Cara-cara Sterilisasi

(FI IV hal.1112-1116, FI III hal 18-19, TPC ed 12 hlm 538-554,  Tekn. FA Sediaan Steril 55-58,Principles of Sterile Product Preparation 73-74/PSPP)

1.   Sterilisasi uap Proses sterilisasi termal menggunakan uap jenuh di bawah tekanan berlangsung di suatu bejana di sebut otoklaf. Suatu siklus otoklaf yang ditetapkan dalam farmakope, untuk media atau pereaksi adalah selama 15 menit, 121oC, kecuali dinyatakan lain.

Prinsip dasar kerja alat : udara di dalam bejana diganti dengan uap jenuh, dan hal ini dicapai dengan menggunakan alat pembuka atau penutup khusus. Faktor yg mpengaruhi desain&pemilihan suatu siklus utk produk atau komponen tertentu a.l: ketdkstabilan panas bahan, pengetahuan ttg penetrasi panas ke dlm bahan, faktor lain yg tercantum dlm program validasi (FI IV).

Sediaan yang akan disterilkan diisikan ke dalam wadah yang cocok, kemudian ditutup kedap. Jika volume dalam tiap wadah tidak lebih dari 100 ml, sterilisasi dilakukan dengan uap air jenuh pada suhu 115oC-116oC selama 30 menit. Jika volume dalam tiap wadah lebih dari 100 ml, waktu sterilisasi diperpanjang hingga seluruh isi tiap wadah berada pada 115oC-116oC selama 30 menit (FI III).

Digunakan utk zat yg stabil pd panas, tahan lembab dan dpt ditembus uap air panas. Reaksi kimia yg mematikan tjd lbh mudah dgn adanya air & konsekuensinya akan butuh wkt pemaparan panas lbh sedikit utk membunuh mikroorganisme dlm keadaan terhidrasi dibandingkan keadaan kering. Inaktivasi panas dlm sel terhidrasi disebabkan oleh denaturasi dan koagulasi ireversibel enzim dan struktur protein, kemungkinan melalui proses hidrolisis. Hubungan suhu dan waktu tunggu utk sterilisasi panas lembab: (TPC)

Suhu °C	Wkt tunggu minimum (menit)	Fo (menit)
115-118 121-124 126-129 134-138	30 15 10 3	7,5-15 15-30 32-63 60-150

Ikatan hidrogen mudah putus dgn adanya molekul air krn terjadinya ikatan hidrogen antara masing-masing gugus amino & karboksi dengan molekul air. Fungsi air pd panas lembab adh dlm proses denaturasi.

Keuntungan: adanya uap jenuh mpnyai aktivitas pembunuhan yg tinggi & dpt membunuh semua jns mikroorganisme, tmsk spora yg resisten, dlm wkt 15 mnt 121°C, murah, sederhana, hny membutuhkan pemantauan waktu, suhu&tekanan, cepat.

2.   Sterilisasi panas kering

Proses sterilisasi termal untuk bahan yang tertera di farmakope dengan menggunakan panas kering biasanya dilakukan dengan suatu proses bets dalam suatu oven yang didesain khusus untuk tujuan tersebut. Distribusi panas dapat berupa sirkulasi atau disalurkan langsung dari suatu nyala terbuka (FI IV).

Sediaan yang akan disterilkan dimasukkan ke dalam wadah kemudian ditutup kedap atau penutupan ini bersifat sementara untuk mencegah cemaran. Jika volume dalam tiap wadah tidak lebih dari 30 ml, panaskan pada suhu 150^oC selama 1 jam. Jika volume dalam tiap wadah lebih dari 30 ml, waktu 1 jam dihitung setelah seluruh isi tiap wadah mencapai suhu 150^oC. Wadah yang tertutup sementara, kemudian ditutup kedap menurut teknik aseptik (FI III).

