II-06 - Russell21_Port

II – 6.1

Texto traduzido e impresso, com a autorização do Blackwell Science, Ltda referente a Principles and Practices of

Disinfection, Preservation and Sterelization, Terceira Edição, 1999

Editores: A.D. Russell, W.B. Hugo, & G.A.J. Ayliffe

Capítulo 21

Esterilização Gasosa*

E.V. Hoxey & N. Thomas

1. Introdução 2. Princípios Gerais

2.1 Caraterísticas de um esterilizante gasoso ideal 2.2 Tipos de esterilizante gasoso 2.3 Mecanismo de ação

2.3.1 Agentes alquilantes 2.3.2 Agentes oxidantes

2.4 Principais características dos equipamentos de esterilização 2.4.1 Câmara do esterilizador 2.4.2 Controlador e registrador 2.4.3 Sistema a vácuo 2.4.4 Vaporização e umidificação

2.5 Indicadores biológicos 2.6 Validação 2.7 Controle e monitoração de rotina 2.8 Resíduos dos esterilizantes gasosos

3. Agentes alquilantes

3.1 Óxido de etileno 3.1.1 Perspectiva histórica 3.1.2 Aplicações 3.1.3 Propriedades físicas e químicas 3.1.4 Fatores que afetam a atividade microbicida 3.1.5 Processo de esterilização 3.1.6 Validação e controle de rotina

3.2 Formaldeído 3.2.1 Perspectiva histórica 3.2.2 Aplicação 3.2.3 Propriedades físicas e químicas 3.2.4 Fatores que afetam a atividade microbicida 3.2.5 Processo de esterilização

3.2.6 Validação e controle de rotina 4. Agentes oxidantes

4.1 Plasma de gás

4.1.1 Perspectiva histórica 4.1.2 Aplicações 4.1.3 Propriedades físicas e químicas 4.1.4 Fatores que afetam a atividade microbicida 4.1.5 Processo de esterilização 4.1.6 Validação e controle de rotina

4.2 Peróxido de hidrogênio 4.2.1 Perspectiva histórica 4.2.2 Aplicações 4.2.3 Propriedades físicas e químicas 4.2.4 Fatores que afetam a atividade microbicida 4.2.5 Processo de esterilização 4.2.6 Validação e controle de rotina

4.3 Ácido Peracético 4.3.1 Perspectiva histórica 4.3.2 Aplicações 4.3.3 Propriedades físicas e químicas 4.3.4 Fatores que afetam a atividade microbicida 4.3.5 Processo de esterilização 4.3.6 Validação e controle de rotina

4.4 Ozônio 4.4.1 Perspectiva histórica 4.4.2 Aplicações 4.4.3 Propriedades físicas e químicas 4.4.4 Fatores que afetam a atividade microbicida 4.4.5 Processo de esterilização 4.4.6 Validação e controle de rotina

4.5 Dióxido de cloro 4.5.1 Perspectiva histórica 4.5.2 Aplicações 4.5.3 Propriedades físicas e químicas 4.5.4 Fatores que afetam a atividade microbicida 4.5.5 Processo de esterilização 4.5.6 Validação e controle de rotina

5. Referência

1. Introdução

Os agentes químicos na forma gasosa têm sido usados

para fumigação há mais de 100 anos. As primeiras

aplicações foram feitas para desinfecção (Aronson, 1897)

e desinfestação (Cotton & Roark, 1928) ou para diminuir a

população microbiana em condimentos e borrachas

(Griffith & Hall, 1940). Os primeiros registros sobre o uso

de produtos químicos gasosos para a esterilização

relatam o uso do óxido de etileno na década de 30 (Gross

& Dixon, 1937).

Apesar dessa larga experiência com esterilizantes

gasosos, os métodos de escolha para esterilização nas

aplicações médicas são o uso de temperaturas elevadas,

como calor úmido ou seco ou o uso de radiação ionizante

* As opiniões expressas neste capítulo são dos autores e não devem ser consideradas políticas da Medical Devices Agency

II – 6.2

(Dewhurst & Hoxey, 1990). Os processos de esterilização

que empregam agentes físicos são os preferidos devido à

sua relativa simplicidade; as condições necessárias para

obter a esterilidade podem ser definidas com rigor e

diretamente medidas. Como resultado, os procedimentos

são relativamente simples, tanto para demonstrar que um

processo definido é capaz de esterilizar um produto

especificado (validação) como para controlar e monitorar,

demonstrando que o processo validado é reproduzido

rotineiramente (veja Capítulo 25).

Para os processos de esterilização gasosa, entretanto,

não somente as condições físicas, tais como temperatura

e pressão, precisam ser controladas e monitoradas, mas

também uma variedade de variáveis químicas devem ser

levadas em consideração. Dever haver meios disponíveis

para liberar o esterilizante gasoso, na forma química

apropriada, para todas as partes da carga de

esterilização. É preciso prestar muita atenção para obter a

concentração necessária de esterilizante e a distribuição

do esterilizante por toda a câmara e carga do esterilizador.

O esterilizante também deve penetrar no produto.

Geralmente, a obtenção dessas condições químicas não

pode ser demonstrada através de medições diretas. A

validação dos processos de esterilização gasosa inclui,

invariavelmente, estudos nos quais os microorganismos

de referência depositados em transportadores

(indicadores biológicos (Bls)) são expostos a frações do

processo de esterilização definido. Além disso, o controle

de rotina requer sempre o uso de Bls adicionais,

juntamente com a monitoração contínua das variáveis

físicas de processo.

Pela sua natureza, os esterilizantes gasosos podem ser

tóxicos. Alguns esterilizantes gasosos são inflamáveis

e/ou explosivos e têm potencial para causar danos ao

meio ambiente. Além disso, os resíduos dos esterilizantes

podem permanecer nos produtos após a esterilização.

Com isso, o uso de esterilizantes gasosos pode requerer

precauções de segurança, controle da emissão do

esterilizante após o processamento e uma disposição

especial para remover os resíduos dos produtos.

Entretanto, os métodos físicos de esterilização, que

utilizam temperaturas elevadas ou radiação ionizante, não

são universalmente aplicáveis. Nem todos os produtos

que precisam ser esterilizados conseguem tolerar a

exposição a temperaturas que excedam aos 100 ºC, e a

radiação ionizante pode produzir alterações químicas

indesejáveis em alguns materiais. Há, portanto, uma

contínua necessidade por métodos de esterilização que

sejam adequados para os itens sensíveis ao calor, que

não influenciem de maneira prejudicial as propriedades

dos artigos esterilizados.

Tradicionalmente, os esterilizantes gasosos têm sido

empregados para esterilizar produtos incompatíveis com o

calor úmido, calor seco ou radiação ionizante. O óxido de

etileno e o formaldeído são os esterilizantes gasosos mais

comuns usados, porém esses agentes possuem

limitações e problemas reconhecidos associados ao seu

uso. Por essa razão, esterilizantes gasosos alternativos

têm sido desenvolvidos de forma que possam ser

aplicados nas instalações industriais e nos

estabelecimentos de cuidado com a saúde.

2. Princípios Gerais

2.1 Caraterísticas de um esterilizante gasoso ideal

Existem várias características ideais para um processo de

esterilização gasosa, incluindo:

1. alta atividade microbicida contra bactérias, incluindo

esporos bacterianos, fungos e vírus;

2. extrapolação da cinética da inativação microbiana, a

fim de prever o nível de garantia de esterilidade

obtido por um processo definido;

3. capacidade de controlar e monitorar todas as

variáveis no processo de esterilização;

4. capacidade de penetrar na embalagens;

5. compatibilidade com uma ampla faixa de produtos e

materiais;

6. ausência de resíduos deixados nos produtos

esterilizados;

7. operação abaixo de 65 ºC;

8. ausência de riscos para os operadores do processo

de esterilização;

9. curto tempo de processo;

10. requisitos regulatórios definidos;

11. baixo custo.

Nenhum processo de esterilização gasosa disponível

apresenta todas essas características. Com isso,

selecionar um processo de esterilização gasosa

apropriado requer o equilíbrio das vantagens e

desvantagens das opções disponíveis. Neste capítulo,

devemos considerar o grau no qual os esterilizantes

gasosos possuem essas características desejáveis.

2.2 Tipos de esterilizante gasoso

Os agentes de esterilização gasosa podem ser

classificados como agentes alquilantes e agentes

II – 6.3

oxidantes, com base no seu mecanismo de ação

microbicida.

Os agentes alquilantes incluem os dois esterilizantes

gasosos mais amplamente usados: o óxido de etileno e o

formaldeído. Outros agentes alquilantes são: o óxido de

propileno (Bruch & Koesterer, 1961), β-propiolactona

(Hoffman & Warshowsky, 1958) e o brometo de metila

(Kolb & Schneitner, 1950). Esses agentes não são

normalmente usados para a esterilização de produtos

médicos e não serão considerados neste artigo.

Os agentes de oxidação incluem os plasmas de gás,

peróxido de hidrogênio, ácido peracético, ozônio e dióxido

de cloro. Os registros das propriedades microbicidas

desses produtos químicos encontram-se disponíveis já

algum tempo, porém as aplicações como esterilizantes é

relativamente recente.

As propriedades de vários esterilizantes gasosos estão

sumariadas na Tabela 21.1. A Tabela 21.2 fornece

algumas informações básicas sobre seu uso seguro.

2.3 Mecanismo de ação

2.3.1 Agentes alquilantes

Os agentes alquilantes são produtos químicos altamente

reativos, que interagirão com vários componentes

celulares. Phillips (1949) relatou que a atividade

microbicida de um grupo de agentes alquilantes gasosos

estava diretamente relacionada à atividade alquilante de

cada produto químico. Os sítios de possível reação

incluem os grupos amino, sulfidrila e hidroxila das

proteínas e os nucleosídeos puros de ácidos nucléicos

(Phillips, 1952; Hoffman, 1971; Adams et al. 1981).

O formaldeído reage irreversivelmente com os ácidos

nucléicos e isso causa a inibição da germinação (Trujillo &

David, 1972). O formaldeído reage com os nucleotídeos,

ácido ribonucléico (RNA) e ácido desoxirribonucléico

desnaturado (DNA), para criar derivativos de monometilol,

e com proteínas e ácidos nucléicos para criar

polimerização cruzada de metileno que forma as

polimerizações cruzadas de nucleoproteínas (Wilkins &

MacCloud 1976; Bedford & Fox 1981; Benyajati et al.

1983). O formaldeído não reagirá com o DNA natural, a

menos que as ligações de hidrogênio interfilamentares

sejam rompidas primeiro (Chattoraj, 1970; Kozlov &

Debabov, 1972). Spicher & Peters (1976, 1981) e Wright

et al. (1997) relataram o renascimento dos esporos

tratados com formaldeído aquoso e vapor a baixa

temperatura com formaldeído (LTSF), através do

tratamento por calor pós-processamento. Isso sugere que

o mecanismo de ação do formaldeído é complexo. É

interessante observar que o hidróxido de sódio também

pode causar o renascimento dos esporos tratados com

glutaraldeído (Dancer et al., 1989), sugerindo que o

mecanismo de ação preciso dos agentes alquilantes

permanece inexplicável.

2.3.2 Agentes oxidantes

Os agentes oxidantes usados como esterilizantes gasosos

também são altamente reativos e podem interagir com

vários componentes celulares. Mais uma vez, o

mecanismo preciso de ação não foi identificado.

O peróxido de hidrogênio provavelmente é o agente

oxidante que mais tem sido estudado com detalhes.

Turner (1983) sugeriu que sua ação seja devido à

produção de radicais de hidroxila, os quais reagem com

os lipídios das membranas, os ácidos nucléicos e outros

componentes celulares. Jacobs (1989) e Mecke (1992)

relataram a interação dos radicais livres produzidos em

um plasma com componentes celulares importantes, tais

como enzimas, ácidos nucléicos e membranas das

células.

