張宏偉 曹碧云 李杰男 馬林玉 云南省醫(yī)療器械檢驗研究院 （云南 昆明 650106）

內(nèi)容提要： 研究醫(yī)用口罩經(jīng)環(huán)氧乙烷（Ethylene Oxide，EO）滅菌后殘留量以及影響EO解吸速度的相關(guān)因素。通過考察不同包裝形式，優(yōu)化滅菌后反復(fù)強(qiáng)制抽真空換氣，解吸時架空包裝箱，升高解吸庫溫度，加強(qiáng)解吸庫內(nèi)空氣循環(huán)和換氣等措施，建立切實可行的快速解吸方法，可將原14d的解吸期縮短到4d內(nèi)，加快醫(yī)用口罩滅菌后供應(yīng)速度。

環(huán)氧乙烷（Ethylene Oxide，EO）氣體殺菌力強(qiáng)，可用于不耐高溫、不耐濕物品的滅菌，其穿透性強(qiáng)，殺菌譜廣，可殺滅各種微生物包括細(xì)菌芽孢，被廣泛用于一次性使用醫(yī)用口罩的滅菌。但采用EO滅菌，滅菌后產(chǎn)品會有EO殘留，不但刺激呼吸道，還有致癌性，必須經(jīng)過解吸過程（常規(guī)條件下約14d），使殘留的EO釋放，符合安全限值要求，才能出廠上市。緊急疫情防控期間，醫(yī)用口罩產(chǎn)能可以迅速提升，此時用于防疫的無菌口罩產(chǎn)品供應(yīng)瓶頸就是EO滅菌后的解吸期過長。本研究旨在現(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)按照GB 18279.1-2015《醫(yī)療保健產(chǎn)品滅菌 環(huán)氧乙烷 第1部分 醫(yī)療器械滅菌過程的開發(fā)、確認(rèn)和常規(guī)控制的要求》[1]、GB/T 18279.2-2015《醫(yī)療保健產(chǎn)品滅菌 環(huán)氧乙烷 第2部分GB 18279.1應(yīng)用指南》[2]建立、確認(rèn)的醫(yī)用口罩滅菌工藝參數(shù)基礎(chǔ)上，通過調(diào)整包裝形式，滅菌后反復(fù)強(qiáng)制抽真空換氣，解吸時架空包裝箱，升高解吸庫溫度，加強(qiáng)解吸庫內(nèi)空氣循環(huán)和換氣等方式，優(yōu)化建立簡便易行、成本較低的快速解吸方法，將解吸期縮短到4d內(nèi)，加快滅菌醫(yī)用口罩供應(yīng)速度[3-5]。研究中EO殘留量按照GB/T 14233.1-2008《醫(yī)用輸液、輸血、注射器具檢驗方法第1部分：化學(xué)分析方法》[6]中頂空氣相色譜法進(jìn)行檢測。

1.材料與方法

1.1 一般材料

實驗起止時間為：2020年2月～2020年8月。

主要儀器與試劑：①環(huán)氧乙烷滅菌柜：HMQ-6，北京豐臺永定消毒設(shè)備廠；HDX-10，杭州優(yōu)尼克消毒設(shè)備有限公司；②頂空氣相色譜儀：Clarus 680/TurboMatrix 40，美國Perkin Elmer公司；③萬能材料試驗機(jī)：AG-1S 10KN，日本島津公司；④氧氣透過率測試儀：OX-TRAN 2/21 ML，美國MOCON公司；⑤水蒸氣透過率測試儀：PERMATRAN-W 3/33 MG+，美國MOCON公司；⑥環(huán)氧乙烷滅菌劑：優(yōu)等品，長垣縣利民燃?xì)庥邢薰?；⑦枯草芽孢桿菌黑色變種（ATCC9372）菌片：5.0×105～5.0×106CFU/片，南京便診生物科技有限公司；⑧環(huán)氧乙烷標(biāo)準(zhǔn)液：50mg/mL，美國SUPELCO公司；⑨高純氮氣：99.9999%，云南梅塞爾氣體產(chǎn)品有限公司；⑩高純氫氣：99.9999%，云南梅塞爾氣體產(chǎn)品有限公司；k實驗用水為二級水（電阻率為18.2MΩ·cm）。

