Open Library - открытая библиотека учебной информации. Что такое радиационная стерилизация Обжигание и кипячение

В последние годы появилась новые безопасные технологии стерилизации — электронно-лучевая и стерилизация гамма-излучением.

Электронно-лучевой способ использует высокий уровень энергии электронов в качестве средства стерилизации. Электроны ускоряются до скорости света с помощью линейного ускорителя. Энергия электронов в диапазоне от 3 до 10 млн. электронвольт (МэВ) с мощностью пучка в диапазоне от 1 до 10 кВт оказывается достаточной для проникновения в продукт, герметично упакованный в готовую к отгрузке тару.

Электроны, сканируя продукт, проходят через множество вторичных частиц, включая ионы и свободные радикалы. Вторичные частицы разрывают ДНК-цепочки микроорганизмов и на внутренней поверхности упаковки, и внутри продукта, блокируя таким образом их дальнейшее размножение. Патогенные микробы разрушаются, и вследствие этого происходит стерилизация продукции.

Стерилизующим агентом при радиационной стерилизации может также быть проникающее гамма- или бета-излучение. Наиболее широко используется гамма-излучающий изотоп кобальта-60, реже изотоп цезия-137 в связи с его низким уровнем энергии и излучения. Бета-излучающие изотопы используются вообще крайне редко, так как бета-излучение обладает гораздо меньшей проникающей способностью.

Эффективность радиационной стерилизации зависит от общей дозы излучения и не зависит от времени. Средняя летальная доза для микроорганизмов всегда одинакова, проводится ли облучение при низкой интенсивности в течение длительного промежутка времени или недолго при высокой интенсивности излучения. Доза 25 кГр (2,5 Мрад) надежно гарантирует уничтожение высокорезистентных споровых форм микроорганизмов.

Радиационная стерилизация обладает рядом технологических преимуществ: высокая степень инактивации микроорганизмов, возможность стерилизации больших партий материалов, автоматизация процесса, возможность стерилизации материалов в любой герметичной упаковке (кроме радионепрозрачной) . Немаловажным обстоятельством является то, что температура стерилизуемых изделий в ходе стерилизации не повышается.

Отметим, что электронно-лучевое (ЭЛ) излучение не предполагает глубинного проникновения в толщу продукта, как это делает гамма-излучение. В зависимости от плотности продукции ЭЛ-излучение проникает в продукт на глубину до 40 см от поверхности. Действие ЭЛ-излучения ограничивается несколькими секундами, в отличие от многочасового воздействия на продукт гамма-излучением.

Кратковременность воздействия ускоренных электронов снижает возможные эффекты окисления, сводя к минимуму нарушения в структуре как продукта, так и упаковочного материала. Cо временем и углубленным развитием технологий стоимость ЭЛ-стерилизации понизилась до вполне приемлемого уровня, вызвав интерес со стороны пищевой и упаковочной индустрии. Стоимость стерилизации ионизирующим излучением в 4-5 раз ниже, чем стоимость стерилизации термическим или газовым способом.

Радиационная стерилизация медицинских изделий является одним из наиболее развитых радиационно-технологических процессов внедренных в нашей стране и во многих странах.

Благодаря высокой проникающей способности возможно стерилизовать медицинскую продукцию в упакованном и готовом к выпуску виде, что дает дополнительные преимущества способу радиационной стерилизации по сравнению с традиционными способами.

В последние годы наблюдается повышение спроса на стерильные изделия медицинского назначения однократного применения. В настоящее время одноразовая медицинская одежда, белье и одноразовые медицинские средства индивидуальной защиты находят все более широкое применение в лечебно-профилактических учреждениях РФ. Ассортимент изделий медицинского назначения, подвергаемых радиационной стерилизации, составляет более 254 видов изделий.

Практически используется технология радиационной стерилизации следующих медицинских изделий:

• Медицинские изделия однократного применения, контактирующие с кровью и лимфой (шприцы инъекционные однократного применения, иглы инъекционные однократного применения и т.д.);
• Медицинские изделия, постоянно или длительно контактирующие с внутренней средой организма (имплантируемые катетеры, датчики, контрацептивы, эндопротезы ортопедического назначения);
• Медицинские изделия, контактирующие с раневой поверхностью (перевязочные, противоожоговые, дренажные, впитывающие материалы, шовный хирургический материал и т.д.);
• Изделия, длительно контактирующие со слизистыми оболочками и кожей (гинекологические, урологические, стоматологические инструменты);
• Медицинская одежда, белье и одноразовые медицинские средства индивидуальной защиты.

