Richtig autoklaviert mit dem Dampfsterilisationsverfahren

Um Flüssigkeiten, Festkörper und biologische Gefahrenstoffe zu sterilisieren, kommt zumeist das Dampfsterilisationsverfahren zum Einsatz. Dafür wird ein Laborautoklav eingesetzt, der nachweislich reproduzierbare Ergebnisse erzeugen muss. Wie die richtige Bedienung eines Autoklavs aussieht, welche Stoffe darin autoklaviert werden dürfen und worauf Sie hinsichtlich der Ausstattung sowie der gesetzlichen Vorgaben achten müssen, lesen Sie hier.

Was kann autoklaviert werden?

Das Autoklavieren per Dampfsterilisation zählt nicht nur zu den zuverlässigsten Sterilisationsverfahren, sondern zeichnet sich auch durch eine große Bandbreite an Stoffen aus, die autoklaviert werden können.

Das Gerät funktioniert folgendermaßen: Druck und Hitze zersetzen die Zellen der unerwünschten Mikroorganismen. Geeignet ist das Verfahren sowohl für Festkörper und Flüssigkeiten als auch für biologische Stoffe, sodass der Autoklav beispielsweise in den folgenden Bereichen eingesetzt wird:

• Medizin: Medizinische Instrumente, Operationswäsche, Tupfer
• Biologie: Aufbereitung von histologischen Schnitten, Nährmedien
• Lebensmittel- und Tierindustrie: Menüschalen, Suppen, Eintöpfe

Aufbau des Autoklavs

Prinzipiell lässt sich der Aufbau eines Autoklavs mit dem eines Schnellkochtopfes vergleichen:  Der Autoklav ist ein gasdicht verschließbarer Druckbehälter, der mit einem luftdicht verschließbaren Deckel ausgestattet ist. Üblicherweise besitzt das Autoklaviergerät aus Stabilitätsgründen eine Zylinderform.

Ein Thermometer und ein Manometer dienen als Anzeigeinstrumente, die die Druckbeaufschlagung und die Temperatur im Inneren des Geräts überwachen. Der Druck wird ganz einfach über die Erzeugung von Dampf im Autoklav oder durch das Einleiten von Dampf aufgebaut. Je nach Anforderungen kommen verschiedene Größen infrage, die von wenigen Litern bis zu mehreren Hundert Litern reichen können.

So wird autoklaviert: Funktionsweise und Verfahren bei Festkörpern

Sollen Festkörper autoklaviert werden, ist vor allem die Unterscheidung zwischen Feststoffen mit Hohlkörpern und solchen ohne entsprechende Hohlräume zu achten. Während bei Feststoffen ohne Hohlkörper ein einfaches Strömungs- oder Gravitationsverfahren eingesetzt werden kann, muss beim Vorhandensein von Hohlräumen zuerst die überschüssige Luft entfernt werden. Das passiert mithilfe eines fraktionierten Vorvakuums.

Die tatsächliche Betriebszeit zur Sterilisation von Festkörpern ist ebenfalls vom Verfahren abhängig und kann sich unterscheiden. Muss zuerst entlüftet werden, verlängert sich der Zeitraum entsprechend. Für Festkörper funktioniert das Autoklavieren in drei grundsätzlichen Schritten:

• Entlüftungsphase: Entlüften Sie die Sterilisationskammer komplett, nachdem Sie das Gut gründlich gereinigt und in die Kammer gefüllt haben. Verwenden Sie das bewährte fraktionierte Vorvakuum, sofern es sich um Gegenstände mit Hohlkörpern handelt (man denke etwa an Pipetten-Spitzen oder leere Glaswaren).
• Sterilisierphase: Es folgt die Sterilisationsphase, bei der das Gut bei 121°C für 20 Minuten oder bei 134°C für 5 Minuten sterilisiert wird. Natürlich sollten Sie die Einstellung auf das Sterilisationsgut anpassen, bei denen auch andere Zeit- und Temperaturkombinationen infrage kommen.
• Trocknungsphase: Am Schluss wird die Trocknung durchgeführt. Hierfür wird der Dampf in der Kammer abgesogen und der Druck auf mindestens 120 bar erhöht, wodurch ein Trocknungsvakuum entsteht.

