用气态氧化剂对朊病毒感染材料污染的表面进行去污的制作方法

xiaoxiao2020-6-25  4

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专利名称:用气态氧化剂对朊病毒感染材料污染的表面进行去污的制作方法
技术领域
本发明涉及生物去污领域。本发明发现了特殊的应用,即从医用、牙科用、以及制药仪器上除去和/或破坏有害的生物材料,如朊病毒(蛋白质性质感染因子),并将特别相对于此进行描述。然而,可以理解,本发明的方法和系统可用来对各种设备、仪器、和其它朊病毒感染材料污染的表面进行生物去污,如药物制备设备、食品加工设备、实验室动物研究设备,包括地面、工作表面、设备、箱笼、发酵罐、流体导管等等。
背景技术
术语“朊病毒”是用来描述蛋白质性质感染因子,其引起人和/或动物的相对类似的脑疾病,其总是致命的。这些疾病一般称作传染性海绵状脑病(TSEs)。TSEs包括人的克-雅病(CJD)和变异克-雅病(vCJD)、牛的牛海绵状脑病(BSE)(也称作“疯牛病”)、羊的瘙痒病、以及麋鹿的消耗性疾病。所有这些疾病攻击动物或对此特定疾病易感的动物的神经系统的器官。其特征在于,起初较长的潜伏期,接着是短期的神经系统症状,包括痴呆和协调丧失(共济失调),然而最终死亡。
导致这些疾病的感染因子被认为是一种没有相应核酸的简单蛋白。这些朊病毒疾病的病理机制则被认为包括一种初始正常的宿主编码蛋白。这种蛋白经过构象改变成为异常型蛋白(朊病毒),后者具有自身增殖能力。引起这种改变的具体原因至今未知。这种异常形式的蛋白不能在体内被有效清除,它在特定组织(特别是神经组织)内的蓄积最终导致组织损伤,例如细胞死亡。一旦发生明显的神经组织损伤,就会出现临床症状。
朊病毒疾病可以归类为蛋白凝聚疾病,其还包括其它几种致命性疾病,如阿尔茨海默病和淀粉样变性。就CJD而言,人类发病最高的朊病毒疾病(发病率大约为1∶1,000,000),大约85%被认为是散发病例,大约10%被认为与遗传有关,而大约5%为医源性的。
虽然朊病毒疾病的传染性不高,但可以通过某些高危险组织传染,这些组织包括脑、脊髓、大脑脊髓液、以及眼。对被朊病毒感染的患者进行外科手术之后,包含朊病毒的残余物可能残留在手术仪器上,特别是神经外科和眼科仪器。在长的潜伏期期间,非常难以确定接受手术者(surgical candidate)是否为朊病毒携带者。
在本领域已认识到不同水平的微生物去污。例如,清洁卫生处理包含通过清洗没有污物或病菌。消毒要求进行清洗以消灭有害的微生物。灭菌,最高水平的生物去污控制,包含消灭所有活的微生物。
目前已知,某些在传统意义上不能存活或繁殖的生物材料,如朊病毒,仍然能够复制和/或转化成有害的存在物(实体)。在本文中我们使用术语“灭活作用”以包括消灭这类有害的生物材料,如朊病毒,和/或它们复制或经历构象变化到有害物种的能力。
蒸汽相灭菌是已知的用于对可重复使用的医用仪器的外表面进行去污或灭菌的技术并适应于通过选择应用低于大气压的气压进行间隙灭菌。在蒸汽相灭菌期间,医用仪器被放置在封闭的进行灭菌的空间或室中。待灭菌的物品要经受“深真空(deep vacuum)”处理或“流通(flow through)”处理。液体杀菌剂在加热的蒸发器中被汽化。一旦被汽化,深真空则用来吸引杀菌剂蒸汽进入真空和密封室中。在流通处理中,汽化的杀菌剂与载气流进行混合,其将杀菌剂蒸汽传送进入、通过、和流出该室。该室可以是在稍微负压或正压。
例如,Edwards,et al.,美国专利第5,779,973号披露了塑料外包装的IV袋的蒸汽过氧化氢灭菌。在Childers,美国专利第5,173,258号中披露了开放式流通系统。
然而,众所周知,朊病毒是非常顽固的并且对常规除污染和消毒方法具有抵抗力。不像微生物,朊病毒没有DNA或RNA可破坏或分裂。朊病毒由于它们的疏水性,倾向于聚集在一起形成不溶的凝块。在多种能有效地对微生物进行灭菌的条件下,朊病毒形成更致密的凝块,保护自身和其下面的朊病毒免受灭菌处理的影响。世界卫生组织(1997)朊病毒灭活草案要求,在浓的氢氧化钠或次氯酸盐中将仪器浸泡两个小时,接着置于高压灭菌器中一个小时。这些破坏性的处理方法通常与医用装置不相容,尤其是柔性内窥镜和其它带有塑料、黄铜、或铝制部件的装置。许多装置由于暴露于高温而受到损伤。化学处理,如强碱,一般会对医用装置材料或表面造成损伤。戊二醛、甲醛、环氧乙烷、液体过氧化氢、大多数酚类、醇类,以及诸如干热、煮沸、冷冻、紫外线、电离、以及微波辐射等方法已通常被报道为是无效的。因而,显然需要制品和方法,其能有效地对抗朊病毒又与表面相容。
本发明提供了一种新型和改善的处理受朊病毒感染材料污染的表面的仪器和方法,其克服了上述和其它问题。

发明内容
根据本发明的一个方面,提供了一种灭活朊病毒的方法。该方法包括用攻击朊病毒的清洁剂预处理携带朊病毒感染材料的表面并用气态氧化剂处理这些表面。
根据本发明的另一个方面,提供了一种朊病毒灭活系统,其用来除去和灭活在物品上的朊病毒。该系统包括用于容纳物品的室。与该室流体连通的贮液器,用于容纳浓缩碱性清洁剂。与该贮液器流体连通的供水系统,用于提供水以与浓缩碱性清洁剂进行混合并形成碱性清洁液。与室流体连通的过氧化氢蒸汽源。
本发明的一个优点是,它对仪器是柔和的。