A destruição bacteriana pelo ozônio pode ocorrer como

um resultado da ação na superfície da célula, levando à

desintegração da parede da célula bacteriana (National

Research Council, 1980). O ozônio ataca a glicoproteína,

glicolipídio e determinados aminoácidos na membrana

bacteriana. O ozônio também rompe a atividade

enzimática da célula, reagindo com os grupos de

sulfidrilas. Ele também age nos ácidos nucléicos das

células, modificando as bases de purina e da pirimidina

(Greene et al., 1993).

O objetivo primário para a inativação do poliovírus, pelo

dióxido de cloro, é o genoma viral (Alvarez & O'Brien,

1982), embora estudos subsequentes com o bacteriófago

f2 (Hauchman et al., 1986), bacteriófago ∅ 174 e o

poliovírus 1 (Hauchman, 1983) indiquem que os ácidos

nucléicos permanecem infectantes após o tratamento com

dióxido de cloro. Noss et al. (1986) relatou que o

componente da proteína do vírus f2 parece ser o sítio da

lesão letal, produzida pelo dióxido de cloro.

II – 6.4

Tabela 21.1: Sumário das propriedades dos esterilizantes gasosos.

Esterilizante Fórmula Química Nomes Alternativos Peso Molecular Ponto de Ebulição (°C)

Óxido de Etileno C2H40

Óxido de Dimetileno,

Oxirano

44,05 10,8

Formaldeído

CH2O Metanal 30,03 -19,1

Peróxido de Hidrogênio

H2O2 - 34,02 150,2

Ácido Peracético CH2COOOH Ácido Peroxiacético

Ácido Etanoperoxóico

76,05 110

Ozônio

O3 - 48 -111,35

Dióxido de Cloro CIO2 - 67,45 11

Tabela 21.2: Sumário das informações de saúde e segurança dos esterilizantes gasosos.

Esterilizante Publicação sobre Toxicidade Tipo de Limite de Exposição

Limite de Exposição a Longo Prazo* (partes/106)

Limite de Exposição a Curto Prazo† (partes/106)

Óxido de Etileno

International Agency for Research

on Cancer (1994)

MEL‡ 5 15§

Formaldeído

International Programme on

Chemical Safety (1991a)

MEL‡ 2 2

Peróxido de

Hidrogênio

International Agency for Research

on Cancer (1985)

OES|| 1 2

Ácido Peracético

Não estabelecido - -

Ozônio


Chemical Safety (1990)

OES|| 0,1 0,3

Dióxido de Cloro


Chemical Safety (1991b)

OES|| 0,1 0,3

* O limite de exposição a longo prazo é especificado em uma média ponderada de 8 horas (Health and Safety Executive, 1996).

† O limite de exposição a curto prazo é especificado para um perído de referência de 15 minutos (Health and Safety Executive, 1996). ‡ Um limite máximo de exposição (MEL) é estabelecido em consideração a fatores sócio-econômicos e risco residual à saúde (Health and

Safety Executive, 1996).

§ Nenhum limite de exposição a curto prazo é citado; portanto, este limite é considerado em três vezes o limite de exposição a longo prazo

(Health and Safety Executive, 1996).

|| Um padrão de exposição ocupacional (OES) é um nível no qual não há indicação de um risco à saúde (Health and Safety Executive,

1996).

II – 6.5

2.4 Principais características dos equipamentos de

esterilização

Embora as especificações detalhadas dos equipamentos

dependam do esterilizante empregado, todos os

equipamentos de esterilização devem ser projetados para

conter esterilizantes tóxicos e potencialmente perigosos

para o meio ambiente, como também ser projetados para

evitar o risco de incêndios e explosões. Uma norma

internacional, que especifica os requisitos de segurança

para os esterilizadores, que utilizam gases tóxicos, está

sendo preparada (International Electrotechnical

Commission, 1996). Além disso, uma norma específica

para o esterilizador, que emprega o LTSF, encontra-se

disponível (British Standards Institution, 1990) e uma

norma para o esterilizador, que utiliza óxido de etileno,

está para ser publicada (Comité Européen de

Normalisation, 1994a).

As principais características de um esterilizador para o

processo de esterilização gasosa são: câmara do

esterilizador; controlador automático; registrador para as

variáveis de processo, ou seja, temperatura, tempo,

concentração do esterilizante, umidade; sistema a vácuo;

meios para a geração do esterilizante gasoso e, se

necessário, umidade.

2.4.1 Câmara do esterilizador

Os artigos são expostos ao esterilizante gasoso em uma

câmara selada. A câmara é, geralmente, aquecida para

obter uma temperatura controlada e uniforme durante a

exposição. O método mais comum de aquecimento é

aquele que envolve a câmara em um envoltório, através

do qual circulam água ou ar aquecidos. As câmaras

menores podem ser aquecidas eletricamente, contanto

que não ofereçam um risco de explosão.

As câmaras do esterilizador são, normalmente,

consideradas vasos de pressão, pois a maioria dos ciclos

de esterilização inclui estágios que operam acima ou

abaixo da pressão atmosférica. Elas devem ser

projetadas e fabricadas para estar em conformidade com

os regulamentos de vasos de pressão (International

Electrotechnical Commission, 1996).

As câmaras de esterilização podem variar no tamanho,

de 1501 a 30 m3, ou maiores. O tamanho da câmara

depende da natureza do gás esterilizante e do volume

dos produtos a serem esterilizados. Câmaras maiores

podem requerer um sistema de recirculação, para obter e

manter uma distribuição uniforme do gás esterilizante por

toda câmara e carga.

2.4.2 Controlador e registrador

Os esterilizadores, que utilizam esterilizantes gasosos,

possuem controladores automáticos para reproduzirem,

consistentemente, o ciclo de esterilização e operarem

com segurança. O controlador automático estuda a

seqüência dos estágios de operação, que formam o ciclo

de esterilização. As variáveis criticas de ciclo são

registradas continuamente durante todo o ciclo de

esterilização. A função de registro deve ser independente

do controlador automático. Ela não deve apenas registrar

o funcionamento do controlador, deve fornecer uma

verificação independente dos parâmetros críticos, como,

por exemplo, uma simples falha em um sensor não pode

resultar na aceitação de um ciclo insatisfatório como

satisfatório.

2.4.3 Sistema a vácuo

Os esterilizadores, que usam esterilizantes gasosos,

possuem um sistema de evacuação para remover o ar da

câmara e carga no início do ciclo de esterilização. Esse

sistema auxilia a penetração do esterilizante por toda a

carga e evita que o ar/esterilizante potencialmente

inflamável ou explosivo seja misturado na câmara.

Ao final do ciclo de esterilização, o gás esterilizante é

removido da câmara e carga, assim a carga pode ser

retirada com segurança. Isso é geralmente obtido,

evacuando a câmara. Em alguns casos, pulsações

alternadas consistindo em evacuação, seguida da

admissão de ar ou gás inerte, são empregadas para

melhorar a remoção do esterilizante da carga. O gás

esterilizante removido da câmara, ao final do ciclo de

esterilização, deve ser descartado de maneira segura, e

os regulamentos devem restringir a liberação dos gases

esterilizantes no meio ambiente (Brandys, 1993).

2.4.4 Vaporização e umidificação

O esterilizante gasoso pode ser gerado in situ ou ser

fornecido: (i) como sólido; (ii) como líquido ou solução ou

(iii) como um gás liquefeito em cilindros pressurizados.

Nos três últimos casos, é comum passar o esterilizante

por um vaporizador aquecido. A operação eficaz do

vaporizador é monitorada para cada ciclo de

esterilização, já que a admissão do esterilizante não-

II – 6.6

aporizado pode levar a um ciclo de esterilização ineficaz

e apresentar um risco à segurança.

O controle de umidade na câmara é necessário para

alguns esterilizantes gasosos, cuja eficácia depende da

umidade. O método recomendado para aumentar a

umidade é a admissão de vapor na câmara. O método

alternativo de admissão de água nebulizada apresenta

um risco de contaminação microbiológica para a carga

(Comité Européen de Normalisation, 1994b). Quando o

vapor é gerado de uma fonte externa, a fonte de vapor

deve ser controlada para assegurar que ele não seja nem

muito úmido nem muito seco, a fim de ser eficaz na

umidificação da carga. Além disso, qualquer aditivo

presente na linha de água, pela qual o vapor é criado,

deve ser controlado para assegurar que esse aditivo não

seja transportado pelo vapor e contamine a carga. O

capítulo 19A, que trata da esterilização por calor úmido,

fornece informações mais detalhadas.

2.5 Indicadores biológicos

Os indicadores biológicos são usados para avaliar a

eficácia de um esterilizante gasoso, na inativação de

microorganismos durante o desenvolvimento do

processo, como parte da validação e para a monitoração

rotineira do processo de esterilização. Eles são

posicionados por toda a carga, incluindo os locais

julgados como os mais difíceis de serem atingidos pelo

esterilizante gasoso. Um dispositivo de desafio de

processo pode ser usado. Esse dispositivo é construído

de maneira a expor o produto a condições de pior caso

para o processo de esterilização. Para a monitoração de

rotina, os Bls são geralmente colocados em posições nas

quais possam ser prontamente corrigidas.

Um Bl é formado por um número reconhecido de

microorganismos de referência específicos, normalmente

esporos resistentes depositados em um material

transportador. O transportador geralmente mais usado é

o papel, embora outros materiais, como metal, fios de

seda e tubos de vidro, sejam empregados.

Para o desenvolvimento ou validação de processo, os

organismos indicadores podem ser diretamente

depositados nos produtos. Uma vantagem da inoculação

direta é que ela permite o acesso a locais do produto nos

quais um Bl não atingiria. Entretanto, a inoculação de um

produto pode ser difícil de controlar; uma disposição

desigual do inócolo, por exemplo um grumo, altera a

resistência aparente dos microorganismos no produto

inoculado.

Os requisitos para os Bls para os testes dos processos

de esterilização, tais como o óxido de etileno e o LTSF,

estão especificados nas normas européias (Comité

Européen de Normalisation, 1995a, b, c, d). Algumas

características-chave de um Bl estão reunidas nessas

normas, incluindo: uma cepa pura de um

microorganismo; uma população reconhecida desse

microorganismo definido; a resistência reconhecida ao

processo de esterilização definido, expressa como tempo

de redução decimal (valor D); um transportador

adequado que possa suportar o transporte e o manuseio,

bem como o processo de esterilização para o qual é

indicado, pode ser prontamente colocado em uma carga

e não retém nenhuma substância (como os resíduos do

esterilizante) que inibem o crescimento de organismos

sobreviventes; uma embalagem primária para evitar a

contaminação e danos, bem como para facilitar o

manuseio; meios para recuperar os microorganismos

sobreviventes, incluindo condições definidas de cultura

(temperatura do meio e incubação). A Tabela 21.3 ilustra

os organismos de teste normalmente utilizados em Bls

para os processos de esterilização gasosa.

Tabela 21.3: Exemplos de indicadores biológicos para os processos de esterilização gasosa.