So wird autoklaviert: Funktionsweise und Verfahren bei Flüssigkeiten

Sollen hingegen Flüssigkeiten autoklaviert werden, unterscheiden sich die Arbeitsschritte etwas von jenen bei Feststoffen. Eine solche Sterilisation wird zum Beispiel dann notwendig, wenn es sich um flüssige Stoffe handelt, die über 100 °C aufgeheizt werden müssen, um den Siedepunkt zu erreichen. Orientieren Sie sich bei dieser Variante an den folgenden Arbeitsschritten:

Aufheizphase und Ausgleichzeit

Zuerst muss die vorgegebene Temperatur in der Flüssigkeit erreicht werden. Dies wird als Aufheizphase bezeichnet. Hierbei ist es elementar, auf die Größe und den Füllstand des Geräts zu achten – andernfalls drohen Ereignisse wie Überkochen, Siedeverzug oder sogar Bersten des Behälters.

Einige Autoklaven sind inzwischen mit einer Temperaturmessung in einem Referenzgerät ausgestattet, die diesen Schritt erleichtern soll. Die verstrichene Zeit bis zu dem Punkt, an dem die Temperatur im Druckbehälter des Geräts jener der Flüssigkeit entspricht, wird als Ausgleichszeit bezeichnet. Ist dieser Ausgleich erreicht, kann mit  der Sterilisierphase begonnen werden.

Sterilisierphase

Es folgt die eigentliche Sterilisation der Flüssigkeit, die den Regularien der DIN EN 61010-2-040 entsprechen muss. Die Sterilisationsphase beginnt dann, wenn die gewünschte Temperatur im Druckbehälter des Geräts erreicht ist und dauert so lange, bis der vorher eingestellte Zeitraum verstrichen ist. Die Ausgleichszeit zählt noch nicht zur Sterilisationszeit!

Kühlphase

Ist die Flüssigkeit autoklaviert, folgt schließlich die Kühlphase. Diese reicht bis zu einer sicheren Entnahmetemperatur des sterilisierten Guts. Hierbei können zwei Kühlsysteme unterschieden werden:

• Evaporation: Bei der häufiger implementierten Evaporation wird die Flüssigkeit in der Kühlphase gekocht. Entweder erfolgt die Selbstabkühlung durch einen langsamen Dampfablass, durch einen Ventilator oder durch eine Wasserkühlung ohne Stützdruck. Allerdings zieht das Kochen einen Flüssigkeitsverlust nach sich, und auch das Risiko des Überkochens steigt. Daher ist diese Kühlung nur bei offenen Gefäßen empfehlenswert.
• Radiation: Dem gegenüber steht die Kühlung durch Radiation, bei der die Wärme aus der Flüssigkeit abgestrahlt wird. Dafür wird ein Stützdruck durch außenliegende Kühlschlangen erzeugt, weshalb ein Kochen der Flüssigkeit nicht nötig ist. Diese Kühlung ist mit weniger Nachteilen versehen und erlaubt einen erheblichen Produktivitätsgewinn, ist im Zweifelsfall aber teurer in der Anschaffung.

So wird autoklaviert: Funktionsweise und Verfahren bei biologischen Stoffen

Dritter im Bunde sind biologische Stoffe, die ebenfalls autoklaviert werden können. Da GVOs (gentechnisch veränderte Organismen) vor einer Entsorgung inaktiviert werden müssen, schreibt der Gesetzgeber das ausschließliche Autoklavieren dieser Güter vor. Gleiches gilt für kontaminierte Laborabfälle, selbst wenn diese nicht gentechnisch verändert wurden.

Sollen biologische Stoffe autoklaviert werden, muss das Gerät passende technische Ausstattungen besitzen. Nicht selten sind diese bei der Bestellung gesondert zu beauftragen. In der Regel ist eine Filtration enthalten, die Mikroorganismen zurückhält.

Was darf nicht autoklaviert werden?

