STERILISASI

Sterilisasi adalah menghilangkan semua bentuk kehidupan, baik bentuk patogen, non patogen, vegetatif, non vegetatif dari suatu objek atau material.. Suatu bahan dinyatakan steril bila sama sekali bebas dari mikroorganisme hidup yang patogen maupun yang tidak, baik dalam bentuk vegetatif maupun dalam bentuk tidak vegetatif (spora).

Sterilisasi adalah proses yang dirancang untuk menciptakan keadaan steril. Secara tradisional keadaan steril adalah kondisi mutlak yang tercipta sebagai akibat penghancuran dan penghilangan semua mikroorganisme hidup.

Ada 3 alasan utama untuk melakukan sterilisasi

1.  Untuk mencegah transmisi penyakit

2.  Untuk mencegah pembusukan material oleh mikroorganisme

3.  Untuk mencegah kompetisi nutrien dalam media pertumbuhan sehingga memungkinkan kultur organisme spesifik berbiak untuk keperluan sendiri (seperti produksi ragi) atau untuk metabolitnya (seperti untuk memproduksi minuman dan antibiotika).

Produk Farmasi Steril

•         Untuk produk parenteral, sediaan obat mata, termasuk larutan lensa kontak, dan produk-produk yang diberikan pada luka terbuka atau untuk proses irigasi rongga tubuh.

•         Uji sterilitas perlu dilakukan.

•         Syarat Steril : Sterility Assurance Level dengan probabilitas sama atau lebih baik dari  10^-6, artinya dalam satu juta sediaan steril hanya boleh maksimum 1 yang tidak steril.

•         Analisis sterilitas adalah berdasarkan tidak adanya pertumbuhan mikroba pada media Fluid Thioglycollate (FTM) dan Soyabean Casein Digest (SCD) pada 30-35^oC (bakteri) dan 20-25^oC (fungi) selama 7 dan 14 hari.

PROSES STERILISASI : FISIKA, KIMIA DAN MEKANIS

Ø Sterilisasi secara fisik

Meliputi pemanasan, penggunaan sinar gelombang pendek yang dapat dilakukan selama senyawa kimia yang akan disterilkan tidak akan berubah atau terurai akibat temperatur atau tekanan tinggi. Dengan udara panas, dipergunakan alat “bejana/ruang panas” (oven dengan temperatur 170^o – 180^oC dan waktu yang digunakan adalah 2 jam yang umumnya untuk peralatan gelas).

1.  Panas

a.  Inaktivasi virus dengan panas

Contohnya seperti penganjuran pada semua alat suntik seperti jarum dan instrument lain yang telah kena kontak dengan darah agar di autoklaf pada suhu 121^oC selama 20 menit atau dipanaskan dalam oven pada suhu 180^oC selama 1 jam.

b. Metode sterilisasi dengan panas

• Panas lembab

• Pemanasan Kering

• Air mendidih

2.  Pengeringan ( Desikasi )

3.  Radiasi
Semua bentuk radiasi dapat merusak mikroorganisme, yang menyebabkan kematian atau mutasi. Dua kelompok radiasi yang telah digunakan untuk mengendalika mikroorganisme adalah radiasi pengionan (sinar–X, sinar gamma dan sinar katode) dan sinar ultraviolet.

a.  Sinar pengion

b.  Cahaya Ultraviolet

Ø Sterilisasi secara kimia

Digunakan apabila dengan sterilisasi panas kering atau sterilisasi tekanan tinggi akan merusak objek tersebut atau peralatan tidak tersedia.

Ø Sterilisasi secara mekanik

Digunakan untuk beberapa bahan yang akibat pemanasan tinggi atau tekanan tinggi akan mengalami perubahan.

1.  Filtrasi

Substansi tertentu yang tidak dapat terkena panas atau perlakuan kimia tanpa perombakan atau kerusakan lainnya mungkin di sterilisasi dengan proses filtrasi. Bakteri tidak mati sewaktu filtrasi tetapi secara fisik terpisah dari cairan dengan cara ini. Filter yang sebenarnya, biasanya terbuat dari asetat selulosa, mempunyai banyak lubang kecil (pori) yang tidak dilewati bakeri.

2.  Tekanan Osmosis

Laju lewatnya air dari larutan yang satu ke larutan yang lain adalah fungsi perbedaan kadar antara kedua larutan, ini dikenal sebagai tekanan osmosis. Oleh karena itu, apabila bakteri ditempatkan ke dalam suatu larutan garam atau gula yang berkadar tinggi, air akan mengalir dari sel bakteri ke dalam larutan garam atau gula. Hal ini, tentunya mencegah pertumbuhan bakteri.

3.  Vibrasi Sonik (Getaran Suara), Triturasi, Agitasi

Istilah supersonik atau ultrasonik digunakan untuk menunjukan gelombang suara yang bernada begitu tinggi sehingga tak dapat didengar oleh telinga manusia. Seperti triturasi (proses pelumatan) dan agitasi (proses penggoncangan), suara ultra sebenarnya menghancurkan bakteri sehingga bahan intraseluler dan dinding sel dapat dipisahkan untuk penggunaan dalam studi laboratorium.

MEKANISME STERILISASI

Sterilisasi Secara Kimia, Berdasarkan mekanisme kerjanya zat anti-mikroba, maka sterilisasi kimiawi bisa diklasifikasikan atas 3 golongan, yaitu:

1.   Golongan zat yang menyebabkan kerusakan membran sel.

2.   Golongan zat yang menyebabkan denaturasi protein.

3.   Golongan zat yang mampu mengubah grup protein dan asam amino yang fungsional

Contoh zat kimia yang dapat digunakan untuk sterilisasi :

1.  Fenol

Mekanisme kerja : menyebabkan lisis pada sel, merusak membrane sel dan menyebabkan denaturasi protein.