本发明的另一个优点是,它快速和有效地灭活朊病毒。
本发明的另一个优点是,它与各种各样的材料和装置相容。
本发明的更进一步的优点对于本领域技术人员来说,在阅读和理解以下优选具体实施例的详述后将是显而易见的。


本发明可采取各种组分和组分排列、以及各种步骤和步骤排列的形式。附图仅是为了说明优选的具体实施例,而不是限制本发明。
图1说明用各种清洁组合物除去蛋白质性质的材料;图2表示蛋白质性质的材料与碱度的关系曲线;图3比较单独KOH浓度和在清洁配方中总的碱度对除去蛋白质性质的材料的影响;
图4比较在减少朊病毒(IFDO)模型中各种清洁组合物的效率;图5a是曲线图,显示在典型的真空朊病毒灭活循环中压力的变化;图5b是曲线图,显示典型的大气循环;图6图示说明了朊病毒灭活系统;图7显示图6的朊病毒灭活系统,其适合于控制和评估灭活条件;以及图8图示说明了朊病毒灭活系统的可供选择的具体实施例;图9是用于三种朊病毒灭活循环(ATM=大气条件)的对数IFDO与时间的关系曲线图;图10示意性说明了结合的洗涤器和朊病毒灭活系统;图11是IFDO接种试样的IFDO浓度与时间的关系曲线图,其中试样在1.5mg/L和30℃以及在3.0mg/L和40℃暴露于过氧化氢蒸汽;以及图12示意性说明了典型的真空/蒸汽过氧化氢循环。
具体实施例方式
对携带可被朊病毒污染的材料的仪器或其它物品进行微生物去污和朊病毒灭活的方法包括利用碱性清洁剂的清洁操作,接着是用气态或蒸汽相氧化剂进行处理。清洁和去污已被包括朊病毒的生物材料污染的表面的优选方法包括用pH值至少为10的碱性清洁剂清洗表面,然后将经清洗的表面暴露于包括过氧化氢的蒸汽足够的时间以消灭表面上的活的朊病毒。
清洁剂组合物优选通过稀释浓缩物而形成,其包括碱性清洁剂并可选地包括以下的一种或多种表面活性剂、螯合剂、抗再沉淀剂、阳离子聚合物、以及金属腐蚀抑制剂(防腐剂)。可替换地,清洁组合物的组分分别与水或其它适当的溶剂进行混合。
碱性清洁剂优选为碱金属或碱土金属的氢氧化物。典型的碱性清洁剂是氢氧化钾和氢氧化钠。氢氧化物的优选浓度为浓缩物重量的20-60%。
提供螯合剂用于与水硬盐进行螯合,如钙和镁盐,其变得沉积于要清洗的设备上。适当的螯合剂包括但不限于羧酸基聚合物,如聚丙烯酸,以及乙二胺四乙酸(EDTA)或其盐。以下讨论的六偏磷酸钠在某种程度上也起螯合剂的作用。螯合剂的优选浓度为浓缩物重量的约1-15%。优选的浓缩组合物包括按重量计2-10%的乙二胺四乙酸钠(Na-EDTA)和按重量计0.1-3%的聚丙烯酸。
表面活性剂是选自由阴离子、阳离子、非离子、以及两性离子表面活性剂组成的组以增强清洗性能。这类表面活性剂的实例包括但不限于水溶性盐或高级脂肪酸单酸甘油酯单硫酸酯,如氢化椰子油脂肪酸的单硫酸化单酸甘油酯的钠盐;高级烷基硫酸盐如十二烷基硫酸钠;烷芳基磺酸盐如十二烷基苯磺酸钠;高级烷基磺基乙酸酯;1,2二羟基丙烷磺酸酯的高级脂肪酸酯;以及基本上饱和的低级脂族氨基羧酸化合物的高级脂族酰胺,如那些在脂肪酸、烷基或酰基中具有12-16个碳原子的高级脂族酰胺,以及类似物。最后提及的酰胺的实例是N-月桂酰肌氨酸,以及N-月桂酰、N-十四酰、或N-十六酰肌氨酸的钠、钾、以及乙醇胺盐。
另外的实例是环氧乙烷与各种与其反应的具有长疏水链(例如,大约12-20个碳原子的脂族链)的活性含氢化合物的缩合产物,其缩合产物(“ethoxamers”)含有亲水聚氧乙烯部分,如聚环氧乙烷与脂肪酸的缩合产物、脂肪族醇、脂肪酸酰胺、多元醇(例如单硬脂山梨坦)、以及聚环氧丙烷(例如普卢兰尼克材料)。
适当的两性表面活性剂是烷基两性羧酸酯(alkylamphocarboxylates),如混合的C-8两性羧酸酯表面活性剂。优选的浓缩物包括重量浓度约0-5%的混合的C8两性羧酸酯。
抗再沉淀剂抑制污垢在设备上的再沉淀。合适的抗再沉淀剂包括葡萄糖酸盐,如葡萄糖酸钠,以及柠檬酸盐。聚丙烯酸也起抗再沉淀剂的作用。该抗再沉淀剂的优选浓度按重量计为浓缩组合物的1-10%。较好的组合物包括重量浓度为0.1-3%聚丙烯酸,更好为约0.3%的重量浓度,而葡萄糖酸钠的浓度为组合物重量的1-10%,优选约组合物重量的1-5%。
阳离子聚合物帮助保持镁、硅酸盐、以及锌化合物在溶液中,保持腐蚀抑制剂在溶液中,以及当清洁组合物在硬水中使用时帮助防止水硬沉淀作用和在清洗设备表面结垢。这种阳离子聚合物典型的实例是一般被分类为水溶性羧酸聚合物的羧基聚合物,如聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸或乙烯基加聚物。在所考虑的乙烯基加聚物中,实例有马来酐如与乙烯基乙酸酯、苯乙烯、乙烯、异丁烯、丙烯酸、以及乙烯基醚的共聚物。
典型的阳离子聚合物为二烷基二烯丙基铵盐(例如卤化物)均聚物或共聚物,如二甲基二烯丙基氯化铵均聚物、二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物、二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酸共聚物、以及乙烯基咪唑乙烯基吡咯烷酮共聚物。其它合适的非纤维素阳离子聚合物披露在CTFA Cosmetic Ingredient Dictionary(CTFA化妆品成分词典)的“聚季铵盐”(“Polyquaternium”)标识下,后面是整数。所有上述聚合物是水溶性的或至少可胶态分散于水中。这类低分子量羧基聚合物,分子量范围是从约1,000至小于100,000,起抗成核剂的作用以防止碳酸盐在洗涤罐中形成不需要的结垢。聚季铵盐7,一种二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物,是典型的。阳离子聚合物的优选浓度按重量计是浓缩物的0-10%。