Teknik Aseptik. Cara pengurusan bahan steril menggunakan teknik yang dapat memperkecil kemungkinan terjadinya cemaran kuman hingga seminimum mungkin. Teknik aseptik dimaksudkan untuk digunakan dalam pembuatan injeksi yg tidak dapat dilakukan proses sterilisasi akhir, krn ketidakmantapan zatnya. Teknik ini tidak mudah diselenggarakan dan tidak ada kepastian bahwa hasil akhir sesungguhnya steril. Sterilitas hasil akhir hanya dapat disimpulkan, jika hasil itu telah memenuhi syarat Uji sterilitas yg tertera pd Uji keamanan Hayati. Teknik aseptik mjd hal yg penting sekali diperhatikan pd waktu melakukan sterilisasi menggunakan cara sterilisasi penyaringan&pemanasan kering sewaktu memindahkan atau memasukkan bhn steril ke dlm wadah akhir steril. Dlm hal tertentu, untuk meyakinkan terjadinya cemaran atar atau tidak sewaktu memindahkan atau memasukkan carian steril ke dlm wadah steril menggunakan cara ini, perlu diuji dgn cara sbb: Ke dlm salah saru wadah masukkan medium biakan bakteri sebagai ganti cairan steril.Tutup wadah&eramkan pd suhu 32^oC selama 7 hari. Jk tjd pertumbuhan kuman, menunjukkan adanya cemaran yg tjd pd waktu memasukkan atau memindahkan caran ke dlm wadah akhir. Dlm pembuatan cairan steril menggunakan proses ini, obat steril dilarutkan atau didispersikan dlm zat pembawa steril, diwadahkan dlm wadah steril, akhirnya ditutup kedap untuk melindungi thdp cemaran kuman. Semua alat yg digunakan harus steril. Ruangan yg digunakan utk melekukan pekerjaan ini harus disterilkan terpisah&tekanan udaranya diatur positif dgn memasukkan udara yg telah dialirkan melalui penyaring bakteri. Lagipula, pekerjaan ini hrs dilakukan dgn tabir pelindung atau dlm aliran udara steril. Pakaian pekerja hrs khusus&steril, dilengkapi dgn penutup muka&topi (FI III).

Digunakan utk zat yg stabil pd panas ttp sensitif lembab atau tidak dpt ditembus uap air panas. Digunakan utk sterilisasi serbuk obat kering, suspensi obat dgn pelarut non air, minyak, lemak, waxes, liquids, soft&hard parafin, lubrikan spt silikon, injeksi minyak, implants, basis salep mata, pakaian bedah, wadah gelas&logam, alat operasi. Pd suhu diatas 250ºC selama minimal 30 menit bisa sterilisasi dan depirogenisasi glassware dan logam yg resisten panas. Variasi suhu oven tidak boleh lbh dr ±5ºC pd suhu sterilisasi selama wkt tunggu. Barang-barang dibiarkan dingin dlm oven hgg sekitar 40 ºC sebelum kmd dipindahkan. Inakivasi oleh panas pd sel terdehidrasi, terutama sbg hasil proses oksidasi.Hubungan suhu dgn wkt tunggu pd sterilisasi panas kering:

Suhu ºC	Waktu tunggu minimum (menit)
160 170 180	120 60 30

British Pharmacopoeia 1993 merekomendasikan protokol ini dan menerima hubungan suhu dan

waktu tunggu lain misalnya pd bbrp minyak yg membutuhkan suhu lebih rendah (TPC).

Keuntungan: pd suhu tertentu dpt utk sterilisasi&depirogenisasi, metode aman&terpercaya.

