Sterilizacija etilen oksidom je metoda gasne sterilizacije koja ima široku primenu u sterilizaciji termolabilnih medicinskih materijala i ostalih materijala koji su osetljivi na visoke temperature. Etilen oksid izrazito visoko antimikrobno dejstvo ima zahvaljujući sposobnosti difuzije kroz različite materijale i sposobnosti prodiranja do teško dostupnih delova predmeta koji se sterilišu. Pored široke primene u industiji medicinskih uređaja zbog svoje efikasnosti, kao i zbog toga što ne oštećuje materijale, može se primenjivati i u tretmanu predmeta od drveta koji su infestirani drvnim štetočinama. Imajući u vidu efikasnost etilen oksida u sterilizaciji i fumigaciji, visoku sposobnost difuzije kroz drvo, efikasnost procesa na temperaturi od 30^oC i relativnoj vlažnosti od 60% u toku ciklusa, nizak rizik od oštećenja tretiranog materijala, ovaj tretman pogodan je za antikvitetne predmete, muzejske eksponate, predmete od drveta u verskim objektima, kao i za druge predmete koji imaju veliku umetničku i materijalnu vrednost, a mogu biti ugroženi od propadanja delovanjem drvnih štetočina, gljivica i bakterija.

Etilen oksid je gas koji se primenjuje u procesima hladne sterilizacije i fumigacije. Predstavlja efikasan sterilizant zbog karakteristične visoke difuzije kroz čvrste materijale. Baktericidno dejstvo etilen oksida dokazano je 1929. godine od kada se i primenjuje. U početku se primenjivao za sterilizaciju začina, a potom za procese sterilizacije na niskim temperaturama termolabilnog medicinskog materijala, kao i za sterilizaciju lekova u farmaceutskoj industriji. Efikasanost etilen oksida u eliminisanju mikroorganizama, kompatibilnost postupka sa većinom materijala, sposobnost difuzije kroz meterijal, uključujući i drvo, a naročito  uspešnost procesa na niskoj temperaturi su faktori zbog kojih je našao i primenu u tretmanu fumigacije nameštaja, antikviteta, muzejskih eksponata i drugih predmata od drveta koji su infestirani drvnim štetočinama.

Karakteristike gasa:

Etilen oksid je najprostiji ciklični etar, poznat još i kao epoksietan, bezbojni gas nekarakterističnog aromatičnog mirisa, izuzetno zapaljiv na sobnoj temperaturi pri normalnom atmosferskom pritisku. Na temperaturi ispod 11^oC prelazi u bezbojnu tečnost, a tačka ključanja mu je 10,7^oC. Visoko svojstvo difuzije kroz čvrste materijale zasnovano je baš na niskoj tački ključanja. Za primenu etilen oksida u procesima sterilizacije i fumigacije koristi se smeša etilen oksida i ugljen dioksida u razmeri 9:1, poznatija kao ETOX.

Ova smeša je sladunjavog mirisa, ne nagriza metale, boje i lakove, lako prodire kroz različite materijale, a da pri tome ne dolazi do oštećenja materijala ni ambalaže, ima snažno baktericidno dejstvo i izuzetno je jak insekticid koji uništava insekte u svim razvojnim stadijumima. Sve navedeno se postiže pri temperaturi većoj od 20^oC i relativnoj vlažnosti već od 40%. Uzimajući u obzir navedene karakteristike ETOX-a, a za materijale od plastike, polimerne smole i opreme koja ima ugrađene elektronske uređaje ovaj proces sterilizacije je najadekvatniji.

Efikasnost i pouzdanost sterilizacije etilen oksidom rezlutat su izuzetno jakog baktericidnog, virucidnog i fungicidnog svojstva ovog gasa. Visoka antimikrobna svojsta su rezultat sposobnosti alkilacije bočnih lanaca ćelijskih enzima ili nukleinskih kiselina, tj. zamene vodonikovih atoma sa hidroksietil grupama koje narušavaju normalan ćelijski metabolizam i reproduktivne procese, što čini zahvaćene mikroorganizame neodrživim. Sterilizacija i fumigacija etilen oksidom obavlja se u specijalnim komorama koje rade na principu stvaranja vakuma. Pod uticajem vakuma, gas u komori trenutno prodire kroz materijal i ispunjava celokupnu zapreminu komore. Za uspešan proces sterilizacije i fumigacije potrebno je da budu ispunjeni određeni uslovi, i to: sve što se steriliše treba da bude upakovano u ambalažu koja je propustljiva za gas, koncentracija gasa treba da bude 550 g/m³, temperatura u toku ciklusa 30^oC, relativna vlažnost 60% i vreme ekspozicije materijala 6 sati.

Opis procesa:

Imajući u vidu složenost procesa, sterilizacioni blok u kome se obavlja sterilizacija i fumigacija etilen oksidom zahteva pravilno dizajniran prostor u kome su smeštene vakum komore, posedovanje adekvatne opreme, jasno definisan postupak rada u svim fazama sterilizacije, kontinuirane provere i etaloniranja mernih instrumenata, kao i stručni kadar koji je obučen za rad sa etilen oksidom. U prostoru je neophodno prisustvo detektora za etilen oksid koji kontinurano prate koncentraciju gasa u radnom prostoru. Proces se obalja u pet zasebnih faza, i to: prekondicioniranje, kondicioniranje, ekspozicija, neutralizacija i aeracija. Vreme trajanja ciklusa, u svim fazama, iznosi osamdeset sati i to: faze prekondicioniranja i kondicioniranja traju dva sata, ekspozicija gasom šest sati, neutralizacija jedan sat i faza aeracije koja traje sedamdeset dva sata.

