La stérilisation par la chaleur
C'est la technique de choix pour la stérilisation des médicaments car elle est utilisable sur des médicaments conditionnés dans un matériel perméable à la chaleur humide. Comme nous l'avons vu précédemment le mécanisme d'action de la chaleur humide est double :
1) Hypothèse de CHICK et MARTIN
La chaleur entraîne la coagulation des protéines
2) Hypothèse de HOLWEK et LACASSAGNE
Dans cette hypothèse la chaleur est assimilée à un rayonnement. Ce rayonnement est porteur de quanta d'énergie « à pouvoir destructeur » Ce pouvoir destructeur est d'autant plus important que la longueur d'onde est courte. Dans cette théorie, les microorganismes sont bombardés par des quanta d'énergie. Chaque type de germe va supporter une quantité maximale de quanta d'énergie sans être détruit. La limite de viabilité est d'autant plus vite atteinte que la longueur d'onde est courte. Quand cette limite est atteinte, le germe meurt.
Cette théorie a l'avantage d'introduire 2 notions essentielles en stérilisation :
1) La sensibilité des microorganismes est variable
2) Il n'y a pas d'altération progressive des germes viables. Il n'y a que des microorganismes morts ou vivants
La sensibilité des micro-organismes à une stérilisation par la chaleur est fonction :
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de l'espèce microbienne
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de la forme microbienne
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les spores sont plus résistantes que les formes végétatives.
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de la durée du traitement
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de la contamination initiale
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de la température
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du milieu dans lequel se trouvent les germes
Tous les germes ne sont pas équivalents, certains sont très résistants à la chaleur ; cette propriété est utilisée pour tester l'efficacité d'une stérilisation ainsi on a utilisé un germe très résistant pour vérifier l'efficacité des stérilisations, clostridium botulinum. Toutefois, étant donné la toxicité de ce germe, on utilise maintenant un germe non pathogène tel que bacillus subtilis pour la chaleur sèche ou bacillus stearothermophilus pour la chaleur humide.
Comme nous l'avons vu précédemment, chaque microorganisme meurt pour une quantité donnée d'énergie. Sur une population de micro-organismes, il est montré que la durée de survie est inversement proportionnelle à la durée de temps durant laquelle on maintient une température déterminée. Ainsi, le nombre de micro-organismes viables peut être déterminé par la loi exponentielle suivante :
N/N0=exp(-k*t)
où
N=le nombre de germes viables au temps t
N0 = nombre de germes initiaux
k = constante
Il est donc impossible d'atteindre la stérilité absolue en théorie. La stérilité est une probabilité, non une certitude.
On considère qu'un produit est stérile si la probabilité de trouver un produit non stérile soit inférieureà 1 sur 1 million. On dit que le Niveau d'Assurance de Stérilité (NAS) est inférieur à 10-6.
La stérilité d'un produit dépend de la contamination initiale. Le risque de survie après traitement thermique est d'autant plus faible qu'il y a moins de germes au départ.
Ce qu'il faut retenir, c'est qu'avant la stérilisation, le nombre de germes doit être le plus petit possible pour augmenter les chances de stérilité parfaite après la stérilisation.
Pour éviter les germes initiaux :
- employer du matériel propre et stérile
- utiliser de l'eau fraîchement distillée
- utiliser des matières premières les plus pures possibles
- travailler la plus proprement possible
- travailler dans une atmosphère la plus propre possible.
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Rôle de l'eau
Les germes sont plus difficiles à tuer dans une atmosphère sèche (150°C durant 3 H ou 170°C durant 1 H) alors que dans une atmosphère humide, nous le verrons par la suite les temps de stérilisation sont beaucoup plus courts.
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Influence des autres composants du milieu (pH,...)
Ces paramètres ne seront pas développés dans ce cours.
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Température
Il existe une relation exponentielle entre le temps et la température qui, avec des coordonnées semilogarithmiques, donne une droite.
Sur cette courbe, on voit qu'il faut moins de 3 minutes à 120°C pour détruire des spores de Cl.botulinum ; il faut 30 min à 110°C et plus de 4h à 100°C.
