Considerando a importância da garantia de esterilidade em produtos médico-hospitalares, e conhecendo a necessidade de controle do processo esterilizante por óxido de etileno através de vários parâmetros dentre eles pelo sensor biológico, este trabalho teve como objetivo a padronização de alguns aspectos importantes do monitor biológico. Esporos de Bacillus subtilis var. niger foram obtidos em meios sólido e líquido sintético de esporulação, assim como adquiridos no comércio nacional, como suspensão. Seguiu-se a inoculação destes sobre suportes de papel, alumínio e plástico, com subsequente acondicionamento em embalagens protetoras, com o que se chegou à preparação dos indicadores biológicos. Foram testados, comparativamente, indicadores biológicos, em suporte de papel, adquiridos no comércio nacional e norte americano. As variáveis consideradas no preparo de monitores biológicos foram: natureza do suporte e da embalagem e dimensão de corpo de prova. Foram preparados 27 grupos de monitores biológicos, sendo 19 em suporte de papel, 4 em alumínio e 4 em plástico, constituindo assim 3 grupos múltiplos. A verificação da influência da natureza do suporte na resistência dos esporos foi através do processamento sub-letal de monitores biológicos, seguido de estudo de letalidade e cálculo dos valores de D. Com relação aos 19 grupos em suporte de papel, apesar da origem diferenciada dos esporos no tocante à fase de esporulação, seja quanto à natureza do meio de cultura, do ciclo ou do laboratório produtor, ou ainda dos bioindicadores de fabricantes distintos, não houve diferença estatisticamente significante na resistência dos esporos ao agente esterilizante. Houve diferença significativa na resistência dos esporos entre suportes de papel e plástico. Com relação à efetividade esterilizante do gás através de embalagens de natureza diferente foram testados monitores biológicos contendo bioindicadores em suporte de papel, após exposição dos mesmos ao ciclo sub-letal. Os valores de D obtidos evidenciaram a compatibilidade de diferentes embalagens com a esterilização por óxido de etileno, desde que respeitada a característica de porosidade. Num grupo adicional de monitores biológicos, utilizando papel como suporte em que a variável foi a dimensão dos corpos de prova o processo esterilizante foi por ciclo industrial seguido de recuperação dos esporos sobreviventes através de inoculação dos suportes em caldo tioglicolato, caldo caseina soja e este adicionado de azul de bromotimol. A capacidade promotora de crescimento destes 3 meios não apresentou diferenças. A eficácia esterilizante foi dependente do tamanho de corpos de prova. A determinação periódica do teor residual de gás nos corpos de prova, bem como a monitoração ambiental industrial indicaram a necessidade e importância da legislação em vigor, devendo haver plena obediência à mesma. / This study intended to standardize some of the important elements of biological indicators, taken in consideration the importance of sterility assurance of medical devices and knowing the necessity of Ethilene Oxide sterilization process control throught several parameters, among them the biological sensor. Spores of Bacillus .subtilis var. niger, were produced in chemically defined liquid and solid sporulation media, as well as purchased as suspension from local suppliers. The biological indicators were obtained after being inoculated on paper, aluminum foil and plastic carriers following by wrapping on protective packaging. In parallel biological indicators in paper carriers, purchased from local market and from United States suppliers were also tested. The variables considered on preparation of the biological monitors were: the nature of the carriers and packages used and the dimension of the test specimens. Twenty seven individual groups of biological monitors have been prepared, being 19 on paper carrier, 4 into aluminum foil and 4 into plastic, bringing to 3 multiple groups. The evaluation of the nature of the carrier on the spore resistance was done through the challange of the biological monitors to sub-lethal cycles, followed by lethality study and D value calculation. Within the 19 groups on paper carrier no significant statistical difference was observed in respect to spores resistance to the sterilization agent, in spite of the various sources of the spores, with respect to the sporulation stage, no matter the nature of culture media, the cycle or the generating laboratory, or even bioindicators from distinct manufacturers. There was an significant statistical difference on spores resistance between paper and plastic carriers. In respect to the gas sterilization effectiveness across packages of different nature, biological monitors were tested containing bioindicators in paper carriers, after their exposure to sub-lethal cycles. The D values obtained made patent the compatibility of distinct packages to ethilene oxide sterilization provided the porosity caracteristics are respected. In an additional group of biological, monitors, using paper as carrier and on that the dimension of the test specimens was the variable considered the sterilization process was an industrial cycle, followed by a surviving spores recovery through the carriers inoculation into thioglicolate broth, soybean-casein broth and also the last broth added with bromothymol blue. The growing promoting capacity of those 3 media did not show differences. The sterilization effectiveness was dependent to the dimension of the test specimens. The periodic determination of residual gas content on the test specimens, as well as the industrial environment monitoring denote the need and importance of the legislation in force, being imperative full compliance to the same.

