Bioburden-Tests vs. Sterilitätstests: Was ist der Unterschied?

Bioburden- und Sterilitätsprüfungen werden in der Regel parallel durchgeführt, da beide Schlüsselprozesse zur Gewährleistung einer ausreichenden Sterilitätssicherheit für medizinische Einmalprodukte sind. Die jeweiligen Ziele sind grundsätzlich klar.

• Biobelastung Bei dem Sterilisationstest handelt es sich um eine quantitative und qualitative Untersuchung mit dem Ziel, die Anzahl und Art der auf einem medizinischen Gerät vorhandenen lebenden Mikroorganismen vor der Sterilisation zu ermitteln.
• Sterilität Bei dem Test handelt es sich um eine qualitative Untersuchung, die sicherstellen soll, dass nach der Sterilisation keine lebenden Mikroorganismen auf einem medizinischen Gerät vorhanden sind.

Verfahren zur Bioburden-Testung

Im Gegensatz zu Arzneimitteln (flüssig oder als Pulver) ist ein medizinisches Gerät kein Produkt, das wir auflösen, verdünnen oder teilen können. Um die biologische Belastung eines medizinischen Geräts zu analysieren, muss eine maximale Menge an Keimen vom medizinischen Gerät entfernt werden, ohne sie abzutöten. Dazu muss das medizinische Gerät in ein neutrales Eluent eingetaucht (oder damit gefüllt) werden, das Mikroorganismen von einer anorganischen Oberfläche trennen kann, ohne mikrobielle Letalität zu verursachen oder das Wachstum zu fördern. Anschließend werden die medizinischen Geräte mehreren Behandlungen (Schütteln, Ultraschall usw.) unterzogen, um die Mikroorganismen zu entfernen. Je nach Art des getesteten Produkts oder der angegebenen Mikroorganismen können verschiedene Methoden angewendet werden. Das Eluent kann direkt in ein festes Wachstumsmedium gegeben werden, die bevorzugte Methode ist jedoch, das Eluent zu filtern und die Filtrationsmembran auf einem festen Wachstumsmedium zu inkubieren, das für die angegebenen Mikroorganismen ausgewählt wurde.

Beim Screening werden verschiedene Mikroorganismentypen benötigt (aerob, anaerob, Hefe/Schimmel usw.). Es kann auch erforderlich sein, den Mikroorganismus unter anderen Kulturbedingungen zu züchten, bei denen das Eluent aufgeteilt, gefiltert und unter verschiedenen Bedingungen inkubiert werden kann. Die erhaltenen Ergebnisse müssen korrigiert werden, um die Gesamtzahl der ursprünglich auf dem Gerät vorhandenen Keime abzuschätzen.

Vor der Durchführung von Routinetests zur Keimbelastung muss die Extraktionsmethode validiert werden. Dabei muss berücksichtigt werden, dass es statistisch gesehen nie möglich ist, 100 % der Mikroorganismen aus einem Medizinprodukt zu entfernen. Zur Validierung dieser Methode sind mehrere Schritte erforderlich:

