STERILITAS DAN STERILISASI

LEARNING OUTCOMES

1. Menjelaskan definisi sterilitas dan bioburden

2. Menjelaskan perkembangan sains dan teknologi oleh ilmuan-ilmuan islam

terhadap metode sterilisasi

3. Menjelaskan metode sterilisasi panas kering dan panas basah

4. Menjelaskan metode sterilisasi menggunakan gas

5. Menjelaskan metode sterilisasi menggunakan radiasi

6. Menjelaskan metode sterilisasi filtrasi

7. Menjelaskan metode sterilisasi baru, yaitu: high intensity light, low temperature

plasma.

8. Menjelaskan kinetika inaktivasi mikroorganisme

9. Menjelaskan konsep SAL, D-value, Z-value dan F0-value

10.Menjelaskan pendekatan overkill dan bioburden reduction pada proses sterilisasi

MATERI

1. Definisi sterilitas dan bioburden

2. Proses sterilisasi yang dikembangkan oleh ilmuan-ilmuan islam

3. Kinetika inaktivasi mikroorganisme

4. Konsep SAL, D-value, Z-value

5. Pendekatan overkill dan bioburden reduction pada proses sterilisasi

6. Metode sterilisasi panas kering dan panas basah

7. Konsep F-value

8. Metode sterilisasi menggunakan gas

9. Metode sterilisasi menggunakan radiasi

10.Metode sterilisasi menggunakan filtrasi

STERILITAS

• Sterility can be defined as ‘the absence of all viable microorganisms’Sterility is an absolute term. Either something is sterile or it is not. There is no suchthing as ‘slightly sterile’ or ‘almost sterile’.

• Sterilisation can be taken to mean the use of a physical or chemical procedure todestroy all microbial life, including highly resistant bacterial endospores. Thisdestruction of bacterial spores means that sterilisation is a complete process forthe destruction of life, unlike disinfection which refers to the reduction of amicrobial population by destruction or inactivation.

STERILITASASI

BIOBURDEN

Istilah bioburden digunakan untuk menggambarkan populasi

mikroorganisme yang hidup pada suatu produk steril.

Bioburden adalah jumlah kontribusi mikroba dari berbagai

sumber, termasuk bahan baku, pembuatan komponen,

perakitan proses, lingkungan manufaktur, alat bantu perakitan

/ manufaktur (mis., Terkompresi gas, air, pelumas), proses

pembersihan dan kemasan produk jadi

PERKEMBANGAN STERILISASI

STERILISASI AIR OLEH ILMUWAN ISLAM

PENGENDAPANMuncul abad ke-9, oleh At-Tatari bidang kedokteran, meski masih samar. Dia menambahkan jugaaluminium sulfat atau dikenal dengan as-syab. Percobaan ini juga dilakukan At-Tami mi yang melakukanpengendapan dengan koagulasi. Air yang keruh dapat digunakan untuk mencuci tetapi tidak untukdiminum.

PENGUAPANPerebusan air beberapa kali, seperti yang dijelaskan Al-Tamimi, juga jadi metode lain sterilisasi air.Sementara al-Razi mengandalkan metode penyulingan dengan memodifikasi pemanasan air danmendinginkan uap airnya. Metode ini kemudian diterapkan dalam proses desallinasi air laut. Denganmetode serupa juga, Louis Pasteur asal Prancis menemukan metode pasteurisasi. Metode lainnyadikembangkan Jabir Ibnu Hayyan melalui metode destilasi. Bangsa Babylonia, Mesir, dan Yunani sudahtahu dan menggunakan metode ini untuk mengekstrak minyak tumbuhan. Jabir Ibnu Hayyan merupakanyang pertama menggunakan metode ini untuk membersihkan air. Ia menemukan alat bernama gelasdestinalasi yang disebut al-Embiq

SEDIAAN STERIL

A dosage form is said to be sterile when it is free from:• Microorganisms• Spores• Pyrogens• Pathogens

KINETIKA INAKTIVASI MIKROORGANISME

k = -1/t. Log Nt/No

Log N k’ tergantung :-suhu

-bioburden

α -kelembaban

waktu -kepekaan mikroorganisme

SURVIVOR CURVE

Log N = α + b.t : N = jumlah mo hidup setelah t

α intersep Y dan b

D = 1/ slope

Tidak semua m.o. kepekaannya sama terhadap panas

Contoh : spora sangat resisten

KINETIKA INAKTIVASI MIKROORGANISME

Secara statistika pembunuhan sel mengikuti kinetikaorder I :Death Rates : dN/dt = - k. No

log Nt = -k.t

No 2,303

log Nt = - t

No D

Nt = Jumlah MO setelah t

No = Jumlah MO awal

k = Konstante Kecepatan Pembinasaan MO

Harga D (D values )

= Decimal Reduction Time

Adalah waktu yang diperlukan untuk membinasakansuatu jenis m.o. hidup menjadi sepersepuluhbagiannya

( yang terbunuh 90% )

D = 2.303 / k

D = sensitifitas mikroorganisme terhadap suhu

Harga D tergantung dari :

- Jenis M.O

- Lingkungan

- Suhu

Harga D (D values )

Suatu suspensi mengandung:

- Bakteri A : 3x105 cfu ( D=1,5 menit)

- Bakteri B : 8x10 6 cfu ( D =0,8 menit)

(masing-masing pada suhu 1210 C.