1.2 方法

1.2.1 EO殘留量測試條件

色譜條件：HP-INNOWAX毛細(xì)管柱（60m×0.32mm，0.5μm）；柱溫：75?C，保持5min；進(jìn)樣口溫度：140?C；檢測器溫度：250?C；載氣：N2；流速：3.0mL/min；分流比為20:1；頂空加熱箱溫度：60?C；頂空瓶平衡時間：40min；進(jìn)樣針溫度：75?C；傳輸線溫度：80?C；進(jìn)樣體積：1mL。

對照溶液配制：用移液管精密量取EO標(biāo)準(zhǔn)液2mL，至100mL量瓶中，加水定容，搖勻，作為EO標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（1000μg/mL）。用EO標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制高低不同濃度范圍的兩條各6個系列濃度對照測試液：高濃度對照測試液400μg/mL、200μg/mL、100μg/mL、50μg/mL、25μg/mL、10μg/mL；低濃度對照測試液1μg/mL、2μg/mL、4μg/mL、6μg/mL、8μg/mL、10μg/mL。測試時分別取5mL置于20mL頂空瓶中，密封，即得。

樣品溶液制備：取樣品約1g，剪成10mm2左右的碎片，精密稱定后，置于20mL頂空瓶中，精密加水5mL，密封，作為樣品溶液。

1.2.2 最小單包裝材質(zhì)對解吸效果的考察

考察醫(yī)用口罩已獲批上市的三家生產(chǎn)企業(yè)的兩種包裝，即適用于EO滅菌的紙塑包裝袋（一面為PET/PE復(fù)合膜，一面為帶水溶膠涂層的醫(yī)用透析紙）和低密度聚乙烯薄膜全塑包裝袋，產(chǎn)品EO滅菌后解吸情況。同時參照YBB00082003-2015[7]、YBB00092003-2015[8]測試上述包裝的氧氣透過率、水蒸氣透過率，參照YBB00122003-2015[9]測試全塑包裝的熱合強(qiáng)度，參照YY/T 0698.5-2009[10]測試紙塑包裝的密封強(qiáng)度，指導(dǎo)同類產(chǎn)品包裝選擇。取同一廠牌、同一品種、同一批號的口罩產(chǎn)品按照每包10只裝量分別放入一種紙塑袋和兩種全塑袋中，按照經(jīng)驗證過的工藝參數(shù)封口，裝箱，放入同一滅菌柜中按照確認(rèn)過的參數(shù)進(jìn)行EO滅菌，取樣按照GB/T 14233.1-2008檢測其EO殘留量。在常規(guī)解吸庫內(nèi)存放，每天取樣檢測EO殘留量，考察解吸情況。

1.2.3 滅菌柜內(nèi)抽放真空換氣次數(shù)對解吸及包裝的考察

依1.2.2項下醫(yī)用口罩產(chǎn)品包裝，按照確認(rèn)過的參數(shù)進(jìn)行EO滅菌后，繼續(xù)在滅菌柜內(nèi)增加抽真空后加入清潔空氣進(jìn)行換氣的次數(shù)，分別取按照確認(rèn)過的工藝參數(shù)滅菌后經(jīng)3次、4次、5次、6次換氣后樣品，檢視產(chǎn)品最小單包裝外觀和完整性；同時取樣按照GB/T 14233.1-2008檢測其EO殘留量，參照YY/T 0969-2013[11]檢測通氣阻力。

