Bu yazıda, sterilizasyon ve enfeksiyon kontrolü dünyasında özel bir uygulamaya odaklanacağız: radyasyonun zararlı mikroorganizmaları öldürme yeteneği. Başka bir deyişle, tıbbi ve bilimsel ekipmanı sterilize etmek için radyasyon kullanılabilir. Ancak bu uygulamayı anlamadan önce, kısa bir radyasyon geçmişini gözden geçirelim.
Tarih
Radyasyonla sterilizasyonun tarihi, X-ışınlarının W.C. tarafından ilk keşfedildiği 1895 yılına kadar uzanıyor. Roentgen. 1896'da Henri Becquerel, uranyumdan yayılan radyasyonu gözlemledi. Ve 1898'de Marie ve Pierre Curie birkaç radyoaktif element keşfettiler ve ilk olarak "radyoaktif" terimini kullandılar. Marie, radyasyona uzun süre maruz kalmaya atfedilen bir kan hastalığından muzdarip olmasına rağmen, iki farklı bilimsel disiplinde iki kez Nobel ödülü aldı. Daha sonra aplastik anemi olarak bilinen bu hastalıktan 66 yaşında öldü. Radyasyonun zararlı etkileri o sırada bilinmiyordu ve bu nedenle hiçbir güvenlik önlemi alınmadı. Curie, cebinde radyoaktif izotoplar içeren test tüpleri taşıdı ve bunları karanlık odada maddelerin yaydığı soluk ışığa dikkat çekerek masa çekmecesinde sakladı.
1958'de Almanya'nın Stuttgart kentinde baharatları işleyen ilk ticari gıda ışınlama tesisi kuruldu. 1963'te ABD'de tıbbi cihazların işlenmesi ve sterilizasyonu için ilk gama ışınlayıcı kuruldu. 1964'te Kanada Atom Enerjisi, cerrahi sütürü sterilize etmek için ilk endüstriyel kobalt-60 sterilizasyon tesisini görevlendirdi. Bugün, gelişmiş ülkelerde üretilen tek kullanımlık tıbbi ürünlerin %40-50'si radyasyon sterilize edilmiştir ve dünya çapında çeşitli amaçlar için 200'den fazla gama ışınlayıcı bulunmaktadır.
İyonlaştırıcı Radyasyon
İyonlaştırıcı radyasyon, atomlardan veya moleküllerden elektronları serbest koymak için yeterli enerji taşıyan ve böylece onları iyonize eden bir tür kısa dalga boylu radyasyondur. Bu makale, en yaygın olarak sterilizasyon amacıyla kullanılan gama ışınlamasına odaklanmaktadır.
Bunun nasıl çalıştığının alt satırı, iyonlaştırıcı radyasyonun, mikroorganizmanın oluşumunda rol oynayan atom altı parçacıklarda bozulmalar üretmesidir. Basitçe söylemek gerekirse, bu radyasyon organizmanın hücresinin genetik materyaline - DNA veya RNA - zarar verir. Bir mikroorganizmanın DNA'sı veya RNA'sı zarar görürse hücre ölür. Başka bir deyişle, radyasyon bir bakterinin sabit sürücüsüne zarar vererek tamamen kapanmasına neden olur.
Ayrışma ve Gama Işınları
Gama ışını radyasyonunun nasıl üretildiğini açıklamak için biraz daha derine dalalım. Her fiziksel maddenin laboratuvarda yapay olarak artırılabilen veya azaltılabilen doğal enerji seviyeleri vardır. Gama radyasyonu, bir atomun ayrışmasıyla oluşur. Gama radyasyonu, enerji seviyesi düştüğünde bir atomdan veya bir molekülden yayılan doğal bir radyasyondur. Aşırı bir örnek vermek gerekirse, radyoaktif uranyum ayrıştığında, atom bombası patlaması (fisyon) olarak bilinen bir enerjiyi serbest bırakır.
Yani şimdi anlıyoruz ki, aslında ayrışan her madde bir miktar elektromanyetik radyasyon yayıyor, ancak her elektromanyetik radyasyon sterilizasyon için uygun değil. Bazı maddeler çok güçlüdür, örneğin uranyum ve plütonyum. Sterilize olabilirler, ancak ortamdaki diğer her şeyi de öldürecekler. Tam olarak istenen sonuç değil. Peki uranyum ve plütonyum sterilizasyona uygun değilse, nedir?
Kobalt: Çok Güçlü Değil, Çok Zayıf Değil
Steril işlem için kullanılan gama ışınları, Kobalt-60'ın (60Co) kendi kendine parçalanması ile oluşur. Binlerce gama yayıcı arasında sterilizasyon işlemi için sadece Cobalt-60 belirtilmiştir. Kobalt-60, bir nükleer güç reaktöründe 59Co'nun (metal) hızlı nötronlarla ışınlanmasıyla üretilebilir.
Radyoaktif izotop, aşağıdaki denklemde gösterildiği gibi nötron yakalama ile oluşur:
27Co59+ n→ 27Co60
Cobalt-60, ışınlama işlemi için özel olarak üretilmiştir ve katı standartlar ve düzenlemeler altında çalışan özel olarak tasarlanmış odalara yer almıştır. Gama ışınlama sterilizasyon işlemi, işlenmiş ürünlerin radyoaktif hale gelmesine neden olacak kadar enerji içermez; sadece ürünler üzerindeki mikroorganizmalara zarar verir.
Cobalt-60 Hayatı Dolu Dolu Yaşayacak mı?