Hitunglah waktu yang diperlukan pemanasan padasuhu 1210 C agar diperoleh hasil akhir : bakteri tersisayang masih hidup = 1/100 cfu

Harga D (D values )

Bakteri A t= 1,5 x log 3.105 / 10-2

Bakteri B t= 0,8 x log 8.106 / 10-2

Log (N0/Nt) = t/D

t = D . Log (N0/Nt)

Nt = 1/100 cfu

- N0 Bakteri A : 3x105 cfu ( D=1,5 menit)

- N0 Bakteri B : 8x10 6 cfu ( D =0,8 menit)

Bakteri A t= 1,5 x log 3.105 / 10-2

Bakteri B t= 0,8 x log 8.106 / 10-2

Harga D (D values )Efektivitas Harga D tergantung pada lama sterilisasi

Contoh : diinginkan efektivitas sterilisasi pd. suhu1210 C dan 1150 C sampai 12 x harga D.

1. Misalkan D 121 = 2 jam.

Agar efektivitas 12xD, maka sterilisasi pada suhu1210 C

dilakukan selama: 2x12 jam

2. Misalkan D115 = 4 jam

Agar efektivitas 12xD, maka sterilisasi pada suhu1150 C

dilakukan selama: 4 x 12 jam

Harga D (D values )Satuan Harga D :

- Sterilisasi dengan metode pemanasan, satuan harga D adalah waktu : dalam menit pada suhu yang ditentukan , misal D121°C = 2 menit

- Sterilisasi dengan metode radiasi ion

dosis yang terabsorbsi dalam Kgy

- Sterilisasi dengan metode gas : waktu dalam menit

Konsep SALSterility Assurance Level• SAL are used to describe the probability that a given sterilisation

process has failed to destroy all of the microorganisms.

• SALs can be used to estimate the microbial population that was

destroyed by the sterilisation process.

• Tujuan akhir sterilisasi = SAL

• SAL = log 10 dari PNSU (Probability of Non Sterile Unit)

Jadi, bila PNSU = 10-6 maka SAL = 6

• SAL = 6 atau PNSU=10-6 atau Nt = 10-6

Dari 1.000.000 unit sediaan, terdapat 1 unit sediaan yang tidak steril.

• Dasar perhitungan menggunakan data harga D

Konsep SALSterility Assurance LevelPencapaian nilai SAL tergantung pada :

1. Populasi mula-mula m.o. (Bioburden)2. Resistensi terhadap sterilan (Agen Pembunuh)3. Jangka waktu kontak dengan sterilan selama proses sterilisasi

Konsep SALSterility Assurance Level

BIOBURDEN YANG RENDAH MENJAMIN :

1. Peningkatan pencapaian SAL2. Angka partikel yang rendah3. Angka Endotoksin yang rendah4. Waktu sterilisasi yang pendek

Z-value

Nilai Z Adalah kenaikan suhu yang dapat menurunkan harga D sampai 1/10

Diketahui bahwa C. Botulinum mempunyai D121°C = 0,25 menit dan Z = 100 C

• Bila bakteri tersebut dipanaskan pada suhu 1310 C maka nilai D akanberubah menjadi 0,025 menit

F-value

HARGA F (Equivalent sterlization time at 1210C)

Lama pemanasan ( menit ) pada suhu tertentu untuk memperolehefektivitas pembunuhan m.o. yang sama dengan pemanasan pada suhu121° C Fo = waktu yang diperlukan untuk proses sterilisasi pada suhu 121 ° C

( sebagai pembanding)

Harga F0 untuk sterilisasi uap diharapkan = 8 menit

Fo1. F = -----------------------

log 121 – Tz

Z = 10

F-value

2. F0 = Ft X 10 ( T– 121 )/z

Ft = daya bunuh pada suhu t

T = suhu selain 1210 C

F-value

F0 = Ft x 10 ( t – 121 ) / z

F0 = F141 x 10 ( 141 – 121 ) / z

8 = F141 x 10 ( 20 ) /10

8 = F141 x 10 2

F141 = 8 / 100 menit = 0,08 menit

= 0,08 x 60 detik = 4,8 detik

Catatan :

Z untuk spora bakteri = 100 – 150 C

Z untuk bakteri bukan pembentuk spora = 40 – 60 C

Nilai Z biasanya dipilih = 10

Log Nt = log N0 – F0 / D121

N = jumlah m.o. survive (aktiv)

N0 = jumlah m.o. sebelum sterilisasi

F0 = daya bunuh (killing power) dari proses sterilisasi dalam menit pada suhu 1210 C

D = jumlah menit pada suhu t yang dibutuhkanuntuk mengurangi m.o sebanyak 90% (reduksisebesar 1 log)

PROSES STERILISASI

• OVERKILL

Overkill sterilization is a process where the destruction of a high

concentration of a resistant microorganism supports the elimination of

bioburden that might be present in routine processing.