1. Bewerten Sie die Wirksamkeit der Extraktion: Es können mehrere Strategien angewendet werden. Die klassischste und empfohlene ist die Impfung steriler Geräte mit einer bekannten Menge eines Keims (klassischerweise eine Sporensuspension von Bazillus atrophäus). Anschließend wird die Menge der wiedergewonnenen Keime mit der im Inokulum ermittelten Menge verglichen, um den Prozentsatz der Wiedergewinnung zu ermitteln und einen Korrekturfaktor zu berechnen, der auf die Ergebnisse der Routinetests zur Biobelastung angewendet werden kann. Ziel ist es, so nah wie möglich an der tatsächlichen Menge der auf einem Produkt vorhandenen lebenden Keime zu liegen. Andere Methoden können verwendet werden, wie etwa iterative Extraktionen nicht steriler Produkte unter Verwendung der natürlichen Biobelastung des zu testenden Produkts, wie in ISO 11737-1 empfohlen.
2. Bewerten In-vitro- Bedingungen für Routineuntersuchungen (Bakteriostase-/Fungistase-Untersuchungen): Die Anwesenheit des Geräts oder die physische Extraktion von Keimen führt nicht zu einer Hemmung (oder Wachstumsförderung) der Keime während der Behandlung, was zu einer möglichen Unterschätzung der tatsächlichen Menge der auf dem getesteten Produkt vorhandenen lebenden Mikroorganismen führt. Zur Beimpfung des Eluenten werden verschiedene repräsentative vegetative Mikroorganismen verwendet. Durch Zugabe dieser Keime zum Eluenten kann die Extraktionsmethode dahingehend bewertet werden, ob sie die Anzahl der gewonnenen Keime im Vergleich zur bekannten beimpften Menge beeinflusst.
3. Bedingungen für die Siebkultur: Dies ist erforderlich, um Routinetests zur biologischen Belastung durchzuführen und dabei die Art der im getesteten Produkt nachgewiesenen Keime (Aerobier, Anaerobier, Hefe-Schimmel, Sporen usw.) zu berücksichtigen.

Wie ein routinemäßiger Bioburden-Test durchgeführt wird und was validiert werden muss, ist ein wichtiger Punkt zum Verständnis der Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Bioburden und Sterilität und ihrer jeweiligen Anwendung.

Sterilitätstestverfahren

Wie bei der Keimbelastungsprüfung können verschiedene Methoden zur Kontrolle der Sterilität eines Produkts verwendet werden. Die am häufigsten empfohlene Methode ist die direkte Beimpfung des bewerteten Produkts mit einem flüssigen und angepassten Wachstumsmedium. Diese Methode basiert auf der Eigenschaft jedes lebenden Mikroorganismus, in einem angepassten Wachstumsmedium zu wachsen und makroskopische Wachstumszeichen (Trübung, Ausflockung usw.) zu erzeugen. Diese Methode ist nur qualitativ.

Wie wir bereits beim Bioburden-Testverfahren besprochen haben, ist vor jedem routinemäßigen Sterilitätstest ein Bakteriostase-/Fungistasetest erforderlich. Dabei wird das Fehlen makroskopischer Wachstumszeichen aufgrund der Abwesenheit lebender Keime und der Wachstumshemmung untersucht. in vitro Testbedingungen. Dies kann für Gerätehersteller verwirrend sein, aber dieser Test kann nicht durch den Bakteriostase-/Fungistasetest ersetzt werden, der zur Ermittlung der Biobelastung durchgeführt wird. Es wird eine Vielzahl repräsentativer vegetativer Mikroorganismen verwendet, aber die Testbedingungen sind nicht dieselben und die Hemmung wird durch Vergleich einer positiven Kontrolle (Medium, das ohne Gerät inokuliert wurde) mit dem inokulierten Medium, das das getestete Produkt enthält, bewertet. Das Vorhandensein einer potenziellen Hemmung wird durch einen Vergleich makroskopischer Wachstumszeichen in einem flüssigen Medium bestimmt.

Eine zweite Methode, die für Sterilitätstests verwendet werden kann und der Bioburden-Testmethode ähnelt. Wenn eine direkte Inokulation aus technischen Gründen nicht möglich ist, kann ein Extraktionsverfahren für Keime mit Membranfiltration durchgeführt werden. Dabei wird das flüssige Medium durch den Filter inokuliert und nicht direkt durch das Gerät. Unter diesen Bedingungen ist eine Methodenvalidierung nach einem Verfahren erforderlich, das dem Bioburden-Prozess ähnelt. Dies ist jedoch keine bevorzugte Methode, da eine mechanische Extraktion von Keimen nicht mit 100 % Effizienz garantiert werden kann. Das Risiko besteht darin, dass nicht alle auf dem Gerät vorhandenen lebenden Keime extrahiert werden und möglicherweise falsch negative Ergebnisse für die Sterilität erzielt werden. Aus diesem Grund empfiehlt ISO 11737-2 die Methode der direkten Inokulation.

