DE1792224A1

DE1792224A1 - Verfahren zum Sterilisieren,Desinfizieren und/oder Konservieren von fluessigen oder festen Stoffen

Info

Publication number: DE1792224A1
Application number: DE19681792224
Authority: DE
Inventors: Clouston John Gannon
Original assignee: Australian Atomic Energy Commission
Current assignee: Australian Atomic Energy Commission
Priority date: 1967-08-14
Filing date: 1968-08-07
Publication date: 1971-10-28
Also published as: AU422030B2; GB1188753A; FR1584141A; AU2587167A

Description

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AUSTRALIAN ATOMIC ENERGY COMMISSION CUFFBROOK /

Australien

Verfahren zum Sterilisieren, Desinfizieren und/oder Konservieren von flüssigen oder festen Stoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren, Desinfizieien und/oder Konservieren von flüssigen oder festen Stoffen, insbesondere zur Behandlung von Bakteriensporen in Flüssigkeiten oder auf festen Stoffen.

Dieses Verfahren ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass auf die zu behandelnden Stoffe vor oder während an sich bekannter Sterilisierungs- und/oder Desinfektionsbehandlungen ein hydrostatischer Druck ausgeübt wird.

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S8064. 12D. lZ-BIl/KW/ch ·/·

Die an sich bekannten Sterilisierungs- und/oder Desinfektionsbehandlungen können hierbei aus einer Bestrahlung mit ionisierenden oder ultravioletten Strahlen, aus einer chemischen oder gasförmigen Einwirkung oder auch aus Erhitzen bestehen. In letzterem Fall erfolgt die Druckbehandlung vor einer Erhitzung.

Die Wirkung einer derartigen Druckbehandlung, wobei Drücke von

7 - 1400 kg/cm angewendet werden können, besteht in einer physiologischen Veränderung in den Bakteriensporen, welche zwar lebensfähig bleiben, jedoch gegenüber den vorerwähnten Sterilisierungsund Desinfektionsbehandlungen wesentlich empfindlicher sind. Diese physiologische Veränderung wirkt sich vor allem hinsichtlich der Keimfähigkeit aus.

Durch das erfindungsgemässe Verfahren zum Sterilisieren, Desinfizieren und/oder Konservieren von flüssigen oder festen Stoffen, wobei vor oder während an sich bekannter Sterilisierungs- und/oder Desinfektionsbehandlungen auf die zu behandelnden Stoffe ein hydrostatischer Druck ausgeübt wird, wirkt sich dahingehend aus, dass die Intensität einer Hitzeeinwirkung, einer Bestrahlung mit ionisierenden oder ultravioletten Strahlen oder einerchemischenoder gasförmigenEinwirkung wesentlich herabgesetzt werden kann, um einen wirksamen Sterilisierungs-. Desinfektions- und Konservierungseffekt zu bewirken.

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BAD ORIGINÄR-.0:

Der Anteil an zuerst keimfähigen Sporen nach der erfindungsgemässert Behandlung hängt sowohl von der Zeitdauer als auch von der Höhe des ausgeübten Druckes ab. Dieser Anteil ist definiert als das Verhältnis an Sporen, welche die Hitzebehandlung, die Bestrahlung und eine chemische Behandlung überstanden haben.im Verhältnis zu den vernichteten Sporen, und zwar bezogen auf die Anzahl der Sporen pro Milliliter oder pro Gramm in ihrer Gesamtzahl. Hierbei werden etwa gleiche Ergebnisse erhalten bei Anwendung eines hohen Druckes während einer kurzen Zeit und bei Anwendung eines niedrigeren Druckes während einer längeren Zeit.

Das Verfahren ist anwendbar bei p„ -Werten zwischen 1 und 10 und ist wirksam sowohl bei normalen Umgebungstemperaturen als auch darüber oder darunter. Das erfindungsgemässe Verfahren ist ferner anwendbar sowohl unter aeroben.als auch an aeroben Verhältnissen. Darüberhinaus kann das hydraulische Medium zur Anwendung des Druckes sowohl eine Flüssigkeit als auch ein feuchtes Gas sein oder das zu behandelnde Material kann selbst die Hydraulikflüssigkeit darstellen.

Die Wirkung des erfindungsgemässen Verfahrens kann ferner dadurch verbessert werden.dass den zu behandelnden Stoffen vor der Druckbehandlung Zusätze in Form löslicher bzw. gelöster anorganischer oder organischer Verbindungen zugesetzt werden, welche die physiologische

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BAD ORIGINAL

Veränderung in den Bakteriensporen begünstigen bzw. beschleunigen.

