Sterilizzazione

Il concetto di sterilizzazione

"La sterilizzazione è un qualsiasi processo chimico o fisico che porta all'eliminazione di qualsiasi forma vivente microbiotica, che sia patogena o meno, comprese spore funghi."

Materiale sterile

"Un materiale può essere considerato sterile sono il momento in cui la probabilità di trovare su di esso un microorganismo è inferiore ad uno su un milione."

Nel corso del tempo con il progredire della tecnologia e delle nuove conoscenze scientifiche, il concetto di sterilizzazione si è via via modificato. Con le nuove conoscenze si è arrivati alla consapevolezza che il risultato di sterilità viene determinato dalle modalità con cui venivano preparati materiali prima delle operazioni di sterilizzazione, ed in ultimo, ma non per importanza, dall'efficace funzionamento delle macchine che venivano utilizzate.
Alla luce di tutto ciò si può dire che la sterilizzazione è il risultato che si ottiene alla fine di un procedimento che per essere portato a termine nel migliore dei modi, utilizza la tecnologia avanzata; in questo modo è in grado di garantire una condizione tale in che la sopravvivenza di microorganismi è altamente improbabile.
Purtroppo la statistica non può affermare l'assoluta certezza di sterilità, per questo motivo è assolutamente indispensabile definire delle procedure codificate, che si utilizzano nel trattamento del materiale al fine di ridurre al minimo qualsiasi possibile rischio di contaminazione o alterazione del risultato finale.

Metodi di sterilizzazione

La sterilizzazione può avvenire tramite mezzi fisici, utilizzando il calore o le radiazioni.

Metodi termici (calore)

I metodi termici si basano sul trasferimento di calore da un fluido ( che può essere l'aria o l'acqua) agli oggetti che debbono essere sterilizzati. Con questa procedura il calore denatura le proteine dei microorganismi e determina in questo modo la loro uccisione.
Quanto il mezzo termico sia efficace dipende dalla quantità di calore che si può trasferire ai microorganismi, più precisamente dipende dalla temperature a cui si trova il fluido utilizzato; dal calore specifico del fluido stesso; dal calore latente che eventualmente si libera in seguito al cambiamento di stato.
Quando si utilizza il calore la sterilizzazione può essere con calore secco o calore umido.

Sterilizzazione con calore umido in autoclave

Il metodo di sterilizzazione con il calore umido è una tecnica che utilizza il vapore saturo, in questo modo vengono eliminati i microorganismi tramite la denaturazione delle loro proteine ed altre biomoloecole.
La sterilizzazione tramite l'autoclave è di fatto quella maggiormente diffusa, poiché ha dei costi molto contenuti, inoltre non ha nessun effetto tossico ed ha una buona capacità di penetrazione.

Funzionamento sterilizzazione in autoclave

Il funzionamento dell'autoclave è simile a quello di una pentola a pressione. Sappiamo tutti che l'acqua bolle a 100 gradi con una pressione di 760 mmHg; l'autoclave fa aumentare la pressione e così facendo l'acqua arriva a bollire a temperature superiori ai classici 100 gradi. In questo modo la'toclave sfrutta questo principio per ottenere con una temperatura sensibilmente maggiori, la distruzione dei microorganismi, ottenendola in tempi relativamente minori.

Il meccanismo di come avviene la sterilizzazione in autoclave è in realtà molto semplice: da un recipiente che è ermetico viene tolta l'aria, questa operazione permette di far evaporare l'acqua che si trova in esso, come conseguenza, non potendo il vapore disperdersi, poiché il recipiente è ermetico, si ha un aumento della pressione nel recipiente stesso; questa pressione aumentata fa si che la temperatura a cui l'acqua evapora aumenti rispetto al normale punto di ebollizione. E' fondamentale affinché la sterilizzazione sia efficace, che il vapore penetri tutte le parti dei materiali che sta sterilizzando, rimando in contatto con questi per un determinato tempo, facendo in modo che non siano presenti nessun tipo di sacche di aria. I batteri e le spore di virus vengono eliminate dopo 30 minuti che sono state esposte a vapore saturo ad una temperatura pari a 130 gradi.
Bisogna sempre ricordare che oltre alla temperatura, un altro fattore da considerare è il tempo di esposizione al vapore non all'acqua. Più è alta la temperatura minore sarà il tempo di esposizione necessario.

Normativa di riferimento

La Commissione Tecnica Europea ha determinato tramite lo studio dei maggiori esperti in microbiologia e sterilizzazione, un documento siglato prEN 13060 che definisce 3 classi di ciclo di sterilizzazione:
- Type B ( dove per B si intende Big sterilizers) con questo ciclo si ha la sterilizzazione e l'asciugatura di tutti i tipi di carichi definiti dalla mornativa;
- Type N ( dove N sta per Naked) con questo ciclo è possibile sterilizzare tutti i materiali solidi tranne quelli cavi che non debbono essere imbustati, in questo modo non è permetto lo stoccaggio degli strumenti;
- Type S ( dove per S si inetende specified) è un ciclo che si trova nel mezzo tra il Type B e il Type N, il produttore si deve far carico di dichiarare che tipologia di carichi si possono sterilizzare, specificando se questo ciclo sia in grado di poter asciugare i carichi che hanno dichiarato.