• BIOBURDEN REDUCTION

pengurangan jumlah mikroorganisme (cth: filtrasi)

METODE STERILISASI

1. Physical removal – the complete removal of all microorganisms to achieve a physical absence of microorganisms (i.e. fi ltration);

2. Physical alteration – including physical destruction and disintegration of microorganisms, altering, changing or deforming the physical cellular or biochemical architecture to destroy all physiological functionality;

3. Inactivation – the permanent disruption of critical biochemical and physiological properties, potential and the microorganisms propensity (whether active or latent) to realize a clinical condition, thus ensuring impotency for generating an infection. For complete assurance of inactivation, the microorganisms must therefore beessentially ‘killed’, with no residual metabolic activity.

METODE STERILISASI

methods of sterilisation consist of the following four main categories:1. high temperature/pressure sterilisation (by dry heat or moist heat);2. chemical sterilisation (i.e. gassing using ethylene oxide);3. filtration;4. radiation sterilisation (i.e. gamma)

STERILISASI PANAS BASAH

• All steam sterilisation processes require a minimum lethality of F0 ≥ 8 minutes and a minimum process hold temperature of 110 °C

• For sterilisation using a reference condition of the Ph. Eur. 5.1.1 (≥121 °C, ≥15 min in all units) validation data for the sterilisation cycle is not required to be submitted in the quality dossier.

STERILISASI UAP AIR JENUH• Menggunakan auktoklav

• Dipengaruhi tekanan• Membentuk kondensat (tetes air) pada saat penurunan suhu, melepas energi panas

dan kelembaban sehingga terjadi koagulasi protein mikroorganisme• Pada saat kondensasi terjadi kontraksi volume sehingga penetrasi uap cepat

At asteam over- pressure of 1 bar (a non-SI unit of pressure, exactly equal to 100,000 Pascals, about equal to the atmospheric pressure at sea level)water boils at approximately 121°C

STERILISASI PANAS BASAH

AUTOKLAF

PENUNJUK TEKANAN

AUTOKLAF DI INDUSTRI

STERILISASI PANAS BASAH

STERILISASI DENGAN OTOKLAF1.Tahap Pengusiran : mengusir udara dari ruang otoklaf

2.Tahap Pemanasan : sampai suhu pembinasaan yang diinginkan

3.Tahap Kesetimbangan : pemerataan panas

4. Tahap pembinasaan : pembinasaan mo

5. Tahap penjaminan : 50% dari waktu keseimbangan

6. Tahap Jatuh : menurunkan tekanan (sampai uap habis)

7. Tahap pendinginan : Oven s.d suhu 40ºC

Otoklaf s.d suhu 80ºC

STERILISASI PANAS KERING

• Terjadi dehidrasi dan oksidasi• Perlu suhu tinggi dan waktu lama karena daya hantar 1/12

uap air• Panas harus dapat masuk melalui celah-celah barang,

jangan terlalu rapat atau berdesakan dalam ruang oven• Barang yang akan disterilkan harus dibersihkan dari partikel

dan pirogen• Barang yang akan disterilkan harus dilindungi terhadap

kontaminasi• Barang yang sudah disterilkan harus dipakai paling lambat

5 (lima) hari setelah disterilkan

HOT AIR OVEN DI INDUSTRI

STERILISASI MENGGUNAKAN GAS-Ethylene OxideEthylene oxide (C2H4O), sometimes called oxirane, is an organic alkylating agent whichfunctions as a very potent and highly penetrating gas. EO is effective when sterilisingpaper, cloth and most types of plastics. EO is capable of destroying most viruses,bacteria and fungi, including bacterial spores. It reacts with protoplasm and DNA,causing the clotting of proteins, and deactivationof enzymes and other biologicallyimportant components of a living organism.