典型的金属腐蚀抑制剂是硅酸盐和磷酸盐,数量约为浓缩物的0-10%(重量百分数)。
优选碱性清洁剂浓缩物的浓度范围列于表1中。
表1

尤其是,下列配方规定在表2中。
表2

值得注意的是,在表1和表2中,许多成分已经部分稀释。因而,例如,在浓缩物配方A中氢氧化钾的实际浓度按重量计算实际上约30%,而在配方B中按重量计算约21%。
为进行清洗操作,清洗浓缩物以约8-16cc/升在水中稀释而要用清洁液处理清洗的物品,优选与搅拌结合,即在30-60℃搅拌2-30分钟。在自动洗涤器中典型的整个循环可包括在30-65℃下用水预洗2分钟、用8-16cc/升的碱性清洁剂洗涤2-30分钟、在水中漂洗15秒、在30-65℃下热漂洗1分钟、最后进行干燥步骤(如果需要的话)。可替换的循环可简单地涉及预漂洗、碱性清洗、以及上述的后漂洗。
清洗浓缩物可选地包括低水平的抗微生物剂,如苯酚、季铵化合物、氧化剂,例如,次氯酸钠、过氧化氢、或过乙酸、或其组合。
也可以考虑其它的清洁剂。将清洁剂分成不同的种类。酶清洁剂包括活性蛋白酶、脂肪酶、以及其它酶以帮助在表面的组织或污物分解。这些制品帮助除去朊病毒和其它蛋白质性质的材料,但通常缺乏对抗朊病毒的效力,即朊病毒是耐蛋白酶的。非酶清洁剂可以分成中性、酸性、以及碱性基制品。这些清洁剂包括各种各样的赋形剂,其帮助从表面除去污物,如湿润剂和表面活性剂。
相对于朊病毒模型就朊病毒除去效力试验了具有各种pH值的清洁剂。与朊病毒一样,牛血清白蛋白(BSA)本质上是蛋白质性质的并已呈现出对处理过程的反应,其与在相同处理下朊病毒的反应有关。更具体地说,制备了5%的BSA溶液并将2ml吸移到每个相同的不锈钢试样上。这些试样在43℃的烘箱中干燥1小时,冷却至室温,并称重。在这些干燥条件下,牛血清白蛋白采取高度β-折叠构象(β-sheet conformation),其类似于感染的朊病毒蛋白质。在STERIS 444TM洗涤器/消毒器中利用其仪器循环对试样进行洗涤,但用不同的清洗组合物。该仪器循环包括预洗涤2分钟、在65℃下洗涤2分钟、漂洗、热漂洗、以及干燥循环。循环后,从洗涤器移走试样,冷却,并称重。图1显示在洗涤循环除去的材料数量,其中组合物A、B、C、以及D是碱度从A至D下降的碱性清洁剂,组合物E是中性清洁剂(Renu-KlenzTM,可获自STERIS公司,MentorOH),组合物F是酸性清洁剂(CIP-220TM,可获自STERIS公司),而组合物G是单纯的水对照。图2是除去的材料与理论总碱度(百万分之一)的关系曲线图。如图2所示,在除去材料的数量和碱度之间存在强相关性,数量随着清洁组合物的总碱度而增加。
如所述使用的清洁组合物除去固定的蛋白质性质的物质,包括蛋白质的凝块。任何残留下的蛋白质性质的物质呈薄膜状态,其在后来的灭活步骤中更容易被灭活剂穿透。此外,优选的碱性清洁剂导致在残余薄膜中的约50%的朊病毒被消灭,其在清洗步骤中未被除去。
基于表1开发了优化的碱性清洁配方并如上述进行分析,结果如下表3

最有效配方(标记为A和B)的组合物是规定在上面的表2中。优选的清洁剂具有相当于0.030M KOH或以上的碱度,而pH值至少为10,优选pH值13,或更高。
蛋白质除去效力不仅是在这些优化配方中碱度的函数,而且在另一方面也是组合物的组分的函数。这显示在图3中。这些配方主要由三种组分组成碱性成分、水控制成分、以及表面活性剂。碱性成分也可以起水控制剂的作用。例如,EDTA对配方贡献碱性和水控制特性。优选包括水控制剂,因为用来清洗表面的水的质量有相当大的变化,因而在不同的情况下可影响给定配方的效力。一个例子是水硬度,其显示逆溶解度(inverse solubility),温度越高水硬盐则越少可溶。水硬盐在更高pH值下也较少可溶。因而,EDTA或其它螯合剂优选用来将水硬盐保持在溶液中。所有上述三种组分被认为是协同起作用以使配方能够清洗表面。这说明在图3中,其比较了9种商用配方的碱性当量(顶部曲线)和单独作为碱性来源的KOH的碱性当量(底部曲线)。
单独碱性的效果是通过将相应比例的氢氧化钾(KOH)加入洗涤器并如上所述进行试验来评价。虽然碱度(表示为KOH的摩尔浓度)的效果是显著的(如在图3的底部曲线所说明的),但试验的配方(来自表3的实例1-9)显示出增强的蛋白质除去效率,例如,在0.02M,商用配方除去2-2.5mg/cm2蛋白质,而单独KOH除去少于1mg/cm2的蛋白质。
本发明者已经发现,适当选择清洁组合物不仅除去朊病毒和其它蛋白质性质的材料,而且至少部分地灭活朊病毒。特别是,碱性清洁剂比酶、中性、或酸性清洁剂能更有效地灭活朊病毒。