Tingkat pembunuhan & penetrasi tergantung pd enrgi yg digunakan, jika energi panas cukup dpt berpenetrasi baik&membunuh semua mikroorganisme.(Diktat steril)

3.   Sterilisasi gas

Pilihan untuk menggunakan sterilisasi gas sebagai alternatif dari sterilisasi termal sering dilakukan jika bahan yang akan disterilkan tidak tahan terhadap suhu tinggi pada proses sterilisasi uap atau panas kering. Bahan aktif yang umumnya digunakan pada sterilisasi gas adalah etilen oksida. Keburukan dari bahan ini adalah sangat mudah terbakar, bersifat mutagen dan kemungkinan adanya residu toksik dalam bahan yang disterilkan terutama yang mengandung ion klorida. Proses sterilisasi umumnya berlangsung dalam bejana yang bertekanan yang didesain sama seperti otoklaf tetapi dengan tambahan bagian khusus yang hanya terdapat pada alat sterilisasi yang menggunakan gas. Kualifikasi proses sterilisasi gas etilen oksida lebih luas cakupannya drpd cara sterilisasi lainnya krn selain suhu, kelembaban, tekanan positif atau hampa udara jg diperlukan pengendalian ketat thdp kadar etilen oksida. Keterbatasan utama dari proses sterilisasi etilen oksida adalah terbatasnya kemampuan gas tersebut untuk berdifusi sampai ke daerah yang paling dalam dari bahan yang disterilkan. Jd desain kemasan&cara pengisisan bejana sterilisasi hrs ditetapkan sedemikian rupa hingga resistensi minimal thdp difusi gas (FI IV).

Untuk materi yg kompatibel dgn gas yg digunakan, tidak tahan pd suhu sterilisasi uap, panas kering, atau dosis radiasi tinggi. Kondisi kritis yg hrs dikontrol: konsentrasi gas, suhu, kelembaban relatif, dan waktu pemaparan. Dgn melihat faktor kritis pd proses sterilisasi gas mk metode ini tidak disarankan selama masih ada metode lain yg sesuai.

Gas etilen oksida biasa digunakan utk sterilisai peralatan medis, jg bisa utk wadah plastik&serbuk termolabil. Etilen oksida merupakan pengalkilasi kuat dan aktivitas antimikroba melalui alkilasi gugus sulfhidril, hidroksil, karboksil, amino pd protein&asam nukleat. Tidak ada siklus standar utk sterilisasi dgn etilen oksida, siklus yg digunakan biasanya pd rentang kadar gas 250-1500 mg/L, kelembaban relatif 30-90%, suhu 30-65^o,&wkt pemaparan 1-30 jam.

Gas yang lain yang dapat dipakai yaitu formaldehid (seperti box sterilisasi), hidrogen peroksida, ozon, klorin dioksida.

Gas formaldehid tdk berwarna, tdk eksplosif, tdk mdh tbakar. kekuatan penetrasinya rendah, afinitas thd air tinggi, mudah tpolimerisasi pd permukaan pd suhu dibawah 80^o, toksik bg manusia ttp dibandingkan etilen oksida, dia dpt dideteksi dgn baunya pd konsentrasi yg msh dibawah kdr toksiknya.

Hidrodgen peroksida, proses sterilisasi pada suhu rendah (4-80^o)& dgn kadar gas rendah (0,5-5 mg/L) yg diklaim tidak korosif, dgn siklus sterilisasi kurang dr 90 menit telah diterima. Hidrogen Peroksida tdk dapat digunakan utk sterilisasi liquid&inkompatibel dgn material selulosa berpori tinggi dan nilon.

Ozon merupakan bahan pengoksidasi kuat, aktif melawan endotoksin. Proses sterilisasi pd kelembaban relatif 75-90%, suhu rendah (25o), kadar gas 2-5mg/L. Kelembaban tinggi pd prosesnya, sifat pengoksidasinya menyebabkan korosi logam, degradasi karet&bbrp plastik, sehingga menyebabkan sedikitnya penggunaan utk sterilisasi.

Klorin oksida telah byk digunakan utk pegolahan air. Proses sterilisasi pd kelembaban relatif tinggi (>80%), suhu rendah (25-30ºC), kadar gas <2,5mg/L. Sifat klorin oksida; korosif, kompatibel dgn bbrp plastik, selulosa, karet silikon & stainless steel (TPC).