Chaque traitement thermique a une «valeur stérilisatrice» à une température T Désignée par FT.
En général, cette valeur est de l'ordre de 15' - 20' à 121°C pour les préparations aqueuses ou les objets.
Historique : Le flambage est la première technique utilisée pour stériliser pui le chauffage à seca fait son apparition à des températures comprises entre 150 - 180 °C : Exemple : le Poupinel Le poupinel est une enceinte qui stérilise les matières en portant la température à 160°C pendant 2 H ; ou à 170°C pendant 1 H ou à 180°C pendant 30 minutes. Le problème de cette technique est la mauvaise conductibilité de l'air, il est donc nécessaire pour stériliser : - de ne pas trop remplir l'enceinte, - d'avoir une ventilation, - de filtrer l'air qui entre dans l'enceinte. Cette méthode est de moins en moins utilisée ; elle peut être utilisée pour stériliser les objets métalliques ou en verre (récipients, petits matériels...). Cette technique peut également être utilisée pour les huiles. |
La chaleur sèche est inactive sur les ATNC, et par conséquent les fours Poupinel sont proscrits à l'hôpital.
L'eau assure le transport des calories et provoque une hydrolyse. On distingue
1) T = 100°C Bain-marie bouillant (seringues, collyres, récipients) Vapeur fluente
2) T < 100°C : Tyndallisation ex : 70°C pendant 1 h et répéter 3 fois à 24h d'intervalle
3) T > 100°C : Autoclavage ou Stérilisation à la vapeur d'eau : c'est la technique de référence.
Les autoclaves les plus simples se composent :
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d'une enceinte, le plus souvent en acier inoxydable munie d'une porte.
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l'étanchéité est assurée par des joints épais.
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il existe un système de sécurité de type soupape en cas de surpression
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d'une arrivée de vapeur d'eau
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d'un échappement pour la vapeur et l'air
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d'un manomètre gradué en excès d'atmosphère sur la pression normale. Ainsi, il existe une relation simple entre pression et température
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Excès de pression Température
0 bar ========> 100°C
0,5 bar =======> 110°C
1 bar ========> 121°C
2 bars ========> 134° C
3 bars ========> 144°C
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Les conditions de référence pour la préparation des médicaments stériles sont pour la pharmacopée : 15 minutes à 121°C.
Néanmoins en cas de présence potentielle d'ATNC, ce qui peut être le cas à l'hôpital, les recommandations en vigueur sont de 18 minutes à 121°C.
En ce qui concerne le matériel (dispositifs médicaux, objets de conditionnement) résistants à la chaleur, la stérilisation est plutôt conduite à 134°C pendant 10 minutes.
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Solutions aqueuses injectables en ampoule (si principe actif thermostable)
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« Solutés massifs » en flacons ou poches ==> stérilisation dans le conditionnement (ampoule, flacon)
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Récipients, matériel en verre
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Dispositifs médicaux en verre, métal, plastique thermostable
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Textiles (draps, champs,...)
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Articles de pansement (coton hydrophile, compresses, bandes, gazes...)
Les techniques intégrant un seul paramètre
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la température
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Tubes témoins scellés :
Les tubes contiennent un colorant qui change de couleur quand une température donnée est atteinte.
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Benzonaphtol (110°C),
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Ac. Benzoique (121°C),
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Phénacétine (135°C)
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Thermomètres à maxima :
Ces thermomètres enregistrent la température maximale atteinte par le système
Attention : ces techniques ne donnent aucune notion du temps passé la température donnée
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2. Colorants indicateurs imprégnant sparadraps et rubans adhésifs.
Ces techniques intègrent plusieurs paramètres tels que : température / durée / présence ou non de la vapeur.
3. Enregistrement continu de la température et de la pression (+++)
Cette technique est la méthode de référence
4. Tests microbiologiques
Ce sont des tubes qui contiennent un colorant et des germes viables. Quand les germes sont détruits, ils modifient le milieu ce qui entraîne une modification de couleur. Pour tester la stérilisation à la chaleur sèche , on utilise Bacillus subtilis, pour la chaleur humide = Bacillus stéarothermophilus