Considerando a importância da garantia de esterilidade em produtos médico-hospitalares, e conhecendo a necessidade de controle do processo esterilizante por óxido de etileno através de vários parâmetros dentre eles pelo sensor biológico, este trabalho teve como objetivo a padronização de alguns aspectos importantes do monitor biológico. Esporos de Bacillus subtilis var. niger foram obtidos em meios sólido e líquido sintético de esporulação, assim como adquiridos no comércio nacional, como suspensão. Seguiu-se a inoculação destes sobre suportes de papel, alumínio e plástico, com subsequente acondicionamento em embalagens protetoras, com o que se chegou à preparação dos indicadores biológicos. Foram testados, comparativamente, indicadores biológicos, em suporte de papel, adquiridos no comércio nacional e norte americano. As variáveis consideradas no preparo de monitores biológicos foram: natureza do suporte e da embalagem e dimensão de corpo de prova. Foram preparados 27 grupos de monitores biológicos, sendo 19 em suporte de papel, 4 em alumínio e 4 em plástico, constituindo assim 3 grupos múltiplos. A verificação da influência da natureza do suporte na resistência dos esporos foi através do processamento sub-letal de monitores biológicos, seguido de estudo de letalidade e cálculo dos valores de D. Com relação aos 19 grupos em suporte de papel, apesar da origem diferenciada dos esporos no tocante à fase de esporulação, seja quanto à natureza do meio de cultura, do ciclo ou do laboratório produtor, ou ainda dos bioindicadores de fabricantes distintos, não houve diferença estatisticamente significante na resistência dos esporos ao agente esterilizante. Houve diferença significativa na resistência dos esporos entre suportes de papel e plástico. Com relação à efetividade esterilizante do gás através de embalagens de natureza diferente foram testados monitores biológicos contendo bioindicadores em suporte de papel, após exposição dos mesmos ao ciclo sub-letal. Os valores de D obtidos evidenciaram a compatibilidade de diferentes embalagens com a esterilização por óxido de etileno, desde que respeitada a característica de porosidade. Num grupo adicional de monitores biológicos, utilizando papel como suporte em que a variável foi a dimensão dos corpos de prova o processo esterilizante foi por ciclo industrial seguido de recuperação dos esporos sobreviventes através de inoculação dos suportes em caldo tioglicolato, caldo caseina soja e este adicionado de azul de bromotimol. A capacidade promotora de crescimento destes 3 meios não apresentou diferenças. A eficácia esterilizante foi dependente do tamanho de corpos de prova. A determinação periódica do teor residual de gás nos corpos de prova, bem como a monitoração ambiental industrial indicaram a necessidade e importância da legislação em vigor, devendo haver plena obediência à mesma. / This study intended to standardize some of the important elements of biological indicators, taken in consideration the importance of sterility assurance of medical devices and knowing the necessity of Ethilene Oxide sterilization process control throught several parameters, among them the biological sensor. Spores of Bacillus .subtilis var. niger, were produced in chemically defined liquid and solid sporulation media, as well as purchased as suspension from local suppliers. The biological indicators were obtained after being inoculated on paper, aluminum foil and plastic carriers following by wrapping on protective packaging. In parallel biological indicators in paper carriers, purchased from local market and from United States suppliers were also tested. The variables considered on preparation of the biological monitors were: the nature of the carriers and packages used and the dimension of the test specimens. Twenty seven individual groups of biological monitors have been prepared, being 19 on paper carrier, 4 into aluminum foil and 4 into plastic, bringing to 3 multiple groups. The evaluation of the nature of the carrier on the spore resistance was done through the challange of the biological monitors to sub-lethal cycles, followed by lethality study and D value calculation. Within the 19 groups on paper carrier no significant statistical difference was observed in respect to spores resistance to the sterilization agent, in spite of the various sources of the spores, with respect to the sporulation stage, no matter the nature of culture media, the cycle or the generating laboratory, or even bioindicators from distinct manufacturers. There was an significant statistical difference on spores resistance between paper and plastic carriers. In respect to the gas sterilization effectiveness across packages of different nature, biological monitors were tested containing bioindicators in paper carriers, after their exposure to sub-lethal cycles. The D values obtained made patent the compatibility of distinct packages to ethilene oxide sterilization provided the porosity caracteristics are respected. In an additional group of biological, monitors, using paper as carrier and on that the dimension of the test specimens was the variable considered the sterilization process was an industrial cycle, followed by a surviving spores recovery through the carriers inoculation into thioglicolate broth, soybean-casein broth and also the last broth added with bromothymol blue. The growing promoting capacity of those 3 media did not show differences. The sterilization effectiveness was dependent to the dimension of the test specimens. The periodic determination of residual gas content on the test specimens, as well as the industrial environment monitoring denote the need and importance of the legislation in force, being imperative full compliance to the same.