Flüssigkeiten und Feststoffe, welche erfindungsgemäss behandelt werden sollen, erfordern geringe Abänderungen in der Anwendung des Druckes, wodurch sich jedoch nur unwesentliche praktische Unterschiede ergeben. Jede dieser Ausführungsmöglichkeiten wird nachstehend noch beispielsweise beschrieben, wobei jedoch das erfindungsgemässe Verfahren selbstverständlich nicht hierauf beschränkt ist.

Die Druckbehandlung von Bakteriensporen enthaltenden Flüssigkeiten erfolgt in der Weise, dass die zu behandelnde Flüssigkeit in ein geeignetes Druckgefäss gebracht wird, an welches eine einfache Kolben-Zylinderanordnung angeschlossen ist. Dieser Kolben wird dann für eine bestimmte Zeitdauer und mit einer ausreichenden Kraft betätigt, um den erforderlichen Druck für eine bestimmte Zeitdauer zu erzielen.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann der Druck zur Behandlung einer Flüssigkeit auch mittels einer hydraulischen Druckpumpe erzeugt werden. Verschiedene Arten von Pumpen, die zu einer Druckbehandlung von Flüssigkeiten geeignet sind und die Drücke bis zu

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1400 kg/cm bei einem Eingangsdruck bis zu 7 kg/cm erzeugen, sind im Handel ohne weiteres erhältlich. Die zu behandelnde Flüssigkeit

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BAD

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kann - wie erwähnt - entweder aus der Hydraulikflüssigkeit selbst bestehen oder von dieser mittels einer elastischen Membrane getrennt sein, die aus Gummi oder Kunststoff bestehen kann.

Bei der Behandlung von Feststoffen werden diese ebenfalls in ein geeignetes Druckgefäss eingebracht, welches an eine Quelle eines Druckgases angeschlossen ist. Durch einfache Regelung mittels eine? Ventiles kann auch hierbei der erforderliche Druck für eine bestimmte Zeitdauer erzeugt werden.

Bei der Erzeugung des erforderlichen Druckes mittels eines komprimierten Gases innerhalb eines Druckgefässes erfolgt die Gaszuleitung erforderlichenfalls über einen Wärmeaustauscher, welcher die Temperatur des Gases in dem Druckgefäss kontrolliert, da sich das Gas naturgemäss bei einer Kompression aufheizt.

Hierbei wurde gefunden, dass eine Verbesserung in der Wirksamkeit erzielt werden kann, wenn ein feuchtes Gas als Druckgas verwendet wird. Bei hohen Drücken kondensieren dann Spuren von Wasser in dem Gas oder dem Druckgefäss sowie auf den zu behandelnden Feststoff, wodurch die physiologische Veränderung durch die Druckbehandlung begünstigt wird.

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BAD

Die Erfindung wird an den nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Beispiel 1

Eine Suspension von Sporen des Bacillus pumilus in destilliertem

Wasser und einer Konzentration zwischen 5 und 10 χ 10 Organismen pro ml wurde während Z70 Minuten einem Druck von 1260 kg/cm ausgesetzt ( Test 1). Eine gleiche Probe (Test 2) wurde ebenfalls einem solchen Druck ausgesetzt und gleichzeitig mit Gammastrahlen von Cobalt 60 bestrahlt. Eine weitere Probe (Test 3) wurde bei atmosphärischem Druck und 25 C bestrahlt. Eine weitere (Kontroll-)Probe (Test 4) wurde bei 25 C und einem Druck von 1 Atmosphäre gehalten, wobei keine Druckbehandlung oder Bestrahlung erfolgte.

Unmittelbar nach der Entspannung des angewendeten Druckes wurden die überlebenden Sporen gemessen, und zwar durch die Tropfenzählmethode unter Verwendung einer sauerstoffhaltig en Fleischbrühe mit einem Gehalt an 1% sauerstoffhaltigem Agar Nr. 3. Nach 24 und 48 Stunden Brutzeit bei 37 C wurden die Bakterienkolonien unter Verwendung eines Brunswick-Zählers ausgezählt. Eine Verlängerung der Brutzeit ergab keine Erhöhung der Anzahl der ermittelten Kolonien. Die Gesamtanzahl an ungeschädigten Sporen wurde bestimmt aus

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BAD ORIQINAI.

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mindestens zwei verschiedenen Lösungen nach an sich bekannten Methoden.

