二、环氧乙烷灭菌
(一)基本概念
环氧乙烷(EO)是一种广谱化学灭菌剂，具有较好的穿透性，常温下即可对产品进行灭菌，环氧乙烷灭菌是目前医疗器械行业最常见的灭菌方式，也是目前最主要的低温灭菌方法之一，对湿、热敏感的医疗器械产品常选择环氧乙烷灭菌。
环氧乙烷灭菌过程确认，是指按照规定的程序，研究环氧乙烷灭菌周期所采用的工艺参数是否能确保经灭菌的产品达到预期要求的过程，是注册申请人对灭菌活动进行日常监视控制的主要依据。
(二)研究思路
1.参考依据 可参考《医疗保健产品灭菌 环氧乙烷 第1部分：医疗器械灭菌过程的开发、确认和常规控制的要求》(GB 18279.1—2015)以及《医疗保健产品的灭菌 环氧乙烷 第2部分：GB 18279.1应用指南》(GB/T 18279.2—2015)进行灭菌过程的研究。可参考《医疗器械生物学评价 第7部分：环氧乙烷灭菌残留量》(GB/T 16886.7—2015)进行环氧乙烷残留量以及2-氯乙醇残留量的研究。追加新产品于已确认的环氧乙烷灭菌过程中，使用不同设备灭菌过程的等效性研究时，可参考《环氧乙烷灭菌的产品追加和过程等效》(YY/T 1268—2015)。
2.灭菌确认过程 参照北京市药品监督管理局发布的《医疗器械灭菌工艺检查要点指南》，灭菌确认工作应包括4个方面，如图1-4所示：
图1-4 灭菌确认工作流程图
(1)灭菌过程的输入：主要包括法规要求、顾客要求、无菌保证水平、产品自身的设计、产品的包装、性能指标要求等。
(2)灭菌过程的策划：包括以下5个部分。
1)建立灭菌确认控制程序。
2)针对拟灭菌的产品(产品族)，制订具体的灭菌确认方案或计划，明确依据的标准。
3)对确认的时间、内容、程序进行规划。
4)成立灭菌确认小组，确定相关人员，进行培训和资格审查。
5)明确灭菌确认(合格)的标准。
(3)灭菌确认：灭菌确认的基本过程应符合图1-5所示流程，包括试运行和性能鉴定，性能鉴定又包括物理鉴定和微生物学鉴定2个方面。
图1-5 环氧乙烷灭菌确认过程
1)试运行：试运行从校准所有用于控制、指示和记录灭菌过程的仪器开始。其目的是为了证明在空载时(可能还有预处理过程)，灭菌和通风等相关的仪器设备能够符合设备规范的要求。
2)物理鉴定：应涵盖整个灭菌的全过程，包括以下几个方面。①如果灭菌前存在预处理，在预处理结束时，被灭菌的医疗器械处于预处理规范所规定的温度和相对湿度的范围内；②加入蒸气之后，确定温度与压力升高的关系；③向灭菌器室内加入EO后，被灭菌的医疗器械处于灭菌过程规范规定的温度和相对湿度范围内；④EO已经加入灭菌器室内；⑤灭菌器室内的温度、相对湿度及其他参数处于灭菌过程规范规定的范围内；⑥在整个作用时间内，被灭菌物品保持在规定的物理条件(包括EO浓度、压力、湿度、温度)下；⑦在通风过程中，被灭菌物品保持在规定的温度范围内；⑧通风后，EO和其反应产物氯乙醇如(ethylene chlorohydrin，ECH)的残留水平应低于规定的限度。
3)微生物性能鉴定：是通过对生物指示物(又称生物指示剂)灭活，从而证明该灭菌过程适合对产品灭菌。使用的生物指示物应符合《医疗保健产品灭菌 生物指示物 第1部分：通则》(GB 18281.1—2015)、《医疗保健产品灭菌 生物指示物 第2部分：环氧乙烷灭菌用生物指示物》(GB 18281.2—2015)的要求。进行生物学性能鉴定可使用的方法包括存活曲线法、部分阴性分析法等通用方法。在生物学性能鉴定过程中，需考虑在试运行和物理性能鉴定时的发现，确定需特别研究的某些关键特性。