Recentes avanços nas ciências médicas têm contribuído significativamente para que novas tecnologias de materiais e processos tecnológicos ganhem espaço. No âmbito da esterilização de materiais poliméricos termossensíveis, empregados na fabricação de ampla gama de produtos médico-hospitalares, os processos que operam sob temperaturas compatíveis com estes materiais, gás óxido de etileno e radiação ionizante, agregam desvantagens importantes envolvendo, respectivamente, aspectos de toxicidade ocupacional, ambiental e ao paciente, bem como alterações intrínsecas aos mesmos. O processo inovador e potencialmente compatível por gás plasma representa promissora alternativa, onde o agente letal agrega entidades altamente reativas provenientes de gás ionizado por aplicação de descarga elétrica e originalmente desprovido de atividade microbicida. O presente trabalho teve por objetivo proceder a estudos que permitam conhecimento da eficácia esterilizante de processos empregando plasma de O2 puro e sua mistura com H2O2 em produtos médico-hospitalares de natureza polimérica, configuração tubular, longa extensão e calibre reduzido. Os lumens desses materiais foram preenchidos com suportes vítreos (lamínulas de 8 x 18mm) intencionalmente contaminados com biocargas restritas de Bacillus subtilis var. niger ATCC 9372, que atuaram como biosensores, constituindo os monitores biológicos. Esses dispositivos foram submetidos a ciclos por plasma sob distintas combinações de parâmetros envolvendo distintos sistemas (RIE e ICP), potências de rádio-freqüência e tempos de exposição sub-letais. Após os ciclos esterilizantes, os monitores biológicos foram abertos e submetidos à análise microbiológica para a enumeração de possíveis esporos sobreviventes, usando o método do número mais provável (NMP), possibilitando o cálculo dos valores D (principal parâmetro de resistência de uma população microbiana). Adicionalmente, foram objeto de investigação polímeros distintos utilizados na confecção de produtos médico-hospitalares, a fim de esclarecer a influência do plasma sobre as características intrínsecas desses materiais. Foram selecionados o poli (cloreto de vinila) - PVC, polietileno de alta densidade (HDPE), polipropileno (PP), poliuretano (PUR) e policarbonato (PC). As amostras foram expostas em ambos sistemas de plasma (RIE e ICP) usando gás O2 puro e sua mistura gasosa O2/H2O2, potências de RF de 150W e 300W e tempo de exposição de 30 min. As amostras foram submetidas a espectroscopia fotoacústica no infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, microanálise e perfilometria a fim de avaliar possíveis danos aos polímeros expostos, assim como citotoxicidade in vitro para esclarecer sobre a biocompatibilidade dos mesmos. Os resultados demonstraram que a eficácia esterilizante do plasma foi dependente do calibre dos monitores biológicos e das potências de RF aplicadas. Os menores valores D foram obtidos para os monitores biológicos de maior calibre (7mm) e potências de 150W/300W em ambos sistemas RIE e ICP, respectivamente. A mistura gasosa O2/H2O2 apresentou maior efeito microbicida quando comparada ao O2 puro em ambos sistemas de plasma. Paralelamente, a exposição ao plasma levou à modificação em nível superficial (oxidação e aumento da rugosidade) para todos os polímeros expostos. Foi observado efeito mais agressivo quando usando plasma gerado em sistema ICP usando mistura gasosa O2/H2O2. Os dados sugerem que a massa interna ou bulk de todos as amostras não foi afetada, assim como as alterações observadas não promoveram modificação na biocompatibilidade dos polímeros estudados. / The sterilization of heat sensitive materials like medical devices made of polymers has been under intense investigation regarding new technologies and sterilization agents, as far as mechanical problems and innocuity of currency processes such as ionizing radiation and ethylene oxide gas, respectively, are concerned. Plasma sterilization of medical devices is emerging as an attractive substitute to conventional sterilization technologies, once is recognized as an atoxic and low-temperature process. It uses different gases that are activated by an electrical discharge, generating reactive species which promote lethal effect on microorganisms. In this work, it was performed experimental studies to evaluate the sterilization effectiveness of pure O2 and O2/H2O2 mixture gas plasma against a standard load of 103 Bacillus subtilis var. niger ATCC 9372 spores inoculated on 8 