Die Anzahl der überlebenden, widerstandsfähigen Sporen und die Anzahl der überlebenden Formen, welche gegenüber einer Nachbehandlung empfindlich sind, wurden ermittelt durch Erhitzen der Sporenlösungen zur Bestimmung des Gesamtfaktors auf 80 C während 15 Minuten. Nach Abkühlung erfolgte das vorstehend erwähnte Auszählen und die Anzahl derjenigen Sporen, welche keimfähig waren, wurde durch die Differenzmethode berechnet.

Die Ergebnisse, ausgedrückt als

Anzahl der überlebenden, hitze stabilen Sporen Ausgangszahl der hitzestabilen Sporen

■waren die folgenden:

Test Medium T
o.

kg/cm	t Min.	Strahlendosis	Wert
1260	270	keine	0.052
1260	270	247.000	0.0072
1	270	247.000	0. 133
1	270	keine	0.902

1 Wasser 25 1260

2 Wasser 25 1260

3 Wasser 25

4 (Kontrolle) 25

Ein Erhitzen auf 80 C während 15 Minuten bei einem Druck von 1 atm. reduzierte den Sporenwert meistens um 10%. Eine Druckbehandlung mit 1260 kg/cm während 270 Minuten mit einer anschliessenden Erhit-

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ο
zung auf 80 C während 15 Minuten reduzierte den Sporenwert um 94,8 %. Eine Bestrahlung während 270 Min. bei Atmosphärendruck reduzierte den Sporenwert meist um 87 %. Eine Druckbehandlung während der Bestrahlung setzte den Sporenwert dagegen um 99, 3% herab.

Beispiel 2

Eine Suspension von Sporen des Bacillus pumilus in einer 0,067 m-Lösung von Mono- und Dikaliumphosphat mit einem ρ -Wert von 6,8

wurde während 240 Min. einem Druck von 1120 kg/cm ausgesetzt (Testl). Eine gleiche Probe (Test 2) wurde in gleicher Weise druckbehandelt und hierbei mit Gammastrahlen von Cobalt 60 bestrahlt. Eine weitere Probe (Test 3) wurde unter Atmosphärendruck bestrahlt und eine Kontrollprobe (Test 4) wurde unter normalen Verhältnissen bei 25 C gehalten.

Hierbei wurden folgende Ergebnisse erhalten, wobei die Berechnungen wie im Beispiel 1 erwähnt durchgeführt wurden:

Test Medium	0.067 m-	T	P ₂	t	Strahlendosis	Wert
	Lösung von	°C	kg/cm	Min.
1	Mono-u. Di-	25	1120	240	keine	0.000155
2	kalium phosphat	25	1120	240	220.000	0.000037
	(Kontrolle)
3	25	1	240	220.000	0. 143
Λ	25	1	240	keine	1.000

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BAD ORIGI^

Eine HJ.tzebehandluTig bei 80 C während 15 Min. bewirkte keine Veränderung des Sporenwertes. Eine Druckbehandlung mit 1120 kg/cm während 240 Min. , gefolgt von einer Hitzebehandlung bei 80 C wahrend 15 Min. reduzierte den Sporenwert um 99, 985 %. Eine Bestrahlung während 240 Min. reduzierte den Sporenwert höchstens um 86%. Dagegen setzte eine Bestrahlung während der Druckbehandlung den Sporenwert um 99, 996 % herab.

Beispiel 3

Der Beginn einer Keimung kann ausserdem gemessen werden durch die Ermittlung der Trübung einer Suspension von Bakteriensporen vor und nach der Behandlung.

Die optische Dichte, welche unter Verwendung eines Spektrophotometers ermittelt und bei 6250 Millimikron gemessen wurde, ist ein Mass für diese Trübung. An einer Suspension von Sporen des Bacillus pumilus in destilliertem Wasser mit 5 bis 10 χ 10 Organismen pro ml wurde die Wirkung von Zusatzstoffen bei einer erfindungsgemässen Druckbehandlung ermittelt, welche eine Veränderung in der Trübung der Suspension hervorruft.

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BAD ORIGINAL

Hierbei ergaben sich folgende Werte:

Test	T	P	t	Zusatzstoffe	Optische Dichte nachher
	°C	kg/cm^	Min.		Optische Dichte vorher
Kontrolle	25	1	60	-	1.000
1	25	1120	30	-	0.843
2	25	1120	40	Mono-u. Dikali- um phosphat (0.067 m)	0.522
3	25	462	30	Mono-u. Dikali- umphosphat + 1-Alanin + Inosin	0.514

Ein Verhältniswert der optischen Dichten von 0, 5E2 ist äquivalent einer Herabsetzung des ursprünglichen Sporenwiderstandswertes um mehr als 90%. Die Ergebnisse zeigen, dass die Anwesenheit von Zusatzstoffen die Verminderung des Bakterienwiderstandswertes verbessert und dass durch geeignete Auswahl der Zusatzstoffe eine gleiche oder grössere Wirkung erzielt werden kann bei einer Druckbehandlung mit 462 kg/cm während 30 Min. , wie sie ohne diese Zusatzstoffe bei

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1120 kg/cm während 30 Min. erreicht wird.