2.  Alcohol

Mekanisme kerja : menyebabkan denaturasi protein dan merusak membrane sel (bagian lipid)

3.  Formaldehyde

Mekanisme : menyebabkan terjadi ikatan pada gugus amina antara protein, ikatan silang pada DNA/RNA, dan reaksi alkilasi.

4.  Gas Etilen oksida dan propilen oksida

Mekanisme : mengganggu metabolisme sel bakteri.

Sterilisasi Gas digunakan dalam pemaparan gas atau uap untuk membunuh mikroorganisme dan sporanya. Meskipun gas dengan cepat berpenetrasi ke dalam pori dan serbuk padat, sterilisasi adalah fenomena permukaan dan mikroorganisme yang terkristal akan dibunuh.

Gas yang biasa digunakan adalah etilen oksida dalam bentuk murni atau campuran dengan gas inert lainnya. Gas ini sangat mudah menguap dan sangat mudah terbakar. Merupakan agen alkilasi yang menyebabkan dekstruksi mikroorganisme termasuk sel-sel spora dan vegetatif. Sterilisasi dilakukan dalam ruang atau chamber sterilisasi.

Sterilisasi menghasilkan bahan toksik seperti etilen klorohidrin yang menghasilkan ion klorida dalam bahan-bahan. Digunakan untuk sterilisasi ala-alat medis dan baju-baju medis, bahan-bahan seperti pipet sekali pakai dan cawan petri yang digunakan dalam laboratorium mikrobiologi. Residu etilen oksida adalah bahan yang toksik yang harus dihilangkan dari bahan-bahan yang disterilkan setelah proses sterilisasi, yang dapat dilakukan dengan mengubah suhu lebih tinggi dari suhu kamar. Juga perlu dilakukan perlindungan terhadap personil dari efek berbahaya gas ini.

Faktor-faktor yang mempengaruhi sterilisasi ini termasuk kelembaban, konsentrasi gas, suhu dan distribusi gas dalam chamber pengsterilan. Penghancuran bakteri tergantung pada adanya kelembaban, gas dan suhu dalam bahan pengemas, penetrasi melalui bahan pengemas, pada pengemas pertama atau kedua, harus dilakukan, persyaratan desain khusus pada bahan pengemas.

Mekanisme aksi etilen oksida dianggap menghasilkan efek letal terhadap mikroorganisme dengan mengalkilasi metabolit esensial yang terutama mempengaruhi proses reproduksi. Alkilasi ini barangkali terjadi dengan menghilangkan hidrogen aktif pada gugus sulfhidril, amina, karboksil atau hidroksil dengan suatu radikal hidroksi etil metabolit yang tidak diubah dengan tidak tersedia bagi mikroorganisme sehingga mikroorganisme ini mati tanpa reproduksi.

Sterilisasi Secara Fisika, dapat dilakukan dengan cara:

Pemanasan Kering

a.     Udara Panas Oven

            Bahan yang karena karakteristik fisikanya tidak dapat disterilisasi dengan uap destilasi dalam udara panas-oven. Yang termasuk dalam bahan ini adalah minyak lemak, paraffin, petrolatum cair, gliserin, propilen glikol. Serbuk steril seperti talk, kaolin dan ZnO, dan beberapa obat yang lain. Sebagai tambahan sterilisasi panas kering adalah metode yang paling efektif untuk alat-alat gelas dan banyak alat-alat bedah.

            Ini harus ditekankan bahwa minyak lemak, petrolatum, serbuk kering dan bahan yang sama tidak dapat disterilisasi dalam autoklaf. Salah satu elemen penting dalam sterilisasi dengan menggunakan uap autoklaf. Atau dengan adanya lembab dan penembusannya ke dalam bahan yang telah disterilkan

            Sebagai contoh, organisme pembentuk spora dalam medium anhidrat tidak dibunuh oleh suhu sampai 121^oC (suhu yang biasanya digunakan dalam autoklaf bahkan setelah pemanasan sampai 45 menit). Untuk alasan ini, autoklaf merupakan metode yang tidak cocok untuk mensterilkan minyak, produk yang dibuat dengan basis minyak, atau bahan-bahan lain yang mempunyai sedikit lembab atau tidak sama sekali

            Selama pemanasan kering, mikroorganisme dibunuh oleh proses oksidasi. Ini berlawanan dengan penyebab kematian oleh koagulasi protein pada sel bakteri yang terjadi dengan sterilisasi uap panas. Pada umumnya suhu yang lebih tinggi dan waktu pemaparan yang dibutuhkan saat proses dilakukan dengan uap di bawah tekanan. Saat sterilisasi di bawah uap panas dipaparkan pada suhu 121°C selama 12 menit adalah efektif. Sterilisasi panas kering membutuhkan pemaparan pada suhu 150°C sampai 170°C selama 1-4 jam.

            Oven digunakan untuk sterilisasi panas kering biasanya secara panas dikontrol dan mungkin gas atau elektrik gas

b.        Minyak dan penangas lain

            Bahan kimia dapat disterilisasi dengan mencelupkannya dalam penangas yang berisi minyak mineral pada suhu 162⁰C. larutan jenuh panas dari natrium atau ammonia klorida dapat juga digunakan sebagai pensterilisasi. Ini merupakan metode yang mensterilisasi alat-alat bedah. Minyak dikatakan bereaksi sebagai lubrikan, untuk menjaga alat tetap tajam, dan untuk memelihara cat penutup.

c.        Pemijaran langsung

            Pemijaran langsung digunakan untuk mensterilkan spatula logam, batang gelas, filter logam bekerfield dan filter bakteri lainnya. Mulut botol, vial, dan labu ukur, gunting, jarum logam dan kawat, dan alat-alat lain yang tidak hancur dengan pemijaran langsung. Papan salep, lumpang dan alu dapat disterilisasi dengan metode ini

