A sterilezés csíramentesítést jelent (patogén, apatogén és spóra ellen is). Gyógyszerkészítmények alkalmazása esetén nemcsak a patogén mikroorganizmusok távol tartása – aszepszis -, vagy megfelelő módszerekkel való elpusztítása – antiszepszis – szükséges, hanem az olyan apatogén mikroorganizmusoké is, amelyek egyébként, egészséges emberekbe bekerülve, nem jelentenek problémát. A fertőzések elkerülésére éppen ezért a gyógyszerkészítmények lehetőség szerint aszeptikus módon készítve, alkalmazási módjukban megfelelően sterilen, vagy konzerválva kerülnek forgalomba. Hasonlóan az orvosi gyakorlatban is fontos, hogy a profilaktikus, diagnosztikus, terápiás célra alkalmazott minden olyan eszköznek, műszernek és anyagnak, ami az emberi szervezet nyílt testszöveteivel, nyálkahártyájával, testnyílásaival, testüregeivel érintkezésbe kerül, sterilnek kell lennie, és ugyancsak sterilnek kell lennie a parenterálisan alkalmazott készítményeknek is. Az élelmiszeriparban azért fontos a baktériumokat elpusztító eljárások ismerete, hogy az emberi táplálkozásra szolgáló anyagokat megóvjuk a kontaminációtól, illetve kiküszöböljük az ételmérgezések lehetőségét. Egyéb gyártási folyamatokban a sterilezésnek olyan szerepe is lehet – az előzőekben megemlítetteken kívül –, ami az állag megóvására, tartósításra illetve anyag ellenőrzésére szolgál. A legtöbb ilyen jellegű sterilezést fizikai módszerekkel végzik, mivel ezek kivitelezése egyszerűbb, gyorsabb és anyagilag kedvezőbb, mint a kémiai módszereké.

Történelmi áttekintés Ételek esetén

Az első sterilezéssel kapcsolatos törekvéseket Nicolas Appert valósította meg. A mai napig használjuk az általa kifejlesztett sterilezési eljárást, a befőzést. Emiatt a "befőzés atyja" elnevezést is kiérdemelte.

Párizsban 1784 és 1795 között cukrászként és séfként dolgozott. 1795-ben kezdte kísérleteit különböző ételtípusokon. Sikeresen hozott létre befőtteket (sterilezett termékeket) levesekből, növényi eredetű főzelékekből, gyümölcsökből. Az ételeket kis üvegekbe (dunsztos üveg) tette, amelyeket lezárta (parafa dugóval) és viasszal biztosította a teljes vízzáró réteget a dugó mellett körben.

Mindezeket a kutatásokat azért kezdte meg, mert szerette volna megnövelni az étel fogyaszthatósági idejét. A befőzés csupán egy kibővítése a normál főzésnek, amely segít a táplálékban található kórokozó és normál esetben nem patogén baktériumok számának csökkentésében. Összefoglalva segít az ételmérgezés megakadályozásában hosszabban tárolt étel fogyasztása esetén, vagyis az ételfajták tartósításában nagyon fontos mindennapi gyakorlat. Ebben az esetben a hosszabb ideig tartó magas hőmérséklet hatásáról beszélhetünk, míg más esetekben ionizáló sugárzással vagy nagy nyomáson való kezelésről (High Pressure Processing).

Orvoslásban

Általánosan elmondható, hogy az orvoslásban nemcsak az adott esetben szükséges eszközöknek (szike, tű, egyéb fémeszközök), hanem magának a bőrnek is sterilnek kell lennie a SAL (Sterility Assurance Level) szintnek megfelelően. Mindez igaz a parenterális gyógyszerekre is.

A magas hőmérséklet alkalmazása sterilezésre már az Ókori Rómában bevett gyakorlat volt, de ez jobbára eltűnt a Középkorra, ami a sebészi beavatkozás utáni elhalálozások szignifikáns emelkedéséhez vezetett.

Az antiszeptikus sebészet úttörője Joseph Lister volt. Ő támogatta a sterilitás gondolatát a Glasgow-i Királyi Kórházban. Lister sikeresen vezette be a fenol alkalmazását az eszközök sterilezésében és a seb fertőtlenítésében, ami hozzájárult a műtét utáni fertőzések lecsökkenéséhez és sokkal biztonságosabbá tette magát a műtétet is a páciensnek és magának az orvosnak is.