Processo de Esterilização Organismo de Teste

Óxido de etileno Bacillus subtilis

Formaldeído e Vapor a Baixa Temperatura

(LTSF)

Bacillus stearothermophilus

Plasma de gás de peróxido de hidrogênio B. subtilis

Ácido peracético B. subtilis ou B. stearothermophilus

Dióxido de cloro B. subtilis

Ozônio B. subtilis

II – 6.7

2.6 Validação

Um processo de esterilização deve ser validado antes de

ser colocado em uso normal (Commission of the

European Communities, 1993). A validação é a

demonstração de que um processo especificado,

operado dentro das tolerâncias definidas, produzirá

consistentemente produtos que estarão em conformidade

com a especificação predeterminada. Os fatores-chave

que precisam ser demonstrados em uma validação de

um processo de esterilização são aqueles nos quais os

produtos são realmente estéreis e têm seu desempenho

conforme indicado, sem apresentar um risco ao paciente

ou ao usuário. Está sendo preparada uma norma

internacional, que especifica os requisitos gerais para a

caracterização de um agente esterilizante e para a

validação e o controle de rotina de um processo de

esterilização (International Standards Organization,

1997). Essa norma se aplicará a qualquer processo de

esterilização, para o qual uma norma específica não

tenha sido preparada: atualmente as únicas normas

específicas que foram publicadas para o processo de

esterilização gasosa estão relacionadas com o uso do

óxido de etileno (Comité Européen de Normalisation,

1994b; International Standards Organization, 1994).

O desenvolvimento de processo é realizado antes da

validação, a fim de definir as variáveis de processo e as

tolerâncias aceitáveis. A validação dos processos de

esterilização possui dois estágios distintos: qualificação

de instalação (ou ajustes finais) e qualificação de

desempenho (Comité Européen de Normalisation, 1994b;

International Standards Organization, 1994).

A qualificação de instalação é a demonstração de que os

equipamentos de esterilização atendem à sua

especificação e desempenham conforme indicado,

quando instalados e operados em seu ponto de uso.

Essa qualificação é empreendida mesmo com o

equipamento de esterilização vazio ou utilizando material

de referência homogêneo. Ela demonstra o

funcionamento correto do equipamento e a capacidade

de fornecer condições físicas especificadas. Um

elemento da qualificação de instalação, para o processo

de esterilização gasosa, é a determinação da

distribuição de temperatura na câmara vazia do

esterilizador.

A seguir, há a qualificação de desempenho, que utiliza o

equipamento instalado para demonstrar que o processo

especificado é capaz de produzir itens estéreis, que

sejam seguros e desempenhem como indicado. Essa

qualificação pode ser subdividida em dois elementos:

qualificação física e qualificação microbiológica.

A qualificação física de desempenho é a demonstração

da obtenção consistente das condições especificadas por

toda a câmara do esterilizador carregado. Por exemplo,

os sensores para temperatura e umidade devem ser

colocados em locais selecionados no produto. Os dados

gerados durante a qualificação de instalação são usados

na seleção dos locais a serem monitorados na

qualificação física de desempenho.

A qualificação microbiológica de desempenho utiliza os

Bls, para demonstrar que o processo de esterilização

pode inativar um desafio definido dos microorganismos

de referência. Essa qualificação é empreendida através

da distribuição dos Bls por toda a carga de esterilização

e, depois, pela exposição da carga ao processo, que é

uma parte do processo que será normalmente usado. Ao

final da exposição parcial, os Bls são removidos da carga

e cultivados quanto aos sobreviventes. A partir dos dados

obtidos, uma previsão pode ser feita, como a

probabilidade de microorganismos de referência

sobreviventes em um processo de esterilização completo.

Geralmente, existem duas metodologias para fazer essa

previsão:

1. estimar o número de microorganismos

sobreviventes à exposição parcial e fazer a

extrapolação, com base no número inicial de

microrganismos e o no número de sobreviventes;

2. empregar uma exposição parcial após a qual

nenhum BI apresente crescimento e, depois,

adicionar um fator de segurança, normalmente

duplicando o tempo de exposição no qual os

sobreviventes foram obtidos (Comité Européen de

Normalisation 1994b; International Standards

Organization, 1994).

A avaliação do produto é realizada paralelamente aos

estudos de validação para demonstrar que os produtos

continuam em conformidade com a especificação após o

processamento e que os resíduos do esterilizante, que

permanecem nos produtos, estão abaixo dos limites

predeterminados.

O resultado da validação é uma especificação de

processo que pode ser usada para o controle e

monitoração de rotina do processo de esterilização.

II – 6.8

2.7 Controle e monitoração de rotina

O controle e monitoração de rotina demonstram que o

processo de esterilização validado foi liberado dentro das

tolerâncias definidas. Esta demonstração fornece

evidências de que os artigos processados em um

determinado processo de esterilização são estéreis e,

quanto a isso, são adequados para o uso indicado.

O controle de rotina abrange as atividades que

asseguram que o processo especificado está liberado, e

a monitoração fornece evidências documentárias de que

isso ocorreu. Os elementos de controle de rotina incluem:

fornecimento de procedimentos documentados para o

manuseio dos itens antes e depois da esterilização;

calibração dos instrumentos usados para controlar e

monitorar o processo de esterilização; manutenção

planejada e preventiva para o equipamento de

esterilização e para as plantas associadas e uma

especificação do processo de esterilização, incluindo as

tolerância em torno das variáveis de processo.

A monitoração de rotina envolve a medição e registro das

variáveis de processo, incluindo temperatura, pressão,

umidade e admissão do esterilizante gasoso. Se todas as

variáveis do processo de esterilização puderem ser

diretamente monitoradas e registradas, os registros

resultantes fornecerão evidências suficientes de que o

ciclo de esterilização validado foi reproduzido. Nesta

situação, os artigos podem ser liberados após a

esterilização, com base nesses registros (Hoxey, 1989).

Isso é denominado liberação paramétrica. Os requisitos

para a liberação paramétrica dos produtos, após a

esterilização por óxido de etileno, foram incluídos nas

normas para a validação e controle de rotina da

esterilização por óxido de etileno (Comité Européen de

Normalisation, 1994b; International Standards


Para os processos de esterilização gasosa, a

monitoração direta da concentração, distribuição e

penetração do esterilizante por toda a carga nem sempre

é prática. A liberação paramétrica, com isso, nem sempre

é usada atualmente (veja também Capítulo 25). É mais

comum a monitoração das variáveis físicas de ciclo ser

complementada pela colocação dos Bls na carga de

esterilização. Ao final do ciclo de esterilização, os Bls são

removidos e cultivados. Os produtos podem ser

liberados após a esterilização, se os registros

demonstrarem que o ciclo foi liberado dentro dos limites

definidos e que nenhum microorganismo sobrevivente foi

recuperado dos Bls.

2.8 Resíduos dos esterilizantes gasosos

Os traços de esterilizante que permanecem nos produtos

após a esterilização são denominados resíduos e podem

ser subsequente e lentamente sorvidos pelos produtos,

causando risco ao paciente. Os resíduos dos processos

de esterilização gasosa causam uma preocupação

particular devido à toxicidade de muitos esterilizantes

gasosos. A International Standards Organization está

preparando uma norma geral para a determinação dos

limites permissíveis para resíduos de processo, usando

como base as avaliações de saúde (International

Standards Organization, 1995).

O nível dos resíduos em um produto dependerá dos

materiais com os quais o produto é fabricado e do

esterilizante utilizado e será influenciado pelo ciclo de

esterilização empregado. Para acelerar a desabsorção

dos resíduos, um processo de esterilização pode incluir

uma fase de aeração, na qual o produto é exposto a uma

temperatura elevada, a um fluxo de ar elevado e a uma

combinação dos dois. As condições especificadas para a

aeração devem ser demonstradas para obter o nível de

resíduo predeterminado e ser monitoradas, como parte

do processo de esterilização (Comité Européen de

Normalisation, 1994b; International Standards


Se um esterilizante gasoso decompor-se rapidamente e o

produto decomposto não apresentar um risco, os

resíduos não representam um problema. Os exemplos

são: (i) plasmas, os quais formam-se novamente como

fonte de gás; (ii) peróxido de hidrogênio, que se

decompõe em oxigênio e água; (iii) ácido peracético, que

se decompõe em ácido acético e água e (iv) ozônio, que

se decompõe em oxigênio. Entretanto, a cinética da

decomposição do esterilizante dependerá do produto e

necessitará de uma consideração particular; por exemplo,

Ikarashi et al. (1995) relatou os resíduos de peróxido de

hidrogênio em uma variedade de materiais a níveis

capazes de induzir um efeito citotóxico.

O esterilizante gasoso, para o qual a questão dos

resíduos tem sido considerada com mais detalhes, é o

óxido de etileno (Page, 1993). Os resíduos de interesse

são o próprio óxido de etileno e os principais produtos de

transformação formados pelas reações durante o

processo de esterilização; o etilenocloroidrina, formado

pelas reações com cloro orgânico e o etilenoglicol,

formado pelas reações com água. Uma norma

internacional foi publicada (International Standards

II – 6.9

Organization, 1996), fornecendo meios de determinação

dos limites permissíveis para os resíduos de óxido de

etileno, com base na provável duração da exposição de

um indivíduo aos resíduos acima do tempo de duração,

equilibrando o risco de exposição aos resíduos em

comparação com os benefícios da intervenção médica.

Uma revisão dessa norma está em preparação.

Os resíduos de formaldeído podem ocorrer como

paraformaldeído na superfície e/ou como formaldeído

absorvido no material (Handlos, 1977). O nível dos

resíduos em vários materiais, após a exposição ao

formaldeído gasoso, tem sido pesquisado (Handlos,

1977, 1979, 1984; Profumo & Pasavento, 1986; Vink,

1986). Handlos (1984) concluiu que as quantidades de

formaldeído dissolvidas nos materiais plásticos serão

pequenas, comparadas ao óxido de etilelo, se o processo

de esterilização for projetado para remover o

paraformaldeído da superfície do artigo pela pulsação a

vapor. Vink (1986), entretanto, relatou que, em um teste

de seleção para toxicidade aguda, alguns materiais

esterilizados por formaldeído pareceram ser tóxicos.

Poucas são as publicações sobre os resíduos de dióxido

de cloro após a esterilização. Jeng & Woodworth (1990a)

relataram a praticidade do dióxido de cloro como um

esterilizante para oxigenadores. Os oxigenadores

apresentam problemas específicos quanto aos resíduos,

porque todo o sangue do paciente circula através desse

produto. A partir de um estudo restrito, eles concluíram

que o dióxido de cloro não causa problemas de

toxicidade aguda, hipersensibilidade ou mutagenicidade.

3. Agentes alquilantes

3.1 Óxido de etileno

3.1.1 Perspectiva histórica

Cotton & Roark (1928) relataram que as concentrações

de óxido de etileno a 3,2 a 32 mg/l exterminaram uma

variedade de insetos. A atividade bactericida do óxido de

etileno foi relatada em uma requisição de patente por

Schrader & Bossert (1936), porém eles não forneceram

dados que comprovassem essa atividade. Uma outra

requisição de patente, por Gross & Dixon (1937), incluiu

relatórios de testes, usando 48 microorganismos

diferentes em algodão úmido, açúcar cristal e tabaco

úmido cortado. Griffith & Hall (1940) também receberam

uma concessão de patente do uso do óxido de etileno

como esterilizante para produtos alimentícios. A

avaliação básica da eficácia microbicida do óxido de

etileno foi realizada por Phillips & Kaye (Kaye, 1949;

Kaye & Phillips, 1949; Phillips, 1949; Phillips & Kaye,

1949).

Um trabalho adicional está sendo empreendido para

aumentar a compreensão sobre a ação microbicida do

óxido de etileno e para desenvolver um processo de

esterilização aprovado, utilizando esterilizadores

automatizados para aplicação industrial e nas instalações

de cuidados com a saúde (Ernest & Shull, 1962a,b;

Ernest & Doyle, 1968). Além dos estudos sobre a

inativação de bactérias e esporos bacterianos (Bruch,

1961; Kereluk et al., 1970), a inativação de fungos por

óxido de etileno (Liu et al., 1968; Blake & Stumbo, 1970;

Dadd & Daley, 1980) e sua eficácia viricida (Klarenbeek &

Van Tongeren, 1954) têm sido pesquisadas.