1. Prekondicioniranje

Prekondicioniranje je faza pripreme materijala za proces sterilizacije. Po prijemu materijala, kutije se obeležavaju nalepnicama koje sadrže podatke korisnika i indikator traku za kontrolu prisutnosti gasa. Nakon toga se smeštaju u prostor za prekondicioniranje gde se obavlja zagrevanje materijala na temperaturu iznad 20 ^oC i vlaženje na 60%. Ovaj postupak se izvodi u cilju izjedaačvanja temperature i vlage materijala sa vrednostima parametara ciklusa. Ovako pripremljen materijal obezbeđuje bolje uslove za lakšu difuziju gasa, što ima za cilj kraće vreme trajanja ciklusa. Vreme potrebno za prekondicioniranje je u proseku dva sata, ali može biti i duže u zavisnosti od vrste materijala, kao i spoljašnje temperature i vlažnosti vazduha.

2. Kondicioniranje

Nakon završene faze prekondicioniranja, materijal se prebacuje u vakum komoru u kojoj se i odvija proces sterilizacije, odnosno fumigacije. Po ubacivanju materijala u komoru, prvi korak u ovoj fazi je izvlačenje vazduha iz komore i stvaranje vakuma od -0.8 bara. Inicijalni nivo vakuma je bitan faktor, zbog toga što mogući ostaci vazduha u materijalu ometaju difuziju gasa kroz materijal, a to negativno utiče na efikasnost samog procesa.

Nakon vakumiranja, komora se zagreva na temperaturu od 30 ^oC i ubrizgava se vodena para u cilju postizanja relativne vlažnosti u komori od 60%. Ovlaživanje se vrši pod vakumom, a pre uvođenja gasa jer molekuli vodene pare sporije difunguju kroz materijal u odnosu na molekule etilen oksida. Kada su postignuti i stabilizovani svi parametri, pristupa se uvođenju gasa u komoru.

3. Ekspozicija

Količina gasa neophodna za uspešan ciklus je 550 mg/m³, a doziranje se obavlja kroz zatvoreni sistem koji uključije odmeravanje gasa u tečnom agregatnom stanju i prevođenje u gasovito. Zbog ranije postignutog vakuma u komori i otvorenih ventila na sistemu cevi između komore i dozatora gasa, u momentu promene etilen oksida u gasovito agregatno stanje, biva uvučen u komoru. Vreme ekspozicije se računa od momenta ubacivanja celokupne količine gasa neophodne za proces, i iznosi šest sati.

4. Neutralizacija

Posle završene ekspozicije, etilen oksid se sistemom cevi propušta kroz sud u kome se nalazi rastvor 5% sumporne kiseline. U kontaktu etilen oksida sa rastvorom dolazi do hemijske reakcije u kojoj se etilen oksid prevodi u etilen glikol. Faza neutralizacije traje dok se ne neutralise celokupna količina uvedenog gasa u komoru.

5. Aeracija

Aeracija ili provetravanje materijala obavlja se pod kontrolisanim uslovima u zasebnom prostoru koji ima ugrađen sistem ventilacije i senzorsko praćenje koncentracije etilen oksida u prostoru. U ovoj fazi, iz materijala se oslobađaju rezidue gasa, koje moraju biti evakuisane iz prostora sistemom ventilacije. Vreme provetravanja zavisi od više faktora, a najznačajni su vrsta materijala, količina materijala, vrsta primarnog pakovanja, kao i vrsta sekundarnog pakovanja. Ova faza ciklusa traje sedamdeset dva sata i ujedno je vremenski najduža faza. Po isteku ovog vremena, u materijalu nema rezidua gasa i može se bezbedno koristiti.

Kontrola uspešnosti procesa:

Za potvrdu uspešnosti procesa sterilizacije i fumigacije potrebno je dokazati da su svi faktori koji su neophodni za uspešan proces bili i postignuti. Ovo se postiže postavljanjem fizičkih, hemijskih i biološkoh kontrola u komoru. Fizičke kontrole u obliku indikator traka lepe se na svako pojedinačno pakovanje u fazi prekondicioniranja, a promena boje na indikatoru dokazuje da je pakovanje bilo u kontaktu sa gasom. Hemijske integrator trake postavljaju se na uglovima i u sredini komore između pakovanja, a promena boje dokazuje da su bili ispunjeni svi parametri za uspešnost procesa (temperatura, vlaga, vakum, koncentracija gasa i vreme ekspozicije). Biološki indikatori u obliku ampula sa sporama Bacillus atropheus, nakon obavljene sterilizacije ili fumigacije, inkubiraju se 48 sati na temperaturi od 37 ^oC i ukoliko nema porasta, podloga u ampuli ne menja boju. Odsustvo promene boje podloge dokazuje uspešnost celog procesa.

Sistem monitoringa parametara procesa:

Pored opisanih kontrola, značajnu ulogu ima i fizičko praćenje parametara procesa u realnom vremenu tokom trajanja ciklusa. Ovaj sistem je od suštinskog značaja za dokazivanje stabilnosti postignutih parametara neophodnih za uspešnost ciklusa, što je od izuzetne važnosti za ranu detekciju eventualnih kvarova opreme. Ovim sistemom obezbeđuje se kontinurano praćenje vrednosti temperature, vlage i vreme trajanja u svim fazama ciklusa (prekondicioniranje, kondicioniranje, ekspozicija, neutralizacija i aeracija). Vrednosti prametara se prikazuju tabelarno i grafički u svakom minutu trajanja ciklusa. Ovakav sistem, osim kontinuiranog monitoringa obezbeđuje i pisani trag o ispunjenosti svih parametara, što pored biološke kontrole predstavlja i dodatni dokaz uspešnosti procesa sterilizacije i fumigacije.