Strahlensterilisation von Medizinprodukten

Was bei der Validierung der Strahlensterilisation von Medizinprodukten eine Rolle spielt

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Die mikrobiologischen Untersuchungen nach der Strahlensterilisation sind aufwendig – doch nur sie zeigen, ob alle Bedingungen zum Abtöten der Keime erfüllt werden Bild: BBF Sterilisationsservice
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Werden Medizinprodukte mit Strahlen sterilisiert, können sich schon geringe Veränderungen am Produkt oder im Prozess negativ auf die Validierung auswirken. Regelmäßige Tests und Dose-Audits helfen, Probleme zu vermeiden.

PD Dr. Andrea Nolte-Karayel
BBF Sterilisationsservice, Kernen

Für das Sterilisieren von Medizinprodukten stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. In Deutschland ist ein Trend zur Strahlensterilisation zu beobachten, wobei besonders häufig die Gammasterilisation genutzt wird. Doch auch die Elektronenstrahlensterilisation, kurz E-Beam genannt, zeigt eine gewisse Zunahme. Darüber hinaus werden neue Technologien, wie die X-Ray-Sterilisation mit Röntgenstrahlen, interessant.

Jedes dieser Verfahren muss jedoch einer Validierung unterzogen werden, wofür verschiedene Verfahren zur Verfügung stehen. Dass es zu Beanstandungen kommt, ist eher selten – bei der BBF Sterilisationsservice GmbH in Kernen zum Beispiel werden jährlich über 9000 Prüfungen der Sterilität nach Verifikationsdosisbestrahlung durchgeführt. Dabei liegt die Rate der positiven Tests bei 0,10 bis 0,35 %. Das ist sehr wenig: Laut DIN EN ISO 11137-2 ist, je nach gewähltem Verfahren, ein unsteriler Ansatz aus zehn oder hundert Ansätzen erlaubt.

Wenn bei der Validierung nach der Stralensterilisation nicht alles glatt geht

Doch sind die Fälle, in denen die Validierung nicht gelingt, für den Hersteller besonders relevant, und es lohnt sich daher, einen Blick auf die Ursachen zu werfen, die zu unzureichenden Ergebnissen führen können. So zeigte sich bei einem Auftraggeber, der eine Revalidierung seiner Sterilisationsvalidierung nach VDmax25 wünschte, dass nach einer Verifikationsdosisüberprüfung eine Vielzahl der Steriltests bewachsen war. In den unsterilen Ansätzen war Bacillus circulans, ein sporenbildendes Bakterium, nachweisbar.

Diese positiven Ansätze waren nicht durch eine hohe Keimbelastung der Produkte zu erklären. Deren Keimzahl lag bei etwa einer Koloniebildenden Einheit (KBE) je Produkt. Nach näherer Untersuchung zeigte sich, dass eine parallele Revalidierung mit ähnlichen Produkten nicht gescheitert war. Der einzige Unterschied zum problematischen Fall war ein Etikett auf dem Innenbeutel des Doppelbeutelsystems. Es stellte sich heraus, dass der Auftraggeber für die gescheiterte Revalidierung ein anderes Etikett verwendet hatte als für seine übliche Produktion. Es sollte das Handling vereinfachen, aber im Kleber dieser Etiketten waren sporenbildende Bakterien fixiert. Diese waren vorab nicht aufgefallen, da sie beim Verfahren für die übliche Keimzahlbestimmung nicht extrahierbar und somit nicht detektierbar waren. Hier brachte also ein verändertes Etikett die Revalidierung zum Scheitern.

Suche nach Ursachen ähnelt
zuweilen einer Detektivarbeit

Dass solche Probleme zwar selten, aber kein Einzelfall sind, fiel auch im Rahmen einer anderen Revalidierung auf, bei der eine nicht-akzeptable Anzahl unsteriler Ansätze bei der Verifikationsdosisüberprüfung auftrat. In den bewachsenen Ansätzen wurden Methylobakterien nachgewiesen, die in der Basisvalidierung bisher nicht aufgetreten waren. Die Basisvalidierung musste aufgrund der unerklärlichen und wiederholt nachgewiesenen Änderung des Keimspektrums wiederholt werden. Letztlich konnten die Keime nur durch das komplette Erneuern der Wasseranlage im Gebäude sowie des Herstellraums eliminiert werden.

Ein einmaliger Fall, der ebenfalls für Kopfzerbrechen sorgte, war eine Basisvalidierung, bei der nach Bestrahlung mit der Verifikationsdosis mehr als die Hälfte aller Steriltestansätze positiv war. Hier zeigten sich in den bewachsenen Ansätzen eine relativ hohe Anzahl an Deinococcen. Diese Art neigt zu einer 50-fach höheren Strahlenresistenz als Escherichia coli. Die Keime stammten aus Rohstoffen und waren daraus auf Grund der Natur der Rohstoffe auch nicht eliminierbar, weshalb schließlich die Sterilisationsdosis erhöht wurde.

Bei der Validierung der Strahlensterilisation zählt der tatsächliche Bioburden

Bei Sterilisationsverfahren wie der Behandlung mit Ethylenoxid oder der Dampfsterilisation werden etablierte biologische Indikatoren mit höchstmöglicher Resistenz verwendet. Bei der Strahlensterilisation allerdings wirken sich Änderungen am Produkt, am Herstellprozess, am Herstellort und so weiter auf die Sterilisationsvalidierung aus: Denn bei der Validierung der Strahlensterilisation wird der tatsächliche Bioburden berücksichtigt. Mit der Verifikationsdosis überprüft man daher, ob der auf dem Produkt befindliche Bioburden der aus der DIN EN ISO 11137-2 angenommen Verteilung oder auch Modellpopulation folgt.

Änderungen am Produkt oder den Produktionsprozessen sollten daher sehr kritisch bezüglich ihrer Auswirkungen auf die Sterilisationsvalidierung bewertet werden. Regelmäßige Dose-Audits helfen, eventuelle Einflüsse zu bewerten.

www.sterixpert.de


Validierung nach Bestrahlung

Die Validierung der Strahlensterilisation ist in der DIN EN ISO 11137 erläutert und gliedert sich in drei wichtige Teilaspekte.

  • Anwendungstechnische Validierung:
    Bei der anwendungstechnischen Validierung muss der Hersteller überprüfen, ob das sterilisierte Produkt sein Eigenschaftsprofil über das Haltbarkeitsdatum hinaus erfüllt. Diese Anforderungen bezieht sich sowohl auf das Material des Produkts als auch auf das Material des Packmittels.
  • Bestimmung der Dosisverteilung:
    Für jedes Produkt wird ein Dosisminimum sowie ein Dosismaximum festgelegt. Die Dosisverteilung wird bestimmt, um sicher zu gehen, dass diese bei vorgegebener Verpackung weder über- noch unterschritten werden.
  • Mikrobiologische Sterilisationsvalidierung: Für die meist aufwendigen mikrobiologischen Untersuchungen werden in der DIN EN ISO 11137-2 mehrere Verfahren vorgeschlagen. Bei 90 % der Basisvalidierungen wird die Dosisbestätigung (VDmax25) eingesetzt. Die Dosisfestsetzung (Verfahren I) ist bei den Revalidierungen mit 85 % sehr verbreitet.
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