相对于朊病毒模型试验了各种清洁剂,其中回肠液依赖生物(IFDO)人工培养在改性的支原体基液体培养基中,通过连续稀释量化,并平皿接种于相同的琼脂上。IFDO起初提取自回肠液,因而得此名。此后它在身体的其它部分也已经被发现。在其对处理过程的反应方面,IFDO已显示出与实际朊病毒的强相关性,因此被推荐作为朊病毒活性的模型。配方是在水中制备,而IFDO的等分试样被直接悬浮到每个配方中。试液在40℃孵育30分钟,取等分试样,通过连续稀释量化,并平皿接种于改性的生长琼脂上。在37℃孵育48小时后,平板计数并获得存在的IFDO的对数减少(logreductions)。这些试验结果说明在图4中,其中清洁剂A是单纯水的对照,清洁剂B是碱性清洁剂(CIP150TM),清洁剂C是第二稍微较小碱性的清洁剂(CIP100TM),清洁剂D(KlenzymeTM)和E(Enzycare 2TM)是酶清洁剂,清洁剂F(Renu-KlenzTM)和G(NpH-KlenzTM)是中性清洁剂,而清洁剂H(CIP 220TM)是酸性清洁剂(每种试验的清洁剂获自STERIS公司)。
因而,碱性清洁剂不仅更有效地除去朊病毒材料,它们也显著更有效地灭活可能残留下的朊病毒材料,以及除去仍在溶液中的朊病毒材料。
在清洗步骤之后,仪器或其它物品须进行朊病毒灭活步骤。在朊病毒灭活步骤期间,物品与气体、等离子体、或蒸汽相氧化剂接触,所有这些在本文中将称作气态氧化剂。优选的气态氧化剂包括过氧化氢蒸汽、等离子体/过氧化氢或过乙酸、等离子体和/或蒸汽相过酸,如过乙酸蒸汽、二氧化氯气体,以及过氧化氢与一种或多种过酸的组合。在一个具体实施例中,蒸汽,如过氧化氢蒸汽,被允许冷凝在要去污的物品上。在后序的充气或抽空步骤中,冷凝的杀菌剂被再转换到蒸汽并从物品被除去。特别优选的气态氧化剂包括过氧化氢蒸汽。虽然本系统将特别参照蒸汽过氧化氢作为朊病毒灭活剂进行描述,应当明了还可考虑其它气态氧化剂。
要用气态氧化剂处理的物品(其已经用碱性清洗组合物进行清洗,漂洗,并优选干燥)被放置在灭菌室或简单地被包裹在帐篷、防托盘、或其它包裹物之下。优选地,蒸汽相朊病毒去污在高于环境温度下进行,更好从约25-60℃,最好在约45-55℃。还考虑灭菌可在环境条件(15-30℃)下进行,只要有足够的杀菌剂蒸汽流量。
在一个具体实施例中,过氧化氢蒸汽被引入能够被抽空的室中。将容纳有要处理物品的室首先抽空至约100托(1.33×104Pa)的压力或以下,最优选约10托(1.33×103Pa)或更小。如果物品置于室中时不是干燥的,则保持真空足够的时间以蒸发任何液体残余物。然后,将过氧化氢蒸汽引入室中以接触物品。在引入过氧化氢之前和/或过氧化氢脉冲之间施加真空被认为帮助蒸汽穿透通过包装材料并进入较少可以进入的物品区域,如狭腔(narrowlumens)。过氧化氢浓度优选保持在其饱和水平以下,以避免在物品和室壁上的冷凝等。例如,过氧化氢保持在75-95%的饱和度。在室可精确保持饱和度百分数在1-5%以内的情况下,饱和度优选接近于95%,并且如果饱和度百分数可保持在甚至更接近公差内则可以更高。
在优选具体实施例中,两个或更多过氧化氢脉冲被引入室中,每个脉冲之前和之后是抽空步骤,如图5所说明的。第一步骤示于图5中,作为漏气试验/调节步骤。该步骤是在没有过氧化氢的条件下进行并包括抽空步骤A(至约10托,或更小),接着是保持步骤B,其中通过观察压力变化监测室内的压力以检查是否漏气(如果有的话)。在步骤C中,干燥空气引入室中以在引入过氧化氢蒸汽之前减少室中的水分。该室在步骤D再次被抽空至10托或更小,在步骤E引入过氧化氢之前提高压力至约300-500托。可选地,引入干燥气体以增加压力至500-750托。在步骤F过氧化氢接触室中的仪器几秒至几分钟,然后在步骤G被抽空至小于约10托的压力。步骤E、F、以及G被重复一次或多次,表示为E’、F’、以及G’。在最后的充气步骤中,经滤过的空气被引入室中(在步骤H),然后在步骤J被抽空以随同经滤过的空气抽出任何剩余的过氧化氢,其已吸附在经过朊病毒灭活的物品上。再次允许经滤过的空气进行室中以在将室打开之前使压力达到大气压。
可替换地,用过氧化氢进行朊病毒去污是在大气压或高于大气压的条件下进行。当使用大气压或高于大气压时,典型的朊病毒去污循环包括四个阶段减湿、调节、朊病毒灭活、以及充气。在减湿过程中,通过干燥室中的大气减小相对湿度至低于40%RH,例如,至约10-30%RH,例如,借助于通过室循环干燥空气。干燥空气的提供可借助于使空气通过干燥箱或利用冷冻系统以提取水分。在调节步骤期间,过氧化氢蒸汽的产生是通过汽化过氧化氢和水的液态混合物,其是5-95%的过氧化氢,更好25-50%的过氧化氢,最好30-37%的过氧化氢。该蒸汽被引入循环气流并输入并通过室。然后,随着时间的过去进行朊病毒灭活步骤。测量并控制循环流速、过氧化氢压力、以及温度以维持稳定的状态条件。优选地,过氧化氢的浓度维持在低于过氧化氢和水蒸汽的冷凝点以防止在物品和室壁的表面上出现冷凝。一个具体实施例包括增加蒸汽的浓度至高于冷凝点,允许浓缩的过氧化氢冷凝在污染的表面上,然后在充气步骤中通过在表面上流过干燥空气而重新形成蒸汽。
可维持没有冷凝的过氧化氢的浓度随着温度指数增加。例如,在20℃,可保持约1-2mg/L。在30℃、40℃、以及50℃则可分别保持2-3mg/L、4-5mg/L、以及8-9mg/L。然而,在高于约60℃的温度下,过氧化氢降解倾向于更快速地发生,而朊病毒倾向于凝聚成更致密、更难破坏的结构。相应地,较好为约45-60℃的温度,更好为53-57℃的温度,即使当暴露时间明显增加时,较低的温度也是有效的。