x 18mm glass carriers placed inside and in central position of PVC catheters 64cm long with internal diameters of 7mm and 1mm. These assemblages simulated the challenge of medical devices as biological monitors. The gas plasma sterilization efficiency was studied as a function of plasma systems (RIE and ICP), radio frequency powers and sub-lethal exposition times. After sterilization, the biological monitors were disassembled and the survivors were growth in trypticase soy broth using the most probable number (MPN) technique. Hence, it was possible to calculate the time D required to decrease a given population by a factor of 10 (90% reduction). On the other hand, there was a need to evaluate the safety of plasma sterilization in terms of polymer damage. Materials used in this study were: polyvinylchloride (PVC), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), polyurethane (PUR) and polycarbonate (PC). Samples were exposed to pure O2 and O2/H2O2 plasma sterilization using both plasma systems (RIE and ICP), radio frequency powers of 150W/300W and exposition time of 30 minutes. Fourier transform infrared photoacoustic spectroscopy (FT-IR/PAS), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and profilometry, which are surface and bulk characterization techniques, were used to study plasma sterilization polymers compatibility, as well as \"in vitro\" citotoxicity to acess the biocompatibility of exposed polymers. The results demonstrated that plasma antimicrobial activity depended on the inside catheters diameter and radio frequency powers. The smallest D values were obtained when using biological monitors of 7mm of internal diameter and 150W/300W of RF powers, in, respectively, RIE/ICP systems. The mixture O2/H2O2 exhibited higher microbicidal efficacy than pure O2 in both plasma systems. In addition, both plasma systems led to near-surface layers modification, with the increase of roughness and surface oxidation of all the polymers studied. ICP system and O2/H2O2 mixture were more effective to induce the surface modifications observed. The bulk of all polymers showed not to be affected by all plasma conditions used and the surface alterations did not affected the biocompatibility of all the polymers studied.

Recentes avanços nas ciências médicas têm contribuído significativamente para que novas tecnologias de materiais e processos tecnológicos ganhem espaço. No âmbito da esterilização de materiais poliméricos termossensíveis, empregados na fabricação de ampla gama de produtos médico-hospitalares, os processos que operam sob temperaturas compatíveis com estes materiais, gás óxido de etileno e radiação ionizante, agregam desvantagens importantes envolvendo, respectivamente, aspectos de toxicidade ocupacional, ambiental e ao paciente, bem como alterações intrínsecas aos mesmos. O processo inovador e potencialmente compatível por gás plasma representa promissora alternativa, onde o agente letal agrega entidades altamente reativas provenientes de gás ionizado por aplicação de descarga elétrica e originalmente desprovido de atividade microbicida. O presente trabalho teve por objetivo proceder a estudos que permitam conhecimento da eficácia esterilizante de processos empregando plasma de O2 puro e sua mistura com H2O2 em produtos médico-hospitalares de natureza polimérica, configuração tubular, longa extensão e calibre reduzido. Os lumens desses materiais foram preenchidos com suportes vítreos (lamínulas de 8 x 18mm) intencionalmente contaminados com biocargas restritas de Bacillus subtilis var. niger ATCC 9372, que atuaram como biosensores, constituindo os monitores biológicos. Esses dispositivos foram submetidos a ciclos por plasma sob distintas combinações de parâmetros envolvendo distintos sistemas (RIE e ICP), potências de rádio-freqüência e tempos de exposição sub-letais. Após os ciclos esterilizantes, os monitores biológicos foram abertos e submetidos à análise microbiológica para a enumeração de possíveis esporos sobreviventes, usando o método do número mais provável (NMP), possibilitando o cálculo dos valores D (principal parâmetro de resistência de uma população microbiana). Adicionalmente, foram objeto de investigação polímeros distintos utilizados na confecção de produtos médico-hospitalares, a fim de esclarecer a influência do plasma sobre as características intrínsecas desses materiais. Foram selecionados o poli (cloreto de vinila) - PVC, polietileno de alta densidade (HDPE), polipropileno (PP), poliuretano (PUR) e