Panas lembab

a.        Uap bertekanan

            Sterilisasi dengan menggunakan tekanan uap jenuh dalam sebuah autoklaf. Ini merupakan metode sterilisasi yang biasa digunakan dalam industri farmasi, karena dapat diprediksi dan menghasilkan efek dekstruksi bakteri, dan parameter-parameter sterilisasi seperti waktu dan suhu dapat dengan mudah dikontrol dan monitoring dilakukan sekali dalam satu siklus yang divalidasi

b. Uap panas pada 100^oC

            Uap panas pada suhu 100oC dapat digunakan dalam bentuk uap mengalir atau air mendidih. Metode ini mempunyai keterbatasan penggunaan uap mengalir dilakukan dengan proses sterilisasi bertingkat untuk mensterilkan media kultur

c.        Pemanasan dengan bakterisida

            Pemanasan ini menghadirkan aplikasi khusus dari pada uap panas pada 100^oC. adanya bakterisida sangat meningkatkan efektifitas metode ini. Metode ini digunakan untuk larutan berair atau suspensi obat yang tidak stabil pada temperatur yang biasa diterapkan pada autoklaf

d.        Air mendidih

            Penangas air mendidih mempunyai kegunaan yang sangat banyak dalam sterilisasi jarum spoit, penutup karet, penutup dan alat-alat bedah. Bahan-bahan ini harus benar-benar tertutupi oleh air mendidih dan harus mendidih paling kurang 20 menit. Setelah sterilisasi bahan-bahan dipindahkan dan air dengan pinset yang telah disterilisasi menggunakan pemijaran. Untuk menigkatkan efisiensi pensterilan dari air, 5 % fenol, 1-2% Na-carbonat atau 2-3% larutan kresol tersaponifikasi yang menghambat kondisi bahan-bahan logam.

Sterilisasi Radiasi

Sinar matahari memiliki aktivitas bakterisida dan memainkan peranan penting dalam sterilisasi yang bersifat spontan yang terjadi pada keadaan alami. Peran desinfektan tersebut terutama karena kandungan sinar ultravioletnya, yang sebagian besar disaring oleh kaca dan adanya ozon pada atmosfer bumi dan polutan atmosfer (asap). Sinar elektromagnetik lain dengan panjang gelombang lebih pendek, seperti sinar-x dan sinar-γ, juga sinar yang dihasilkan dari kerusakan radioaktif dan oleh akselerator ion, juga dapat memperlihatkan efeknya jika diserap oleh bakteri

Efek Radiasi.

Hanya cahaya yang diserap (diabsorbsi) yang membantu reaksi fotokimia. Sebagai molekul pengabsorbsi cahaya, yang menerima energi dalam bentuk unit dengan ciri tersendiri yang disebut “kuanta”. Energi suatu kuantum berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya. Pada reaksi primer, hanya 1 kuantum cahaya yang diserap oleh setiap molekul substansi pengabsorbsi. Jumlah kuanta yang diabsorbsi oleh suatu sistem biologi sebanding dengan lamanya dan intensitas produk radiasi, juga sebanding dengan koefisien absorbsi bahan terirradiasi. Absorbsi kuantum oleh elektron dalam satu atom menyebabkan inaktivasi molekul, yang selanjutnya menggunakan kelebihan energi untuk merubah senyawa kimia, seperti dekomposisi dan penyusunan-kembali bagian dalam(“internal rearrangements”) , atau dapat hilang sama sekali sebagai panas atau fluoresensi.Radiasi memiliki energi yang cukup untuk memindahkan suatu electron secara sempurna dari suatu atom dan menghasilkan muatan listrik (ionisasi) , atau energi hanya cukup untuk memindahkan elektron ke tempat energi yang lebih tinggi (eksitasi). Energi sebanding dengan 10 elektron volt yang dibutuhkan untuk menarik suatu elektron keluar dari suatu atom. Hal ini dilakukan oleh sinar-x dan sinar-γ yang mengionisasi atom melalui pemasukan elektron dari beberapa atom melalui radiasi.

Meskipun energi kuantum diabsorbsi oleh molekul, dalam rentang sinar ultraviolet dan sinar yang dapat dilihat, tidak dapat memindahkan suatu elektron secara sempurna, eksitasi yang dihasilkan sering mengarah pada perubahan fotokimia. Pada rentang spektrum inframerah, energi tidak cukup untuk memulai perubahan senyawa kimia dalam bahan biologi, dan energi yang diserap akan dihamburkan sebagai panas.

 

a.  Radiasi Ultraviolet

Mekanisme Kerusakan Oleh Radiasi Ultraviolet.

Cahaya ultraviolet meliputispektrum radiasi dari 15 – 390 nm. Efektivitas cahaya ultraviolet sebagai suatu bahan mutagenik dan mematikan berhubungan erat dengan panjang gelombangnya. Panjang gelombang bersifat bakterisida yang paling efektif ialah pada rentang 240 – 280 nm,dengan panjang optimum sekitar 260 nm, yang dilaporkan mengalami absorbs maksimum oleh DNA. Mekanisme efek mematikan sinar UV yang terbanyak pada bakteri, karena absorbsi menyebabkan kerusakan DNA. Radiasi UV mengarah pada pembentukan ikatan kovalen antara residu pirimidin yang berdekatan satu sama lainpada rantai yang sama, menghasilkan formasi dimer pirimidin tipe-siklobutan. Dimer ini merupakan bentuk penyimpangan DNA dan bergabung dengan pasangan basanormal. Hal tersebut mengakibatkan suatu hambatan sintesis DNA dan efek sekundernya menghambat pertumbuhan dan respirasi. Cahaya UV juga bersifat mutagenik. Efek mutagenik bergantung pada induksi oleh dimer siklobutan dari respon SOS, yang secara serasi mengatur grup operon terrepresi secara negative. Efek lain dari radiasi UV, misalnya fotohidrasi sitosin dan pautan-silang rantai DNAkomplemen, tetapi UV dalam dosis yang sangat tinggi perlu diatur sebagaimekanisme terbesar untuk merusak sel

Penggunaan Cahaya UV.