Magyar vonatkozása is van a sterilitás megalapozásának a történelemben. Semmelweis Ignác, akit az anyák megmentőjeként is ismerhetünk, tette kötelezővé a klórvizes (klórmész-oldatos) kézmosást a Szent Rókus Kórház szülészeti osztályán. Rájött, hogy a gyermekágyi lázat az orvosok és orvostanhallgatók okozták azzal, hogy boncolás után átjártak az I. számú klinika szülészeti osztályára, és ott fertőtlenítetlen kézzel vizsgálták a várandósokat. A bábák nem végeztek boncolást, így a vérmérgezés eme speciális fajtája harmadannyi esetben fordult elő a szegényebbeket kiszolgáló II. számú klinikán, mint az orvosokén.Michael H. Hart: 100 híres ember : a kezdetektől napjainkig. Budapest : Magyar Könyvklub, 1994. Joseph Lister l. 211-212. o.; Semmelweis l. 212. o.

Módszerek

A sterilezés módszerei annál hatásosabbak, minél alacsonyabb a kiindulási csíraszám. Steril tehát az az anyag, amelyben élő vagy életképes mikroorganizmus nincs.

Baktériumokat károsító módszerek Bakteriosztatikus hatás

A bakteriosztatikus hatás nem pusztítja el a mikroorganizmusokat, csupán szaporodásukat gátolja. Ezért a hatás megszűnte után ismét megindul a szaporodásuk. Sok esetben a szervezet számára már ez a hatás is elegendő ahhoz, hogy a védekező mechanizmusok kiküszöböljék a fertőző ágenst. A hosszan tartó bakteriosztatikus hatás a mikroba elpusztulásához vezet.

Baktericid hatás

A baktericid hatás a mikroba elpusztítását jelenti. A baktericid hatású szerek időegység alatt a mikroorganizmusok azonos hányadát pusztítják el, ami azt jelenti, hogy ha az alkalmazott behatás a mikroorganizmusok mennyiségének például csak 50%-át pusztítja el egy perc alatt, akkor a következő egy perc alatt a megmaradt baktériumoknak ugyancsak 50%-a pusztul el, tehát az élő baktériumszám exponenciálisan csökken. Éppen ezért például a gyógyszerkészítmények sterilezésénél nem mindegy, hogy az adott készítmény mennyi mikroorganizmust tartalmaz.

Sterilizáló fizikai módszerek

Ide korábban kialakult módszerek tartoznak, mint a kémiai sterilezés csoportjába, és különböző fizikai behatások alapján csoportosíthatók.

Mechanikus hatások

A nyomás alkalmazása elhanyagolható, mivel a mikrorganizmusok igen ellenállók a külső nyomással szemben, elméletileg azonban 10 MPa nyomáson a baktériumsejtfal felreped, így a baktérium elpusztul. Különböző sejtek feltárásánál, baktérium-kivonatok készítésénél alkalmazzák a fagyasztást és az olvasztást egymás után többször váltakozva – a képződő jégkristályok okozzák a károsodást –, illetve ultrahanggal való kezelést vagy jelentős nyíróerőket keltve – eldörzsölés, üveggyöngyök alkalmazása – roncsolják a sejteket. Ezek a módszerek nehézségük miatt inkább csak speciális célokra terjedtek el.

Hőhatás

A hideget a mikrobák általában jól tűrik, hatása inkább bakteriosztatikus (például a vírusok virionként, kristályos formában megőrzik fertőzőképességüket, hűtőben az élelmiszer tárolása, baktériumokat −80 °C-ra hűtve, fagyasztva tároljuk, mivel ellenálló szaporító képleteiknek köszönhetően hosszú ideig életképesek maradnak). Folyékony közegben a baktériumok fagyasztás során szétesnek, de a károsodás csak csökkenti a csíraszámot, nem eredményez teljes csíramentességet. A melegre azonban a mikrobák vegetatív alakjai kivétel nélkül érzékenyek (nukleinsav károsodik), így a megfelelő hőfokon elpusztulnak (apoptózis indukció). A hőhatáson alapuló eljárások könnyen megvalósíthatók, jól szabályozhatók és a hő az anyagokba jól penetrál, ezért a hővel való sterilezés a leggyakrabban alkalmazott sterilezési eljárás. A legegyszerűbb sterilezési módszer a nyílt láng használata. Az ily módon történő sterilezés csak abban az esetben használható, ha a csírátlanítandó tárgy a lánggal közvetlenül érintkezve nem károsodik. Sürgős esetben – életmentés céljából – a különböző fémeszközök (szike, kés) nyílt lángon áthúzva sterilezhetők. Égetéssel történik a műtétek során keletkezett hulladékok, kötszerek, a laboratóriumi veszélyes hulladék és az elhullott kísérleti állatok megsemmisítése is.