Allerdings gibt es auch einige Gegenstände und Flüssigkeiten, die auf keinen Fall autoklaviert werden dürfen. Die Gründe hierfür können unterschiedlich sein und von einer einfachen Resistenz gegen die Sterilisation bis hin zu einer Gefahr für das Bedienpersonal oder den Autoklaven reichen. Zu den Dingen, die nicht autoklaviert werden dürfen, zählen insbesondere die folgenden:

• Chemikalien mit gefährlichen Eigenschaften: Sind Chemikaline etwa entzündlich, explosiv, korrosiv oder toxisch, so müssen sie durch ein geschultes Sicherheitspersonal entsorgt werden. Ein Autoklavieren kommt nicht infrage, was beispielsweise auch für Bleichmittel oder Nitrocellulose gilt.
• Scharfe Gegenstände: Sollen Spritzen, Nadeln, Glasstücke oder Skalpelle entsorgt werden, muss keine vorherige Sterilisation durchgeführt werden. Stattdessen werden scharfe Gegenstände gesondert entsorgt.
• Biotoxine: Biotoxine wie Prionen sind schlichtweg resistent gegen eine Sterilisation, weshalb der Vorgang des Autoklavierens nicht zielführend wäre.
• Tierische oder humane Zellstoffe: Diese fallen unter die Kategorie des pathologischen Abfalls und können mit einem Autoklaviergerät schlichtweg nicht sterilisiert werden. Stattdessen werden sie üblicherweise verbrannt.

Sterilisation durch autoklavieren: Anleitung

Damit ein optimaler Sterilisationsprozess gewährleistet ist, sollten Sie beim Betrieb des Autoklavs auf einige wichtige Schritte achten. Diese haben wir Ihnen im Folgenden als Anleitung zusammengefasst.

Prüfung des Geräts

Stellen Sie zuerst sicher, dass das Autoklaviergerät betriebsbereit ist. So dürfen etwa keine Beschädigungen vorhanden sein. Etwaiges loses Material muss eingewickelt oder verpackt werden, und alle Behälter müssen geöffnet sein, ansonsten riskieren Sie beim Autoklavieren, dass Hohlkörper entstehen und es zu einem Bersten kommt. Verwenden Sie im Gerät nur hitzeresistente Kunststoffe und versehen Sie alle Gegenstände mit einem Autoklavierband.

Beladen des Dampfsterilisationsgeräts

Ist die Prüfung des Geräts abgeschlossen, folgt das eigentliche Beladen mit dem Sterilisationsgut. Auch hierbei müssen geschlossene Behälter und luftgefüllte Räume vermieden werden. Tragen Sie passende Schutzkleidung (inklusive Augenschutz und geschlossenen Schuhen!) und platzieren Sie das Autoklaviergut in einem guten Abstand im Innenraum des Dampfsterilisators. Prüfen Sie vor dem Betrieb, ob der Deckel ordnungsgemäß verschlossen wurde.

Programmauswahl: Die richtige Autoklav-Temperatur einstellen

Wählen Sie danach das passende Programm für Ihren Autoklavierzyklus aus. Inzwischen haben sich bei den meisten Geräten zwei Programme durchgesetzt:

Temperatur für autoclave: 121°C bei 20 Minuten und 2.1 bar Absolutdruck

Temperatur für autoclave: 134°C bei 3 Minuten und 3 bar Absolutdruck

Hinzu kommen auch einige Testprogramme, die der Wartung des Autoklaviergeräts dienen. Dadurch kann etwa festgestellt werden, ob der Sterilisator dicht ist und richtig entlüftet. Insbesondere die folgenden beiden Testprogramme sollten regelmäßig durchgeführt werden:

Vakuumtestprogramm: Mindestens einmal pro Woche zur Überprüfung der Dichtigkeit des Geräts

Bowie-Dick-Testprogramm: Täglich vor Betriebsbeginn als Luftentfernungs- und Dampfdurchdringungstest

Entladen

Nach dem Sterilisieren können Sie den Autoklaven bereits entladen. Öffnen Sie das Gerät erst dann, wenn der Autoklavierzyklus vollständig abgeschlossen ist und sowohl der Druck als auch die Temperatur auf ein sicheres Niveau gesunken sind. Öffnen Sie den Deckel einen Spalt und lassen Sie den verbleibenden Dampf entweichen.

