Sterilisation
Unter Sterilisieren versteht man das Abtöten bzw. das irreversible Inaktivieren aller vermehrungsfähigen Mikroorganismen. Für die thermische Inaktivierung stehen im Wesentlichen zwei Verfahren zur Verfügung – die Dampfsterilisation und die Heißluftsterilisation.
Warum Dampfsterilisation?
Das Prinzip der Dampfsterilisation basiert auf der Thermolabilität der Mikroorganismen und ist knapp 100 Jahre alt. Die hohe Wärmekapazität von Wasser, die zusätzlich freiwerdende Wärme bei der Kondensation von Wasserdampf sowie die Feuchtigkeit des Dampfes sind die Grundlage einer hervorragenden keimtötenden Wirkung. Anders als die chemische Sterilisation oder die Sterilisation mit heißer Luft, welche nur für thermostabile Objekte geeignet ist (Glas, Instrumente, etc.), hat sich die Dampfsterilisation im mikrobiologischen Labor durchgesetzt, da heißes Wasser oder Wasserdampf wesentlich wirksamer als trockene Wärme gleicher Temperatur sind. Ihr Wärmeinhalt ist größer und Keime, insbesondere wasserarme Sporen, quellen auf und werden dadurch hitzeempfindlicher.
Der „gespannte“ Dampf, welcher durch Erhitzen von Wasser in einem geschlossenen Gefäß entsteht, kondensiert am Sterilisiergut und die dabei freiwerdende Energie führt durch Proteinkoagulation zum Zelltod bzw. zur Inaktivierung von Viren. Von der Probenvorbereitung bis zur Vernichtungssterilisation kann ein Dampfsterilisator (Autoklav) umweltschonend eingesetzt werden. Dampf ist technisch gut kontrollierbar, ungiftig, umweltfreundlich, hinterlässt keine Rückstände auf dem Sterilisiergut und ist relativ preiswert zu erzeugen.
Sterilisation ist eine Funktion von Temperatur und Zeit
Erst die ausreichende Einwirkzeit der Abtötungstemperatur sichert den Sterilisationserfolg. Im mikrobiologischen Labor ist die Sterilisationszeit im Allgemeinen 15 – 20 Minuten. Hier ist zu beachten, dass Flüssigkeiten und Medien auf Grund des verzögerten Wärmeübergangs die Sterilisationstemperatur viel später erreichen. Die Sterilisationszeit darf erst ab dem Zeitpunkt starten, an dem die „Kern-Sterilisationstemperatur“ erreicht ist. Dies wird bei Flüssigkeiten beispielsweise durch einen Medientemperaturfühler in einem Referenzgefäß gewährleistet. Nach Ablauf der Einwirkzeit ist das Material im Nutzraum steril. Glas und Instrumente können nach Dampfablass und Druckabbau rasch entnommen werden. Flüssigkeiten sollen schnell und verlustarm gekühlt werden. Dabei muss ein Siedeverzug (explosionsartiges Überkochen) ausgeschlossen werden.
Verfahren - Entlüftung
Mit Hilfe des sog. "Gravitationsverfahrens" wird die Entfernung jeglicher Restluft aus der Kammer sichergestellt. Dabei handelt es sich um ein Strömungsverfahren, bei dem die Luft durch den Sattdampf über ein Strömungsventil aus dem Sterilisierdruckbehälter verdrängt wird. Generell findet die Sterilisation in einer gesättigten Dampfatmosphäre ohne Restluftanteile in einem Druckbehälter statt. Je nach Sterilisationsgut und den dekontaminierenden Mikroorganismen wird bei 121°C bzw. 135°C (1.1 bar bzw. 2.2 bar Überdruck) gearbeitet. Um eine sichere Druck – Temperatur – Korrelation zu erreichen, ist eine sorgfältige Restluftentfernung (Entlüftung) erforderlich. Da in der Entlüftungsphase noch keine Abtötungsbedingungen im Nutzraum herrschen (die Sterilisationstemperatur ist noch nicht erreicht und die Einwirkzeit ist viel zu kurz), verlässt während der Entlüftung ein kontaminiertes Dampf-Luftgemisch den Dampfsterilisator. Hier ist der Einsatz eines Abluftfilters sinnvoll und bei einigen Anwendungen auch vorgeschrieben.
Auswahlkriterien
- Welche gesetzlichen Vorschriften sind zu erfüllen? Gentechnikgesetz, Bundesseuchengesetz, etc.
- Sind andere Vorschriften einzuhalten? GLP, GMP, etc.
- Vorhandener Platz (Stand- oder Tischgerät), welches Kammervolumen wird benötigt (auch für die nächsten 1-2 Jahre)?
- Einsatzart: Probenvorbereitung, Flüssigkeiten, hochinfektiöses Material (Müllsterilisation) – Ausstattung mit Abluftfilter und/oder Thermosperre…
- Dokumentation: Einbaudrucker oder Software?
- Kalibrierung, Validierung, Qualifizierung - welche Anforderungen sind zu erfüllen?
- Bauliche Voraussetzungen, Strom, VE-Wasser, Entsorgung etc.
- Betriebs- und Folgekosten bzw. Kundendienst?
- Beschickungskörbe oder Beschickungseimer?
- Laufrollen für mobilen Einsatz?
Quelle: Informationszentrum für Labortechnik GmbH: Laborkatalog. 17. Ausgabe. Berlin 2020. S. 282.