4.   Sterilisasi dengan radiasi ion

Untuk yg tahan radiasi tinggi, tidak tahan panas & kekhawatiran ttg keamanan etilen oksida. Keunggulan sterilisasi radiasi meliputi reaktivitas kimia rendah, residu rendah yang dapat diukur dan kenyataan yang membuktikan bahwa variabel yang dikendalikan lebih sedikit. Radiási hny menimbulkan sedikit kenaikan suhu, ttp dpt mpengaruhi kualitas&jenis plastik atau kaca tertentu. Ada 2 jenis radiasi ion yang digunakan yaitu disintegrasi radioaktif dari radioisotop (radiasi γ) dan radiasi berkas elektron. Utk sterilisasi radiasi γhrs dipilih dosis sterilisasi yg efektif&dpt ditoleransi tanpa menimbulkan kerusakan. Bdasarkn pengalaman dipilih dosis 2,5 Mrad radiasi yg diserap, ttp dlm bebrapa hal, diinginkan&dpt deterima penggunaan dosis lbh rendah/tinggi untuk peralatan, bhn obat&bentuk sedían akhir (FI IV).

Radiasi γadh elektromagnetik energi tinggi dgn λ1-10nm & energi 10-10 eV. Absorpsi ke dlm sel akan menyebabkan ionisasi komponen sel, pembentukan radikal bebas,&eksitasi molekul yg memicu disorganisasi enzim&DNA serta kematian sel. Resistensi oleh radiasi berhubungan dgn besarnya kerusakan yg dibutuhkan untuk menyebabkan kematian & kapasitas organisme utk memperbaiki kerusakan. Kemampuan penetrasi tinggi, kenaikan suhu yg dpt diabaikan pd objek yg diradiasi dgn dosis normal,& tdk menginduksi radioaktivitas. Umumnya sumber radiasi γadh Co-60. Dosis utk sterilisasi berbeda-beda. Di UK&most Eropa Sterilisasi radiasi γdgn dosis minimum 25kGy. Agen protektif spt komponen yg mengandung sulfhidril, askorbat & gliserol meningkatkan resistensi. Diskolorasi mengkin tjd selam srasiasi pd bbrp gelas & plastik spt PVC, politetrafluoroetilen&polipropilen. Degradasi material oleh radiasi diperbesar dgn adanya air & hal ini membatasi penggunaan radiasi γutk sterilisasi larutan obat dgn pelarut air. Penggunaan utama utk sterilisasi peralatan medis. Dpt utk sterilisasi enzim, vitamin, mineral, antibiotik, antibodi monoklonal,& peptida.

Elektron energi tinggi adh partikel βyg dipercepat oleh energi tinggi dgn menggunakan potensial voltase tinggi. Penetrasi lbh kecil dibandingkan radiasi γ.

Radiasi UV adlh pd λ210-328nm. Aktivitas Bakterisidal maksimumnya ditunjukkan pd λ253,7nm. Radiasi UV adlh energi rendah, tidak mengionisasi, hny meningkatkan eksitasi molekul. Efek hny pd mikroorganisme yg terpapar langsung oleh radiasi. Sebagian besar mikroorganisme melalui proses enzimatik dpt memperbaiki kerusakan yg diinduksi oleh UV. oleh krn itu hny sesuai utk sterilisasi udara dan air dalam lapisan tipis & permukaan keras yg impermeabel.

Radiasi UV Tidak direkomendasikan utk sterilisasi produk.(TPC)

Keuntungan:penetrasi tinggi (radiasi γ), aktivitas pembunuhan tinggi sehingga tingkat kepercayaan tinggi. (diktat steril)

