Una sfida particolare nelle applicazioni mediche è la necessità di mantenere i prodotti sterili, privi di contaminanti nocivi come funghi, batteri, virus e spore. Quanto segue introduce diversi metodi di sterilizzazione principali e i loro principi.

1.Sterilizzazione fisica

La sterilizzazione in autoclave è uno dei principali metodi di sterilizzazione fisica.
Principi di sterilizzazione in autoclave:
Un’autoclave è un recipiente simile a una pentola a pressione. L’oggetto da sterilizzare viene posto in esso e quindi sigillato. Successivamente, il vapore ad alta temperatura viene caricato ad alta pressione per sostituire l’aria. Il calore umido uccide i microrganismi per coagulazione irreversibile e denaturazione di enzimi e proteine strutturali. Il tempo e la temperatura affinché ciò accada dipendono dalla pressione e dal tipo di microrganismi uccisi. Trascorso il tempo necessario, il vapore viene rilasciato e l’oggetto sterilizzato viene rimosso. L’intero ciclo dura da 15 a 60 minuti (elaborazione batch).

2.Sterilizzazione chimica

Esistono molti metodi chimici che possono essere utilizzati per la sterilizzazione in campo medico. L’esempio seguente è la sterilizzazione EO.
Principi di sterilizzazione con ossido di etilene (ETO):
Uno sterilizzatore ETO è un contenitore che contiene oggetti da sterilizzare. Il ciclo di sterilizzazione ETO di base è composto da 5 fasi (evacuazione del vapore, iniezione di gas, diffusione, evacuazione e flusso d’aria) e richiede circa 2 ore e mezza, escluso il tempo di ventilazione (per scaricare l’ETO). La ventilazione meccanica richiede da 8 a 12 ore a +50 a +60°C; è anche possibile la ventilazione passiva, ma potrebbe richiedere 7 giorni. Al termine della ventilazione, l’oggetto sterilizzato (batch) viene rimosso. ETO reagisce chimicamente con aminoacidi, proteine e DNA per prevenire la riproduzione microbica.

3. Sterilizzazione con radiazioni

La sterilizzazione gamma e la sterilizzazione a fascio di elettroni sono i metodi principali di teo.
(1) Principi di sterilizzazione gamma:
L’oggetto da sterilizzare viene posto su un trasportatore, che viene portato vicino a una fonte di forti radiazioni gamma, come il cobalto-60. Dopo che l’oggetto da sterilizzare si ferma nel campo delle radiazioni, riceve una certa dose e quindi sposta il trasportatore per continuare a elaborare l’oggetto successivo. Invece di stop-and-go, il trasportatore può anche muoversi continuamente (elaborazione continua) a una certa velocità (per garantire una dose adeguata). Le radiazioni ionizzanti producono eccitazione, ionizzazione e, in presenza di acqua, la formazione di strutture di radicali liberi. I radicali liberi sono forti agenti ossidanti (OH, HO2) e riducenti (H) in grado di distruggere molecole essenziali nelle cellule viventi. Pertanto, tutti e tre i processi provocano la fissione di componenti cellulari essenziali, come enzimi e DNA. con conseguente morte cellulare. La forma più grave di danno biologico alle radiazioni gamma si verifica all’interno della finestra dei raggi gamma, tra 3 MeV e 10 MeV. Il cobalto 60 emette radiazioni gamma a livelli di 1,17 MeV e 1,33MeV, leggermente al di sotto dell’intervallo più efficace.
(2)I principi della sterilizzazione a fascio di elettroni sono:
L’oggetto da sterilizzare viene posizionato sul trasportatore e lentamente fatto passare attraverso la finestra del generatore di fasci di elettroni. La velocità del trasportatore viene scelta per garantire la corretta dose di radiazioni (trattamento continuo). Il raggiungimento della profondità di penetrazione richiesta per la sterilizzazione richiede livelli di energia dell’ordine di 5MeV a 10MeV. La radiazione a fascio di elettroni forma radicali liberi che reagiscono con le macromolecole, danneggiando così il DNA e causando la morte cellulare. Il metodo è in grado di distruggere tutti i tipi di agenti patogeni, inclusi virus, funghi, batteri, vermi, spore e muffe.

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