Tiệt khuẩn là gì? Các nghiên cứu khoa học về Tiệt khuẩn

Tiệt khuẩn là gì?

Tiệt khuẩn (sterilization) là quá trình loại bỏ hoặc tiêu diệt hoàn toàn mọi dạng vi sinh vật sống, bao gồm cả bào tử vi khuẩn – dạng sống có khả năng kháng nhiệt và hóa chất cao. Đây là bước quan trọng trong kiểm soát nhiễm khuẩn, đặc biệt trong y tế, nha khoa, sản xuất dược phẩm, thiết bị y tế và chế biến thực phẩm.

Không giống với khử khuẩn (disinfection) – chỉ tiêu diệt phần lớn vi sinh vật, tiệt khuẩn nhằm đạt đến trạng thái vô khuẩn tuyệt đối trên bề mặt hoặc trong vật thể.

Mục tiêu và ý nghĩa của tiệt khuẩn

Mục tiêu chính của tiệt khuẩn là đảm bảo rằng các dụng cụ y tế hoặc vật liệu tiếp xúc với mô cơ thể, máu hoặc vùng vô khuẩn không mang bất kỳ mầm bệnh nào có thể gây nhiễm trùng. Quy trình tiệt khuẩn hiệu quả sẽ giúp giảm nguy cơ lây nhiễm chéo, bảo vệ bệnh nhân và nhân viên y tế.

Trong sản xuất dược phẩm và thực phẩm, tiệt khuẩn đảm bảo sản phẩm không bị nhiễm vi sinh vật gây hại, kéo dài thời hạn sử dụng và đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

Nguyên lý của tiệt khuẩn

Tiệt khuẩn dựa trên nguyên lý phá hủy cấu trúc hoặc bất hoạt chức năng sống của vi sinh vật bằng các tác nhân vật lý hoặc hóa học. Cơ chế hoạt động có thể là:

• Phá hủy màng tế bào và protein của vi khuẩn bằng nhiệt độ cao hoặc hóa chất.
• Gây tổn thương DNA hoặc RNA làm vi khuẩn không thể sinh sản hoặc tồn tại.

Hiệu quả của tiệt khuẩn được xác định dựa trên xác suất tồn tại của vi sinh vật sống sau khi xử lý, thường được biểu diễn bằng chỉ số log reduction hoặc probability of a non-sterile unit (PNSU) với yêu cầu $PNSU \leq 10^{-6}$.

Các phương pháp tiệt khuẩn phổ biến

1. Tiệt khuẩn bằng hơi nước (autoclave)

Là phương pháp phổ biến nhất, sử dụng hơi nước bão hòa ở nhiệt độ cao (thường là 121°C trong 15–20 phút hoặc 134°C trong 3–5 phút) dưới áp suất để tiêu diệt vi sinh vật. Phù hợp cho các dụng cụ chịu nhiệt và độ ẩm.

Tham khảo thêm tại CDC - Steam Sterilization.

2. Tiệt khuẩn bằng khí EO (ethylene oxide)

Áp dụng cho các vật liệu nhạy nhiệt hoặc độ ẩm như nhựa, thiết bị điện tử y tế. EO có khả năng thấm sâu và hiệu quả diệt khuẩn cao, tuy nhiên yêu cầu quy trình an toàn nghiêm ngặt do khí độc và dễ cháy.

Xem thông tin từ FDA - Ethylene Oxide Sterilization.

3. Tiệt khuẩn bằng tia gamma

Dùng trong công nghiệp, đặc biệt cho vật tư y tế đóng gói sẵn như kim tiêm, ống thông. Tia gamma từ nguồn phóng xạ Cobalt-60 có khả năng xuyên thấu cao và tiêu diệt vi sinh vật bằng cách phá hủy DNA.

4. Tiệt khuẩn bằng plasma hydro peroxid (H₂O₂)

Phương pháp hiện đại, sử dụng hơi hydro peroxide được kích hoạt bằng trường plasma để tạo ra gốc tự do tiêu diệt vi sinh vật. Phù hợp cho các dụng cụ nhạy nhiệt và không chịu ẩm.

5. Tiệt khuẩn bằng nhiệt khô

Dùng cho các vật liệu không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao như thủy tinh, kim loại. Thường sử dụng nhiệt độ 160–180°C trong 2 giờ. Không phù hợp cho nhựa hoặc cao su.

6. Tiệt khuẩn bằng lọc vô khuẩn

Áp dụng cho các dung dịch nhạy cảm với nhiệt hoặc hóa chất, như dung dịch tiêm, huyết thanh. Sử dụng màng lọc có kích thước lỗ 0.22 µm để loại bỏ vi sinh vật.

7. Tiệt khuẩn bằng tia cực tím (UV)

Thường dùng để tiệt khuẩn không khí, bề mặt trong phòng sạch hoặc nước uống. Tia UV phá hủy DNA của vi sinh vật, ngăn chặn khả năng sinh sản.

So sánh các phương pháp tiệt khuẩn

Phương pháp	Nhiệt độ	Thời gian	Ứng dụng	Ưu điểm	Hạn chế
Hơi nước	121–134°C	3–20 phút	Dụng cụ phẫu thuật, bông băng	Hiệu quả cao, chi phí thấp	Không dùng cho vật liệu nhạy ẩm
Khí EO	37–63°C	4–16 giờ	Nhựa, thiết bị điện tử	Hiệu quả cao, thấm sâu	Độc hại, cần kiểm soát an toàn
Tia gamma	Không sinh nhiệt	Vài giờ