Radiasi UV dapat dihasilkan secara buatan dengan lampu asap merkuri. Unit energi radiasi diukur dalam mikrowatt per unit area per unitwaktu. Cahaya UV 15 watt menghantarkan radiasi 38µW/cm² /s pada jarak 1 m. Radiasi UV sama efektifnya untuk bakteri gram-positif maupun gram-negatif. Untuk sebagian besar bakteri yang tidak membentuk spora, dosis yang mematikan bervariasi mulai dari 1800 µW/cm² /s sampai 6500 µW/cm² /s. Spora bakteri membutuhkan 10 kali dosis tersebut.Saat ini sudah ada lampu yang disebut lampu germisidal, yang memancarkan sinar ultraviolet dengan konsentrasi tinggi dengan daya germisidal paling efektif,yaitu terletak pada daerah 260 – 270 nm. Lampu germisidal banyak digunakan untuk mengurangi populasi mikroba di kamar-kamar bedah rumah sakit, di ruang aseptik untuk pengisian obat-obatan industri farmasi, pada tempat pengisian produk steril kedalam tabung kecil atau ampul dengan pipet dan di industri-industri pangan serta persusuan untuk membersihkan permukaan yang terkontaminasi.

Meskipun komponen radiasi UV secara tidak diragukan bersifat bakterisida, tetapi radiasi UV tidak layak digolongkan sebagai bahan pensterilisasi karena ketidakjelasan dalam penggunaannya. Tidak seperti radiasi ionisasi, energi radiasi UV adalah rendah, dan daya tembusnya kecil. Radiasi UV tidak menembus benda padat, dan hanya sedikit menembus benda cair. Bahkan selapis kaca yang tipis dapat menahan sebagian besar sinar tersebut. Oleh karena itu, sinar UV tidak berpengaruh terhadap mikroorganisme yang terlindung dari pancaran langsung sinar tersebut (“incident beams”). Jadi hanya mikroorganisme yang ada di permukaan suatu benda yang secara langsung terkenai sinar ultraviolet, yang rentan terhadap pembasmian.

b.  Radiasi Pengionisasi

Komponen Radiasi Pengionisasi.

Radiasi pengionisasi dikelompokkan menjadi dua golongan sesuai dengan komponen fisiknya : (1) yang memiliki masa dan bermuatan atau tidak bermuatan, dan (2) hanya energi saja. Beberapa radiasi pengionisasi merupakan produk dari kerusakan radioaktif (sinar-α, -β, -γ ), dan yang lainnya dihasilkan pada suatu mesin sinar-x, melalui pengeboman partikel, atau reactor nuklir. Radiasi pengionisasi yang memiliki nilai terbesar untuk keperluan sterilisasi ialah sinar-x , sinar-γ elektromagnetik, dan partikel sinar katoda (electron terakselerasi buatan). Radiasi tersebut memiliki sejumlah energi yang lebih besar daripada yang dikandung dalam radiasi UV, sehingga kemampuan untuk menghasilkan efek mematikan juga lebih besar. Daya tembus radiasi pengionisasi mendukung efektivitasnya sebagai bahan sterilisasi. Sinar katoda, karena sifat partikelnya, memiliki energi dari dalam , dan akibatnya memiliki daya tembus terbesar, meskipun sinar-α dan sinar-γ memiliki daya tembus yang lebih besar.Karena sifat mekanisme dilibatkan, maka aktivitas optimum tidak pernah terjadi pada permukaan bahan yang disinari. Dengan sinar-γ , aktivitas optimum terjadi hanya bagian dalam atau di bawah permukaan, dengan sinar katoda hal itu terjadi lebihdalam beberapa sentimeter

Efek Mematikan.

Sebagian besar bakteri yang tidak membentuk spora, relatif sensitif terhadap radiasi pengionisasi. Diantara bakteri tersebut, bakteri gram-positif umumnya lebih resisten daripada bakteri Gram-negatif, spora sebagian besarmikroorganisme bersifat resisten-radiasi.Kematian mikroorganisme karena paparan radiasi pengionisasi biasanyabersifat eksponensial melalui periode sterilisasi, meskipun dalam beberapa kasus hal tersebut cenderung sigmoidal. Kemiringan kurva waktu-survivor ditentukan oleh intensitas penyinaran, tetapi hubungan dosis dengan persentase organisme yangdibunuh, selalu eksponensial. Menuju akhir proses, suatu efek bagian akhir menjadi mencolok, perlu ditegaskan bahwa dosis penuh secara yakin sudah diberikan.

Penggunaan Praktis.

Meskipun dosis sterilisasi bergantung pada tingkat kontaminasi awal, suatu dosis 2,5 Mrad radiasi pengionisasi (1 Mrad = 10⁶ rad, 1 rad= absorbsi energi 100 ergs/gram udara) sudah diterima sebagai dosis sterilisasi.Dosis tersebut, cukup untuk membunuh sebagian besar mikroorganisme dan jugatersedia sebagai dosis yang aman untuk digunakan dalam praktek

 

 Bidang Farmasi dan kedokteran, merupakan bidang utama yang menggunakan radiasi pengionisasi untuk sterilisasi. Khususnya untuk sterilisasi benda atau bahan seperti alat bedah sekali-pakai, benang jahit terbuat dari usus hewan (“cat gut”), benang jahit nilon, dan alat-alat yang berhubungan dengan kedokteran.