Mais recentemente, foram preparadas normas para os

esterilizadores de óxido de etileno, bem como para

validação e controle de rotina da esterilização por óxido

de etileno (Comité Européen de Normalisation, 1994 a,b;

International Standards Organization, 1994). Entretanto,

nenhum conjunto de normas das condições para a

esterilização por óxido de etileno foi adotado e cada

processo de esterilização é desenvolvido e seu

desempenho, qualificado microbiologicamente para o

produto a ser esterilizado (Hoxey, 1989).

3.1.2 Aplicações

O óxido de etileno é amplamente usado para esterilizar

produtos que são sensíveis ao calor, umidade ou

radiação. Embora tenha sido aplicado para a

esterilização de uma ampla variedade de produtos

(Bruch, 1961), a principal aplicação, hoje em dia, é para a

esterilização de dispositivos médicos de uso único feitos

de plástico. Também é usado para a esterilização de

alguns recipientes de plástico vazios, para o envase

asséptico subsequente com produtos farmacêuticos. O

óxido de etileno também tem aplicações nos

estabelecimentos médicos para a esterilização de

dispositivos médicos reutilizáveis, por exemplo,

determinados endoscópios flexíveis, que não suportariam

a exposição ao calor úmido.

O aumento da conscientização da necessidade de evitar

a exposição ao óxido de etileno, juntamente com o

conceito defasado das misturas de clorofluorocarbono-12

(CFC-12) e óxido de etileno (veja Seção 3.1.3) e os

requisitos de segurança rigorosos para a operação dos

esterilizadores, que utilizam o óxido de etileno puro, tem

induzido muitos usuários à reavaliação do uso do óxido

II – 6.10

de etileno. Houve um aumento na utilização de

subcontratadas especializadas em esterilização, no

reprojeto dos produtos, para tornarem-se compatíveis

com outros métodos de esterilização e no interesse em

outras formas de esterilização gasosa, induzindo ao

fechamento muitas instalações internas de esterilização.

Apesar dessas tendências, o óxido de etileno continua

sendo o método mais comum de esterilização gasosa e

provavelmente continuará a ser nos próximos anos.

3.1.3 Propriedades físicas e químicas

À temperatura e pressão ambientes, o óxido de etileno é

um gás incolor e, em concentrações acima de

aproximadamente 430 partes/106, possui odor doce e

parecido com o do éter (Amoore & Hauttala, 1983).

O óxido de etileno é inflamável e explosivo, com uma

faixa de concentração inflamável no ar de 3-100% v/v. É

fornecido em cilindros, como um gás pressurizado, para

o uso como gás puro com específicas precauções de

segurança para a instalação, ou para ser misturado com

um diluente inerte, tais como o dióxido de carbono ou

hidroclorofluorocarbono (HCFC), para fornecer uma

mistura não-inflamável e não-explosiva. Historicamente, o

gás diluente mais comum era o CFC-12, mas o uso

desse gás está defasado devido ao impacto ambiental

causado pela suas propriedade de diminuição da camada

de ozônio (United Nations Environment Programme,

1987; Jorkasky, 1993). As misturas de óxido de etileno e

HCFC foram introduzidas como uma substituição

provisória para o óxido de etileno-CFC-12. Embora os

HCFCs tenham um potencial de diminuição da camada

de ozônio significativamente menor que os CFCs, eles

ainda possuem um impacto ambiental. As misturas de

óxido de etileno-HCFC são submetidas a um

regulamento específico na Europa (Commission of the

European Communities, 1994) e estão programadas para

terem seu uso interrompido, no mundo inteiro, em 2030

(United Nations Environment Programme, 1987). As

substituições com potencial zero de diminuição da

camada de ozônio estão sendo desenvolvidas.

As propriedade e algumas informações de segurança e

saúde relacionadas ao óxido de etileno encontram-se

sumariadas nas Tabelas 21.1 e 21.2.

3.1.4 Fatores que afetam a atividade microbicida

Temperatura. A temperatura tem a mais marcante

influência sobre a eficácia do óxido de etileno como

esterilizante. O aumento da temperatura aumenta o

índice de inativação de microorganismos; várias

pesquisas relataram que um aumento da temperatura de,

aproximadamente, 10 ºC duplica o índice de inativação,

sendo o valor exato de aumento influenciado pela

concentração de óxido de etileno (Phillips, 1949; Ernst &

Shull, 1962a; Kereluk et al., 1970). O inverso também se

aplica e uma diminuição da temperatura de 10 ºC terá,

aproximadamente, o índice de inativação. Entretanto,

verifica-se que a expansão da temperatura de 10 ºC

sobre a carga de esterilização induzirá a uma diferença

de 100% no índice de inativação entre os locais mais

quentes e mais frios.

Concentração do esterilizante. Aumentar a

concentração do óxido de etileno aumenta o índice de

inativação microbiana, até uma concentração platô acima

da qual aumentos da concentração não induzem ao

aumento da eficácia (Ernst & Shull, 1962a; Kereluk et al.,

1970). Ernst & Shull (1962a) relataram que a

concentração platô depende da temperatura empregada;

a uma umidade relativa de 30 a 50%, as concentrações

platô foram registradas como 800 mg/l a 30 ºC e 500 mg/l

a 54 ºC.

Umidade. Kaye & Phillips (1949) relataram a importante

influencia da umidade sobre a eficácia do óxido de

etileno. Winano & Stumbo (1971) sugeriram que a

presença de água era importante para a reação

alquilante prosseguir. O teor de umidade de um

microorganismo está relacionado diretamente à umidade

do ambiente que o cerca, e o microambiente adjacente

ao microorganismo é importante para determinar a

resistência ao óxido de etileno (Kereluk et al., 1970). Uma

vez que o microorganismo fica desidratado, sua

resistência ao óxido de etileno aumenta e pode ocasionar

um período significativo de equilíbrio com a alta umidade

para reverter esse efeito (Gilbert et al., 1964). Dadd et al.

(1985) observou que a aplicação de um vácuo intenso no

ciclo de esterilização por óxido de etileno causaria a

desidratação do microorganismo e, por essa razão,

aumentaria a resistência; a necessidade de um estágio

no ciclo de esterilização para reidratar o microorganismo

foi salientada.

A umidade ótima para a eficácia microbicida foi relatada

como 35% (Ernst & Shull, 1962b; Gilbert et al., 1964),

porém na prática, a maioria dos processos de

esterilização por óxido de etileno operam entre 40 e 80%

de umidade relativa, devido à significativa quantidade de

materiais que absorvem umidade, tais como materiais de

embalagens, inclusos em uma carga de esterilização.

Entretanto, é preciso tomar cuidado para evitar a

II – 6.11

presença do excesso de água livre, já que isso pode

induzir à formação de etileoglicol ou óxido de etileno

inativos que se dissolvem na água livre, reduzindo a

concentração de óxidode etileno (Dadd et al., 1985).

3.1.5 Processo de esterilização

O processo utilizado para esterilização por óxido de

etileno geralmente consiste em três fases distintas: (i)

pré-condicionamento, (ii) ciclo de esterilização e (iii)

aeração. As modernas instalações operam com um

sistema de "célula", com câmaras separadas para as três

fases. O produto é transferido automaticamente de uma

célula para a outra, reduzindo o potencial de exposição

do operador ao óxido de etileno.

Uma ampla variedade de condições foram empregadas

para a esterilização por óxido de etileno (Tabela 21.4). A

recente tendência é diminuir a concentração de óxido de

etileno, a fim de reduzir os níveis dos resíduos nos

artigos ao final do ciclo de esterilização, reduzindo, desse

modo, o tempo necessário para a aeração.

Pré-condicionamento. O pré-condicionamento ocorre à

pressão atmosférica, antes de o produto ser transferido

para a câmara do esterilizador, a fim de elevar a

temperatura e umidade da carga para os níveis

requeridos para a esterilização. A duração do ciclo de

esterilização é reduzida e o rendimento do processo de

esterilização, aumentado, se isso for feito antes de o

produto ser colocado na câmara do esterilizador.

Tabela 21.4: Sumário da faixa de condições usadas para a

esterilização por óxido de etileno.

Variável do Processo Faixa Encontrada

Tempo de Exposição 1-24 h

Concentração do Óxido de Etileno 250-1200 mg/l

Temperatura 25-65 °C

Umidade 30-85%

O aumento da temperatura de uma carga grande e densa

pode também aumentar o tempo significativamente, em

particular para os processos que operam a 50-55 ºC. O

pré-condicionamento pode durar de 12 a 18 horas.

Ciclo de esterilização. O ciclo de esterilização ocorre

em uma câmara vedada e consiste em uma série de

estágios sob o controle de um controlador automático. Os

estágios são: (i) remoção do ar; (ii) teste de vazamento;

(iii) condicionamento; (iv) admissão do esterilizante; (v)

exposição; (vi) remoção do esterilizante; (vii) fluxo e (viii)

interrupção de ar (Comité Européen de Normalisation,

1994a). Esses estágios encontram-se ilustrados na

Figura 21.1.

Durante o estágio de remoção do ar, um vácuo é criado

em um nível preestabelecido, para remover o ar da

câmara e da carga. O sistema de vácuo é, então,

desligado e a pressão na câmara, monitorada por um

período predeterminado; se a pressão subir além da

quantidade definida, isso indica que há um vazamento na

câmara e o ciclo é finalizado.

O vapor, então, entra na câmara a uma pressão

preestabelecida, selecionada para obter a umidade

necessária durante o condicionamento. O estágio de

condicionamento serve para substituir a umidade que foi

removida durante a remoção de ar na câmara e carga. A

penetração da umidade na carga é assistida pela pressão

reduzida.

Após o condicionamento, o esterilizante é admitido na

câmara, através do vaporizador até que a pressão

preestabelecida requerida para obter a concentração

necessária de óxido de etileno seja atingida. A pressão

também dependerá da mistura de esterilizante usada;

ciclos de óxido de etileno puro, juntamente com ciclos

que utilizam óxido de etileno misturado com nitrogênio ou

HCFC, que opera a uma pressão subatmosférica,

enquanto que as misturas de óxido de etileno e dióxido

de carbono operam a 2-6 bar acima da pressão

atmosférica. O funcionamento correto do vaporizador é

monitorado, normalmente, através da medição da

temperatura do gás esterilizante conforme entra na

câmara, para assegurar que somente o óxido de etileno

gasoso seja admitido. A concentração é verificada

independentemente: (i) da redução de peso nos cilindros;

(ii) da medida do volume de óxido de etileno líquido que

flui para o vaporizador ou (iii) da análise da concentração

de óxido de etileno na câmara (Comité Européen de

Normalisation, 1994a,b; International Standards


Os artigos são expostos ao óxido de etileno por um

tempo definido. Durante a exposição, a pressão na

câmara é monitorada. Já que o óxido de etileno é

absorvido pela carga, a pressão da câmara diminui. O

óxido de etileno adicional pode ser admitido durante o

período de exposição, para manter a pressão

especificada; essas admissões são denominadas

'adicionais'.

II – 6.12

Os estágios de remoção e fluxo do esterilizante retiram o

óxido de etileno da câmara e da carga, permitindo que a

câmara seja descarregada com segurança. O

esterilizante é primeiramente removido pela evacuação, e

o estágio subsequente de fluxo consiste em pulsações

formadas pela admissão de ar ou gás inerte, seguido da

evacuação. Isso é repetido por um número definido de

vezes. Após o estágio de fluxo, o ar é admitido na

câmara à pressão atmosférica. É importante que os

produtos sejam, então, removidos e não sejam deixados

na câmara fechada, pois o óxido de etileno se desprende

lentamente da carga e se acumula na câmara. Isso pode

causar um risco para a segurança (International

Electrotechnical Commission, 1996).

