エチレン・オキサイド（EO）による滅菌は何十年もの間ほとんど変わっていませんが、最近の変化により業界は激変しています。EOの発がん性と、取り沙汰されている滅菌施設からの排出物レベルに関する懸念により、一部の契約滅菌施設がその後閉鎖されました。EOは多くの利点がある非常に効果的な滅菌剤ですが、毒性があり、米国環境保護庁（EPA）は、既知の発がん性物質に分類しています。
私たちはどのようにしてここにたどり着いたのでしょうか？
現在の社会的風潮は、2019年2月、イリノイ州ウィローブルックにあるSterigenicsの施設に、Illinois EPAがシールを注文したときに始まりました。その後、周辺地域に空中への高排出の可能性への心配が周辺地域に見られたため、ジョージア州のEOの施設が一時閉鎖となったことがありました。滅菌施設から数マイル離れたいくつかのエリアでEOの測定値が高かったため、業界の多くが、その滅菌施設のみに責任があるという調査結果に異議を唱えました。空気中のEOの発生源は、自動車排出ガス、たばこの煙、日用品の生産、工場での腐敗など、多岐にわたることに注意することが大切です。その上、人体も、通常の代謝プロセスで少量のエチレン・オキサイドを放出します1。
EOは、すべての医療機器の約半数、米国のみでは毎年200億台の機器の滅菌に使用されています。これらの滅菌施設の閉鎖が、重要な医療機器および供給品が不足するのではないかという不安の広がりにつながりました。このような不足はどのようなときでも、業界にとって非常に困難な問題でありますが、現在の世界的なパンデミックにより、その懸念が大幅に高まります。ありがたいことにジョージア州のすべての施設は再び稼働しましたが、Sterigenicsは、「不安定で法的な規制上の状況」であると言及し、ウィローブルックにある施設を永久的に閉鎖することを決定しました。このような動向により、顧客が移動しなくてはならなくなり、他の滅菌施設の能力の制約を引き起こしています。
米国FDA（食品医薬品局）は、このような不足の可能性を懸念し、次の2部から成る課題を医療機器および滅菌の業界に提示しました：1. 新しい滅菌方式および技術の特定、2. エチレン・オキサイド排出量の削減。
EOの代替品の模索
代替方式に移行することが自然であるように見えますが、EOが広く使用されている理由を考察することは重要です。通常、各滅菌プロセスの有効性と、医療機器の材料がこれらの代替滅菌方式に対応できるかということが、数あるプロセスからその1つが選ばれる理由を決定付けます。EOは、低温プロセス（55°C未満）であるとみなされ、多くの使い捨て、熱不安定性のプラスチック器具や構成部品の滅菌に使用されています。これらの製品には、高温（通常、121°Cまたは132°C）の湿熱滅菌への耐久性はありません。
プラスチックの多くは、ポリマーに架橋結合および鎖切断が生じる可能性があるため、照射（ガンマ線、eビーム、X線を含む）などの代替滅菌方式に対応していません。このような反応は、材料のひび割れ、貫入、脱色につながるような望ましくない変化をもたらす可能性があります。さらに、二酸化窒素、蒸気化過酸化水素、蒸気化過酢酸、超臨界CO2などの代替滅菌方式の多くは、EOが容易にできるようには最も滅菌が困難な場所に浸透しません。場合によっては、滅菌剤は最も滅菌が困難な場所にまったく到達できません。このことは特に、クロージャー、オスメス接続面、一部の長く狭いルーメンで顕著です。代替方式に関するその他の問題は、事実上、EOで滅菌できる大量の製品を、どの方式でも処理できないことです。前述のとおり、EOは米国だけで200億台もの機器の滅菌に使用されています。多くのEO滅菌器が一度に24パレット以上、トラック1台分の積載量を滅菌できます、代替方式のスループット能力は、限界の要因となっています。
EOプロセスの変更
現在、さまざまな製品を滅菌できるEOの能力に代わる、実行可能な代替方式がないという事実に変わりはありません。EOは、器具の滅菌が困難な場所に浸透し、大量に処理できる点で独自の方式となっています。代替方式に適した使用頻度の低い製品もありますが、最も実行可能な選択肢は、既存のEPプロセスを変更して、使用されるEOの量を削減し、その結果として排出量を抑えることです。こうしている間にも、多くの企業がこのアプローチに挑戦しています。
いくつかの企業が策定しているEOプロセスの変更の1つの例は、非常に過度なアプローチを採用した、過度の従来の検証プロセスに関連したものです。前のバージョンのISO 11135では、製品上の最も滅菌が困難な場所が滅菌の専門家により特定され、各場所は、最小で1.0 x 106のCFUの枯草菌胞子を使用して接種されます。この細菌は、広く知られている、EO滅菌のMRO（最も耐性の高い細菌）です。このようなプロセスは保守的で安全域が広くなる一方、この検証手順は、自然発生の生物学的負荷より数桁大きい生物学的負荷を克服するために、高濃度（600 mg/L）のEOを使用した非常に長いサイクルになります。生物学的負荷は、これまで、実際の機器の最も困難な場所か、「PCD（プロセス・チャレンジ・デバイス）」と呼ばれる、シミュレートされた課題デバイス上にありました。PCDは、検証プロセスでよく使用されます。PCDは、実際の製品の耐性をシミュレートする生物学的インジケーターを設けた機器で、実際の機器を使用しなくても済むために使用されます。適切なPCDは、実際の製品と同等、または若干耐性に優れていることを確実にするために、比較耐性試験を通して決定されます。PCDは、製品が高価であったり、滅菌が最も困難な場所を接種しづらい場合に使用されます。
業界の多くが依然としてこのアプローチを使用している一方、改訂されたISO 11135:2014では、「PCDは、製品の最も滅菌が困難な場所において、自然発生による負荷と同等以上の負荷がかかる滅菌プロセスへの負荷を示す必要があります」とされています。BI（生物学的インジケーター）は、製品の最も困難な場所に配置する必要はありません。これらの場所の自然発生の生物学的負荷が、BIより耐性があるケースがないことを示す必要があります。このアプローチは、サイクルが短くなる可能性があるだけではなく、ガス濃度を約半分ほどに減らすことができます。企業は、300 mg/Lのガス濃度、場合によってはさらに低いガス濃度により、必須とされる致死性の水準を示すことに成功しています。
EOの将来性
濃度を低下させ、排出を削減することによりEOの使用を削減することのメリットは、この方式が存続できることであり、業界がこの非常に重要な技術の使用を継続できることです。さらに、製品上の残留レベルが低下する可能性もあり、それにより、既にISO 10993-7に記載されている現在の制限を充足している場合でも、10993-7規格の今後の変更に対する防衛手段を提供できる可能性があります。すべての変更と同様に、徹底的なレビューおよびリスク評価を実施し、必要に応じて規制による提出および通知機関を更新する必要があります。
これらの新しい最適化されたサイクルは短くなる可能性があり、ガス濃度も低下する可能性があるため、パッケージングを通じて、また製品に浸透する滅菌の能力に影響を与える可能性のあるものはすべて評価する必要があります。DuPont™ Tyvek®など、より通気性に優れた材料を使用すると、滅菌の浸透が助けられ、ガス放出の効率が高まる可能性があります。製品の設計は、ガスの通り道の組み込みを必要とする場合があります。パッケージング、製品、およびプロセスの全体的アプローチの観点から、この「古い」滅菌方式が再び新しいものとなる可能性があります。
