Esterilización al vacío: hablamos de una de las aplicaciones del vacío en el campo de la medicina

Recurrir a la tecnología de vacío es una apuesta segura para esterilizar productos de forma efectiva, generalmente instrumental médico o de laboratorio y comida como la enlatada. También se puede usar para conservar y alargar la vida útil de libros, muebles, obras de arte y otros productos.

En el caso de la medicina y la investigación en laboratorio, la esterilización al vacío permite cumplir unos estándares de seguridad, especialmente en quirófanos y otros espacios quirúrgicos así como en residuos cuya carga bacteriológica puede suponer un riesgo, que de otra forma serían muy difíciles de lograr. Pero… ¿que es exactamente la esterilización y qué ventajas obtenemos al llevarla a cabo en un entorno de vacío? En este post lo explicamos..

¿Qué es la esterilización?

La esterilización es el proceso por el que pasa un producto para quedar libre de microorganismos. Para garantizar una esterilización completa al 100% sería necesario destruir el producto a esterilizar, de manera que su efectividad se describe en términos de probabilidad, es decir, la medida en la que la probabilidad de que un producto contenga microorganismos es tan baja que el riesgo resulta aceptable. Para llevar a cabo una esterilización se pueden usar combinaciones de calor, productos químicos, irradiación, alta presión y filtración (cuestionada como método esterilizante por el paso de microorganismos a través de los filtros), con métodos como el vapor a presión, el calor seco, la radiación ultravioleta, esterilizantes de vapor de gas (por ejemplo, óxido de etileno, plasma de gas de peróxido de hidrógeno…), etc.

El calor suele estar siempre presente porque las altas temperaturas matan hasta los microorganismos más resistentes (las endosporas, que necesitan más de 80ºC durante un tiempo prolongado).

¿De qué depende que una esterilización sea efectiva?

Hay una serie de factores que influyen a la hora de establecer la efectividad de los tratamientos antimicrobianos como la esterilización.

• El número de microorganismos: un mismo método de esterilización no será igual de efectivo con una población reducida o con una población grande; será necesario o bien aumentar la cantidad de químicos si se usa ese método o aumentar el tiempo de esterilización, por ejemplo.
• Las influencias ambientales: a menudo los microorganismos están unidos o cercanos a materia orgánica que dificulta la acción de los químicos, por ejemplo, y se requiere una mayor temperatura. También influye la temperatura, el pH, la humedad relativa y la dureza del agua, entre otros.
• El tiempo de exposición: si el tiempo de exposición es reducido, el método puede ser menos efectivo, por la resistencia de los microorganismos o por su número, por lo que a veces se suele requerir más.
• Las características del microorganismo: la eficacia de cada método depende de la resistencia de cada microorganismo, su estructura celular, la presencia de biofilm, etc.

La esterilización por vapor

La esterilización por vapor es un método de esterilización que combina vapor, presión, tiempo y calor, y es el más ampliamente utilizado y el más fiable. Su principio básico es exponer un producto al contacto directo del vapor a una temperatura y una presión determinadas durante un tiempo determinado, como ocurre dentro de un autoclave esterilizador. Entre sus ventajas podemos citar:

• No es tóxica (como sí lo son la mayoría de los químicos)
• Es económica
• Es rápida
• Es eficaz también con las endosporas (que son resistentes a métodos con menor temperatura, por ejemplo).
• Penetra rápidamente en los tejidos (el calor seco, por ejemplo, al no tener la humedad para conducir el calor, está en desventaja en este punto).

También tiene algunas desventajas, como su efecto nocivo en algunos materiales (puede corroerlos, puede producir la combustión de algunos componentes de piezas -lubricantes, por ejemplo-), puede reducir la capacidad de transmitir luz (importante en instrumental médico como los laringoscopios) y aumentar el tiempo de endurecimiento con yeso.

Existen dos métodos principales de esterilización por vapor: la esterilización por gravedad y la esterilización al vacío.

La esterilización por vapor mediante gravedad

La esterilización por gravedad se lleva a cabo en una cámara que una vez cerrada recibe vapor caliente que desplaza el aire y lo expande hacia la parte inferior por gravedad, ya que el aire pesa más que el vapor y se queda abajo. Así, el vapor llena la cámara y el aire sale mediante un sistema que tiene una válvula sensible a la temperatura para drenarlo.