Aeração. O objetivo da aeração é desprender o óxido de

etileno e os produtos de reações dos artigos, a fim de

atingir os níveis predeterminados de resíduos. Isso é

geralmente conseguido, mantendo a carga a temperatura

elevada por um tempo definido, com um fluxo de ar

elevado para melhorar a remoção. Matthews et al. (1989)

relatou que a aplicação de microondas aumentou a

remoção dos resíduos de óxido de etileno.

Figura 21.1: Ilustração de um ciclo de esterilização por óxido de etileno operando abaixo da pressão atmosférica.

3.1.6 Validação e controle de rotina

Os requisitos para a validação e controle de rotina da

esterilização por óxido de etileno foram publicados em

uma norma internacional (International Standards

Organization, 1994) e européia (Comité Européen de

Normalisation, 1994b). Essa norma descreve as

metodologias para a qualificação física e microbiológica e

fornece um guia sobre detalhes práticos, incluindo: o

número de sensores ou Bls a serem usados; a colocação

desses sensores e Bls durante os estudos de

qualificação e os critérios de aceitação.

A validação da esterilização por óxido de etileno inclui

todos os elementos descritos na seção de generalidades

desse capítulo: qualificação de instalação, qualificação

física de desempenho e qualificação microbiológica de

desempenho.

Se a liberação paramétrica for utilizada com freqüência, a

qualificação microbiológica de desempenho é necessária

para criar uma compreensão sobre a inativação dos Bls

através de processos especificados. Isso pode ser obtido

de uma das duas maneiras: pela criação de uma curva

de sobrevivência para as microorganismos de referência

nos Bls ou pela estimativa do valor D do microorganismo

de referência. Um método para determinar o valor D pela

técnica de número mais provável (MPN) foi especificado,

conforme descrito por Pflug & Holcomb (1983).

Para o controle de rotina com liberação paramétrica,

todas as variáveis de processo devem ser diretamente

monitoradas: tempo, temperatura (incluindo a

temperatura na carga), pressão, umidade e concentração

Tempo

Obs. para Figura 21.1: Os estágios do clico ilustrado são: i) Remoção do ar ii) Teste de vazamento iii) Injeção de vapor iv) Condicionamento v) Injeção de esterilizante vi) Exposição vii) Remoção do esterilizante viii) Fluxo xi) Interrupção de ar

Pre

ssã

o (

bar

)

II – 6.13

do esterilizante. O produto pode ser liberado, se todas as

variáveis de processo estiverem dentro dos limites

especificados (Sordellini, 1997). Alternativamente, se os

Bls forem usados como um elemento da monitoração de

rotina, a qualificação microbiológica de desempenho

pode usar uma metodologia de "meio ciclo". Nessa

metodologia, nenhum sobrevivente é obtido de um ciclo,

no qual o tempo de exposição foi reduzido para a metade

do tempo normalmente usado.

Para o controle de rotina com Bls, o tempo, a

temperatura e a pressão da câmara ainda devem ser

monitorados e registrados, porém a umidade pode ser

interpretada a partir dos registros de temperatura e

pressão, e a concentração do esterilizante deduzida da

elevação da pressão na admissão do esterilizante,

juntamente com a perda de peso dos cilindros do

esterilizante ou do volume do óxido de etileno

vaporizado.

3.2 Formaldeído


As primeiras pesquisas sobre as propriedades

bactericidas do formaldeído foram relatadas por Loew

(1886), e seu uso como um descontaminante de fases a

vapor para salas data de 1890 (Aronson, 1897). Um

sistema para desinfecção em uma câmara a vácuo

aquecida a 80 a 90 ºC com um tempo de exposição de

30 minutos, usando formaldeído gerado pelo

aquecimento da solução de formaldeído, foi

documentado por Sprague (1899). O método foi

registrado como inativador de esporos de Bacillus

anthracis, porém nenhuma quantificação precisa foi

realizada. Nordgren (1939) analisou amplamente o

histórico do formaldeído como um agente de desinfecção

e pesquisou sua eficácia bactericida. Ele concluiu que o

formaldeído tem uma ação bactericida forte, porém

apenas possui uma capacidade limitada de esterilização

sem temperaturas elevadas e pressão reduzida para

ajudar na penetração de orifícios estreitos.

A atividade do formaldeído contra uma ampla variedade

de microorganismos, incluindo as bactérias vegetativas,

fungos e vírus foi demonstrada (Spicher & Peters, 1976;

Ide, 1979).

Alder & Gillespie (1961) pesquisaram o uso do vapor à

pressão subatmosférica para a desinfecção de

cobertores de lã e, posteriormente, demonstraram que a

adição de formaldeído com o vapor produziu uma

combinação esporicida (Alder et al., 1966). Eles

concluíram que a combinação de LTSF, operando a 80

ºC era barata, eficiente e de fácil controle. Trabalhos

posteriores (Pickerill, 1975; Hurrell et al., 1983;

Robertshaw, 1983) aperfeiçoaram ainda mais o processo,

e esterilizadores automatizados foram desenvolvidos, os

quais têm sido muito usados nas instalações médicas,

particularmente na Escandinávia, Alemanha e Reino

Unido.

3.2.2 Aplicação

O vapor com formaldeído a baixa temperatura tem sido

muito usado nas instalações médicas, particularmente no

norte da Europa, para a esterilização de dispositivos

médicos reutilizáveis, que não suportariam a esterilização

por calor úmido. Esse sistema tem sido usado para a

esterilização de equipamentos endoscópicos, tais como

laparoscópios, telescópios e derivações de fibra ótica

(Hoxey, 1991). Entretanto, o LTSF não é muito usado

para aplicações industriais ou nas instalações médicas

norte-americanas.


O formaldeído puro e seco é um gás incolor com um odor

pungente característico; ele se polimeriza à temperatura

ambiente para produzir uma película branca de

polioximetilenoglicol. O gás de formaldeído causa

irritação nos olhos, nariz e garganta em níveis tão baixos

quanto 0,05 a 0,5 partes/106 (Sintim-Damoa, 1993). O

gás de formaldeído é inflamável e forma uma mistura

explosiva com o ar a composições de 7 a 72% v/v,;

entretanto, a concentração de formaldeído usada nos

processos de esterilização gasosa está bem abaixo da

faixa explosiva e não é inflamável.

O formaldeído é fornecido como solução (formalina) ou

como hidrato de polímero (paraformaldeído).

Como solução, o formaldeído se apresenta como

monoidrato, metilenoglicol (CH2(OH)2) e uma série de

polioximetileno de baixo peso molecular aumenta

conforme o aumento da concentração de formaldeído. A

formalina contém formaldeído a 37 a 40% p/v e metanol a

10 a 15% p/v para inibir a polimerização.

O paraformaldeído é uma mistura de poliximetilenoglicol,

que contém formaldeído a 90 a 99% com um equilíbrio de

água livre e combinada. O paraformaldeído vaporiza

gradualmente, gerando o gás de formaldeído

II – 6.14

monomérico; essa despolimerização é acelerada com o

aumento da temperatura.

O formaldeído gasoso, para ser usado como um

esterilizante, pode ser produzido pelo aquecimento da

formalina ou do paraformaldeído. Alternativamente, para

a fumigação de salas, o formaldeído gasoso pode ser

gerado, iniciando uma reação exotérmica com a adição

de um agente oxidante forte, tal como permanganato de

potássio, à formalina (Walker, 1964).

As propriedades e algumas informações de saúde e

segurança relacionadas ao formaldeído encontram-se

sumariadas nas Tabelas 21.1 e 21.2.


Temperatura. Nordgren (1939) avaliou o efeito da

temperatura em uma faixa de 10 a 70 ºC sobre o índice

de inativação dos microorganismos e observou um

aumento no índice de inativação com o aumento da

temperatura. Entretanto, o Public Health Laboratory

Service (1958) relatou uma pequena diferença no índice

de inativação com o aumento da temperatura entre 0 e

30 ºC.

Pesquisas preliminares sobre o efeito da temperatura na

esterilização por LTSF a uma concentração de 14 mg/l

demonstraram que, uma redução da temperatura de 80

para 70 ºC produziu apenas uma leve diminuição do

índice de inativação, porém um aumento adicional para

65 ºC produziu uma redução significativa do índice de

inativação (Hoxey, 1984). Wright et al. (1996), entretanto,

relatou mais tarde que a uma concentração de 12 mg/l, o

aumento da temperatura de 63 para 83 ºC não produziu

um aumento do índice de inativação.

Umidade. O efeito da umidade sobre a inativação

microbiana pelo formaldeído tem sido pesquisado por

vários pesquisadores. Nordgren (1939) demonstrou um

aumento do efeito microbicida com o aumento da

umidade para até 50% de umidade relativa, porém um

aumento pequeno com a umidade a 95%. Isso

geralmente é confirmado (Cross & Lach, 1990), embora o

Public Health Laboratory Service (1958) tenha

identificado uma umidade relativa ótima de 80 a 90%, e

Spiner e Hoffman (1971) tenham relatado que a umidade

relativa em excesso de 50% era importante.

Concentração. Como seria esperado, a atividade do

formaldeído aumenta de acordo com a concentração.

Nordgren (1939) demonstrou um aumento significativo na

atividade com o aumento da concentração de 0,1 para

1,3 mg/l. O Public Health Laboratory Service (1958)

relatou um relação linear entre a concentração e o índice

de inativação entre 0,04 e 0,31 mg/l, e Spiner e Hoffman

(1971) chegaram a uma conclusão similar para a

concentração na faixa de 1,1 a 10,6 mg/l.

As pesquisas sobre o efeito da concentração do

formaldeído sobre a esterilização por LTSF a 80 ºC

sugeriram que o aumento da concentração, além da faixa

de 6 a 20 mg/l, tem apenas um pequeno efeito no índice

de inativação; um aumento posterior na concentração

para 27 mg/l teve um efeito marcante (Hoxey, 1984).

Trabalhos posteriores feitos por Wright et al. (1996),

entretanto, relataram que, a 73 ºC um aumento do índice

de inativação foi observado com o aumento da

concentração de 3 para 12 mg/l, porém não houve

nenhum aumento posterior do índice de inativação de 12

para 18 mg/l.


O vapor a baixa temperatura com ciclos de esterilização

por formaldeído tem sido pesquisado a temperaturas

entre os 60 e 80 ºC, porém a temperatura de operação

mais comum é de 73 + 2 ºC, selecionada para equilibrar

a compatibilidade de material com o fácil controle da

temperatura (Pickeril, 1975; Alder, 1987). As

concentrações de formaldeído de 8 a 16 mg/l são

geradas, vaporizando 0,5 a 1 ml de formalina/30 L em

uma câmara (Hurrell et al., 1983), embora o uso de

concentrações mais altas tenha sido relatado (Pickerill,

1975; Alder, 1987).

O ciclo de esterilização consiste em uma série de

estágios: (i) vácuo inicial; (ii) fluxo de vapor; (iii) pulsação

de formaldeído-vapor; (iv) período de descanso; (v)

remoção do esterilizante e (vi) interrupção do ar. Esses

estágios encontram-se ilustrados na Figura 21.2.

O vácuo inicial é retirado para remover o ar da câmara e

carga. É seguido então pela admissão de vapor na

câmara com o bombeamento do vácuo ainda em

funcionamento, para purgar o ar da câmara e aquecer a

carga.

O próximo estágio do ciclo é uma série de pulsações. Um

volume estabelecido de formalina é admitido no

vaporizador e o gás de formaldeído resultante, admitido

na câmara. Após um período de descanso de 2 minutos,

para permitir que o formaldeído penetre na carga, o vapor

é admitido na câmara à pressão requerida para obter a

II – 6.15

temperatura de operação. Um vácuo é, então, retirado

novamente e a admissão de formaldeído repetida. O

número de repetições desse estágio pode variar até 20

pulsos.