参照图6,适当的朊病毒灭活容器包括室壁10,其限定能够被加压或抽空的内室12。将蒸汽入口14和出口16限定在室壁上。发生器20,给室12提供杀菌剂蒸汽,优选汽化的过氧化合物如过氧化氢、过乙酸蒸汽、或其混合物,并被夹带在载气中,如空气。
循环系统包括蒸汽进气导管24,其将来自发生器20的蒸汽运送到入口14。过氧化氢流过室12并通过出口16离开该室。可选地,回气管26返回部分消耗的过氧化氢蒸汽到发生器以进行更新或者,如图6所示,流过破碎器28和干燥器30。该破碎器将过氧化氢转化成水以在干燥器30中被除去。
在可替换的具体实施例中,过氧化氢蒸汽经由回气管(returnline)通过室循环一定时间,而没有用来自发生器的新制的过氧化氢更新蒸汽。
可替换地,如图8所示,离开室12的蒸汽被引导通过催化转化器32,其将该蒸汽转化为无害产物,如水和氧气。作为另一可替换方法,离开该室的蒸汽被排放到大气中,在此阳光迅速地将该蒸汽转化为水蒸汽和氧气。汽化的过氧化氢流过室12直至按照温度、压力、暴露时间、以及过氧化氢浓度达到选定的灭菌条件。
可替换地,大气系统允许蒸汽输入罩中,将其在该罩中保留一定时间,然后将该罩抽空或充气。
发生器20优选为一种产生可控制的汽化过氧化氢流的发生器。特别优选的发生器是一种通过与加热的表面接触汽化液态过氧化氢的微滴并在载气流中夹带诸如空气这类蒸汽的发生器。然后,将该气体与蒸汽一同输送到室12。
可替换地,过氧化氢在室中现场产生,例如,通过处理释放过氧化氢的化合物,如通过加热。或者,可以采用其它汽化方法,如将液态过氧化氢引入抽空的室中,在此它被真空汽化。
可选地,液态过氧化氢从单源(single source)36供给发生器,作为过氧化氢在水中的混合物,例如,按重量计5-95%的过氧化氢溶液,更好为30-37%的过氧化氢(图8)。液态组分被完全转化为蒸汽,因而生成的蒸汽具有和蒸汽从其产生的液体相同的过氧化氢相对浓度。在更优选的具体实施例中,示于图6中,蒸汽的组分被分别盛放或以更高和更低的浓度盛放,因而通过变化每种组分供给到汽化器的比率,蒸汽组合物是可调节的。在汽化器中,将液态过氧化氢溶液进行滴注或通过喷嘴喷射到加热的表面(未示出),其汽化氧化剂而没有将其分解。也考虑了其它汽化技术,如超声汽化器、喷雾器、以及类似装置。源,如更加浓缩的过氧化氢的容器40和较少浓缩的过氧化氢或水的源42分别通过供给导管44和46与汽化器20连接,以便在进入汽化器的液体中过氧化氢的浓度是可调节的。
当使用双源系统时,如图6所示,在回气管26中破坏和除去消耗的蒸汽可能是不必要的,除了为了调节由于通过入口进入的额外的蒸汽而引起的压力变化(或可以比在单源系统中更低的速率发生)。这是由于,主要通过调节在供给中两种组分的比例,蒸汽的相对浓度可调节或保持在选定的水平。因而,当使用和结合过氧化氢和水的单独源时(如需要),过氧化氢液体的总消耗量通常较低,以在对汽化器的供料中达到所需要的过氧化氢浓度。
将水和过氧化氢蒸汽的混合物与诸如空气这样的载气进行混合。该载气通过导管48供给汽化器。过滤器,如HEPA过滤器50,优选过滤进入的空气。该空气优选流过干燥器52,以除去水分,并通过加热器54,以便在混合载气和过氧化氢蒸汽之前提高载气的温度。
第一和第二泵58、60从容器40和42泵送过氧化氢和水。分别可调节的调节器阀62、64调节通过导管44、46的流体流速。可替换地,流速的调节是通过调节泵58、60的抽运率来进行。在可替换的具体实施例中,单个泵代替两个泵58、60。
热套管68,如水套管或电阻加热器,可选地,基本上包围整个室12。套管68用来在室内保持选定的温度。与热套管68连接的加热器70对该套管进行加热。可替换地,或附加地,对室12进行绝热以减少室12的热损失。在特别优选的具体实施例中,附加绝热未加套管区域,如门,进一步用来保持室12的内部温度。要灭活的物品通过门(未示出)被引入室中。
为了试验过氧化氢抗朊病毒的效力,可选使用生物指示剂评价器电阻(BIER)容器。该BIER容器以与上述朊病毒灭活室相似的方式进行操作,但允许高水平地控制和监测室条件以确保可重复的结果。另外,一旦室内条件已达到灭活研究的选定条件,要处理的物品则优选通过孔引入室中,而在通常的朊病毒灭活系统中,要去污的物品则在室的减湿和调节之前通过传统的门引入。在具体实施例中,BIER容器仅仅是标准的蒸汽灭菌容器,其适合用于受控研究。
优选地,如图7所示,试样通过在门上、或在室壁的别的地方形成的小孔80被引入室中。进入口82允许要试验的物品快速插入室内而没有过度扰动室的状态。该进入口优选包括空心管84,其从围绕孔80的门向外延伸。管84限定内部通道85,其成一定形状以容纳试样架或D形管86。试样架86具有多个狭槽88或其它接受器用于保留物品,如用朊病毒感染的材料或生物指示剂污染的试样,从而暴露在室的条件下。
优选地,将进入口82进行构造以当试样和/或生物指示剂被许可进入室12时最大程度减少气体或蒸汽流入或流出室12,从而避免扰动平衡状态。因而,受污染的试样或生物指示剂相对瞬时地暴露于预先选定的平衡灭菌条件。在这方面,两个密封垫90、92被安装在管84内,其在插入和移开时在试样架和管之间形成密封。当不使用时,通过阀96关闭管内部通道85。