The sterilisation cycle consists of:• a preconditioning phase, which is the treatment of the product prior to the

sterilisation cycle to attain a predetermined temperature and relative humidity throughout the load

• the actual sterilisation run, which is the exposure to EO in a sealed chamber. The key step here is the gas time, which is the time elapsed from the start of EO injection into the sterilisation chamber until the desired gas concentration is attained;

• the removal of EO• a post- sterilisation aeration period

STERILISASI DENGAN GAS

STERILISASI MENGGUNAKAN RADIASI

• Sinar Gama : energi elektromagnetik tinggi, isi sel mengalami ionisasiterbentuk radikal bebas, inti sel rusak > mati

• Sinar gama : daya penetrasi tinggi, tidak menaikkan suhu dan tidakmenyebabkan radioaktif

For this method of sterilisation, the reference absorbed dose is ≥25 kGy, Other doses may be used to achieve an SAL ≤10-6

STERILISASI DENGAN RADIASI

STERILISASI MENGGUNAKAN FILTRASI

Filtrasi : Proses pemisahan partikel dari suatu larutan dengan cara melewatkan

larutan tersebut melewati membran yang berpori

Partikel yang bisa disaring1. Partikel yang visible : Ø > 50 μm

2. Partikel yang invisible : Ø < 50 μm – 1μm

yang mengurangi kejernihan larutan

3. Partikel dengan Ø 0,2 μm, termasuk bakteri dan fungi

STERILISASI MENGGUNAKAN FILTRASI

•Proses pemisahan mikroorganisme dari produk tanpa

membunuh kontaminan mikroorganisme.

•Dapat digunakan untuk bahan-bahan yang tidak tahan panas.

•Penyaring mempunyai ukuran pori 0,22 μm atau lebih kecil.

•Sterility Assurance Level (SAL) :

1 10-3 sampai 5 10-4

Mekanisme Filtrasi

Gaya Listrik

Gravitasi

Hidrodinamik

Media Penyaring

1. Filter permukaan (screen filter )

2. Filter kedalaman (depth filter)

Media Penyaring

• Filter Permukaan :

❖Merupakan membran berpori

❖Sebagai Filter Akhir

❖Absolut

❖Bahan : Ester selulose (nitrat atau asetat), PVC, polipropilen, polikarbonatnilon dan polimer lain

• Filter Kedalaman :

❖Terdiri dari elemen fibrous

❖Sebagai pre filter

❖Tidak absolut

❖Bahan : Selulose, Kapas, Wool, Logam, Serabut, Karbon, Keramik

KLASIFIKASI FILTER PERMUKAAN

1. MICROPOROUS

- Ukuran pori : 1,0 ; 0,8 ; 0,65 ; 0.45 ; 0,22 ; 0,1 μm

- Metode Filtrasi : - Through flow

- Tangential flow

- Kegunaan : - Pemisahan partikel mekanis

- Sterilisasi filtrasi ( 0,22μm , 0,10μm)

2. ULTRAFILTRASI

- Ukuran : ± 5 nanometer

- Metode filtrasi : Tangential flow

- Kegunaan : - penyaringan molekuler

- penyaringan virus

- penyaringan koloid

- pemurnian air

3. REVERSE OSMOSIS

- Ukuran : ± 0,5 nanometer

- Metode filtrasi : Tangential flow

- Kegunaan : desalinasi , purifikasi

METODE STERILISASI BARUHIGH INTENSITY LIGHT • Pulsed light (PL) treatment generally consists of applying a series of high

intensity, short bursts of light pulses to kill microorganisms• PL is synonymous with the terms pulsed ultraviolet light (PUV), intense light

pulse (ILP), high-intensity broad-spectrum pulsed light (BSPL), high-intensity pulsed UV light (HIPL), or pulsed white light (PWL)

• PL technology involves the application of intense light in the form of short pulses on a target of interest to destroy bacteria, yeasts, molds, and viruses present therein

• PL has an electromagnetic spectrum similar to that of sunlight, ranging from ultraviolet (UV) to near infrared (IR) wavelengths. This range of electromagnetic radiation includes UV rays (λ = 200–400 nm; UV is again classified into UV-C: 200–280 nm, UV-B: 280–315 nm, UV-A: 315–400 nm), visible light (λ = 400–700 nm), and infrared (IR) rays (λ = 700–1100 nm).

METODE STERILISASI BARULOW TEMPERATURE PLASMA

- Menggunakan temperatur rendah sekitar 50 derajat celcius, untuk

material yang bersifat termolabile

- Pada umumny menggunakan gas H2O2 plasma

- The plasma contains reactive chemical species such as electrons, ions,

neutral molecules, and atoms, as well as charged species

BELAJAR MANDIRI

• Merangkum (Book Chapter)

Sterility, sterilisation and sterility assurance for pharmaceuticals

• Bab sterilisasi Uap dan Sterilisasi Filtrasi

(93-108 dan 143-154)

TUGAS TERSTRUKTUR

• POST TEST

• SOAL URAIAN

• WAKTU 1 JAM

• DITULIS TANGAN, DIKUMPULKAN DALAM BENTUK PDF FOTO