Sterilisasi Dengan Ultrasonik Dan Vibrasi Sonik

Vibrasi suara pada frekuensi tinggi, dalam rentang ultrasonik dan dapat didengar (20-1000 kc), merupakan teknik yang sering digunakan untuk merusak sel mikroba. Generator gelombang suara yang secara luas digunakan untuk keperluan operasi, dalam rentang frekuensi 9-100 kc/s. Tidak ditemukan frekuensi khusus,tetapi secara umum dengan meningkatkan frekuensi gelombang ultrasonik.Vibrasi ultrasonik juga dapat menyebabkan depolimerisasi makromolekuldan pengelompokan-kembali intramolekuler. Pelepasan rantai-ganda oleh vibrasisonik dihasilkan untuk pemindahan DNA, dan integrasi kedalam genom inang dapat dihambat. Mikroorganisme memiliki sensitivitas yang berbeda terhadap vibrasi sonik dan ultrasonik. Sebagian besar batang Gram-negatif bersifat rentan, dan diantara sebagian besar yang resisten adalah Staphylococcus, membutuhkan waktu paparan yang lama. Meskipun vibrasi sonik dapat mematikan populasi bakteri, tetapi ada juga yang bertahan hidup. Akibatnya, perlakuan dengan vibrasi sonik tidak memiliki nilai praktis untuk sterilisasi dan disinfeksi.

Sehubungan dengan pengendalian mikroorganisme, yang terpenting ialah mekanisme kerja gelombang suara berfrekuensi tinggi pada pembersih ultrasonik,yaitu unit-unit berisi cairan yang dilalui oleh gelombang suara tersebut. Gelombangsuara berfrekuensi tinggi menempuh perjalanannya melalui cairan tadi, makaterbentuklah sejumlah besar gelombang kecil yang setelah mencapai ukuran tertentumenghilang dengan sangat cepat. Fenomena ini dinamakan kavitasi (“cavitation”),yaitu tenaga yang ditimbulkan akan menghilangkan debu atau partikel-partikel (termasuk mikroorganisme) dari permukaan benda yang ada dalam cairan tersebut. Pembersih ultrasonik lebih efisien untuk membersihkan bahan organik dari peralatan dibandingkan dengan penyikatan secara mekanis

Sterilisasi Mekanis (Filtrasi)

Penyaringan atau filtrasi merupakan metode yang digunakan dalam laboratorium untuk sterilisasi bahan-bahan yang tidak-tahan panas. Meskipun saringan mekanik memainkan peranan dalam semua proses penyaringan, fenomena absorpsi dan elektrostatik dan konstruksi fisik filter juga secara nyata memiliki pengaruh. Sejumlah tipe filter sudah digunakan untuk keperluan sterilisasi. Bahan filter tersebut merupakan suatu lapisan yang relatif tebal terbuat dari asbes, tanah diatom, porselen atau kaca berpori (“sintered glass”). Sebagian besar tipe lama (Berkefeld, Chamberland, Seitz) sudah diganti dengan filter membran yang terdiri dari cakram berpori dari ester selulosa lembam (lamban) atau bahan polimerik lain dengan pori-pori berukuran tepat serta seragam. Cakram tersebut sedikit meyerapcairan yang tersaring , maka selanjutnya sering digunakan untuk sterilisasi bahan-bahan tertentu yang tidak tahan, tanpa kelemahan, digunakan suhu tinggi dalam sterilisasi panas.

Filter Membran.

Filter membran yang layak memiliki ukuran pori 14-0,023µm. Filter berukuran 0,22 µm, secara luas digunakan untuk sterilisasi karena ukuran pori tersebut lebih kecil daripada bakteri. Filter tersebut harus selalu digunakan untuk sterilisasi larutan yang mengandung serum, plasma, atau tripsin dimana seringterdapat spesies Pseudomonas atau bakteri kecil lain

Filter membran berperan penting sebagai penyaring bersifat dua-dimensi,menahan semua partikel yang ukuran pori. Pada penyaringan cairan, sejumlah besar partikel apapun yang lebih kecil dari ukuran pori, ditahan oleh tekanan van der Waals, dengan terperangkap secara acak pada pori, dan dengan menambah partikel yang tertahan sebelumnya. Sifat penting filter membran adalah semua partikel yang lebih besar dari ukuran pori secara positif ditahan pada permukaan filter. Mikroorganisme ditahan pada lapisan filter bukan hanya disebabkan ukuran pori filter, tetapi juga disebabkan oleh kombinasi ukuran pori, sifat jaringan bahan berserat atau partikel penyusun lapisan saringan, dan muatan listrik bahan-bahan tersebut.

Filter udara.

Sudah dikembangkan filter yang memiliki efisiensi tinggi untuk menyaring udara yang berisik partikel (“high efficiency particulate air filter” atau HEPA) ,memungkinkan dialirkannya udara bersih ke dalam ruang tertutup. Tipe filtrasi udara semacam ini bersama dengan sistem aliran udara laminar (laminar air  flow), sekarang banyak digunakan untuk menyediakan udara yang bebas dari debu dan bakteri. Filter udara digunakan di dalam ruang transfer mikrobiologi untuk mencegah timbulnya kontaminasi pada tempat pengisolasian bakteri khususnya patogen untuk mencegah penyebaran infeksi dan di dalam ruang-ruang yang digunakan untuk merakit peralatan elektronik miniatur karena kontaminasi oleh partikel-partikel bahkan sekecil bakteri dapat merusak daya guna komponen peralatan tersebut.

Pelindung muka.

Pelindung terbuat dari kain kasa yang dilengkapi dengan pita perekat atau tali pengikat, karena digunakan untuk menutup mulut dan hidung maka wdisebut pelindung muka; alat ini biasa digunakan oleh tim ahli bedah selama berlangsungnya operasi, sebagai filter untuk menyaring mikroorganisme pada waktu bernafas sehingga tidak mencemari ruang bedah.Pelindung muka juga digunakan petugas rumah sakit untuk melindungi diri dari pasien-pasien yang menderita penyakit menular, dengan cara menyaring mikroorganisme asal-udara yang masuk melalui pernafasan.

PEMILIHAN METODE STERILISASI

Metode yg digunakan untuk mendptkan sterilitas sediaan sangat tergantung pada sifat sediaan dan zat aktif yang dikandung.