4-01-2012, 12:59

Сравнительно новым направлением в разработке способов консервирования зерновых масс разного состояния является применение различных излучений, т. е. лучевой или холодной стерилизации. Влияние различных излучений на сохранность продуктов изучают во многих странах.
Установлено, что инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи в той или иной степени действуют на микрофлору зерновой массы, находящихся в ней клещей и насекомых, а также на жизнеспособность зерна.
Эффективность стерилизации и угнетающего действия на зерно зависит от рода применяемых лучей, дозы облучения и состояния зерновой массы. Наибольшим стерилизующим эффектом обладают бета- и гамма-лучи.
Работы в области лучевой стерилизации зерна, проведенные во ВНИИЗ, показали, что отдельные группы микроорганизмов проявляют различную устойчивость к ионизирующим излучениям. Однако наиболее устойчивы к воздействию этих излучений грибы. В целом при воздействии на пшеницу лучами Рентгена и гамма-лучами установлено снижение численности микрофлоры.
Влияние дозы облучения и влажности зерновой массы на эффективность облучения видно на примере следующих данных: при дозе облучения 1 млн. р зерно пшеницы влажностью 16 % хранилось в течение трех месяцев без признаков плесневения, влажностью 20 и 25 % покрывалось плесенью через несколько дней. Увеличение дозы до 2 и 5 млн. р было достаточным для защиты от плесневения зерна влажностью 20 % на продолжительное время (более трех месяцев хранения) и явно недостаточным для зерна влажностью 25 %, которое покрывалось колониями плесеней за весьма короткий срок.
Подобные же данные получены А. Д. Чмырь (Одесский технологический институт) при облучении зерна кукурузы гамма-лучами Со60. Дозы в 10 000, 100 000 и 2,5 млн. р значительно подавляли развитие микроорганизмов. Однако сохранить зерно влажностью порядка 19 % без порчи в течение трех месяцев оказалось возможным только при облучении дозой 2,5 млн. р.
Отмечено также, что с увеличением дозы облучения понижается интенсивность дыхания зерна и отделенных от него зародышей. При дозе 2,5 млн. р интенсивность дыхания сухого зерна кукурузы уменьшилась в 2,9 раза, влажного - в 4 раза. При этих же условиях интенсивность дыхания зародышей сократилась в 15...18 раз. Наряду с установлением консервирующего действия различных доз облучения и различных излучений продолжаются исследования по изучению изменений в химическом составе и ферментном комплексе зерна, его технологических и пищевых достоинств.
Радиационные излучения угнетают деятельность вредителей из мира насекомых и клещей.

Стерилизация предполагает полную инактивацию микробов в объектах, подвергающихся обработке.

Существует три основных метода стерилизации: тепловой, лучевой, химической.

Тепловая стерилизация основана на чувствительности микробов к высокой температуре. При 60°С и наличии воды происходит денатурация белка, деградация нуклеиновых кислот, липидов, вследствие чего вегетативные формы микробов погибают. Споры, содержащие очень большое количество воды в связанном состоянии и обладающие плотными оболочками, инактивируются при 160-170°С.

Для тепловой стерилизации применяют, в основном, сухой жар и пар под давлением.

Стерилизацию сухим жаром осуществляют в воздушных стерилизаторах (прежнее название - «сухожаровые шкафы» или «печи Пастера»). Воздушный стерилизатор представляет собой металлический плотно закрывающийся шкаф, нагревающийся с помощью электричества и снабженный термометром. Обеззараживание материала в нем производят, как правило, при 160°С в течение 120 мин. Однако возможны и другие режимы: 200°С - 30 мин, 180°С - 40 мин.

Стерилизуют сухим жаром лабораторную посуду и другие изделия из стекла, инструменты, силиконовую резину, т. е. объекты, которые не теряют своих качеств при высокой температуре.

Большая часть стерилизуемых предметов не выдерживает подобной обработки, и поэтому их обеззараживают в паровых стерилизаторах.

Обработка паром под давлением в паровых стерилизаторах (старое название - «автоклавы») является наиболее универсальным методом стерилизации.

Паровой стерилизатор (существует множество его модификаций) - металлический цилиндр с прочными стенками, герметически закрывающийся, состоящий из водопаровой и стерилизующей камер. Аппарат снабжен манометром, термометром и другими контрольно-измерительными приборами. В автоклаве создается повышенное давление, что приводит к увеличению температуры кипения.

Поскольку кроме высокой температуры на микробы оказывает воздействие и пар, споры погибают уже при 120 °С. Наиболее распространенный режим работы парового стерилизатора: 2 атм. - 121 °С - 15-20 мин. Время стерилизации уменьшается при повышении атмосферного давления, а следовательно, и температуры кипения (136 °С - 5 мин). Микробы погибают за несколько секунд, но обработку материала производят в течение большего времени, так как, во-первых, высокая температура должна быть и внутри стерилизуемого материала и, во-вторых, существует так называемое поле безопасности (рассчитанное на небольшую неисправность автоклава).

