EO灭菌验证中灭菌器空载和负载灭菌效果的比较分析

环氧乙烷（EO）灭菌是医疗器材行业核心的低温灭菌技术，其验证过程直接决定产品无菌保证水平。空载与负载灭菌效果的比较分析，是验证中区分灭菌器性能与实际工艺有效性的关键——前者验证设备自身能力，后者贴近生产场景。本文围绕两者的定义、参数差异、微生物挑战等维度展开，剖析其在验证中的核心作用，为企业优化灭菌工艺提供可落地的参考。

空载与负载的定义及验证目的

空载灭菌验证指灭菌器内不放置任何产品或模拟负载时的测试，核心是验证设备自身工艺参数的一致性。比如，通过腔体内多点（通常8-12个点）温度传感器监测，空载时各点温度需在10分钟内达到设定值（如55℃），且偏差控制在±1℃内，确保灭菌器具备稳定输出工艺条件的能力。

负载灭菌验证则是放置实际产品或等效模拟负载（与产品材质、包装、堆叠一致的替代物）时的测试，目的是验证加载后工艺参数能否传递到每个产品。以纸塑袋包装的注射器为例，负载时需模拟实际堆叠高度（5层），测试袋内EO浓度是否在30分钟内达到≥600mg/L的最低有效浓度，确保产品核心区域能接触到有效灭菌条件。

灭菌环境参数的差异分析

温度是EO灭菌的基础参数，空载时空气循环顺畅，温度快速均匀；但负载时产品材质会吸收热量，导致局部温度滞后。比如橡胶密封件的热容量大，其内部温度可能比腔体内空气低2-3℃，需延长升温时间（从空载的20分钟增至30分钟）以确保温度达标。

湿度是EO灭菌的关键（要求40%-80%RH），空载时湿度易均匀控制，但负载时产品包装（如纸塑袋）会吸收水分，导致局部湿度下降。比如100个纸塑袋敷料负载时，腔体内湿度可能从70%降至50%，需增加加湿量（如多注入50ml蒸馏水）或延长加湿时间（从15分钟增至25分钟）。

EO浓度方面，空载时气体扩散顺畅，浓度均匀；但负载时产品材质（如聚乙烯）会吸附EO，导致局部浓度降低。比如聚乙烯输液器的EO吸附量达自身重量5%，需将EO注入量从空载的1000mg/L增至1200mg/L，确保产品表面浓度达标。

微生物挑战的实际场景差异

空载验证的微生物挑战聚焦设备“冷点”——即腔体内温度最低、EO浓度最低的位置（如腔体角落），放置枯草芽孢杆菌黑色变种ATCC 9372生物指示剂（BI），验证设备自身杀菌能力。比如连续3次空载测试中，所有冷点BI均无生长，说明设备性能稳定。

负载验证的微生物挑战则指向产品“最难灭菌位置”，如注射器针筒内部、橡胶塞缝隙。以西林瓶为例，需将BI放入橡胶塞与瓶身的缝隙，模拟实际包装状态，测试该位置EO浓度能否灭活10⁶芽孢。若负载时该位置BI存活，说明工艺未覆盖关键区域，需调整堆叠方式或延长灭菌时间。

工艺参数的验证逻辑关联

空载验证是负载验证的前提——若空载时温度偏差超过±1℃，负载时因产品吸热，偏差会扩大至3℃以上，导致局部灭菌不彻底。某企业曾跳过空载验证直接做负载，结果腔体内温度偏差达5℃，部分产品无菌测试不合格，最终召回批次产品。

负载参数需基于空载调整：比如空载升温时间20分钟，负载时因橡胶产品吸热，需延长至30分钟；空载EO注入量1000mg/L，负载时因聚乙烯吸附，需增至1200mg/L。这种调整需通过“小试-中试-大试”逐步验证，确保参数变化不会影响产品质量（如EO残留量不超过10μg/g）。

效果评价的核心指标区分

空载验证的核心是参数均匀性与重复性：连续3次测试中，各点温度偏差≤±1℃，EO浓度偏差≤±5%，湿度偏差≤±10%，且参数曲线重叠度≥90%，说明设备性能稳定。

负载验证的核心是产品无菌保证水平（SAL）：需抽取100个负载产品做无菌测试（按《中国药典》培养14天），且所有产品无微生物生长；同时，最难灭菌位置的BI需全部灭活。比如一次性输液器负载验证中，若100个产品均无菌，且BI无生长，说明工艺有效。

常见问题的应对策略

企业常遇到“空载合格但负载BI存活”的问题，多因产品堆叠过密导致EO无法渗透。比如纸箱包装的纱布原堆叠为6箱叠放，改为4箱叠放+每层留10cm间隙后，EO浓度从500mg/L提升至700mg/L，BI全部灭活。

另一个常见问题是负载时湿度不足，应对方法是产品预平衡——将产品在70%RH环境中放置2小时，或在灭菌器内放湿毛巾（避免滴水）补充湿度。某企业通过预平衡，将负载时局部湿度从45%提升至65%，解决了BI存活问题。

还有EO残留超标的问题，多因负载时EO注入量过高，需通过“降低注入量+延长解析时间”调整。比如将EO注入量从1200mg/L降至1100mg/L，解析时间从24小时增至48小时，确保产品EO残留量≤10μg/g（符合ISO 10993-7标准）。