Lamanya sterilisasi tergantung :

1. Jenis mikroorganisme :

- vegetatif (100^oC, 60 menit +)

- spora (100^oC, 60 menit - )

- Clostridium tetani (140^oC, 15 menit)

- Clostridium botulinum (140^oC, 60 menit)

2. Tinggi/rendahnya suhu sterilisasi

- 148^oC (3 jam)

- 170^oC (1 jam)

3. Faktor lain : pH

pH asam/alkalis > netral

pH 1,2 (5 menit, 100^oC)

pH 10,2 (11 menit, 100^oC)

pH 7,2 (29 menit, 100^oC)

Bentuk spora lebih tahan dari bentuk vegetatif

Spora protein mengandung Ca-dipikolinat, suatu senyawa komplek stabil yang dapat melindungi protein dari panas

Lima metode yang umum digunakan untuk mensterilkan produk farmasi :

1.   Sterilisasi uap (panas lembab/panas basah) :

Sterilisasi uap dilakukan dalam autoklaf dan menggunakan uap air dengan tekanan. Cara ini dilakukan sebagai cara yang terpillih pada hampir semua keadaan di mana produk mampu diperlakukan seperti itu. Tekanan uap air yang lazim, temperatur yang dapat dicapai dengan tekanan tersebut, dan penetapan waktu yang dibutuhkan untuk sterilisasi sesudah sistem mencapai temperatur yang ditentukan, adalah sebagai berikut :

• Tekanan 10 pound (115,5^oC), untuk 30 menit
• Tekanan 15 pound (121,5^oC), untuk 20 menit
• Tekanan 20 pound (126,5^oC), untuk 15 menit

Dapat dilihat, makin besar tekanan yang dipergunakan makin tinggi temperatur yang dicapai dan makin pendek waktu yang diutuhkan untuk sterilisasi. Suatu siklus otoklaf yang ditetapkan dalam farmakope untuk media atau pereaksi adalah selama 15 menit pada suhu 121^oC kecuali dinyatakan lain.

Mekanisme penghancuran bakteri oleh uap air panas adalah kerena terjadinya denaturasi dan koagulasi beberapa protein esensial organisme tersebut.

1.  Pada umumnya metode sterilisasi ini digunakan untuk sediaan farmasi dan bahan – bahan yang dapat tahan terhadap temperatur yang dipergunakan dan penembusan uap air, tetapi tidak timbul efek yang tidak dikehendaki akibat uap air tersebut.metode ini juga dipergunakan untuk larutan dalam jumlah besar, alat – alat gelas, pembalut operasi dan instrumen. Tidak digunakan untuk mensterilkan minyak – minyak, minyak lemak, dan sediaan – sediaan lain yang tidak dapat ditembus oleh uap air atau pensterilan serbuk terbuka yang mungkin rusak oleh uap air jenuh.

2.   Sterilisasi panas kering:

Sterilisasi panas kering biasanya dilakukan dengan oven pensteril yang dirancang khusus untuk tujuan itu. Sterilisasi panas kering, biasanya ditetapkan pada temperatur 160^o – 170^oC dengan waktu tidak kurang dari 2 jam. Rentang suhu khas yang dapat diterima di dalam bejan sterilisasi kosong adalah lebih kurang 15^oC, jika alat strilisasi beroperasi pada suhu tidak kurang dari 250^oC.

Sterilisasi panas kering umumnya digunakan untuk senyawa – senyawa yang tidak efektif disterilkan dengan uap air panas. Senyawa – senyawa tersebut meliputi minyak lemak, gliserin, berbagai produk minyak tanah seperti petrolatum, petrolatum cair (minyak mineral), paraffin dan berbagai serbuk yang stabil oleh pemanasan seperti ZnO.

Pada proses pemanasan kering tidak ada air sehingga kelembaban kurang. Prinsip kerja dengan cara ini adalah :

- terjadi dehidrasi dan oksidasi protein

- Butuh energy

Pemanasan basah butuh waktu lebih singkat, suhu lebih rendah dibanding pemanasan kering

3.  Sterilisasi dengan penyaringan

Sterilisasi dengan penyaringan tergantung pada penghilangan mikroba secara fisik dengan adsorbsi pada media penyaring atau dengan makanisme penyaringan, digunakan untuk sterilisasi larutan yang tidak tahan panas.

Penyaringan – penyaringan yang ada meliputi :

1.  Penyaring berbentuk tabung reaksi disebut sebagai ”lilin penyaring” yang dibuat dari tanah infusoria yang dikempa (penyaring Berkefeld dan Mandler).

2.  Lilin penyaring dibuat dari porselen yang tidak dilapisi (penyaring Pasteur Chamberland, Doulton, dan Selas).

3.  Piringan asbes yang dikempa dipasang ditempat khusus dalam peralatan saringan (penyaring Seitz dan Swinney).

4.  Gelas Buchner-jenis corong dengan pegangan gelas yang menjadi satu.

Ukuran penyaring. Pengukuran porositas membran penyaring dilakukan dengan pengukuran nominal yang menggambarkan kemampuan membran penyaring untuk menahan mikroba dari galur tertentu dengan ukuran yang sesuai, bukan dengan penetapan suatu ukuran rata – rata pori dan pernyataan tentang distribusi ukuran.

4.  Sterilisasi gas

Beberapa senyawa yang tidak tahan terhadap panas dan uap dapat disterilkan dengan baik dengan memaparkan gas etilen oksida atau propilen oksida bila dibandingkan dengan cara – cara lain. Keburukan dari etilen oksida adalah sifatnya yang sangat mudah terbakar, walaupun sudah dicampur dengan gas inert yang sesuai, bersifat mutagenik, dan kemungkinan adanya residu toksik di dalam bahan yang disterilkan, terutama yang mengandung ion klorida.