Verbindungen wie Tyrosin, Adenosin, Glucose, Mannose, 1-Arginin, 1-Phenylalanin und Hefeextrakt lösen, in geeigneten Mengen zugesetzt, eine Keimung bei normaler Umgebungstemperatur und Drucken über

cm aus.

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BAD

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Eine besonders zweckmässige Anwendung findet das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Sterilisierung von chirurgischem Nahtmaterial. Diese Materialien können in ihren versiegelten Verpackungsbehältern einem hydrostatischen Druck und Temperaturen in der Grössenordnung von 10 bis 50 C ausgesetzt werden, und zwar vor oder während der üblichen Sterilisationsbehandlung. Das Verfahren gestattet die Verpackung des Nahtmaterials nach seiner Herstellung in einen oder mehrere Behälter, welche aus Metall, Kunststoff oder Glas bestehen können und eine wässrige Lösung enthalten. Der Behälter selbst kann flexibel und weich oder auch starr sein, wobei jedoch in letzterem Fall eine Membran oder dergleichen vorgesehen werden muss, wodurch der Druck auf die wässrige Lösung übertragen wird, welche das zu sterilisierende Material umgibt.

Der Behälter wird in ein Druckgefäss gebracht und unter Verwendung von Wasser als Hydraulikflüssigkeit in üblicher Weise einem Druck in

der Grössenordnung von 7 bis 1400 kg/cm für eine bestimmte Zeitdauer ausgesetzt. Diese Zeitdauer ist abhängig von der Temperatur und der Art der Zusatzstoffe, falls solche in der umgebenden Lösung vorhanden sind. Der Behälter kann gleichzeitig mit dieser Druckbehandlung einer sterilisierenden Bestrahlung mittels ionisierender Strahlen oder auch unmittelbar anschliessend durch Bestrahlung, Hitzeeinwirkung, ultraviolettes Licht oder durch gasförmige F'.,wirkung ':eha r: '? werden,

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BAD

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Ein geeigneter Behälter zur Anwendung des erfindungsgemassen Verfahrens kann beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein und eine wässrige Lösung enthalten, wobei der Behälter mit einem Stopfen in der Weise verschlossen ist, dass keine Luft eindringen kann und der Stopfen in unmittelbarer Berührung mit der Lösung ist. Besteht der Behälter hierbei aus einem starren Kunststoff, -sollte der Stopfen aus Gummi oder weichem Kunststoff gefertigt sein, um sicher zu stellen, dass der ausgeübte hydrostatische Druck wirksam auf die Lösung innerhalb des Behälters übertragen wird.

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BAD OWIQINAL

Claims

ί/92224 PATENTANSPRUECHE

1. Verfahren zum Sterilisieren, Desinfizieren und/oder Konservieren von flüssigen oder festen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass auf die su behandelnden Stoffe vor oder während an sich bekannter Sterilisierungs- und/oder Desinfektionsbehandlungen ein hydrostatischer Druck ausgeübt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an sich bekannten Sterilisierungs- und/oder Desinfektionsbehandliingen aus einer Bestrahlung mit ionisierenden oder ultravioletten Strahlen, aus einer chemischen oder gasförmigen Einwirkung oder aus Erhitzen bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbehandlung vor einer Erhitzung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass den zu behandelnden Stoffen vor der Druckbehandlung Zusätze in Form löslicher bzw. gelöster anorganischer oder organischer Verbindungen zugesetzt werden.

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Γ/92224

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zu behandelnde Flüssigkeiten in ein Druckgefäss gebracht und der erforderliche Druck durch Betätigung einer angeschlossenen Kolben-Zylinder-Anordnung für eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei zu behandelnden Flüssigkeiten der Druck mittels einer hydraulischen Druckpumpe erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, dass bei zu behandelnden Feststoffen der Druck mittels eines gasförmigen Mediums innerhalb eines Druckgefässes ausgeübt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein feuchtes Druckgas verwendet wird.

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BAD ORIGINAL