Sonderfall: Handeln bei Fehlfunktionen oder Unfällen

Wie bei anderen technischen Gerätschaften kann es auch bei einem Autoklaviergerät zu Fehlfunktionen und Unfällen kommen. Zeichnen Sie diese immer in einem Logbuch auf und versuchen Sie unter keinen Umständen, das Gerät selbstständig zu reparieren – es drohen Verletzungen. Berichten Sie alle Vorfälle Ihrem Vorgesetzten und entfernen Sie ausgetretene Flüssigkeit vor jeder neuerlichen Benutzung des Geräts.

Qualifizierung und Validierung

Damit ein Autoklav überhaupt in Betrieb genommen werden darf und seine Leistungsfähigkeit sowie die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse sichergestellt werden kann, sind eine Qualifizierung zu Betriebsbeginn und eine regelmäßige Validierung erforderlich. Dies ist gesetzlich vorgeschrieben – weitere Informationen dazu finden Sie in unserem Blog zur Validierung von Autoklaven.

Gliederung der Prozesse

Die Qualifizierung des Autoklaviergeräts wird zu Betriebsbeginn durchgeführt und zeigt an, ob das Gerät für die geplante Verwendung geeignet ist. Hierbei wird unter anderem geprüft, ob der Sterilisationsprozess zu einem reproduzierbaren Ergebnis führt. Vor allem die folgenden drei Qualifizierungsschritte sind dafür notwendig:

• Installations-Qualifizierung (IQ): Prüfung der Geräteeigenschaften hinsichtlich der geplanten Spezifikationen und deren Umsetzung sowie Installation.
• Funktions-Qualifizierung (OQ): Prüfung der Funktionalität des Geräts hinsichtlich der geplanten und umgesetzten Spezifikationen.
• Leistungs-Qualifizierung (PQ): Prüfung der Umsetzbarkeit der geplanten Leistungen hinsichtlich der Gerätespezifikationen.

Validierungs-Vorgang

Bei der Validierung des Autoklav handelt es sich um ein Verfahren, das in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden muss. Dabei wird sichergestellt, dass die Funktionalität nicht nachlässt und weiterhin optimale Sterilisationsergebnisse erzielt werden. Nach einer Kommissionierung erfolgt eine Leistungsbeurteilung, die von einem Fachunternehmen durchgeführt werden muss.

Erforderliche Ausstattung und gesetzliche Bestimmungen

Da es sich beim Sterilisationsverfahren um einen gesetzlich geregelten Prozess handelt, müssen Sie sowohl bei der Ausstattung des Geräts als auch beim Betrieb auf einige wichtige Faktoren und Vorgaben achten. Dabei sind vor allem diese wichtig:

• Validierung: Die DIN EN 13485 schreibt vor, dass eine Validierung in Übereinstimmung mit einer dokumentierten Verfahrensweise stattzufinden hat. Achten Sie hierbei auf die richtigen Intervalle.
   
• Schutzausrüstung: Hinzu kommt die Notwendigkeit von PSA (persönlicher Schutzausrüstung), die sogar auf europäischer Ebene unterstützt wird.
   
• Kondensaktivierung und Abluftfiltration: Der §22 in der GenTSV (Gentechnik-Sicherheitsverordnung) gibt an, dass in S2-Laboren (Gentechnik und Biostoff) sowohl eine Kondensatinaktivierung als auch eine Abluftfiltration notwendig sind. Das gilt insbesondere im Umgang mit sensibilisierenden und toxischen Stoffen.
   
• DIN 58951: Die DIN 58951 schreibt vor, dass vor einem Autoklaviervorgang allfällige überschüssige Luft aus Hohlräumen entfernt werden muss. Eine entsprechende Vorrichtung gilt als Anforderung an das Autoklaviergerät, sodass das fraktionierte Vorvakuum erzeugt werden kann.

Mit dem Dampfsterilisator ist Ihr Labor schnell autoklaviert

Damit Feststoffe, Flüssigkeiten und biologische Stoffe richtig autoklaviert werden können, ist neben der passenden Ausstattung des Autoklaviergeräts auch die optimale Vorgehensweise Pflicht. Nur so kann sichergestellt werden, dass die Sterilisation unter den passenden Bedingungen durchgeführt wurde. Das Dampfsterilisationsverfahren hat sich bereits bewährt und kann auch in Ihrem Labor zeigen, warum es sich einer so hohen Beliebtheit erfreut.

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