5.  Sterilisasi dengan radiasi pengionan

Teknik – teknik yang disediakan untuk sterilisasi beberapa jenis sediaan – sediaan farmasi dengan sinar gama dan sinar – sinar katoda, tetap penggunaan tehnik – tehnik ini terbatas karena memerlukan peralatan yang sangat khusus dan pengaruh – pengaruh radiasi pada produk – produk dan wadah – wadah. Keunggulan sterilisasi iradiasi meliputi reaktivitas kimia rendah, residu rendah yang dapat diukur, dan kenyataan yang membuktikan bahwa variabel yang dikendalikan lebih sedikit. Ada 2 jenis radiasi ion yang digunakan, yaitu disintegrasi radioaktif dari radioisotop (radiasi gamma) dan radiasi berkas elektron.

INDIKATOR STERILISASI

• Indikator mekanik

Adalah bagian dari instrumen mesin sterilisasi yang mengukur suhu, tekanan, dan parameter yang lain apakah alat bekerja dengan baik. Keterbatasan dari indikator ini adalah hanya memberi informasi secara cepat tentang fungsi alat sterilisasi. Informasi dapat salah bila tidak dilakukan kalibrasi.

• Indikator kimia

Indikator kimia diproduksi dalam berbagai bentuk (strip, tape, kartu dan vial ). Dan peka terhadap satu atau lebih parameter. Kelebihan dari indikator ini adalah memberikan informasi secara spesifik pada setiap kemasan.

Chemical Indicators

Chemical Indicators are being used for daily controls as well as validation of sterilisation processes. There is a broad variety of Chemical Indicators, which are developed particularly for the different existing sterilisation methods.

• Indikator Biologi

Prinsip kerja dari indikator biologi adalah mensterilkan spora hidup mikroorganisme yang non patogen dan resisten dalam jumlah tertentu. Apabila selama proses sterilisasi spora itu terbunuh dapat diasumsikan bahwa mikroorganisme yang lain juga terbunuh (steril).

Penggunaan indikator biologis dan kimiawi saja tidak dapat diterima sebagai bukti bahwa proses sterilisasi telah efektif. Indikator tersebut hanya menunjukkan kegagalan proses sterilisasi tetapi tidak membuktikan bahwa proses sterilisasi berhasil dengan sempurna.

Penggunaan indikator biologis kurang dapat diandalkan dibandingkan dengan pemantauan cara fisis kecuali pada sterilisasi dengan gas etilen oksida.

Tersedia indikator kimiawi untuk sterilisasi cara panas, gas etilen oksida dan radiasi, biasanya dalam bentuk pita atau lembaran adhesif, kartu bercak-warna, tabung kecil atau sachet. Indikator tersebut akan berubah warna akibat reaksi kimiawi karena proses sterilisasi. Karena ada kemungkinan perubahan warna terjadi sebelum proses sterilisasi selesai, indikator tersebut tidak cocok untuk pembuktian sterilisasi sempurna, kecuali dosimeter plastik yang digunakan pada proses sterilisasi cara radiasi.

VALIDASI

Validation: Effectiveness evaluation of the applied method in the presence of the product

Validation was initially introduced in the 1970s to the pharmaceutical industry as a means for more firmly establishing the sterility of drug products where normal analytical methods are wholly inadequate for that purpose. In following years, its application was extended to numerous other aspects of pharmaceutical operations: water systems, environmental control, tablet,and capsule formulations, analytical methods, and computerized systems. The FDA defines process validation as: ‘‘Process validation is establishing documented evidences, which provides a high degree of assurance that a specific process will consistently produce a product meeting its predetermined specifications and quality characteristics’’ Semua proses sterilisasi hendaklah divalidasi. Perhatian khusus hendaklah diberikan bila metode sterilisasi yang digunakan tidak sesuai dengan standar farmakope atau standar nasional lain, atau bila digunakan untuk produk yang bukan merupakan larutan sederhana dalam air atau minyak. Sebelum proses sterilisasi digunakan, ketepatan untuk produk terkait dan efikasinya untuk mencapai kondisi sterilisasi yang diinginkan pada semua bagian dari tiap jenis beban yang harus diproses, hendaklah dibuktikan dengan pengukuran fisis dan bila diperlukan menggunakan indikator biologis.

Salah satu tujuan validasi pada pembuatan sediaan steril adalah untuk meminimalkan ketidakpercayaan terhadap pengujian produk akhir.

Tiga prinsip yang terlibat dalam proses validasi sediaan steril adalah :

1.     Untuk membuat sterilitas kedalam sediaan

2.     Untuk menunjukkan tingkat kemungkinan maksimum yang pasti dimana proses dan metode sterilisasi memiliki sterilisasi yang terpercaya terhadap semua unit dari batch sediaan.

3.     Untuk memberikan jaminan yang lebih luas dan mendukung hasil dari uji sterilitas sediaan akhir.

VALIDASI PROSES

Validasi Proses dilakukan dengan cara pengujian dan mengumpulkan dokumen – dokumen pembuktian

Validasi Proses ada tiga yakni :

a. Prospektif

b. Concurent

c. Retrospektif

 PERBEDAAN PROSES INI ADALAH OUTPUTNYA.

“Pada umumnya validasi proses dilakukan sebelum produk dipasarkan (validasi prospektif), dalam keadaan tertentu, jika hal diatas tidak memungkinkan, validasi dapat juga dilakukan selama proses produksi rutin dlakukan (Validasi concurent). Proses yang sudah berjalan hendaklah juga divalidasi (validasi retrospektif).”

Validasi prospektif digunakan untuk obat yang belum dipasarkan (new product), validasi concurent untuk obat baru tapi sudah dipasarkan, sedangkan validasi retrospektif digunakan untuk produk yang sudah sangat lama dipasarkan.

Karena Retrospektif dari masa sekarang ke masa lalu maka dapat yang kita lakukan hanya dengan melihat batch recordnya. Menurut CPOB 2006 validasi ini memerlukan data dari 10 sampai 30 batch berurutan untuk menilai konsistensi proses, (tapi jumlah bets yang lebih sedikit dimunginkan bila dapat di justifikasi.). Contoh salah satu pabrik di Bandung menggunakan 20 batch. Laporan untuk Validasi Retrospektif adalah 1 karena kita hanya menganalisa 20 batch record yang sudah ada.