Categorie di carico

In base alla resistenza all'esposizione al vapore saturo, sono state definite delle categorie di materiali:
- i solidi senza spazi cavi;
- i solidi cavi di tipo A, sono quei solidi che hanno degli spazi cavi profondi e stretti;
- i solidi cavi di tipo B, sono quei solidi che hanno degli spazi cavi poco profondi e cavi;
- i solidi porosi, sono quei carichi particolarmente complicati che hanno la capacità di trattenere aria prima del ciclo di sterilizzazione e trattengono l'umidità dopo.

I materiali più semplici da sterilizzare sono i solidi non confezionati, mentre quelli più complessi sono i porosi confezionati.

Classi di Autoclavi da laboratorio

Le autoclavi vengono suddivise in classe in virtù della loro capacità di gestire i diversi carichi di materiali.

Autoclavi classe B

anche definita autoclave con vuoto frazionato, ha la capacità di sterilizzare qualsiasi tipologia di materiale presente nel carico; la pompa del vuoto si occupa di eseguire diversi spunti di vuoto, in questo modo garantisce un completa eliminazione dell'aria.
Esistono in commercio due tipi di autoclavi a vuoto frazionato:
- autoclavi con riproduzione diretta di valore;
- autoclavi con generatore di vapore.

Autoclavi classe N

dette anche termodinamiche, vengono così definite perché l'evacuazione dell'aria della camera di sterilizzazione si compie tramite un dispositivo termodinamico, con queste autoclavi non viene garantita le'liminazione dell'aria presente nelle turbine, nei contrangoli e negli strumenti imbustati;

Autoclavi classe S

anche dette autoclave con prevuoto, in queste l'aria viene tolta utilizzando una pompa per il vuoto; le prestazioni sono superiori a quelle termodinamiche, ma non sono sufficienti a garantire l'evacuazione dell'aria corretta.

Metodi di sterilizzazione termici (radiazioni)

Sterilizzazione a raggi UV (radiazioni ultraviolette)

La sterilizzazione tramite raggi UV ha un alto potere sterilizzante, di contro però si ha una bassa capacità di penetrazione <1 mm, che rende la sua applicazione piuttosto limitata. la luce che uccide i microorganismi viene generata da una lampada a vapori di mercurio e questa viene emessa ad una lunghezza d'onda di 254nm.
I raggi UV possono essere assorbiti da molti materiali come, vetro, plastica, liquidi torbidi. Purtroppo non sono in grado di sterilizzare polveri o soluzioni, o meglio, la possibilità è molto scarsa, per questo motivo vengono utilizzati per sterilizzare l'aria o le superficie in ambienti che debbono essere sterilizzati.
La sterilizzazione avviene grazie alla creazione di specie reattive (dette radicali) all'interno della cellula batterica, in questo modo si modificano le reazioni biochimiche fondamentali, che causano, nei microorganismi morte o incapacità a riprodursi. Anche in questo caso l'effetto è in relazione all'intensità della radiazione e del tempo di esposizione. La controindicazione maggiore per gli operatori è data dalla possibilità di avere dei gravi danni agli occhi.

Sterilizzazione con microonde

La sterilizzazione con microonde viene utilizzata in molti ambiti grazie alla sua facilità di esecuzione e il basso costo. Il funzionamento dei sistemi a microonde si basa su due effetti termico e non termico.
Con la sterilizzazione a microonde ad effetto termico proviene dalla capacità di creare velocissime vibrazioni molecolari, che a loro volta creano un amento della temperatura che porta un'alterazione delle capacità vitali e funzionali dei microroganismi.
La sterilizzazione a microonde ad effetto non termico invece, è determinata dall'energia che viene trasportata dalle onde elettromagnetiche e che si trasferisce sulla materia che viene colpita. In questo modo alcuni amminoacidi si trasformano, gli ioni vengono trasportati ed influenzano il metabolismo, i segnali elettrici vengono modificati, tutto questo porta ad una accelerazione della sintesi del DNA che altera la trascrizione a RNA, creando come conseguenza delle aberrazioni cromosomiche. L'effetto fin qui descritto è molto importante, infatti si è dimostrato che la riduzione microbica è maggiore se, a parità di temperatura raggiunta, si presenta anche un effetto non termico.
Questo tipo di sterilizzazione a microonde non termico è compatibile con tutti i materiali, vetro, plastica, metallo, gomma, ceramica e non altera la loro qualità.
Inoltre, l'azione sterilizzante si ottiene in pochissimo tempo, dai 90 ai 150 secondi, però la sicurezza si ha con cicli da 4 minuti.