在选定的暴露时间后,将试样和/或指示剂从室12中移开,并评估剩下的朊病毒活性和/或微生物活性。
在所说明的具体实施例中,优选地,将一个风扇、或多个风扇104设置在室12内,混合室内的气体,从而改善混合物的均匀性并增加杀菌剂在生物指示剂上的流速。可选地,将多孔上板和下板106和108,分别设置在室12内以引起通过室12的气体层流。
可选地,来自发生器的汽化过氧化氢的流动进一步通过流量控制器110进行控制,如泵、真空源或鼓风机、缓冲器、或其它调节器,其用来调节汽化过氧化氢流入或流出室。优选地,流量控制器110是位于进气导管24或回气管26。
探针160,如温度、压力、和湿度探针,设置在室12内,用来测量室环境。将这些探针与监测器162连接,其监测环境条件的变化。优选地,监测器162发信号给控制器164,其通过控制用来调节热套管68温度的加热器70来控制室12内的环境条件,以及还控制流量控制器110、汽化过氧化氢发生器20、泵58、60、以及阀62、64的操作。
传感器166也设置在室内以直接检测过氧化氢浓度和/或检测蒸汽其它组分的浓度,从其可间接确定过氧化氢浓度。
为了真空环境试验,诸如泵170这样的真空源,在灭菌过程之前、期间、或之后,将室进行抽空。可选地,在导管26中的转换阀172连接于真空泵170。通过将阀172从第一位置,其中室气体流经导管26被返回到发生器,转换到第二位置,其中室气体被引导至泵170,室12被抽空。可选地,催化转化器174和干燥器176分解过氧蒸汽并在空气被引入发生器20之前对其进行干燥和加热。
更优选地,使用BIER容器系统而没有过氧化氢或载气的再循环。空气和过氧化氢的混合物单程流过室12,然后经催化转化器174从室中排出。这提供了对系统的更好控制。
控制器164根据测定的条件,对室温度、室压力、汽化速率、在要汽化的液体中的过氧化氢浓度、或通过室的蒸汽流速的一项或多项进行控制,以便在暴露循环期间在室内保持所需要的朊病毒灭活条件。
也考虑了将上述BIER容器的特点结合到图6的朊病毒灭活系统中,如控制系统、探针、传感器、风扇、以及类似装置,以便更精细地监测和控制室条件。
朊病毒模型污染的试样、尤其是回肠液依赖生物(IFDO)暴露于蒸汽过氧化氢是利用不同的试验条件和暴露时间在BIER容器中进行。
结果表明,涉及过氧化氢真空脉冲的循环,类似于图5说明的循环,比大气条件(图9)更有效地灭活朊病毒模型(IFDO)。
当与用碱性清洁剂的预清洗步骤结合时,如上所述,则提供一种有效方法,用来确保除去和灭活在医用仪器或类似物上剩余的朊病毒。
这些仪器或其它部分地、大体上经清洗的物品被便利地运送到朊病毒去污系统的室中,而无需充气和干燥。在预调节/减湿阶段,在仪器上存在的水分被除去。可选地,在对仪器进行过氧化氢去污之前,这些仪器被包封在无菌包裹物中,如纱布或TyvekTM包裹物。也考虑了多种可替换的清洗和去污程序。例如,可以使用结合的清洗和灭菌系统。或者,物品可放置在密封的托盘中进行灭菌和/或清洗。在去污过程完成后可对这样的托盘进行密封以保持物品的无菌状态直至再次使用。
涉及碱性清洗步骤接着是过氧化氢或其它蒸汽杀菌剂步骤的朊病毒灭活过程不仅有效地除去和/或灭活朊病毒而且有效地对物品进行灭菌。因而,医用仪器和其它装置无需经受单独的灭菌过程以确保也消灭微生物,这些微生物可对患者或那些处理仪器的人造成危害。
相应地,以约0.02M至约0.2M的碱性浓度进行碱性清洗制品洗涤接着进行蒸汽过氧化氢处理的结合是传统处理(1N NaOH和/或加热到120℃ 1小时,接着是微生物去污)的有效替换方法并对要处理的医用仪器或其它物品具有较小的损害。
如此描述的过程可选地结合于另外的清洁和/或微生物去污或朊病毒灭活步骤。例如,可选地,液体灭菌/朊病毒灭活步骤先于气态氧化剂步骤。例如,仪器碱性清洗,漂洗,用过乙酸溶液灭菌,包封在无菌包裹物中或放置在托盘中,然后最后用过氧化氢进行灭菌/朊病毒灭活。
在如图10所示的一个具体实施例中,使用了作为洗涤器和朊病毒去污容器的装置。这避免需要除去碱性清洗的物品和将它们传送到单独的蒸汽处理容器。该装置类似于图6所示的装置。相同的部件用撇号(’)来表示,而新部件给出新标号。将物品装入装置的室10’中,然后用碱性清洁剂洗涤并漂洗。在一个具体实施例中,第一清洗步骤使用第一清洁剂(例如,碱性清洁剂)。其后是漂洗步骤,然后是用第二清洁剂(例如,酶清洁剂)进行的另一清洗步骤,以及进一步的漂洗步骤。浓缩的碱性清洁剂是以液态或固态形式提供给贮液器180。通过流送管182将水(优选加热到约50-60℃)引到该贮液器并携带溶液中的碱性或其它清洁剂到位于室10’的喷嘴184。搅拌器186搅拌室中的液体。可选地,泵187在压力下将清洁液供给喷嘴。在足够的时间以从物品上除去大量的朊病毒污染的材料后,经由排出导管188将碱性清洁剂从室中排空。将漂洗水引入室中进行一次或多次漂洗循环并排出。然后通过干燥空气从导管48’流过室来减少室中的水分。可选地,该室能够承受低于大气压的压力并用真空泵110’抽空。来自发生器20’的过氧化氢蒸汽然后引入室中并与无菌空气混合。在流通系统中,过氧化氢/载气流过室足够的时间以实现朊病毒灭活。可替换地,使用与上述与图5有关的脉冲系统类似的脉冲系统。在本系统中,室被抽空,然后引入过氧化氢蒸汽的一个或多个脉冲。