policarbonato (PC). As amostras foram expostas em ambos sistemas de plasma (RIE e ICP) usando gás O2 puro e sua mistura gasosa O2/H2O2, potências de RF de 150W e 300W e tempo de exposição de 30 min. As amostras foram submetidas a espectroscopia fotoacústica no infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, microanálise e perfilometria a fim de avaliar possíveis danos aos polímeros expostos, assim como citotoxicidade in vitro para esclarecer sobre a biocompatibilidade dos mesmos. Os resultados demonstraram que a eficácia esterilizante do plasma foi dependente do calibre dos monitores biológicos e das potências de RF aplicadas. Os menores valores D foram obtidos para os monitores biológicos de maior calibre (7mm) e potências de 150W/300W em ambos sistemas RIE e ICP, respectivamente. A mistura gasosa O2/H2O2 apresentou maior efeito microbicida quando comparada ao O2 puro em ambos sistemas de plasma. Paralelamente, a exposição ao plasma levou à modificação em nível superficial (oxidação e aumento da rugosidade) para todos os polímeros expostos. Foi observado efeito mais agressivo quando usando plasma gerado em sistema ICP usando mistura gasosa O2/H2O2. Os dados sugerem que a massa interna ou bulk de todos as amostras não foi afetada, assim como as alterações observadas não promoveram modificação na biocompatibilidade dos polímeros estudados. / The sterilization of heat sensitive materials like medical devices made of polymers has been under intense investigation regarding new technologies and sterilization agents, as far as mechanical problems and innocuity of currency processes such as ionizing radiation and ethylene oxide gas, respectively, are concerned. Plasma sterilization of medical devices is emerging as an attractive substitute to conventional sterilization technologies, once is recognized as an atoxic and low-temperature process. It uses different gases that are activated by an electrical discharge, generating reactive species which promote lethal effect on microorganisms. In this work, it was performed experimental studies to evaluate the sterilization effectiveness of pure O2 and O2/H2O2 mixture gas plasma against a standard load of 103 Bacillus subtilis var. niger ATCC 9372 spores inoculated on 8 x 18mm glass carriers placed inside and in central position of PVC catheters 64cm long with internal diameters of 7mm and 1mm. These assemblages simulated the challenge of medical devices as biological monitors. The gas plasma sterilization efficiency was studied as a function of plasma systems (RIE and ICP), radio frequency powers and sub-lethal exposition times. After sterilization, the biological monitors were disassembled and the survivors were growth in trypticase soy broth using the most probable number (MPN) technique. Hence, it was possible to calculate the time D required to decrease a given population by a factor of 10 (90% reduction). On the other hand, there was a need to evaluate the safety of plasma sterilization in terms of polymer damage. Materials used in this study were: polyvinylchloride (PVC), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), polyurethane (PUR) and polycarbonate (PC). Samples were exposed to pure O2 and O2/H2O2 plasma sterilization using both plasma systems (RIE and ICP), radio frequency powers of 150W/300W and exposition time of 30 minutes. Fourier transform infrared photoacoustic spectroscopy (FT-IR/PAS), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and profilometry, which are surface and bulk characterization techniques, were used to study plasma sterilization polymers compatibility, as well as \"in vitro\" citotoxicity to acess the biocompatibility of exposed polymers. The results demonstrated that plasma antimicrobial activity depended on the inside catheters diameter and radio frequency powers. The smallest D values were obtained when using biological monitors of 7mm of internal diameter and 150W/300W of RF powers, in, respectively, RIE/ICP systems. The mixture O2/H2O2 exhibited higher microbicidal efficacy than pure O2 in both plasma systems. In addition, both plasma systems led to near-surface layers modification, with the increase of roughness and surface oxidation of all the polymers studied. ICP system and O2/H2O2 mixture were more effective to induce the surface modifications observed. The bulk of all polymers showed not to be affected by all plasma conditions used and the surface alterations did not affected the biocompatibility of all the polymers studied.