Стерилизуют в автоклаве большую часть предметов: перевязочный материал, белье, коррозионно-устойчивые металлические инструменты, питательные среды, растворы, инфекционный материал и т. д.

Стерилизация на открытом огне. Фото: musicalwds

Одной из разновидностей тепловой стерилизации является дробная стерилизация, которую применяют для обработки материалов, не выдерживающих температуру выше 100 °С, например, для стерилизации питательных сред с углеводами, желатина. Их нагревают в водяной бане при 80 °С в течение 30-60 мин.

В настоящее время применяют еще один метод тепловой стерилизации, предназначенный специально для молока - ультравысокотемпературный (УВТ): молоко обрабатывают в течение нескольких секунд при 130-150 °С.

Химическая стерилизация предполагает использование токсичных газов: оксида этилена, смеси ОБ (смеси оксида этилена и бромистого метила в весовом соотношении 1:2,5) и формальдегида. Эти вещества являются алкилирующими агентами, их способность в присутствии воды инактивировать активные группы в ферментах, других белках, ДНК и РНК приводит к гибели микроорганизмов.

Стерилизация газами осуществляется в присутствии пара при температуре от 18 до 80 °С в специальных камерах. В больницах используют формальдегид, в промышленных условиях - оксид этилена и смесь ОБ.

Перед химической стерилизацией все изделия, подлежащие обработке, должны быть высушены.

Этот вид стерилизации небезопасен для персонала, для окружающей среды и для пациентов, пользующихся простерилизованными предметами (большинство стерилизующих агентов остается на предметах).

Однако существуют объекты, которые могут быть повреждены нагреванием, например, оптические приборы, радио- и электронная аппаратура, предметы из нетермостойких полимеров, питательные среды с белком и т. п., для которых пригодна только химическая стерилизация. Например, космические корабли и спутники, укомплектованные точной аппаратурой, для их деконтаминации обезвреживают газовой смесью (оксид этилена и бромистого метила).

В последнее время в связи с широким распространением в медицинской практике изделий из термолабильных материалов, снабженных оптическими устройствами, например эндоскопов, стали применять обезвреживание с помощью химических растворов. После очистки и дезинфекции прибор помещают на определенное время (от 45 до 60 мин) в стерилизующий раствор, затем прибор должен быть отмыт стерильной водой. Для стерилизации и отмывки используют стерильные емкости с крышками. Простерилизованное и отмытое от стерилизующего раствора изделие высушивают стерильными салфетками и помещают в стерильную емкость. Все манипуляции проводят в асептических условиях и в стерильных перчатках. Хранят эти изделия не более 3 суток.

Лучевая стерилизация осуществляется либо с помощью гамма-излучения, либо с помощью ускоренных электронов.

Лучевая стерилизация является альтернативой газовой стерилизации в промышленных условиях, и применяют ее также в тех случаях, когда стерилизуемые предметы не выдерживают высокой температуры. Лучевая стерилизация позволяет обрабатывать сразу большое количество предметов (например, одноразовых шприцев, систем для переливания крови). Благодаря возможности широкомасштабной стерилизации, применение этого метода вполне оправданно, несмотря на его экологическую опасность и неэкономичность.

Еще одним способом стерилизации является фильтрование. Фильтрование с помощью различных фильтров (керамических, асбестовых, стеклянных), а в особенности мембранных ультрафильтров из коллоидных растворов нитроцеллюлозы или других веществ позволяет освободить жидкости (сыворотку крови, лекарства) от бактерий, грибов, простейших и даже вирусов. Для ускорения процесса фильтрации обычно создают повышенное давление в емкости с фильтруемой жидкостью или пониженное давление в емкости с фильтратом.

В настоящее время все более широкое применение находят современные методы стерилизации, созданные на основе новых технологий, с использованием плазмы, озона.



Начало осваиванию радиационной стерилизации было положено около 15 лет назад. Ученые обнаружили, что существующие на тот момент методики обеззараживания и консервирования продуктов питания ухудшают состояние озонового слоя планеты. Был разработан новый способ - обработка гамма-лучами и ускоренными электронами.

Этот метод оказался гораздо эффективнее - продукты питания дольше оставались пригодными к употреблению. В течение длительного времени сохранялся прежним их внешний вид и вкусовые свойства. Методика была одобрена представителями Всемирной организации здравоохранения. Теперь радиационная стерилизация осуществляется в около семидесяти государств мира.