Hepimiz hayatımızı dolu dolu yaşamak istiyoruz ama Kobalt-60 söz konusu olduğunda yarı ömürden çok memnunuz. Gama ışını ışınlamasını anlamak için radyoaktif bir maddenin yarı ömrünün ne olduğunu açıklamamız gerekir. Radyoaktif maddenin atomlarının yarısının bozunması için geçen süredir. Örneğin, 800.000 Curie Cobalt-60 ile başlarsak, 5.27 yıl sonra 400.000 kalacaktır. Bu dönemden sonra kalan enerji miktarı sterilizasyon için yeterli değildir; bu, dozun üretim şirketine iade edildiği ve 800.000 Curie'lik yeni bir paketle değiştirecekleri zamandır. Bunun elbette bir fiyat etiketi var, çok yüksek, 1 milyon doların çok üzerinde!
Soğuk Proses Sterilizasyonu
Şu anda, tüm endüstriyel radyasyon işleme tesisleri gama radyasyon kaynağı olarak Cobalt-60 kullanmaktadır. Kobalt-60'ın radyasyon işleme için en uygun olmasının nedeni, gama ışınlarının nispeten yüksek enerjisi ve 5,27 yıl olan oldukça uzun yarı ömürdür.
Bir süre önce sterilizasyon yöntemleri serisine ısı kullanan ve otoklavlamaya odaklanan yöntemlerin bir tartışmasıyla başladık. Daha sonra ısı dışı yöntemleri tartışmaya devam ettik: Isıya duyarlı maddeleri sterilize etmek için kullanılan etilen oksit (EtO) ve Formaldehit. Bu iki yöntem, sterilize etmek için kimyasal bir madde kullanır.
EtO ve formaldehit gibi, işlenmiş ürünün sıcaklığı önemli ölçüde artmadığı için gama ışınlaması da “Soğuk İşlem” olarak bilinir. Bu nedenle, ısıya duyarlı ürünler için uygun bir sterilizasyon yöntemidir. Gama ışınlaması neme, sıcaklığa veya basınca dayanmaz ve paketlenmiş ürünlere uygulanabilir.
Gama ışınlaması fiziksel/kimyasal bir sterilizasyon aracıdır, çünkü bakteri DNA'sını parçalayarak bakterileri öldürür ve bakteri bölünmesini inhibe eder. Gama ışınlarının enerjisi ekipmandan geçerek kontaminasyona neden olan patojenleri bozar. Moleküler düzeydeki bu değişiklikler, kirletici organizmaların ölümüne neden olur veya bu tür organizmaları üremeden aciz hale getirir. Gama ışınlama işlemi, işlenmiş maddelerde artıklar oluşturmaz veya radyoaktivite vermez. Malzemenin kalınlığına bağlı olarak tam penetrasyon elde edilebilir.
Uygulamalar
Gama sterilizasyonu, insan doku greftlerini sterilize etmek için kullanılır: kemik, kıkırdak, tendonlar, bağlar, dura mater, deri, kalp kapakçıkları ve kornealar gibi bağ dokusu allogretleri, ortopedi, travmatoloji, beyin cerrahisi, kalp cerrahisi, plastik cerrahi, laringoloji ve oftalmoloji dahil olmak üzere birçok klinik disiplinde rekonstrüktif cerrahi için yaygın olarak kullanılır.
Radyasyonla sterilizasyon ayrıca plastik şırıngaların, hipodermik iğnelerin, neşterlerin, cerrahi bıçakların, yapışkan pansumanların ve termolabile ilaçların sterilizasyonu için de kullanılır.
Diğer uygulamalar şunları içerir: şırıngalar, cerrahi eldivenler, önlükler, maskeler, yapıştırma sıvaları, pansumanlar, “tetrapacks”, prematüre bebekler için şişe emzikleri, gıda ambalajları, ilaç ve kozmetik hammaddeleri ve hatta şarap mantarları.
Gama ışınlaması ile sterilizasyonun bir başka yaygın uygulaması gıdadır. Gama ışınlaması ile gıda sterilizasyonu, gıdada bulunabilecek mikroorganizmaları, yani bakterileri veya böcekleri yok etmek için gıdaları iyonlaştırıcı radyasyona maruz bırakma işlemidir.
Avantajlar
- Gama ışınları yüksek penetrasyon gücüne sahiptir, böylece malzemeler son kapta doldurulduktan sonra sterilize edilebilir.
- Yöntem, kuru, nemli ve hatta dondurulmuş ürünler gibi her türlü malzeme için uygundur.
- Yöntemin güvenilir olduğu kabul edilir ve doğru bir şekilde kontrol edilebilir.
Dezavantajlar
- Radyasyona maruz kalma işçiler için zararlı olabileceğinden bazı riskler vardır.
- Ürünün rengi, çözünürlüğü ve dokusu gibi tıpta istenmeyen değişiklikler üretebilir.
- Aslında sterilize etmesi gereken malzemeye zarar verebilir
- Pahalı
Özet
Isıya ve neme duyarlı ve bir otoklavda sterilize edilemeyen ürünleri sterilize etmeniz gerekiyorsa, sterilizasyon için radyasyon kullanmak harikadır. Ancak sterilizasyon için iyonlaştırıcı radyasyon kullanmak her zaman pratik değildir. Bu yöntemin daha az popüler olmasının diğer nedenleri, çok pahalı olması ve depo- benzeri bir işleme tesisi gerektirmesidir. Yanlış kullanılırsa çok tehlikeli olabilir. Sonuçta, bakterileri öldürebilirse insanları da öldürebilir.