O estágio de pulso pode ser seguido de um período de

descanso, no qual o formaldeído, seguido de vapor, é

admitido à pressão requerida e essas condições

mantidas por um período estabelecido. Esse estágio nem

sempre está incluso, já que ficou demonstrado que a

concentração de formaldeído diminui rapidamente

durante esse período de descanso (Handlos, 1979;

Marcos & Wiseman, 1979; Hurrell et al., 1983).

O formaldeído é removido do esterilizador e da carga,

através da evacuação e fluxo alternados e repetidos com

vapor ou ar. Handlos (1979) demonstrou um nível de

resíduos reduzido, quando a pulsação a vapor foi usada

nessa fase, porém tal pulsação requer a inclusão

subsequente de um estágio de secagem prolongado, sob

vácuo, para secar a carga. O ciclo finaliza com a

admissão de ar à pressão atmosférica.

Figura 21.2: Ilustração de um ciclo de esterilização por LTSF.


Os procedimentos para validação e controle de rotina do

LTSF foram publicados (Ministério da Saúde, 1994).

Para a validação, os procedimentos inicialmente se

assemelham aos requisitos para qualificar um

esterilizador a vapor ou um desinfetador a vapor a baixa

temperatura (veja Capítulos 19A e 25). Essas medições

físicas demonstram o desempenho aceitável do

esterilizador ao garantir a penetração do vapor e a

obtenção da temperatura necessária por toda a carga.

Esses estudos são seguidos pela qualificação

microbiológica de desempenho do ciclo do LTSF. Isso

consiste na repetição do ciclo para demonstrar a

distribuição e penetração. Para demonstrar a distribuição,

os Bls que contêm esporos de 106 de Bacillus

stearothermophilus de resistência definida (Comité

Européen de Normalisation, 1995c) são retirados de suas

embalagens e suspensos nos fios em uma estrutura

dentro da câmara. Além disso, dois dispositivos de

desafio de processo são usados para demonstrar a

penetração. O dispositivo de desafio de processo usado

é um tubo de aço inoxidável enrolado em espiral, com

uma pequena câmara em uma extremidade, na qual um

BI pode ser colocado (Line & Pickerill, 1973). Esses

dispositivos de desafio são expostos ao ciclo de

Tempo

Obs. para Figura 21.2: Os estágios do clico ilustrado são: i) Remoção do ar ii) Injeção de formaldeído iii) Injeção de vapor iv) Evacuação v) Pulsações repetidas vi) Exposição vii) Fluxo viii) Remoção do ar

Pre

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o (

bar

)

II – 6.16

operação e nenhum crescimento deve ser observado na

incubação dos Bls.

Para o controle de rotina, os registros são examinados, a

fim de verificar se as variáveis físicas do ciclo foram

reproduzidas dentro das tolerâncias definidas. Além

disso, cada ciclo contém uma hélice Line-Pickerill que

incorpora um Bl. Ao final do ciclo, o Bl é transferido para

os meios de crescimento e incubado; a ausência de

crescimento na incubação confirma que o ciclo foi

satisfatório.

4. Agentes oxidantes

4.1 Plasma de gás


Um processo de esterilização por plasma de gás foi

patenteado em 1968 (Menashi, 1968). A patente registra

o método para a esterilização de frascos parenterais,

pela produção de uma descarga de freqüência de alta

tensão de um arame introduzido no frasco. O processo

conseguiu inativar esporos de 106 em frascos em menos

de 1 segundo. Uma patente subsequente (Ashman &

Menashi, 1972) foi concedida para a esterilização de

superfícies de recipientes, usando plasmas de halogênio

a baixa temperatura e baixa pressão. Um fluxo através do

sistema de esterilização por plasma para dispositivos

médicos foi desenvolvido pela Boeing Company em 1974

(Fraser et al., 1974, 1976).

A esterilização de frascos, usando um plasma induzido

por um laser, foi primeiramente relatado por Tensmeyer

(1976). Em 1981, um sistema foi desenvolvido, no qual a

vida do plasma era mantida por um campo de

microondas, sem a introdução de qualquer objeto no

frasco (Tensmeyer et al., 1981). Isso foi posteriormente

desenvolvido por Peeples & Anderson (1985a,b) para

estabelecer um sistema para simplificar a inicialização e

prolongar a vida do plasma. A esterilização de frascos de

10 ml vazios foi reportada, juntamente com a destruição

de alguns esporos bacterianos.

Mais patentes foram emitidas sobre 'plasma gerado', uma

combinação de plasma e aldeídos (Gut Boucher, 1980) e

esterilização através de embalagens seladas e porosas,

com pulsação de pressão de plasma para aprimorar a

atividade esporicida em orifícios e lúmens estreitos

(Bithell, 1982a,b).

O uso do gás de peróxido de hidrogênio para gerar um

plasma em uma câmara foi registrado, como um

processo de esterilização, por Addy (1991). Essa foi a

base para um sistema de plasma de gás para a

esterilização de instrumentos nos serviços médicos, que

se tornou comercialmente disponível no início de 1990.

Mais recentemente, também se tornou disponível um

esterilizador que utiliza um plasma secundário. As

amostras de plasma, geradas por radiação

eletromagnética na câmara de geração de plasma, flui

para a câmara de esterilização (Caputo et al., 1993). O

ácido peracético é o precursor para esse sistema.

4.1.2 Aplicações

Os sistemas de esterilização por plasma de gás são

indicados, a princípio, para o reprocessamento de

dispositivos médicos usados no ambiente de cuidados

com a saúde. Eles têm sido usados nos Estados Unidos

e em parte da Europa, principalmente na Alemanha,

desde de o início de 1990, embora ainda esteja em seu

estágio inicial de uso.

O plasma de gás é adequado para o reprocessamento de

instrumentos e dispositivos que não suportam

temperaturas elevadas (maiores que 60 ºC) e é visto

como uma alternativa para o óxido de etileno e

desinfetantes químicos líquidos, particularmente para

endoscópios flexíveis, embora o plasma de gás seja

incapaz de penetrar os lúmens longos e estreitos, tais

como os de dentro de um endoscópio. Um adaptador

especial que contém o precursor deve ser inserido no

dispositivo com lúmen para que o plasma seja gerado in

situ.

Os artigos para reprocessamento devem estar

completamente secos, já que a umidade interfere na

capacidade de obter o vácuo necessário. Determinados

materiais, tal como o material de embalagem de celulose,

absorvem o peróxido de hidrogênio e não podem ser

processados, devido às alterações subsequentes na

pressão que o peróxido de hidrogênio causa.

O plasma de gás está sendo considerado para a

esterilização de certos dispositivos médicos, pois possui

vantagens com relação à compatibilidade de material,

comparado com os processos de esterilização existentes.

II – 6.17


O plasma de gás é considerado um quarto estado,

distinto dos sólidos, gases e líquidos. Os plasmas

ocorrem naturalmente, como na aurora boreal ou podem

ser gerados a baixa temperatura, como na iluminação

fluorescente. Os plasmas consistem em íons, elétrons e

espécies neutras (Bell, 1974; Addy, 1991).

Comercialmente, o plasma é gerado em uma câmara

fechada sob vácuo, usando radiofreqüência ou energia

de microondas para criar fortes campos magnéticos ou

elétricos necessários para excitar o gás. O gás é

ionizado pelo campo elétrico, e as partículas

eletricamente carregadas e produzidas (íons e elétrons)

são subseqüentemente aceleradas pelo campo elétrico e

entram em contato entre si para produzir a ionização e a

dissociação molecular. Isso produz radicais livres,

elétrons, íons e radicais excitados, que dão ao plasma a

sua reatividade. Esses plasmas gasosos são

classificados como plasmas a baixa temperatura e

também são reconhecidos como plasmas gasosos sem

equilíbrio ou de descarga incandescente.


Fonte de plasma. Addy (1991) relatou que o plasma

gerado de peróxido de hidrogênio possui uma atividade

esporicida maior que o plasma produzido do vapor de

água, hidrogênio, oxigênio ou óxido nitroso de

precursores. Isso acontece por causa da energia mais

baixa, necessária para criar os radicais de hidroxila, que

a maioria dos outros precursores e pelo fato de que as

espécies reativas geradas do peróxido de hidrogênio

estão entre as mais reativas.

A atividade esporicida foi considerada diminuída, já que a

distância da fonte de geração aumentou para o oxigênio,

hidrogênio, óxido nitroso e dióxido de nitrogênio dos

gases precursores (Addy, 1991). A atividade esporicida

aumenta com a força de radiofreqüência, como faz a

temperatura (Addy, 1991).

Concentração. O aumento da concentração do peróxido

de hidrogênio foi considerado o fator que aumenta a

atividade esporicida (Addy, 1991).


Um ciclo típico de esterilização para o sistema de plasma

de gás de peróxido de hidrogênio inclui: (i) a remoção do

ar; (ii) a injeção do peróxido de hidrogênio (iii) a difusão,

(iv) o plasma de gás e (v) a aeração. Isso encontra-se

ilustrado na Figura 21.3.

A câmara de esterilização é evacuada para cerca de 0,3

mbar. O tempo necessário para obter a condição de

vácuo requerida pode ser de cerca de 20 minutos, porém

dependerá do teor de umidade da carga e, por essa

razão, os itens devem estar secos quando forem

colocados na câmara. A umidade em excesso impedirá a

obtenção das condições necessárias e o ciclo não

funcionará.

Uma vez que o vácuo requerido é obtido, um pequeno

volume da solução de peróxido de hidrogênio (a 58% p/v)

é dispensado de um cassete, vaporizado e injetado na

câmara de esterilização. O vapor de peróxido de

hidrogênio se difunde por toda a câmara e carga. A

energia de radiofreqüência é aplicada ao peróxido de

hidrogênio da fase de vapor na câmara para gerar o

plasma de gás.

Após o estágio de plasma requerido, a câmara é injetada

com ar, e a pressão atmosférica é reestabelecida com a

introdução de ar filtrado.


Não existem normas específicas para a validação e o

controle de rotina da esterilização, que utiliza sistemas de

plasma de gás. Para uma aplicação particular, os

protocolos de validação e controle de rotina devem ser

preparados, com base na norma que fornece os

requisitos gerais para a validação e o controle de rotina

dos processos de esterilização, que estão sob

desenvolvimento (International Standards Organization,

1997).

O ciclo é submetido ao controle e monitoração

automáticos. Os fatores a serem monitorados incluem a

pressão, temperatura, iniciação de plasma, admissão da

quantidade especificada de gás gerado e duração de

cada estágio do ciclo. Um registro dos parâmetros do

ciclo é criado e comparado com sua especificação.

Um Bl e um indicador químico estão disponíveis para

serem usados com o sistema de plasma de peróxido de

hidrogênio. O Bl consiste em esporos de Bacillus subtilis,

localizados na extremidade fechada de um dispositivo

com lúmen, que são posicionados no ponto na câmara

II – 6.18

que cause o maior desafio ao processo. O indicador

químico é colocado na câmara para indicar a presença

de peróxido de hidrogênio.

Figura 21.3: Ilustração de um ciclo de esterilização de plasma de gás de peróxido de hidrogênio.

4.2 Peróxido de hidrogênio


A atividade microbicida do peróxido de hidrogênio é

reconhecida há mais de 100 anos. As primeiras

aplicações foram analisadas por Curran et al. (1940) e

têm sido usadas na indústria alimentícia, para a

esterilização de filtros e tubulações desde 1916 (Schumb

et al. ,1955).

Pesquisas sobre a eficácia microbicida do peróxido de

hidrogênio têm sido realizadas nas fases líquidas e de

vapor. Vários autores demonstraram que o peróxido de

hidrogênio é esporicida (Swartling & Lindgren, 1968;

Toledo et al., 1973; Stevenson & Shafer, 1983; veja

também o Capítulo 10C).