Bioburden- vs. Sterilitätstests: Wann sollte welcher dieser Tests durchgeführt werden?

Die Methode zur Bestimmung der Bioburden ist in ISO 11737-1 beschrieben. Die Bioburdenanalyse wird aus zwei Gründen vor der Sterilisation durchgeführt:

1. Um sicherzustellen, dass die Menge und Qualität der auf dem Produkt vorhandenen Mikroorganismen keine Herausforderung für die Sterilisation darstellt
2. Überwachung der Biobelastung, um Kontrolle und Stabilität der Produktionsketten zu gewährleisten

Die Methode zur Durchführung von Sterilitätstests wird in mehreren Normen beschrieben, die jeweils einen bestimmten Anwendungsbereich haben. Sterilitätstests können aus verschiedenen Gründen durchgeführt werden (an medizinischen Geräten oder biologischen Indikatoren zur Sterilisationsvalidierung, Chargenfreigabetests, Überwachung usw.). ISO 11737-2 beschreibt die Methodik, ihr Anwendungsbereich ist jedoch streng auf Tests medizinischer Geräte und Sterilisationsvalidierungen unter Verwendung einer reduzierten oder teilweisen Sterilisationsexposition beschränkt. Das wichtigste Beispiel ist die Strahlungsvalidierung und Dosisprüfung, bei der sowohl Bioburden- als auch Sterilitätstests vor und nach der Sterilisation zusammen durchgeführt werden, um eine Verifizierungsdosis der Strahlung auszuwählen. Sterilitätstests sind aus zwei Gründen direkt von der Bioburden abhängig:

1. Die Anzahl der lebenden Mikroorganismen ermöglicht die empirische Bestimmung der Verifizierungsdosis, die im schlimmsten Fall ausreicht, um die Medizinprodukte zu sterilisieren. Dadurch wird sichergestellt, dass unter Routinesterilisationsbedingungen ein ausreichendes Sterilitätssicherheitsniveau aufrechterhalten wird.
2. Die Art der auf dem Medizinprodukt vorhandenen Keime ermöglicht es uns, die optimalen Wachstumsbedingungen für die Kultivierung überlebender Keime nach der Sterilisation mit der Verifizierungsdosis auszuwählen. In dieser Anwendung ergänzen sich Bioburden- und Sterilitätstests.

Weitere Standards für Sterilitätstests, die nicht in den Anwendungsbereich von ISO 11737-2 fallen, sind das United States Pharmacopeia (USP) oder das Europäische Arzneibuch. Diese können als Standards für Sterilitätstests verwendet werden, bei denen eine vollständige Sterilisationsbelastung oder Tests anhand biologischer Indikatoren durchgeführt werden. USP und das Europäische Arzneibuch sind jedoch spezifisch für Arzneimittel und nicht für nicht teilbare Produkte wie medizinische Geräte geeignet.

Bei der Betrachtung der Unterschiede zwischen Bioburden- und Sterilitätstests kommt es häufig zu Verwirrung, insbesondere da die beiden Tests im Allgemeinen zusammen für dieselbe Anwendung durchgeführt werden und die beiden Testverfahren einige methodische Ähnlichkeiten aufweisen. Der Zweck und die Kritikalität der bereitgestellten Ergebnisse sind jedoch nicht dieselben. Bei der Bioburden-Analyse geht es darum, die Menge und Art der lebenden Mikroorganismen auf einem medizinischen Gerät vor der Sterilisation zu ermitteln, während bei Sterilitätstests sichergestellt werden soll, dass nach der Sterilisation keine lebenden Mikroorganismen mehr auf einem medizinischen Gerät verbleiben. Obwohl die Zuverlässigkeit des Verfahrens zur Bioburden-Analyse bestätigt und validiert werden muss, könnte eine Variabilität der Bioburden auf einem medizinischen Gerät leicht bewältigt werden, während ein Mangel an Sterilisationswirksamkeit oder falsch negative Sterilitätsergebnisse eine echte Gefahr für die Patientensicherheit darstellen.

NAMSA unterstützt Bioburden-Testdienste.