„Nedves” hő

Tapasztalat szerint a telített vízgőz jelenlétében – "Nedves" hő beállított paraméterei 60 °C – 30 perc; 80 °C – 5–10 perc – alkalmazott hőhatás sokkal hatásosabb, mint a levegő jelenlétében alkalmazott hő. Tehát a leghatásosabb módszere a zárt térben hevített túlnyomásos vízgőzben történő sterilezés alacsonyabb hőmérsékleten és rövidebb ideig, mint a száraz hő. A H2O molekulák kinetikus energiája hatásosan bontja fel a fehérjék konformációját fenntartó kötéseket, ezért a mikrobiális fehérjék már alacsony hőmérsékleten irreverzibilisen denaturálódnak. Kivételt képeznek a Staphylococcus aureus és az Enterococcus faecalis, amelyek elpusztításához több idő, legalább 60 perc szükséges. A „nedves” hő alkalmazásának legegyszerűbb módja a kifőzés. A forrásban lévő víz hőfoka normál légköri nyomáson a 100 °C-ot nem haladja meg, ezen a hőmérsékleten különösen ellenálló spórák és hepatitis B vírus nem pusztulnak el, így ettől sterilizáló hatás nem várható.

Pasztőrözés

Mérsékelt hőmérsékleten végzett antimikrobás kezelés folyadékok csíraszámának csökkentésére. Az anyagot 65 °C-on 30 percig vagy 85 °C-on 5 percig vetjük alá hőhatásnak. Az alacsonyabb hőmérsékleten az érzékenyebb mikroorganizmusok elpusztulnak, a maradék csíraszám szignifikánsan csökken, az anyag hőérzékeny összetevői nem szenvednek károsodást. Elsősorban élelmiszerek (tej, tejtermékek, gyümölcslevek, sör) rövidtávú tartósítására használják.

Tyndallozás

Frakcionált sterilezés, melynek során az anyagot 30 percre 85 °C-ra melegítik, majd lehűtve termosztátba helyezik. Ezt az eljárást váltakoztatva többször ismétlik. A magas hőmérsékleten a baktériumok vegetatív alakjai elpusztulnak, de a spórák életképesek maradnak. A 37 °C-os inkubálás során az esetleg maradt spórákból vegetatív formák fejlődhetnek ki, ezeket az ismételt hőhatás elpusztítja. Hőérzékeny összetételű táptalajok sterilezéséhez használják.

„Száraz” hő vagy hőlég-sterilezés

A mikroorganizmusokat különböző mértékben hőérzékeny anyagok (fehérjék, szénhidrátok nukleinsavak) építik fel, ezért alkalmas a hőhatás az elpusztításukra. A hatása elsősorban a sejtek víztartalmának csökkentésén és az ezt követő oxidáción alapul. A hőlég-sterilizátorokban (fémszekrény) a levegőt valamilyen hőforrás melegíti. A sterilezés a következő paraméterek mellett végezhető el:

1. 160 °C – 2 óra

2. 140 °C – 3 óra

Textíliák és műanyagok ilyen módon nem sterilezhetők, és azok az eszközök is károsodnak, amelyek nem azonos hőtágulású anyagból készülnek (injekciós fecskendők üveg- és fémrésze). Itt elsősorban üvegáruk, porok, olajok, zselék sterilezhetők. A belső hőmérsékletet hőmérővel ellenőrizhetjük, valamint a munkatérbe helyezett hőérzékeny indikátorcsíkkal. A hatékonyság ellenőrzése ÁNTSZ-től beszerezhető tesztpreparátummal történik.

Autokláv

A nedves hő módszerek közé tartozik. A sterilizálás a leghatásosabb módszere a túlnyomásonalkalmazott telített vízgőz. Erre a célra szolgáló eszköz az autokláv. Van egyköpenyes és kétköpenyes autokláv. Az egyköpenyesben a munkatérben történik a víz melegítése, a kétköpenyesben az autokláv külső és belső fala közötti térben, a munkatérbe csak a megfelelő hőmérsékletű gőz áramlik.

Az autoklávban a nyomás növelésével együtt növekszik a hőmérséklet is. Az alkalmazható paraméterek a következők:

1. +1 atm – 121 °C – 20–30 perc

2. +2 atm – 134 °C – 10–20 perc