Duas aplicações mais recentes do peróxido de hidrogênio

têm sido como 'gás gerado', para sistemas de

esterilização por plasma de gás (veja Seção 4.1) e como

processo de peróxido de hidrogênio em fase a vapor

(VPHP) (Rickloff & Graham, 1989; Klapes & Vesley,

1990; Johnson et al., 1992; Capítulo 10C). O VPHP foi

desenvolvido em três modos: (i) um sistema de vácuo

intenso, que opera com a admissão de peróxido de

hidrogênio vaporizado em uma câmara evacuada, (ii) um

modo de "fluxo total", o qual usa uma mistura de peróxido

de hidrogênio vaporizado e ar filtrado como transportador

de gás e (iii) um sistema combinado de 'vácuo intenso

com fluxo total' para os artigos dos equipamentos que

podem agir como uma câmara própria, como os

liofilizadores ou isoladores (Klapes & Vesley, 1990;

Johnson et al., 1992). Klapes e Vesley (1990) relataram a

inativação dos esporos de B. subtilis de 106 em alguns,

mas não em todos os locais de uma centrífuga, após a

exposição por 32 minutos, usando um processo

combinado de 'vacuo intenso-fluxo total' a 4 ºC. Johnson

et al. (1992) pesquisou a descontaminação dos

liofilizadores com VPHP. Eles não observaram nenhuma

Tempo

Obs. para Figura 21.3: Os estágios do clico ilustrado são: i) Remoção do ar ii) Injeção de peróxido de hidrogênio iii) Difusão iv) Plasma de gás v) Aeração

Pre

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)

II – 6.19

diferença considerável na mortalidade, comparando o

processo de vácuo intenso com o modo combinado de

'vácuo intenso-fluxo total' e relataram os problemas da

penetração do vapor nos espaços mortos do sistema.

4.2.2 Aplicações

O uso do peróxido de hidrogênio tem aumentado com a

crescente aplicação de operações de embalagens

assépticas nas indústrias alimentícia, farmacêutica e de

correlatos. O peróxido de hidrogênio pode ser aplicado

como líquido, vapor ou aerossol.

Foi descrito um sistema de enevoamento com um

aerossol de peróxido de hidrogênio, seguido de uma

secagem com ar quente, para aplicações em embalagem

asséptica de alimentos (Posey et al., 1988; Posey &

Swank, 1989). A aplicabilidade do peróxido de

hidrogênio para a descontaminação de componentes de

aeronaves espaciais também foi relatada (Wardle &

Renninger, 1975).

O processo de VPHP em diversos modos foi proposto

como adequado para a esterilização de produtos

médicos, tais como endoscópios, e para a

descontaminação de equipamentos para os processos

assépticos, tais como isoladores, tubulação ou

liofilizadores e de equipamentos contaminados, tais como

centrífugas, incubadoras, gabinetes de segurança ou

caixas de luvas (Rickloff & Graham, 1989; Klapes &

Vesley, 1990; Johnson et al., 1992). Entretanto, o sistema

VPHP não pode ser usado com materiais de celulose,

incluindo materiais de embalagem à base de papel.

Alguns danos aos materiais foram registrados com o

nylon, algumas superfícies de alumínio anodizadas e

alguns epóxidos (Rutala & Weber, 1996).


Na forma pura, o peróxido de hidrogênio é um liquido

incolor, porém é geralmente encontrado como uma

solução em concentrações de até 50% p/v. Ele se

decompõe rapidamente em água e oxigênio. As

propriedades e algumas informações de saúde e

segurança, relacionadas com o peróxido de hidrogênio

encontram-se sumariadas nas Tabelas 21.1 e 21.2.


Temperatura. A temperatura exerce um efeito acentuado

na atividade do peróxido de hidrogênio em uma solução,

um aumento de aproximadamente 10 ºC na temperatura

dobra o índice de inativação (Curran et al., 1940;

Swartling & Lindgren, 1968; Toledo et al., 1973). Johnson

et al. (1992) concluíram que uma temperatura entre 10 e

50 ºC era necessária para uma condição viável de

esterilização, relatando uma pequena diferença na

ativação acima dessa faixa de temperatura, porém

encontraram uma inativação reduzida a 60 ºC. Eles

concluíram que essa inativação reduzida era devido às

altas temperaturas que promovem a decomposição do

peróxido de hidrogênio. Klapes & Vesley (1990),

entretanto, relataram uma atividade esporicida aceitável a

uma temperatura de 4 ºC.

Concentração. Um aumento na concentração da

solução de peróxido de hidrogênio leva a um aumento

nos índices de inativação (Swartling & Lindgren, 1968). A

concentração que pode ser obtida confiavelmente na

fase de vapor, entretanto, é limitada e as concentrações

de vapor típicas usadas para a esterilização são de 1 a 5

mg/l.


O processo de VPHP no modo de vácuo intenso utiliza o

vácuo para puxar uma solução de peróxido de hidrogênio

a 30%, através de um vaporizador aquecido, para a

câmara do esterilizador, onde o peróxido de hidrogênio

se difunde por toda câmara e carga. O processo opera a

55 a 60 ºC e possui um tempo de ciclo de

aproximadamente 90 minutos.

No modo de fluxo total, o processo do VPHP utiliza um

gerador de vapor portátil para vaporizar uma solução de

peróxido de hidrogênio a 30%. A solução é medida em

uma câmara de vaporização através de bocais de spray.

A câmara de vaporização é aquecida para 105 ºC para

propiciar uma vaporização rápida, sem fracionar a

solução de peróxido de hidrogênio e deixar o peróxido de

hidrogênio oculto (Johnson et al., 1992). O vapor é,

então, misturado a um gás transportador, tal como o ar

filtrado, e admitido no espaço fechado para ser

descontaminado.

O modo combinado de vácuo intenso e fluxo total, como

o próprio nome diz, utiliza uma combinação dessas duas

metodologias. O equipamento a ser esterilizado, tal como

o rotor de uma centrífuga ou um liofilizador, é evacuado e

o gerador portátil de vapor é usado para injetar o vapor

de peróxido de hidrogênio, seguido da admissão

controlada de um pequeno volume de ar. Após um

II – 6.20

intervalo de tempo definido, ocorre uma série de

admissões de vapor de peróxido de hidrogênio e ar,

enquanto um vácuo é retirado para tirar o vapor do

equipamento. Isto é seguido de vários pulsos

subatmosféricos de evacuação e admissão alternadas de

ar filtrado (Johnson et al., 1992).


Não existe nenhuma norma específica para a validação e

o controle de rotina da esterilização, que utiliza peróxido

de hidrogênio vaporizado. A norma para os requisitos

gerais (veja Seção 2.6) deve ser usada como base para

os protocolos específicos, para a validação e o controle

de rotina (International Standards Organization, 1997).

Um desenvolvimento de processo deve ser empreendido,

a fim de definir um processo apropriado para um produto

definido ou uma variedade de produtos. A validação de

processo deve incluir a qualificação de instalação, para

demonstrar que o equipamento foi instalado e é capaz de

produzir a reprodutibilidade de processo definida, seguido

de uma qualificação de desempenho.

A qualificação física de desempenho deve demonstrar a

liberação do processo definido, através da medição de

fatores físicos, tais como: (i) nível de vácuo e o índice no

qual é obtido; (ii) aumento(s) de pressão na(s)

admissão(ões) de esterilizante; (iii) temperatura de

operação do vaporizador; (iv) distribuição de temperatura;

(v) peso do peróxido de hidrogênio líquido usado; (vi)

alterações de pressão durante a fase de desgaseificação.

A qualificação microbiológica de desempenho deve ser

feita com Bls de B. stearothermophilus. A monitoração de

rotina do processo deve incluir medições, para

demonstrar a conformidade com a especificação física de

processo usada na qualificação de desempenho, e

complementada com a utilização de Bls de B.

stearothermophilus.

4.3 Ácido Peracético


A atividade microbicida das soluções aquosas de ácido

peracético foi registrada na década de 1950. Uma ampla

faixa de ação contra bactérias (Gershenfeld & Davis,

1952; Baldry, 1983), esporos bacterianos (Jones et al.,

1967), fungos (Lowings, 1956) e vírus (Brietman-Kline &

Null, 1960) foi demonstrada. A avaliação inicial do ácido

peracético da fase de vapor foi atribuída a Greenspan e

colaboradores em 1951, por Portner & Hoffman (1968),

que avaliaram os efeitos esporicidas do vapor.

A avaliação das propriedades do ácido peracético

continuou sendo feita, primeiramente, na solução aquosa

para o tratamento de água e resíduos (Sanchez-Ruiz et

al., 1995) e para as aplicações no cuidado com a saúde

(Malchesky, 1993).

4.3.2 Aplicações

A aplicação prática do ácido peracético tem sido limitada

à sua natureza corrosiva (Portner & Hoffman, 1968;

Malchesky, 1993). Uma solução tamponada de ácido

peracético foi desenvolvida para a esterilização de

endoscópios (Malckesky, 1993). Na fase de vapor, o

ácido peracético tem sido usado: (i) como um gás de

geração de plasma de gás (veja Seção 4.1) e (ii), para

esterilizar isoladores e outros espaços fechados,

utilizando um spray da solução diluída (Davenport, 1989).


O ácido peracético é formado pela reação entre o

peróxido de hidrogênio e o ácido acético e é encontrado

em soluções como uma mistura de equilíbrio de ácido

peracético, ácido acético, peróxido de hidrogênio e água.

O ácido peracético encontra-se comercialmente

disponível como uma solução a 35% p/v. O ácido

peracético em vapor é gerado, aquecendo uma solução

de ácido peracético a 2 a 5%, estabilizada com peróxido

de hidrogênio a 10 a 20%; portanto, os sistemas que

utilizam o ácido peracético inevitavelmente também têm a

presença do peróxido de hidrogênio. O ácido peracético

possui um odor pungente e causa irritação nas

membranas mucosas.

As propriedades do ácido peracético encontram-se

sumariadas na Tabela 21.1.


Portner & Hoffman (1968) pesquisaram o efeito

esporicida do ácido peracético na fase de vapor. Usando

uma concentração de 1 mg/l e uma temperatura de 25

ºC, eles relataram a inativação de até 8 x 105 esporos de

B. subtilis em 10 minutos, a umidades relativas entre 40 e

80%. A umidade ótima foi de 80% e a inativação foi

significativamente reduzida à umidade relativa de 20%.

II – 6.21


As tecnologias para o uso do ácido peracético na fase de

vapor têm sido desenvolvidas para aplicações

específicas. Por exemplo, Davenport (1989) inventou um

sistema em spray para liberar um jato atomizado e

controlado de ácido peracético.


Não existe nenhuma norma que descreva os

procedimentos para a validação e o controle de rotina do

ácido peracético na fase de vapor. Para cada aplicação,

protocolos em separado para a validação e controle de

rotina, bem como a monitoração devem ser

estabelecidos, com base na norma que fornece os

requisitos gerais (International Standards Organization,

1997) (veja Seção 2.6).

4.4 Ozônio


Calmette (1899) relatou a destruição de bactérias quando

o fornecimento de água de Lille, França, foi tratado com

ozônio e, desde o início de 1900, o ozônio tem sido

usado para tratar o fornecimento nacional de água

potável (Symons, 1980).

A eficácia microbicida do ozônio gasoso foi demonstrada

por Elford & van den Ende (1942). Leiguarda et al, (1949)

relatou a destruição de esporos de Clostridium

perfringens e B. anthacis pela exposição ao ozônio, e

Kietzmann (1957) descreveu a eficácia das baixas

concentrações de ozônio contra as bactérias

transportadas pelo ar, porém não contra os

contaminantes de superfície ou na presença de material

orgânico O ozônio foi considerado eficaz contra as

bactérias gram-negativas e gram-positivas, incluindo os

formadores de esporos e amebas (Symons, 1980).