4.   Sterilisasi dengan penyaringan

Sterilisasi larutan yang labil terhadap panas sering dilakukan dengan penyaringan menggunakan bahan yang dapat menahan mikroba, sehingga mikroba yang dikandung dapat dipisahkan secara fisika. Perangkat penyaring umumnya terdiri dari suatu matriks berpori, bertutup kedap atau dirangkaikan pada wadah yang tidak permeabel. Efektivitas suatu penyaring media atau penyaring substrat tergantung pada ukuran pori bahan dan dapat tergantung pada daya absorbsi bakteri pada atau dalam matriks penyaring atau bergantung pada mekanisme pengayakan. Penyaringan untuk tujuan sterilisasi umumnya dilaksanakan menggunakan rakitan yang memiliki membran dengan porositas nominal 0,2 µm atau kurang. Media membran penyaring yg tsedia saat ini: celulosa asetat, celulosa nitrat, fluorokarbonat, polimer akrilik, polikarbonat, poliéster, PVC, vinil, nilon, politef, & jg membran logam, & ini dpt diperkuat atau ditunjang oleh bahan berserat internal. Rakitan penyaring membran harus diuji utk integritas awal sblm&sesdh digunakan (FI IV).

Larutan disaring melalui penyaring bakteri steril, diisikan ke dlm wadah akhir yg steril, kmd ditutup kedap merurut Teknik aseptik (FI III).

Metode cepat, dan kususnya sesuai utk larutan yg mengandung bahan termolabil yg tdk bisa dengan sterilisasi panas walaupun menggunakan protokol dgn waktu singkat & suhu tinggi. Minyak, cairan kental, pelarut organik dapat disterilisasi dgn cara ini. Tidak dpt membedakan mikroorganisme/partikel hidup&mati, & akan memisahkn semua tipe partikel dgn ukuran lbh besar dr ukuran pori membran (TPC).

Filter & perangkatnya harus kompatibel secara fisik&kimia dgn larutan & bisa tahan dgn suhu & tekanan selama proses. Berbagai pertimbangan pemilihan filter:

a.       Ukuran pori maksimum pori 0,22 µm, tetapi utk kepastiannya perlu ditentukan SAL (sterility assurance level). Batasan Normal SAL utk filter 0,22 µm yg dpt diterima 1:1000 atau dgn kata lain tidak lebih dr 0,1% mikroorganisme yg tertinggal.

b.      Kompatibilitas Hati-hati:Pelarut terutama alkohol, glikol, dimetilformamid dpt menyebabkan polimer mengembang & larut.

c.       Volume cairan Utk memperoleh kecepatan aliran yg sesuai perlu filter dgn luas area permukaan yg sesuai.

d.      Beban partikulat Saat sterilisasi dgn filtrasi, proses sterilisasi filtrasi tsb hrs komplete/sempurna tanpa mengganti filternya. Ketika partikulat dlm larutan tinggi maka diperlukan satu/lbh prefilter. Bila beban partikulat relatif rendah, bisa digunakan filter membran 5µm utk prefilternya. (PSPP)

6.   Pemanasan dengan bakterisida

Sediaan dibuat dengan melarutkan atau mensuspensi bahan obat dalam larutan klorkresol P 0,2% b/v dalam air untuk injeksi atau dalam larutan bakterisida yang cocok dalam air untuk injeksi. Isikan ke dalam wadah lalu ditutup kedap. Jika volume dalam tiap wadah tidak lebih dari 30 ml, panaskan pada suhu 98-100^oC selama 30 menit. Jika volume lebih dari 30 ml waktunya diperpanjang hingga seluruh isi tiap wadah berada pada suhu 98-100^oC selama 30 menit. Jika dosis tunggal injeksi yang digunakan secara iv lebih dari 15 ml, pembuatan tidak dilakukan dengan cara ini. Injeksi yang digunakan secara intratekal, intrasisternal, atau peridural tidak boleh dibuat dengan cara ini (FI III).

***Untuk sedíaan yg tidak dapat disterilkan dgn salah satu cara diatas, pembuatan dilakukan dgn cara teknik aseptik yg umumnya sbb:

a.   Masing-masing bahan dan wadah disterilkan menurut salah satu cara di atas.

b.   Pencampuran dilakukan sesempurna mungkin hingga memenuhi syarat Uji bebas jasadrenik. (FI III hal 19).

***Dlm prakteknya untuk mengurangi bioburden semua alat dan bahan yang memungkinkan di sterilisasi terlebih dahulu dan proses aseptik tetap digunakan, baik utk metode pembuatan secara aseptik maupun sterilisasi akhir.