “in un sol colpo” ma secondo una azione progressiva e secondo una velocità ben determinata che è in funzione del numero di microrganismi da uccidere e tanto più elevata quanto più è elevata la temperatura.

TEMPO DI DECADIMENTO DECIMALE

Questa velocità di “reazione” è espressa in tempo di decadimento decimale ed è indicata con il simbolo D. Questo valore D, espresso in minuti, è il tempo necessario per ottenere la riduzione decimale del numero di microrganismi da uccidere. D varia a seconda del tipo di microrganismo, del mezzo nel quale si trova immerso, della temperatura di sterilizzazione. La temperatura di riferimento esatta è di 121,1°C in quanto fa riferimento ai 250°F della documentazione USA. Alla temperatura di 121°C, per i più comuni microrganismi, si ritiene mediamente che D=1 minuto.  Ciò significa che alla fine di ogni minuto di mantenimento a 121°C il numero di microrganismi si riduce ad un decimo del numero iniziale dello stesso minuto. Se si mantiene un certo numero di contenitori di un determinato lotto a 121°C per 3 minuti il numero di microrganismi in ogni contenitore si riduce ad un millesimo (1/10×1/10×1/10 = 1/1000) del numero iniziale. Ad esempio se in ogni contenitore abbiamo 1000 microrganismi, dopo 3 minuti a 121°C il numero scenderà ad 1:

1000 primo minuto – riduzione 1/10 = 100

100 secondo minuto – riduzione 1/10 = 10

10 terzo minuto – riduzione 1/10 = 1

PROBABILITA’

Se si prosegue la sterilizzazione per un ulteriore minuto (in totale 4 minuti) la carica microbica si ridurrà di 1/10 = 0,1. Ciò non va inteso come presenza di un decimo di microrganismo, ma come probabilità che 1/10 delle unità presenti nell’autoclave siano ancora inquinate. Continuando il trattamento a 121°C sino ad arrivare a 9 minuti, si giungerà ad 1/1.000.000 (10-6). Quindi esiste la probabilità di 1 a 1.000.000 di avere ancora un contenitore del lotto inquinato.

PNSU = PROBABILITA’ DI UNITA’ NON STERILE

Nell’esempio riportato, il PNSU = 10-6  esiste cioè la probabilità di trovare nel lotto una unità non sterile contro un milione. E’ questa la garanzia minima che si applica al campo farmaceutico. Si può andare anche oltre: ad esempio PNSU = 10-9 (1 unità contro 1 miliardo).

Fo

Fo è definito come:

il tempo di sterilizzazione realmente utilizzato a 121°C  oppure il tempo di sterilizzazione utilizzato a temperatura differente e riportato per calcolo a 121°C in modo da essere equivalente come efficacia di distruzione microbica. Nell’esempio precedentemente riportato ( con la probabilità di 1 a 1.000.000 ) il valore di Fo è di 9.

SOVRASTERILIZZAZIONE

Quando si devono sterilizzare prodotti termostabili (e a carica molto elevata: es. rifiuti) si può adottare l’approccio di “sovrasterilizzazione” per non correre inutili rischi: in pratica Fo=12.

CALCOLO DI Fo

Riportare mediante calcolo il tempo di sterilizzazione a 121°C (cioè ad Fo) e’ semplice. Supposto che si voglia raggiungere Fo = 12, se la temperatura di sterilizzazione è maggiore di 121°C occorrerà un tempo inferiore a 12; se la temperatura di sterilizzazione è inferiore a 121°C  occorrerà un tempo superiore a 12.  In generale ogni 10°C di scostamento dalla temperatura di 121°C comportano una variazione della velocità di sterilizzazione di 10 volte.  Questo intervallo di temperatura, espresso in gradi Centigradi e contrassegnato dalla lettera “z”, indica i gradi di incremento della temperatura  che provoca una variazione del valore di D 121 di 10 volte. Sterilizzando ad esempio a 111°C per avere un Fo = 12 occorre sterilizzare per 12×10 = 120 minuti; a 131°C occorre sterilizzare per 12/10 = 1,2 minuti.  Per ragioni di praticità, il valore di Fo si calcola semplicemente usando una tabella pre-impostata.