Al ser los productos del interior de la cámara impregnados de vapor, quedan esterilizados. Sin embargo, dependiendo del volumen de paquetes a esterilizar, el aire puede quedar atrapado en el interior de un montón, dificultando la esterilización porque el vapor puede no llegar a todas las superficies.

La esterilización por vapor mediante vacío

Este sistema cuenta también con una cámara, pero evacúa el aire interior antes de introducir en ella el vapor. Esto se hace mediante una bomba de vacío que desplaza el aire de la cámara, en vez de por gravedad, por diferencia en la presión, según el grado de vacío deseado, y luego inyecta el vapor. Esto permite al vapor penetrar mejor en los paquetes a esterilizar, en menos tiempo.

Contribuciones del vacío a la esterilización

Como acabamos de ver, algunas de las desventajas del proceso de esterilización por vapor húmedo por gravedad, a pesar de ser el que acumula más beneficios, son muy parecidas a las de otros procesos industriales que hemos tratado en este blog: los efectos de las temperaturas sobre algunos materiales y el gasto energético asociado a la aplicación de estas temperaturas. En este caso, además, se suma la dificultad de que el vapor llegue a ciertas áreas difíciles de penetrar. Y de la misma manera, la aplicación de tecnologías de vacío permite superar esas dificultades.

Ya hemos explicado cómo funciona la tecnología de vacío en aplicaciones similares, como la destilación al vacío, el secado al vacío o el enfriamiento al vacío. La diferencia en la presión dentro de la cámara (más baja) respecto a la presión atmosférica disminuye el punto de ebullición del agua para convertirla en vapor, por lo que no se requieren altas cantidades de energía y disminuye el riesgo de combustión o de corrosión de las piezas que sí implican temperaturas elevadas. Está diferencia de presión se logra con una bomba de vacío (en este post explicamos cómo funciona este dispositivo), que toma un gran número de moléculas de aire (que depende del rango de presión del aparato) a presión atmosférica de dentro de la cámara, lo comprime y lo expulsa, creando un vacío. Al eliminar la materia de la cámara (las moléculas de aire u otros gases) el vapor que se inyecta después para la esterilización al vacío penetra de forma más rápida y eficaz porque no encuentra obstáculos. La cámara es parecida a la que explicábamos en el post sobre liofilización, con bandejas que facilitan la penetración del vapor.

Los tiempos de esterilización pueden variar, a temperaturas constantes, según el tipo de artículo a esterilizar (por ejemplo, el material -metal, plástico, etc.-), si está envuelto o desenvuelto o el tipo de aparato esterilizador.

Después del proceso de esterilización al vacío suelen ser necesarios procesos adicionales, como el de secado al vacío, ya que el vapor tras la esterilización se condensa en agua.

Bombas para esterilización al vacío

La esterilización al vacío requiere bombas de vacío que pueda realizar el proceso en el menor número de tapas posible y con el menor mantenimiento posible, sin tiempos de parada, por lo que son adecuadas las bombas de vacío de anillo líquido, que pueden incorporar eyectores de vapor, que suponen una máxima eficiencia energética que reduce las emisiones de gas de efecto invernadero.

Además, deben controlarse muy bien las fugas porque pueden provocar que no se cree correctamente el vacío, y en ese caso, la presencia de moléculas de aire puede actuar como un obstáculo o barrera entre el chorro de vapor y el artículo a esterilizar, comprometiendo el resultado, que en un proceso como este puede implicar riesgos para la salud de las personas.

Para otras aplicaciones también se pueden usar bombas de vacío de paletas rotativas de dos etapas, en seco o lubricadas, o bombas de vacío de garra o uña.

Marpa Vacuum, proveedor de confianza de equipos para esterilización al vacío

En Marpa Vacuum tenemos más de 30 años de experiencia asesorando a clientes industriales para equiparse con las mejores soluciones para procesos como la esterilización al vacío, así como otros habituales de la industria farmacéutica, química y médica, como el secado, la liofilización o el enfriado.