Steril, sterilisering och sterilitet – språket som används för kontamineringsfria artiklar

John Batts – ansvarig teknisk utbildare på Masterflex Bioprocessing

När det gäller biofarmaceutisk tillverkning har en sak avgörande betydelse, att upprätthålla en vätskebana som är fri från kontaminering av mikroorgansimer. Det är ofta vi får höra ord som steril, sterilisering och sterilitet. Men vad innebär dessa termer – och hur kan de hjälpa oss att förstå hur vi ska uppnå målet att avlägsna risken för kontamination med produkterna som produceras?

Låt oss ta en titt på de officiella definitionerna av orden och sedan fördjupa oss ytterligare i deras betydelser för att göra det enklare att skilja dem åt.

• Den första termen är steril. Något betraktas som sterilt när det är ”fritt från livskraftiga (levande) mikroorganismer”.
• Den andra termen är sterilisering. Sterilisering är ”en validerad process genom vilken en artikel, en yta eller ett medium befrias från alla levande mikroorganismer, som antingen är i sina vegetativa stadier eller i sina spårstadier”.
• Den tredje termen är sterilitet. Sterilitet är ”tillståndet att vara fri från livskraftiga mikroorganismer”.

Uppenbart är dessa tre termer besläktade med varandra men låt oss titta närmare på var och en.

Steril

Att vara steril är en absolut term, ett ideal som bokstavligen är omöjligt att uppnå. Mikroorganismer – som virus, svampar och bakterier – finns i stora mängder i vår värld, och de håller normalt till på de flesta ytor utan att upptäckas. De finns på ögonfransar, hudceller, dammpartiklar – för att inte tala om ytorna på vanliga saker som kläder, kartonger och platsförpackningar. För det mesta påverkar närvaron av mikroorganismer inte våra dagliga liv på något märkbart sätt – i många fall är faktiskt närvaron av mikroorganismer fördelaktig.

Men det finns tillfällen när närvaron av mikroorganismer kan vara skadlig. Detta är särskilt fallet vid biofarmaceutisk forskning och produktion, då forskarna ofta arbetar med specifika stammar av biologiskt material som har utformats att producera en viss bioterapeutisk produkt eller ett biologiskt läkemedel. När så är fallet kan närvaron av främmande biologiskt material som härstammar från mikroorganismer utgöra en risk för den slutliga produktens effekt och säkerhet.

Sterilisering

För att avlägsna mikroorganismer används ofta olika, steriliseringsmetoder . Många tycker att autoklavering är en bra metod som bör väljas. Samtidigt som det är en beprövad och trovärdig metod finns det dock flera begränsningar med autoklavering som gör att metoden är ohanterlig att använda i storskaliga produktionsmiljöer. Det är vanligt för de flesta biofarmaceutiska företag att använda en av flera olika sterliseringsmetoder – var och en med sina särskilda fördelar och begränsningar.

En vanlig steriliseringsmetod är användningen av etylenoxid (kan förkortas EO eller EtO). Etylenoxid är en penetrerande gas som är bra på att migrera på produktytor, även när satserna är små. Dessutom är EO vanligtvis kemiskt kompatibel med de flesta ytor, men rester av EO kan dock kvarlämnas på ytorna av produkterna som genomgår sterilisering. Etylenoxid är farlig att arbeta med, den är både brandfarlig och explosiv. På grund av dess känslighet för temperaturer och relativ luftfuktighet, är det också en allmänt komplicerad process som kan ta dagar för att uppnå maximal effekt.

Med de utmaningar som etylenoxid medför, har större uppmärksamhet getts strålningsbaserade steriliseringsmetoder. Dessa alternativa metoder erbjuder flera fördelar, inklusive mindre komplexa inställningar, kortare körtider och möjligheten att arbeta med icke-genomsläppliga förpackningar (som låter slutprodukterna steriliseras i sina slutförpackningar på ett effektivare sätt). En av dessa metoder kallas sterilisering med elektronstråle (eller E-stråle). Med elektronstrålemetoden exponeras den färdiga produkten för en koncentrerad, högt laddad ström av elektroner som genereras av en generator. Denna ström av elektroner förändrar kemiska bindningar, som i sin tur skadar det DNA som finns i de mikroorganismer som förekommer och förstör deras förmåga att reproducera sig. Samtidigt som sterilisering med elektronstråle är väldigt effektivt, har metoden begränsningar – förutom storleken på satserna som kan bearbetas är den inte lämpad för produkter som har komplex geometri eller är sammansatta av material med hög densitet.

För att övervinna begränsningarna med elektronstrålemetoden, kan en av de mest godkända och använda steriliseringsmetoderna användas, och det är gammastrålning. Gammastrålning är en penetrerande form av elektromagnetisk strålning. Liksom för elektronstrålning är resultatet av gammastrålningen att kontaminanternas DNA och cellstrukturer skadas. Beroende på nivån av strålning som de kontaminerande mikroorganismerna exponeras för kan de även sluta leva. På grund av den slags energi som produceras genom gammastrålning kan metoden också användas för att helt och hållet penetrera material med hög densitet, och den är effektiv att använda med produktsatser av stor storlek. Ytterligare fördelar inkluderar att slippa vara beroende av både specifika kemikalier och värme samt inte hindras av produktgeometri. Det finns dock även begränsningar med gammastrålning. Den huvudsakliga begränsningen är att strålningskällan måste förnyas och omvalideras varje gång, men även det faktum att strålningen producerar oönskade förändringar hos många medicinska produkter. Därför används gammastrålning oftast med fysiska produkter, som slanghopsättningar, slangkopplingar osv.

Såsom diskuterats är målet för de olika steriliseringsmetoderna att underlätta att en slutprodukt uppnår fullständig sterilitet och blir märkt som steril. Det är dock funktionellt omöjligt att garantera att 100 % av alla kontaminerande mikroorganismer avlägsnas fullständigt genom steriliseringsprocessen. På grund av det, istället för att uttrycka att något uppnått full sterilitet, uttrycks graden av sterilitet t.ex. med termen sterilitetssäkringsnivå.

Sterilitetssäkringsnivå (Sterility Assurance Level – SAL)

Denna sterilitetssäkringsnivå – eller SAL – är sannolikheten att en enda livskraftig mikroorganism förekommer på en artikel efter sterilisering. På marknaden för medicintekniska produkter är målet för SAL 10-6, som anger sannolikheten att 1 av 1 000 000 organismer har överlevt vid slutet av steriliseringsprocessen. Samtidigt som produkten inte är fullt steril, är det med en SAL på 10-6 praktiskt taget ingen risk för att någon kontaminering finns kvar på den färdiga produkten, och därför innebär den färdiga produkten knappast någon risk för en människa som kommer i kontakt med den.

Det kan vara en komplex process att säkerställa att produkter är fria från kontamination. Det finns inte någon lösning som passar allt och alla, utan istället ett stort antal effektiva steriliseringsmetoder tillgängliga. De kan användas för att säkerställa att slutprodukterna når målnivån av sterilitet, och på så sätt se till att det är säkert och fördelaktigt att använda slutprodukterna.

Författare:John Batts – ansvarig teknisk utbildare på Masterflex Bioprocessing