 Sedangkan untuk prospektif batch yang digunakan adalah 3 batch berurutan yang memenuhi parameter yang disetujui dapat diterima telah memenuhi persyaratan validasi proses. Sama halnya dengan prospektif,  pada validasi concurent sesuai CPOB “dalam hal tertentu produksi rutin dapat dimulai tanpa lebih dulu menyelesaikan program validasi.” Laporan pada validasi prospektif karena dibuat dengan waktu berdekatan sehingga laporan batch pertama, laporan batch kedua, dan laporan batc ketiga langsung dalam satu laporan. Sedangkan pada concurent karena tiap batch nya dibuat dalam waktu yang berjauhan (karena produk yang menggunakan concurent biasanya produk me too, kurang laku di pasaran, jarang dibikin , slow moving), maka setiap satu batch ada laporan validasi mininya, hanya saja kemudian ada summary record setelah tiga batch.

Tahapan validasi dibagi menjadi dua bagian besar yaitu tahap kritikal dan tahapan non kritikal.

Jika melakukan validasi by desain maka validasi prospektif maupun concurent ini tidak berlaku. karena dengan validasi by desain , pengembangan produk berdasarkan critical processing steps. Artinya apabila pada saat pengembangan produk R&D punya prosedur tahapan manufactured, dan R&D telah melakukan validation by desain, maka peluang salah saat dilaunch sangat kecil. Intinya dengan konsep Validation by design, R&D sudah harus menentukan critical processing step, critical quality attribute, critical equipment pada waktu pengembangan produk.

Dari validasi ini hasilnya adalah dapat digunakan sebagai pembuktian bahwa proses produksi telah bisa menghasilkan produk secara konsisten baik dibuktikan menggunakan kriteria data  maupun kriteria produk (friabilitas, kekerasan, kerapuhan, disolusi, dll).

Validation study types (examples)
Development and validation of optimized sterilisation procedures ·         simulations of specific depleation methods ·         qualification of dry-heat and steam sterilisation ·         process specific testing and characterisation of biological indicators ·         microbiological validation of water systems ·         validation of desinfection methods ·         Container Closure Integrity Test ·         endotoxin depleation studies, e.g. within a heat-tunnel validation

Contoh validasi alat untuk sterilisasi (validasi autoclave)

UJI PERFORMA / KUALIFIKASI AUTOCLAVE

Kualifikasi pada hakekatnya adalah bagian dari proses validasi. Tujuan dari kualifikasi adalah untuk memastikan, menjaga dan menjamin peralatan atau instrumen telah terpasang dan dapat berfungsi secara benar sesuai kriteria yang diinginkan. Definisi dari kualifikasi merupakan segala kegiatan pembuktian dan pendokumentasian bahwa sebuah sistem dan atau alat sudah terpasang dengan benar dan berfungsi secara benar sesuai dengan kriteria  yang ditetapkan atau keinginan pemakai.

Frekuensi kualifikasi /re-kualifikasi dilakukan pada waktu tertentu :

           1.      Yang sudah ditentukan oleh perusahaan pembuat

           2.      Ada perubahan yang signifikan (perbaikan / modifikasi)

           3.      Yang ditetapkan dalam PROTAP masing-masing pengguna berdasarkan analisa resiko

                 (1 th atau 2 th sekali)

Untuk mengetahui  sejauh mana performa Autoclave  yang kita gunakan, sudah sesuai kebutuhan dan memenuhi persyaratan atau tidaknya harus dilakukan Performa Qualifikasi (PQ) yang terdiri dari :

1.      Kalibrasi Temperature Sensor : untuk mengetahui kinerja dari sensor / kemampuan sensing dari sensor

2.      Heat Distribution test  : untuk mengetahui pemerataan distribusi panas ke seluruh ruang dalam autoclave

3.      Heat Penetration Test : untuk mengetahui efektifitas kinerja autoclave pada material yang di sterilkan, biasanya menggunakan Bioindikator untuk pembuktian nya

  KALIBRASI  TEMPERATURE SENSOR AUTOCLAVE

      1.      Tujuan

Untuk memastikan, menjaga dan menjamin kinerja / hasil pengukuran yang  benar dan memadai dari peralatan atau instrumen, dalam hal ini sensor temperature. Kalibrasi merupakan salah satu aspek kritis yang wajib diimplementasikan pada instrumen dan atau peralatan yang memiliki alat ukur

      2.      Definisi

Kalibrasi adalah suatu kegiatan membandingkan suatu nilai ukur antara alat yang dikalibrasi dengan sebuah standar acuan (kalibrator) atau bahan acuan. 

      3.      Parameter Kalibrasi

Sensor Suhu adalah parameter yang dikalibrasi pada autoclave

      4.      Kalibrator 

 Dry Well

 Temperature Kalibrator

      5.      Frekuensi Kalibrasi

Kalibrasi yang baik adalah yang dilakukan secara periodik waktu tertentu (ditentukan oleh pemakai dan ditetapkan dalam PROTAP masing-masing) berdasarkan analisa resiko, pemantauan kinerja alat dan waktu khusus (setelah perbaikan / modifikasi) karena hingga kini belum ada literatur atau badan yang menentukan mengenai satu waktu yang tepat.

  HEAT DISTRIBUTION TEST

Menempatkan beberapa sensor suhu kalibrator pada sejumlah  titik di dalam autoclave yang telah ditentukan berdasarkan dimensi autoclave, dikondisikan dengan suhu dan waktu yang ditentukan dan dipantau menggunakan validator.

  HEAT PENETRATION TEST

Proses sama dengan uji pemerataan  tetapi ditambahkan material yang disterilkan dan dibuktikan dengan menggunakan bioindikator.

Perubahan yang bisa terlihat sesudah proses sterilisasi, pada kontrol positif akan menunjukkan warna kuning keruh.