1.2.4 解吸庫通風(fēng)升溫解吸效果的考察

1.2.2項下全塑袋包裝產(chǎn)品，按照1.2.3項下考察確定的滅菌后抽真空換氣次數(shù)處理后，取大包裝產(chǎn)品，分為兩部分，按照常規(guī)解吸堆碼方式，一部分在常規(guī)解吸庫中存放解吸；另一部分在可升溫并定時換氣的解析庫中，通過暖風(fēng)機(jī)吹掃升溫，每間隔12min進(jìn)行一次強(qiáng)制排風(fēng)換氣，進(jìn)行產(chǎn)品EO解吸，每天兩部分產(chǎn)品分別取樣檢測殘留量。

1.2.5 解吸庫通風(fēng)升溫加濕解吸效果的考察

1.2.4項下樣品EO解吸過程中，通過在可升溫并定時換氣的解吸庫內(nèi)掛放濕潤的大毛巾，并將一端浸泡于水盆中維持其濕潤度，對空間加濕，每天取樣檢測EO殘留量。

1.2.6 解吸庫不同通風(fēng)換氣時間間隔解吸效果的考察

取1.2.2項下滅菌后大包裝產(chǎn)品，按照常規(guī)解吸堆碼方式在解吸庫中存放，分別記錄在每天凌晨6:00～8:00，中午13:00～15:00各2h期間的溫升數(shù)據(jù)。解吸庫通過暖風(fēng)機(jī)吹掃升溫，每間隔一定時間通過崗位式排風(fēng)機(jī)進(jìn)行一次強(qiáng)制排風(fēng)換氣，間隔時間分別考察8min、12min、16min，以房間體積的2倍量為換氣目標(biāo)，按照排風(fēng)機(jī)風(fēng)量折算風(fēng)機(jī)開啟時間，進(jìn)行產(chǎn)品EO解吸，每天取樣檢測殘留量。

1.2.7 大包裝架空解吸效果的考察

取1.2.1項下滅菌后大包裝產(chǎn)品，在解析庫托盤上擺放時，考察兩種堆碼方式產(chǎn)品解吸效果，一種為常規(guī)堆碼方式，另一種為大包裝架空方式，即同一層各包裝箱左右間距留出不少于5cm的空隙，每層包裝箱上下間擺放4cm×4cm的方木條制造空隙。通過暖風(fēng)機(jī)吹掃升溫，間隔12min進(jìn)行一次強(qiáng)制排風(fēng)換氣。以房間體積的2倍量為換氣目標(biāo)，按照排風(fēng)機(jī)風(fēng)量折算風(fēng)機(jī)開啟時間，進(jìn)行產(chǎn)品EO解吸，每天取樣檢測殘留量。

2.結(jié)果

2.1 不同最小單包裝材質(zhì)的解吸情況

三種單包裝基本參數(shù)見表1，三種單包裝產(chǎn)品常規(guī)解析庫EO殘留量解吸情況見表2。

表2.常規(guī)解析庫EO殘留量解吸情況(μg/g)

2.2 滅菌柜內(nèi)不同抽真空換氣次數(shù)的EO殘留量、通氣阻力及包裝完整性結(jié)果分析

三種單包裝產(chǎn)品不同抽真空換氣次數(shù)的EO殘留量、通氣阻力及包裝完整性實驗結(jié)果見表3。

表3.不同抽真空換氣次數(shù)的EO殘留量、通氣阻力及包裝完整性

2.3 解吸庫通風(fēng)升溫對照實驗結(jié)果

塑袋包裝產(chǎn)品EO滅菌后增加3次抽真空換氣后，解吸庫通風(fēng)升溫對照實驗結(jié)果分析如下。常規(guī)解析庫解吸期溫濕度范圍：8～16?C，33%RH～38%RH；通風(fēng)升溫解析庫解吸期溫濕度：18～24?C，30%RH～34%。實驗結(jié)果見表4。

表4.解吸庫通風(fēng)升溫EO殘留量對照實驗結(jié)果(μg/g)