Согласно статистическим данным, собранным участниками Международной радиационной ассоциации, европейские страны каждый год отправляют на рынок более 200 тыс. тонн облученных продуктов питания. Для большинства товаров разработан оптимальный режим обработки гамма-лучами. Проведено исследование их безвредности и пригодности к употреблению.

Использование радиационной стерилизации в медицине

Гамма-излучение получает все более широкое распространение в качестве методики обеззараживания перевязочных материалов, медикаментов, хирургических инструментов. Применяется оно и для фармацевтических сывороток, продуктов питания и пр. Этот способ относится к числу холодных стерилизаций, так как температура облучаемого объекта поднимается незначительно.

В такой промышленной отрасли используются специальные установки, эксплуатация которых производится в строгом соответствии с инструкциями. Когда необходима стерилизация в солидных масштабах, создаются конвейеры. Материалы обрабатывают в упакованном виде.

На предприятиях устанавливаются ускорители электронов и гамма установки. В процессе прохождения электронов сквозь вещество большая доля их энергии тратится на ионизацию. В результате осуществляется уничтожение микроорганизмов. Уровень вирусов и болезнетворных бактерий сокращается пропорционально количеству использованной энергии электронов.

Преимущества радиационной стерилизации перед газовой

Товары обрабатываются, будучи помещенными в герметичные упаковки. Благодаря этому увеличиваются сроки их хранения. Приступать к использованию продукции можно непосредственно после облучения.

В области эксплуатации облучающей установки не создаются сопутствующие вредные вещества. Стерилизованные гамма-лучами изделия остаются сухими и не содержат канцерогенных составляющих.

Эффективность стерилизации контролируют химическими индикаторами (веществами, имеющими определенную точку плавления), реже - биологической пробой. При первом способе вещество-индикатор, смешанное с каким-нибудь красителем, в запаянной стеклянной трубочке помещают в автоклав и по его расплавлению и окрашиванию определяют температуру, при которой проводили стерилизацию. Для этой цели употребляют бензонафтол (t° плавления 110°), антипирин (t° плавления 110- 112°), (t° плавления 110°), (t° плавления 120°), бензойную кислоту (t° плавления 121,7°). При втором способе внутрь автоклава в стерильной упаковке кладут шелковые нити, смоченные споровым материалом; после окончания стерилизации их переносят на и выращивают в течение 2-3 суток при t° 37°. Отсутствие роста указывает на хорошее качество обработки материала.

Лучевая (холодная) стерилизация - метод, при котором в качестве стерилизующего агента применяются некоторые виды ионизирующих излучений, пригодных для стерилизации , лечебных и диагностических препаратов, антибиотиков, вакцин.

Для стерилизации обычно используют радиоактивных веществ и высоких энергий, полученные на ускорителях. Для получения стерилизующего эффекта необходимы высокие дозы облучения. Так, для гибели дрожжевых клеток необходимо облучение в дозе 200 000 р, а бактерий кишечной группы - 400 000-600 000 р. Для обеспложивания материалов, содержащих , необходимы еще большие дозы - 1,5- 2,5 млн. р.

Стерилизация ультрафиолетовым облучением проводится с помощью любого источника ультрафиолетовых лучей, чаще всего бактерицидных ламп. Бактерицидные лампы можно применять для обеззараживания воздуха и поверхностей помещений, различных предметов и оборудования, воды и пищевых продуктов. При работе с бактерицидными лампами, когда они находятся в , надо обязательно защитить глаза специальными очками и иметь в виду, что облучение бактерицидной лампой может вызвать ожог кожи лица и рук.

Стерилизация при помощи бактериальных фильтров (см.) применяется в тех случаях, когда стерилизуемые растворы (среды) не переносят нагревания, когда необходимо удалить микробы из той или иной жидкости, существенно не нарушив ее состава и свойств. Например, фильтруют воду, загрязненную микробами, мочу, асцитическую жидкость, кровяную сыворотку, а также бульонные культуры для получения содержащихся в бульоне продуктов обмена веществ бактерий (микробные яды, антибиотики и пр.). После все эти жидкости оказываются стерильными, так как фильтры надежно задерживают микробы.

Химическая стерилизация в лабораторной практике применяется для предупреждения бактериального загрязнения питательных сред, которые консервируют прибавлением , иногда . Для освобождения от консерванта среду нагревают в водяной бане до t° 56°. Вакцины и лечебные консервируют фенолом (0,25-0,5%), хлороформом (0,5%), (0,05%) или мертиолатом (в конечной концентрации 1: 5000- 1: 10 000). Для консервирования агглютинирующих сывороток пользуются борной кислотой, толуолом или глицерином. Химические соединения нашли широкое применение в лабораторной практике для дезинфекции (см.).