该室优选装备有温度和压力探针、化学传感器、以及控制系统,其与前述(与图7有关)的相似,以允许精细监测和控制室内的条件。提供阀190、192以分别选择性地停止蒸汽和清洁液料供给。
可选地,一个或多个要洗涤和朊病毒去污的物品被封入托盘194中,其连接于蒸汽和清洁液口14’和184。清洁液和/或蒸汽流过托盘。在循环的最后,关闭阀196、198以密封托盘的入口,因而密封托盘以防气载(airborne)污染物侵入直至使用。
虽然本发明已特别参照朊病毒进行描述,但应当明了用本文描述的方法也可以灭活其它蛋白质性质的材料。此外,虽然朊病毒灭活已特别参照去污容器或室进行描述,但也考虑到房间或其它罩以及其内含物,如无菌加注导管,可以与上述类似的方式进行清洗和朊病毒灭活。
并非为了限制本发明的范围,下述实施例显示蒸汽灭菌对朊病毒模型的效果。
实施例实施例1为了试验蒸汽过氧化氢的效力,使用了如上所述的(图7)BIER容器以研究在朊病毒模型(IFDO)中的减少。不锈钢试样接种IFDO在无菌介质中的悬浮体的试样并干燥。经干燥的试样暴露于三种方法之一。在第一种方法中,试样在大气压、30℃、以及1.5mg/L的浓度下暴露于蒸汽过氧化氢15分钟。在第二种方法中,接种的试样在大气压、40℃、以及3mg/L的浓度下暴露于蒸汽过氧化氢15分钟。在第三种方法中,真空泵应用于室以降低压力至小于约10托(1.33×103Pa)。然后在30℃以约2.5mg/ml的浓度引入6个过氧化氢蒸汽脉冲,每个由大约10托的抽空步骤隔开,如关于图5所述。图9显示获得的结果。注意,对于真空循环试验而言,试样是暴露于全循环,因而与图中所示时间无关。
剩余IFDO的数量是通过培养在试样上剩余的IFDO并观察菌落(如果有的话)的生长而获得。在真空处理的试样上发育的菌落数目是小于1的对数,即,在真空方法中IFDO至少为一个6的对数减少。
实施例2用真空灭菌器研究了温度和蒸汽过氧化氢浓度的影响,其中真空灭菌器具有类似于图7所示的试样引入口。不锈钢试样接种IFDO在无菌介质中的悬浮体的试样并干燥。经干燥的试样暴露在BIER容器中,其首先被降低到小于约10托(1.33×103Pa)的压力。在选定温度和浓度下引入过氧化氢蒸汽的单脉冲。结果示于表4。
表4

剩余IFDO的数量是通过培养在试样上剩余的IFDO并观察菌落(如果有的话)的生长而获得。从剩余在真空处理的试样上的IFDO发育而成的菌落数目是小于1的对数,即,在真空方法中IFDO至少为一个6的对数减少。
实施例3设计用来评估蛋白质破坏的实验是利用BSA蛋白质作为朊病毒的模型来进行。将BSA悬浮液的等分试样滴到不锈钢试样上并干燥。在蒸汽过氧化氢处理过程(25℃下在STERIS VHP 1000TM灭菌器中1小时,使用约1.5mg/L的蒸汽过氧化氢)之前或以后检查蛋白质污染的试样。通过凝胶电泳评估回收蛋白质,以从较小的碎片中分离出完整的蛋白质。结果表明VHP有效地破坏了蛋白质。
实施例4在大气条件下评估了温度和浓度对IFDO蛋白质的作用。试样的制备是通过将IFDO在水中的悬浮液的等分试样滴到不锈钢试样上,然后将其进行干燥。将试样放入由TyvekTM包裹物制成的囊中。包封的试样在1.5mg/L和30℃或3.0mg/L和40℃下暴露于过氧化氢。图11显示剩余在试样上的IFDO随时间的浓度。更高的温度和浓度的影响是显著的。
实施例5IFDO接种试样按实施例4进行制备并在真空室中暴露于蒸汽过氧化氢循环,如图12示意说明的。在两个抽空步骤之后,将过氧化氢的一个脉冲(或在一种情况下,两个脉冲)引入室中10分钟。然后该室被抽空,接着是充气脉冲。在进一步抽空后,使该室达到环境压力并且移走试样。表5显示,按照IFDO物种的对数减少,不同温度和蒸汽过氧化氢浓度的结果。
表5

实施例6试样的制备类似于实施例4,但在这种情况中,试样进一步被0、10、或50%的血液污染。试样暴露于蒸汽过氧化氢灭菌循环(如图12所示),并在30℃或50℃下用3个或6个过氧化氢蒸汽脉冲。示于表6的结果表明在朊病毒去污步骤之前清洗物品的重要性。
表6

通过首先除去所有(用0%血液表示)或大多数(用10%血液表示)的污物,可以看到蒸汽过氧化氢循环可有效地除去朊病毒,特别是当采用50℃循环和7.0mg/L过氧化氢浓度时。
实施例7试样的制备是通过将人类CJD污染的脑均浆在水中的悬浮液的等分试样滴到不锈钢试样上,然后将其进行干燥。将试样放入由TyvekTM包裹物制成的囊中。包封的试样暴露于不同的处理过程,不进行预清洗步骤,且在大气压或在真空条件下,两者用和不用过氧化氢。暴露后,在磷酸缓冲盐水中通过超声处理对试样进行提取。浓缩提取液,通过十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)进行分离,然后蛋白质印迹(Western blotted)。利用抗体组(array)确定朊病毒蛋白质(PRPSC)的存在或不存在。示于表7的结果表明蒸汽过氧化氢可有效地破坏朊病毒蛋白质的有害形态。
表7

权利要求
1.一种朊病毒灭活方法,其特征在于用攻击朊病毒的清洁剂预处理携带朊病毒感染材料的表面;以及用气态氧化剂处理所述表面。
2.根据权利要求1所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于所述清洁剂是碱性清洁剂。