2.4 解吸庫通風(fēng)升溫加濕對解吸效果影響的結(jié)果分析

通風(fēng)升溫解析庫解吸期溫濕度：18～24?C，30%RH～34%RH；掛放濕潤的大毛巾，解析庫解吸期溫濕度為：17～24?C，32%RH～35%RH。解吸實驗結(jié)果見表5。

表5.解吸庫通風(fēng)升溫與通風(fēng)升溫加濕EO殘留量對照實驗結(jié)果(μg/g)

2.5 解吸庫不同時間間隔升溫與通風(fēng)換氣解吸結(jié)果分析

不同時間間隔解析庫升溫結(jié)果見表6，不同時間間隔解吸結(jié)果見表7。

表6.不同通風(fēng)時間間隔解析庫升溫結(jié)果(?C)

表7.不同通風(fēng)時間間隔EO殘留量對照實驗結(jié)果(μg/g)

2.6 大包架空解吸結(jié)果分析

常規(guī)堆碼與架空堆碼解吸結(jié)果見表8。

表8.常規(guī)堆碼與架空堆碼解吸結(jié)果(μg/g)

3.討論

3.1 不同最小單包裝材質(zhì)的解吸情況分析

包裝對EO氣體的阻隔能力是影響醫(yī)用口罩產(chǎn)品滅菌及之后解吸的關(guān)鍵因素，包裝的強(qiáng)度是保證其完整性、保護(hù)產(chǎn)品無菌狀態(tài)的重要指標(biāo)，滅菌包裝需要綜合平衡強(qiáng)度和阻隔能力，通過測試已上市多年醫(yī)用口罩工藝參數(shù)成熟產(chǎn)品的包裝具有一定指導(dǎo)意義。EO氣體透過率測試現(xiàn)無成熟方法，本研究通過氧氣透過率和水蒸氣透過率來間接評估包裝對EO的阻隔能力，LDPE（30～40μm）全塑包裝和透析包裝的水蒸氣透過率無明顯差異，透析包裝氧氣透過率超出設(shè)備檢測范圍，遠(yuǎn)大于LDPE（30～40μm）全塑包裝；全塑膜包裝的厚度增加，水蒸氣透過率和氧氣透過率均相應(yīng)下降。結(jié)合透析包裝和全塑包裝在EO滅菌及解吸過程的差異，將氧氣透過率作為EO透過率的參比指標(biāo)應(yīng)有一定指導(dǎo)意義。包裝的強(qiáng)度要求需要一定厚度保證，其熱封處是薄弱部位，既要保證封口嚴(yán)密，也要保證熱封部位具有足夠強(qiáng)度，能夠耐受抽放真空的漲破壓力和儲運(yùn)要求，三種成熟產(chǎn)品包裝的密封強(qiáng)度測試值可作為該類產(chǎn)品參照本研究進(jìn)行EO滅菌后快速解吸時對包裝的下限要求。常見的全塑包裝中，建議選擇LDPE材質(zhì)，因其同時具有較高的氧氣透過率和良好的熱合性。

本文結(jié)果顯示，三種包裝產(chǎn)品EO滅菌后，常規(guī)解吸庫中，紙塑透析包裝產(chǎn)品解吸第4天已低于EO限值要求，全塑包裝需經(jīng)14d解吸方能達(dá)到低于限值要求。紙塑透析包裝較全塑包裝EO殘留解吸速度快數(shù)倍。

3.2 不同抽真空換氣次數(shù)對EO殘留量、通氣阻力及包裝完整性的影響

本研究結(jié)果（數(shù)據(jù)見表2、表3）顯示，對比初始EO殘留量（表2），滅菌后在柜內(nèi)增加抽真空換氣次數(shù)可以顯著降低殘留量，對于透析紙塑袋包裝產(chǎn)品，經(jīng)增加4次抽真空換氣EO殘留量已低于限值要求；反復(fù)抽真空換氣對透氣性不佳的塑袋包裝完整性有不利影響，也會增加最終產(chǎn)品的通氣阻力，有導(dǎo)致該指標(biāo)超過限值的風(fēng)險。塑袋包裝產(chǎn)品經(jīng)增加3次抽真空換氣，初始EO殘留量已下降50%以上，綜合考慮包裝完整性及口罩通氣阻力增加風(fēng)險，塑袋包裝產(chǎn)品滅菌后增加3次抽真空換氣較為適宜，透析紙塑袋包裝產(chǎn)品可以在滅菌后增加4次或5次抽真空換氣即可解吸達(dá)到限值要求。

