Funkční sterilita - Co to je a jak se měří?

Funkční sterilita je stav, kdy je zdravotnický prostředek nebo materiál tak zpracován, že nelze očekávat žádnou životaschopnou mikroorganismální kontaminaci během plánovaného používání. V praxi to znamená, že po sterilizačním cyklu má produkt pravděpodobnost výskytu živých mikroorganismů menší než 10⁻⁶ na jednotku (jedna životaschopná buňka na milion ošetřovaných jednotek).

Definice a princip fungční sterility

Funkční sterilita se liší od běžné myšlenky „čistoty“. Zatímco čistota udává počet nečistot, sterilita řeší životaschopnost. Princip spočívá v tom, že po sterilizačním procesu je potřeba zajistit, aby i nejodolnější mikroorganismy (např. spóry Bacillus subtilis) nebyly schopny přežít. K tomu se používají fyzikální (teplo, záření), chemické (ethylenoxid) nebo kombinované metody.

Funkční sterilita vs. biologická a chemická sterilita

Termíny se často zaměňují, ale mají odlišné zaměření:

• Biologická sterilita se zaměřuje na biologické testy, které potvrzují, že po ošetření nejsou schopny růst žádné mikroorganismy.
• Chemická sterilita popisuje stav, kdy jsou všechny chemické kontaminanty pod limitními hodnotami, ale neřeší nutně mikrobiologickou zátěž.
• Funkční sterilita kombinuje oba pohledy a stanovuje konkrétní pravděpodobnost výskytu životaschopných mikroorganismů během reálného používání.

Jak se měří funkční sterilita

Měření probíhá v několika krocích:

1. Stanovení D‑hodnoty - počet logaritmických redukcí mikroorganismů potřebných k dosažení požadované pravděpodobnosti. D‑hodnota (D‑value) představuje dobu, po kterou je potřeba působit na daný mikrob, aby se počet jeho životaschopných buněk snížil o faktor 10.
2. Výpočet sterilizační dávky (Sterilization Dose) - spočítá se podle vztahu: DOS = D‑value × log10(N₀) - log10(1‑P), kde N₀ je počáteční zátěž a P požadovaná pravděpodobnost výskytu (např. 10⁻⁶).
3. Biologické indikátory - použití spór Bacillus atrophaeus nebo Geobacillus stearothermophilus, které jsou známé svou odolností. Po sterilizaci se indikátory vyhodnocují kultivačními metodami.
4. Statistické ověření - pomocí Poissonovy distribuce se stanoví, zda dosažená dávka splňuje požadavek funkční sterility.

Kromě laboratorních testů se často používá Mikrobiologické testování v reálném provozu, aby se ověřila stabilita sterility během skladování a transportu.

Mezinárodní normy a regulace

Regulační rámec zajišťuje, že výrobcové dodržují jednotná kritéria:

• ISO 11137 stanovuje požadavky na sterilizační procesy založené na záření a popisuje metody pro odhad D‑hodnot a dosahování funkční sterility.
• EU směrnice MDR 2017/745 vyžaduje pro zdravotnické prostředky klasifikaci podle úrovně rizika a doložení funkční sterility v technické dokumentaci.
• FDA 21 CFR Part 820 (QSR) v USA klade důraz na validaci sterilizačních procesů a pravidelné monitorování D‑hodnot.

Všechny tyto normy definují minimální požadavek funkční sterilita - pravděpodobnost <10⁻⁶ - ale různí se v podrobnostech měření a dokumentace.

Praktické příklady z reálného prostředí

1. Chirurgické nástroje: Při autoklávování se používá teplota 134°C po 3minuty. D‑value pro Bacillus stearothermophilus při této teplotě je 0,5min. Výpočet DOS dává potřebnou dávku 5min, což zaručuje funkční sterilitu.

2. Implantáty z titanu: Používá se gama‑záření (Co‑60). D‑value pro spóry Bacillus atrophaeus je 25kGy. Pro dosažení P=10⁻⁶ je potřeba 125kGy, což odpovídá standardům ISO 11137.

3. Balící materiály: Plastové obaly podléhají ethylenoxidové sterilizaci. Indikátory jsou spóry Geobacillus stearothermophilus, D‑value 1,2h. Po 6hodinách vystavení se dosahuje požadované funkční sterility.

Časté chyby a jak se jim vyhnout

• Nedostatečná kalibrace sterilizačních zařízení - pravidelné ověřování teploty a dávky je nezbytné.
• Ignorování úhynu (bioburden) - pokud je počáteční kontaminace vyšší, požadovaná dávka vzroste exponenciálně.
• Špatná volba indikátoru - používání méně odolných spór může vést k falešně pozitivním výsledkům.
• Opomenutí skladovacích podmínek - po sterilizaci může dojít k rekontaminaci, pokud jsou balení poškozena.

Prevence spočívá v robustním validačním protokolu, pravidelných revizích procesů a sledování parametrů v reálném čase.

Jak začlenit funkční sterilitu do vývoje nových produktů

1. Risk Assessment - už v rané fázi definujte kritické kontrolní body (CCP) a určete požadovanou úroveň sterility.
2. Design of Experiments (DoE) - navrhněte experimenty pro optimalizaci teploty, doby a dávek.
3. Validace procesu - provádějte alespoň tři nezávislé cykly s biologickými indikátory a analyzujte statisticky dosažený DOS.
4. Dokumentace - vytvořte technický soubor podle ISO 13485 a zahrňte veškeré D‑value a DOS výpočty.

Správná integrace funkční sterility již od počátku snižuje riziko pozdějších regulatorních komplikací a zrychluje uvedení produktu na trh.

Často kladené otázky

Co je hlavní rozdíl mezi funkční a biologickou sterilitou?

Funkční sterilita vyjadřuje pravděpodobnost výskytu životaschopných mikroorganismů (<10⁻⁶) během plánovaného používání, zatímco biologická sterilita je definována nepřítomností růstu v laboratorním testu. Funkční přístup kombinuje kvantitativní odhad s rizikovým hodnocením, biologický pak spíše kvalitativně potvrzuje čistotu.

Jaká je role D‑value při výpočtu sterilizační dávky?

D‑value udává čas (nebo dávku záření), během kterého se počet životaschopných mikroorganismů sníží o faktor 10. Vzorec pro sterilizační dávku používá D‑value jako základní parametr pro výpočet požadovaného log‑redukování (např. 6 log pro P=10⁻⁶).

Které normy stanovují požadavky na funkční sterilitu v EU?

Klíčová norma je ISO 11137, která popisuje procesy záření a metody pro odhad D‑value. Další relevantní dokument je EU směrnice MDR 2017/745, která požaduje doložení funkční sterility v technické dokumentaci zdravotnických prostředků.

Jak často je nutné kontrolovat sterilizační zařízení?

Kalibraci a kontrolu by mělo provádět certifikované laboratoře minimálně jednou za 6měsíců nebo po každém významném údržbovém zásahu. Důležité jsou také denní indikátory (např. teplotní pásky) a periodické biotesty.

Co dělat, když po sterilizaci selže biologický test?

Selhání indikuje nedostatečnou dávku nebo chybu v procesu. Nejprve ověřte kalibraci zařízení a D‑value použitého indikátoru. Následně proveďte opravu a opakujte sterlizační cyklus, přičemž dokumentujte všechny kroky pro pozdější audit.