Ingram & Barnes (1959) relatou que os fungos eram, no

mínimo, tão resistentes ao ozônio quanto as bactérias,

enquanto que Sulzer et al, (1959) demonstrou que as

leveduras eram menos resistentes. Estudos também

demonstraram a eficácia do ozônio contra vários vírus de

diferentes tipos (Kessel, 1934; Majumdar, 1973; Snyder &

Chang, 1974, Burleson et al., 1975, Sproul & Majumdar,

1975; Farooq & Akhlaque, 1983; Vaughn et al., 1987).

4.4.2 Aplicações

O ozônio é usado principalmente para o tratamento de

água, em particular a água para o uso doméstico e para a

desinfecção do efluente de esgoto. Ele não é muito

usado no ambiente médico, porém foram relatados dois

esterilizadores (Karlson, 1989; Stoddart, 1989), e é

usado na indústria farmacêutica para tratar os sistemas

de água desionizada. O ozônio foi usado pela primeira

vez, em 1987, na preparação de solução de diálise

(Bommer & Ritz, 1987) e foi proposto para a desinfecção

de dialisadores capilares regenerados (Gal et al., 1992).

Em combinação com a radiação ultravioleta (UV), o

ozônio também tem sido usado para produzir um padrão

farmacopéico para a água purificada (Lee et al., 1990).

Uma outra utilização do ozônio inclui a descontaminação

de lentes de contato (Kamiki & Kikkawa, 1976).

Os efeitos da exposição a curto prazo (24 horas) e a

longo prazo (100 horas) dos dispositivos médicos e

óticos, eletrônicos, instrumentos plásticos e de metal ao

ozônio a 8% foram estudados por Karlson (1989). A

maioria dos itens não foi afetada, porém o cobre e o ferro

foram oxidados e as luvas de plástico, poliuretano e

poliestireno foram afetadas após a exposição prolongada,

devido à destruição, da borracha natural de ligação fraca

e do plástico, causada pelo ozônio.


Na forma pura, o ozônio é um gás azul. É relativamente

estável no ar seco, porém se decompõe rapidamente em

alta umidade. É produzido, passando o ar seco ou o

oxigênio entre eletrodos de alta voltagem, que produzem

uma descarga da coroa, ou através da irradiação UV do

ar ou oxigênio. Ele deve ser produzido no ponto de uso,

devido a sua instabilidade. O ozônio é produzido a partir

da desassociação das moléculas de oxigênio, que

colidem com outras moléculas de oxigênio para criarem o

oxigênio triatômico, com um átomo O livremente ligado;

ele se prende prontamente a outras moléculas e forma o

ozônio, um poderoso agente oxidante.

As propriedades e algumas informações de segurança e

saúde relacionadas ao ozônio encontram-se sumariadas

na Tabela 21.1 e 21.2.


A destruição de bactérias e vírus na faixa de pH 5,6 a 9,8

foi relatada. (Masschelein, 1982; Singer, 1990). Em

II – 6.22

combinação com a radiação UV, a atividade do ozônio

aumenta devido à formação de radicais de hidroxila

reativos (Lee et al., 1990).

Enquanto o índice de inativação microbiana pelo ozônio

permanece sob discussão, sua ação tem demonstrado

depender do tempo, e sua eficácia diminui com o

decorrer do tempo (Dahi, 1976). Um aumento na

umidade relativa de 45% para 60 ou 80% aumenta o

efeito biocida do ozônio (Busta & Foegeding, 1983).

German et al. (1966) relatou que os esporos e bactérias

dessecados eram altamente resistentes ao ozônio,

enquanto que os medidores contaminados com

Staphylococus aureus e Escherichia coli foram

esterilizados em um ambiente úmido.

O ozônio possui uma capacidade de penetração limitada.


Um esterilizador de ozônio foi descrito com um ciclo de

três estágios (Karlson, 1989). O oxigênio é liberado para

o gerador de ozônio durante o primeiro estágio, no qual é

convertido em ozônio de alta concentração. O ozônio

gasoso desloca o ar na câmara do esterilizador. Durante

o segundo estágio, o ozônio é continuamente passado

através da câmara por um período de tempo definido. Um

sistema de resfriamento mantém o gerador de ozônio a

uma temperatura definida, a qual contribui para o controle

da concentração de ozônio. O nível de ozônio na câmara

é continuamente monitorado. Ao final do segundo

estágio, a geração de ozônio é desligada, porém o fluxo

de oxigênio continua, a fim de ejetar o ozônio. Quando o

nível do ozônio chegar a zero, o ciclo é considerado

completo.

Um sistema alternativo (Stoddart, 1989) libera o ozônio a

uma concentração de 10 a 12%. O ciclo de esterilização

é executado sob vácuo e dura entre 30 a 60 minutos,

incluindo a aeração. Após a exposição, o ozônio é

purgado, filtrado e convertido novamente em oxigênio. O

esterilizador é monitorado por um sistema de controle

automatizado.


Não existe nenhuma norma que descreva os

procedimentos específicos para a validação e o controle

de rotina do ozônio. Para cada aplicação, protocolos em

separado para a validação e o controle de rotina devem

ser estabelecidos, com base na norma que fornece os

requisitos gerais (International Standards Organization,

1997) (veja Seção 2.6).

4.5 Dióxido de cloro


O dióxido de cloro tem sido usado para o tratamento de

fornecimento de água na Europa, desde 1850, e como

agente alvejante na indústria de papel e têxtil desde 1920

(Bernarde et al., 1965; Jeng & Woodworth, 1990b).

McCarthy (1944) relatou que o dióxido de cloro é um

germicida eficaz na água, com uma concentração

orgânica baixa. No mesmo ano, o Niagara Falls Water

Treatment Plant (Syvan et al., 1944) relatou o uso do

dióxido de cloro como um desinfetante no tratamento de

água potável. Estudos subsequentes mostraram que o

dióxido de cloro era, no mínimo, tão eficaz quanto o cloro

(Trakhtman, 1946; Ridenour & Ingols, 1947), embora os

dados sejam considerados de questionável valor

(Bernarde et al., 1965). O dióxido de cloro líquido foi

relatado como um eficaz bactericida (Ridenour & Ingols,

1947; Ridenour & Armbruster, 1949; Bernarde et al.,

1965), viricida (Cronier, 1977) e esporicida a uma

concentração de, aproximadamente, 0,2 mg/l

(Masschelein, 1979; Ridenour et al., 1949).

A atividade esporicida do dióxido de cloro na forma

gasosa foi demonstrada recentemente (Orcutt et al.,

1981). Esse fato foi confirmado posteriormente na

literatura e patentes (U.S. Patent 4 504 442, março de

1985; Knapp et al., 1986; Rosenblatt et al., 1987;

Kowalski et al., 1988; Jeng & Woodworth, 1990a, b). O

gás de dióxido de cloro foi considerado um esterilizante

1075 vezes mais potente que o óxido de etileno à

temperatura de 30 ºC e umidade relativa similar (Jeng &

Woodworth, 1990b).

4.5.2 Aplicações

O dióxido de cloro é usado para o controle de sabor e

odor nas linhas de água (Walker et al., 1986; White,

1986), devido à sua poderosa propriedade de agente

oxidante. O dióxido de cloro também foi pesquisado

quanto ao controle de legionellae no sistema de água

hospitalar (Walker et al., 1995). Foi usado como um

sanitizante de superfícies na indústria alimentícia e, no

ambiente de cuidados com a saúde, como um

esterilizante químico líquido ou gasoso. Na sua forma

gasosa, ele tem sido usado para a esterilização de

II – 6.23

oxigenadores em escala industrial (Jeng & Woodworth,

1990b). Jeng & Woodworth (1990b) demonstrou que o

gás de dióxido de cloro pode penetrar nos materiais de

embalagem que utilizam: (i) bisnagas seladas de polivinil

cloreto e (ii) recipientes rígidos de dispositivos médicos

de polivinil cloreto (aproximadamente 0,03 mm de

espesura) com tampas de poliolefina.


O dióxido de cloro é um gás laranja-esverdeado com um

odor pungente similar ao do cloro. O limite do odor é de

cerca de 0,1 partes/106. É altamente solúvel em água e,

no meio aquoso, forma radicais estáveis não-ionizantes

(Wagner, 1962).

O dióxido de cloro é explosivo no ar a concentrações

acima de 10% v/v (Haller & Northgraves, 1955), porém

não é explosivo e inflamável a concentrações utilizadas

para a esterilização. O dióxido de cloro é relativamente

instável e, devido a sua explosividade em concentração

alta, deve ser gerado in situ (Aieta & Berg, 1986). O

dióxido de cloro é produzido a partir do cloro ou da ação

do ácido no cloreto de sódio.


Concentração. A atividade esporicida do gás de dióxido

de cloro foi considerada dependente da concentração

(Jeng & Woodworth, 1990b). A atividade contra os

esporos de B. subtilis var. niger à umidade relativa

ambiente (de 20 a 40%) e à temperatura ambiente (23

ºC) foi maior a uma concentração maior de gás.

Umidade. Jeng & Woodworth (1990b) relatou que a pré-

umidificação para umidade relativa de 70 a 75%

melhoraria muito a eficácia do dióxido de cloro e

confirmaria os registros anteriores sobre a importância da

pré-umidificação para a atividade esporicida do dióxido

de cloro (Rosenblatt et al., 1985, 1987; Knapp et al.,

1986).

Figura 21.4: Ilustração de um ciclo de esterilização de dióxido de cloro.


Um sistema para a esterilização dos dispositivos

médicos, que utiliza dióxido de cloro gasoso foi

desenvolvido por volta de 1980. A Figura 21.4 apresenta

um típico ciclo de esterilização por dióxido de cloro

gasoso. Um ciclo típico opera à temperatura ambiente

(entre 25 e 30 ºC) e a umidade relativa de 70 a 90%. O

dióxido de cloro é gerado in situ, a partir de cloreto de

sódio seco e gás de cloro em um transportador de

Tempo

Obs. para Figura 21.4: Os estágios do clico ilustrado são: i) Remoção do ar ii) Umidificação iii) Injeção de gás de dióxido de cloro iii) Exposição iv) Fluxo

Pre

ssã

o (

bar

)

II – 6.24

nitrogênio. O gás de dióxido de cloro é, então, puxado

para câmara evacuada e a pressão aumenta para quase

abaixo da pressão atmosférica, a fim de atingir a

concentração de esterilizante necessária. As condições

são mantidas pelo tempo de exposição necessário. Mais

dióxido de cloro é admitido na câmara durante o estágio

de exposição, para manter a concentração necessária.

Ao final do ciclo, a câmara é evacuada e o gás de

exaustão é passado pela coluna química para absorver o

dióxido de cloro. O tempo de ciclo varia de 3 minutos a 2

horas, usando entre 10 e 50 mg/l de dióxido de cloro

(Janssen & Scheneider, 1993; Sintim-Damoa, 1993).


Não existe nenhuma norma específica para a validação e

o controle de rotina da esterilização por dióxido de cloro

gasoso. Para cada aplicação, protocolos em separado

para a validação e controle de rotina, bem como para a

monitoração devem ser estabelecidos, com base na

norma que fornece os requisitos gerais (International

Standards Organization, 1997; veja Seção 2.6).

As variáveis físicas de processo que requerem o controle

e a monitoração de rotina incluem a concentração de gás

(isso pode ser medido por um espectrofotômetro, a partir

de um sistema em linha, que retira continuamente

amostras de gás); umidade relativa; pressão, temperatura

e tempo de exposição.

O Bl de esporos de B. subtilis var. niger são usados para

a qualificação microbiológica de desempenho do

processo.

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