生物指示物应均匀地分布于被灭菌物品中，需重点关注被灭菌的医疗器械中最难灭菌的位置，此处应放置生物指示物。确定放置数量时，需满足验证整个被灭菌物品的微生物灭活的要求。
4)上述灭菌确认完成后，还应考虑灭菌过程对产品其他性能(如化学性能、物理性能、生物相容性等)的影响，对这些影响进行确认，最终才能够保证该灭菌过程适宜于其产品。
5)需要重复灭菌且重复次数有限的，还应对重复灭菌情况进行确认，包括灭活确认以及其他性能的确认(如多次灭菌后的化学性能、物理性能等)。
(4)实施灭菌确认：一般情况下，环氧乙烷灭菌确认采用半周期法，微生物性能鉴定常用的方法包括生物负载法、生物负载/生物指示物法、生物指示物法。主要通过以下步骤进行：
1)准备工作：①从待灭菌的产品组合中选择最难灭菌的产品，在产品中最难灭菌的位置放置生物指示物，制作成内部过程挑战装置(internal process challenge device，IPCD)；②选择最难灭菌的装载为灭菌确认的模拟装载；③确认一种或几种候选的外部过程挑战装置(external process challege device，EPCD)。
2)短周期运行：①将合适数量的IPCD放置在装载内部，将EPCD放置在装置的外部；②采用下限条件运行短周期灭菌。
灭菌后的预期结果为：EPCD的无菌实验阳性率远大于产品的无菌实验阳性率(也可通过其他部分周期法进行两者的抗力比较)。(https://www.daowen.com)
3)半周期运行：①将合适数量的ICPD放置在装载内部，将EPCD放置在装置的外部；②采用下限条件运行半周期。
灭菌后的预期结果为：IPCD无菌实验阴性，EPCD无菌实验呈阴性或部分阴性。上述运行应连续进行3次。
4)整周运行：将合适数量的产品放置在装载内部，采用上限条件运行整周期(气体暴露时间是半周期的2倍)。
灭菌后的预期结果为：灭菌后产品满足产品技术要求，并制定了产品EO、ECH残留的检测要求。上述运行建议进行3次以证明可重复性。如果产品存在二次灭菌的可能，在确认时可进行2次产品重复灭菌，以确定产品耐受重复灭菌适合性评价。具体信息可参考《医疗保健产品灭菌》(GB 18279)系列标准。
(5)灭菌确认报告：符合要求的确认报告至少应包括以下内容。①拟灭菌产品的详细说明(包括产品的包装、灭菌器内被灭菌物品的放置形式等)；②灭菌器的技术规格；③试运行数据；④物理性能鉴定和生物学性能鉴定过程中的全部记录；⑤进行性能鉴定时所有设备、仪器仪表、记录仪等经过校准的证明；⑥复审和重新确认的规定；⑦确认方案；⑧所用程序的文件资料；⑨所有人员的培训手册和记录；⑩文件化的操作规程，包括过程控制范围；⑪维护与校准程序；⑫确认结论。
企业制定的灭菌工艺应包括温度、湿度、压力、EO浓度和灭菌时间等灭菌工艺的主要技术性能指标，具体说明如下。
1)灭菌温度：灭菌温度的常规极限温度范围为37℃～63℃；一般情况下，常用的合适温度为50℃±5℃。当温度高到足以使药物发挥最大作用时，再升高温度，杀菌作用不再加强。产品的材料、物理化学性能，产品在灭菌柜中的摆放，产品包装材料、大小、厚度、装载数量等，会影响合适的灭菌温度。