3.3 解吸庫通風(fēng)升溫EO殘留量分析

由表4可知，全塑包裝口罩產(chǎn)品通過在EO滅菌后增加柜內(nèi)抽真空換氣次數(shù)降低初始EO殘留量，在對比常規(guī)解吸條和通風(fēng)升溫解吸的效果，可見通風(fēng)升溫可較常規(guī)條件大幅提升解吸速度，縮短了近9d，通風(fēng)升溫對全塑包裝口罩產(chǎn)品EO解吸效果影響顯著。

3.4 解吸庫通風(fēng)升溫加濕對解吸效果的影響

表5中數(shù)據(jù)對比顯示，通風(fēng)升溫的同時增加環(huán)境濕度，理論上應(yīng)有助于加快解吸。實驗中為保證應(yīng)急生產(chǎn)在原有條件下改造、操作的便利性、可行性，使用簡單的掛放濕潤的大毛巾方式進(jìn)行空間加濕，加濕效果不明顯，可能與解吸過程中需頻繁通風(fēng)換氣，房間內(nèi)空氣交換快有關(guān)。采用該方式對解吸效果有一定提升。

3.5 解吸庫不同時間間隔升溫與通風(fēng)換氣解吸分析

由表6、表7可知，通風(fēng)時間間隔短，新風(fēng)補(bǔ)充相對多，空間內(nèi)EO濃度相對低，但空間氣溫相對低；通風(fēng)時間間隔長，新風(fēng)補(bǔ)充相對少，空間內(nèi)EO濃度相對高，但空間氣溫相對高。三種通風(fēng)時間間隔均可實現(xiàn)加速解吸的目的，相對來說，間隔時間長空間溫升高的條件解吸效果稍好，但考慮EO有易燃易爆危險性，空間內(nèi)濃度不宜高，故本研究選取間隔12min開啟崗位式排風(fēng)機(jī)通風(fēng)換氣。

3.6 架空堆碼解吸可縮短解析時間

架空堆碼方式約可縮短1d的解吸時間，可能是其改善了氣體交換條件。架空堆碼操作較為繁瑣，人員勞動強(qiáng)度較大，較長時間暴露在較高濃度EO環(huán)境中，對人員防護(hù)要求高。

3.7 小結(jié)

疫情應(yīng)急防控期間，無菌醫(yī)用口罩縮短生產(chǎn)上市周期是保供的要求，本研究對三家企業(yè)已獲批上市的醫(yī)用口罩產(chǎn)品，在不改變其他生產(chǎn)工藝（包括包裝、滅菌參數(shù)等）的前提下，結(jié)合現(xiàn)有實際生產(chǎn)條件，考察優(yōu)化EO滅菌后解吸條件，提出合理可行的建議。影響醫(yī)用口罩產(chǎn)品滅菌后EO解吸的主要因素是包裝對EO的阻隔性、解吸環(huán)境的溫度、濕度以及通風(fēng)條件。考慮出廠放行需進(jìn)行成品檢驗，包括對隨產(chǎn)品滅菌后的生物指示劑進(jìn)行培養(yǎng)觀察48h，無菌生長方能放行等要求，實現(xiàn)滅菌后解吸3d，第4天放行即可滿足快速解吸研究的目的，故可重點采用優(yōu)選紙塑透析包裝，同時控制包裝參數(shù)，滅菌結(jié)束在柜內(nèi)重復(fù)抽放真空換氣，置放于解吸庫內(nèi)熱風(fēng)吹掃、定時換氣以達(dá)目的。