3.根据上述权利要求1或2所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于所述氧化剂包括过氧化氢蒸汽。
4.根据权利要求3所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于所述氧化剂处理步骤是在约45-60℃下进行。
5.根据权利要求2所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于所述碱性清洁剂包括由碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、以及其组合组成的组的强碱。
6.根据权利要求5所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于所述强碱包括一种或多种氢氧化钠和氢氧化钾。
7.根据上述权利要求2、5、和6中任一权利要求所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于所述碱性清洁剂包括添加剂,选自由表面活性剂、阳离子聚合物、抗再沉淀剂、腐蚀抑制剂、缓冲剂、螯合剂、以及其组合组成的组。
8.根据权利要求7所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于用气态氧化剂处理所述表面的步骤是在45-60℃下进行。
9.根据上述权利要求2和5-8中任一权利要求所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于在所述气态氧化剂处理步骤之前从所述表面漂洗所述碱性清洁剂。
10.根据权利要求9所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于在漂洗所述表面之后,将所述表面包封在微生物屏障中;以及将所述经包封的表面进行所述气态氧化剂处理步骤。
11.根据权利要求8所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于所述清洁和气态氧化剂处理步骤是在50℃和60℃之间的温度范围内进行。
12.根据上述权利要求1-11中任一权利要求所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于所述清洁和气体氧化剂处理步骤是在相同的容器(12’)中进行。
13.根据权利要求12所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于所述清洁和气态氧化剂处理步骤是在没有除去来自所述容器表面的中间体的情况下进行。
14.根据上述权利要求1-13中任一权利要求所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于所述气态氧化剂处理步骤包括a)将要处理的表面引入室(12、12’)中;b)降低所述室内的压力至低于大气压;以及c)将过氧化氢蒸汽引入所述室中。
15.根据权利要求14所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于所述气态氧化剂处理步骤包括重复步骤b)和c)一次或多次。
16.根据上述权利要求14或15所述的朊病毒灭活方法,其进一步特征在于步骤b)包括降低所述室内的压力至约10托或以下。
17.根据权利要求14所述的方法,其进一步特征在于在步骤c)之后,降低所述室内的压力至低于大气压;以及用经过滤的空气提高所述压力至更高的低于大气压的压力。
18.根据上述权利要求1-17中任一权利要求所述的方法,其进一步特征在于所述预处理步骤包括用pH值至少为10的碱性清洁剂清洗所述表面;以及所述处理步骤包括在45-60℃的温度下将所述经清洗的表面暴露于包括过氧化氢的蒸汽足够的时间以消灭在所述表面上的有活力的朊病毒。
19.用于除去和灭活物品上朊病毒的朊病毒灭活系统,其特征在于室(12’),用于容纳所述物品;贮液器(180),与所述室流体连通,用于容纳浓缩碱性清洁剂;供水系统(182),与所述贮液器流体连通,用于提供水以与所述浓缩碱性清洁剂进行混合并形成碱性清洁液;过氧化氢蒸汽源(20’),与所述室流体连通。
20.根据权利要求19所述的朊病毒灭活系统,其进一步特征在于加热器(70’),用于将所述室加热到至少30℃的温度。
全文摘要
用碱性清洁液清洗携带被朊病毒感染的材料的表面以从该表面除去尽可能多的蛋白质性质的材料。该溶液含有碱性清洁剂,其攻击残留在表面上的朊病毒并且在清洁步骤中其破坏从表面除去的朊病毒。在清洗步骤之后,将该表面暴露在强气态氧化剂中,优选过氧化氢蒸汽。该过氧化氢或其它强氧化剂攻击朊病毒,特别是未凝块的朊病毒链,灭活朊病毒。
文档编号C11D3/37GK1585817SQ02822299
公开日2005年2月23日 申请日期2002年10月4日 优先权日2001年10月5日
发明者杰拉尔德·E·麦克唐奈, 凯瑟琳·M·安特洛加, 赫伯特·J·凯泽 申请人:斯特里斯公司

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