2)湿度：灭菌产品的含水量、微生物本身的干燥程度和灭菌环境的相对湿度(relative humidity，RH)，对EO的灭菌作用均有显著的影响。应保证灭菌室的加湿效果能够在相对湿度≤40%时加湿到75%以上；在抽真空后、加药前，灭菌器内的相对湿度应控制在30%～80%范围内。
3)压力(预真空度)：预真空的大小决定残留空气的多少。残留空气过多时，可直接影响EO气体、热量、湿气到达被灭菌物品的内部。因此，加湿前真空度会严重影响灭菌效果。预真空度设定时，应考虑对被灭菌物品及其包装、负压灭菌与正压灭菌、湿度、设定真空度与达到该真空度所需时间、真空持续时间(保压)的影响。
4)EO浓度：目前，常用的EO浓度为300～1000 mg/L。产品的装载量、加入时所需时间及EO残留量是确定EO浓度时需要考虑的因素。
5)灭菌时间：采用半周期法进行微生物性能鉴定的，灭菌工艺规定的作用时间至少为半周期的2倍。
3.残留验证 在确定EO对医疗器械灭菌的适宜性时，重要的是确保产品正常使用中，以及其反应产物氯乙醇(ECH)和乙二醇(ethylene glycol，EG)的残留水平对患者产生最小的风险，因此应对使用EO灭菌的医疗器械灭菌剂及其衍生物的最大允许残留量作出规定。由于根据风险评定资料(GB/T 16886.7的附录Ⅰ)计算出的EG允许限量水平，高于医疗器械中可能的残存量，因此目前主要考虑EO和ECH两种残留物质。
在确定医疗器械允许释放给患者的EO和ECH的最大日剂量时，主要基于风险的角度，按接触时间进行分类。如果材料或器械兼属于一种以上的时间分类，建议采用更为严格的试验和(或)评价考虑。对于多次接触的器械，在决定器械属于哪一分类时，宜考虑潜在的累积作用和总的接触时间。如果有适宜的可用数据，若同时使用多个含残留物的器械，宜考虑按比例降低限量，或者当器械只在接触期的部分时间使用时，宜考虑按比例提高限量。EO及ECH残留量的确定，主要考虑以下几个因素：
(1)如果产品EO和ECH残留量的限值有对应产品标准规定的，应执行相应的标准。
(2)如果产品EO和ECH残留量的限值无对应产品标准规定的，可参考《医疗器械生物学评价第7部分：环氧乙烷灭菌残留量》(GB/T 16886.7—2015)执行。
(3)特殊情况下，如对特殊人群如新生儿、早产新生儿和儿童使用的医疗器械，其EO和ECH允许限量的确定参考《医疗器械生物学评价 第7部分：环氧乙烷灭菌残留量》(GB/T 16886.7—2015)附录中的计算方法进行。
4.注册时应提交的技术文件 注册申请人在无菌医疗器械注册时应提交灭菌工艺研究资料。一般包括但不限于以下内容：
(1)灭菌场地的描述，主要包括生产企业自行灭菌或委托灭菌时对场地的介绍。
(2)灭菌方法的描述，明确需要达到的无菌保证水平。
(3)灭菌工艺的参数，如EO灭菌的浓度、时间、湿度、温度等。
(4)灭菌设备的描述。
(5)灭菌样品的选择及对申报产品的代表性依据。
(6)器械上该灭菌剂及其衍生物的残留量限值。
(7)符合《医疗保健产品灭菌 环氧乙烷 第1部分：医疗器械灭菌过程的开发、确认和常规控制的要求》(GB 18279.1—2015)的灭菌确认报告。
(8)申报资料中还应该指明采用的所有相关的国家和行业标准，若有不适用条款应阐明不适用的理由。
(9)应明确灭菌产品的包装形式以及灭菌适宜性(灭菌确认中应包含对包装的评价)，还应该描述产品包装(无菌屏障系统)以及该包装如何维持器械的无菌性。
注意事项：不同的灭菌方式可能影响生物相容性，考虑该影响，可能需要对不同灭菌方式处理后的产品分别进行生物相容性评价。