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Autoclave é um aparelho utilizado para esterilizar materiais e artigos médico-hospitalares por meio do calor úmido sob pressão inventado por Charles Chamberland, inventor e auxiliar de Louis Pasteur.[1]
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A autoclave é um equipamento no qual o material a ser esterilizado é colocado de forma a fazê-lo entrar em contato com o vapor de água em altas temperaturas e pressão por um tempo determinado. A ação combinada da temperatura, pressão e umidade promovem a termocoagulação e desnaturação de proteínas enzimáticas e estruturais dos microrganismos, causando sua morte. Consiste em um cilindro metálico, que pode ser tanto horizontal como vertical, que possui uma resistência interna cuja função é aquecer a água; uma tampa com parafusos para fechá-la hermeticamente, válvulas de segurança e para saída de ar; um indicador de temperatura e pressão e controle de temperatura.[2] Desse modo, é trivial que o material a ser autoclavado seja resistente às temperaturas utilizadas. A esterilização por autoclave é um dos processos mais comuns em laboratórios, hospitais, empresas e indústrias sendo um método eficiente, rápido e econômico utilizado para esterilizar materiais termorresistentes.[2] Na prática laboratorial, os meios de cultura antes de serem usados precisam ser esterilizados pelo aquecimento do meio em uma autoclave.[3] . Dentre suas vantagens, pode-se citar alta eficiência da esterilização; equipamentos de simples operação e de baixo custo. Contudo também apresenta algumas desvantagens como a manutenção do volume dos resíduos tratados, geração de maus odores e aerossóis não patogênicos, além de precisar de recipientes termorresistentes que tem custo relativamente elevado.
A história da autoclave, que se tornaria de grande importância tanto na bacteriologia quanto na prática hospitalar, tem sua origem atribuída inicialmente a uma ideia surgida na publicação de Denis Papin, em 1681, intitulada "Um novo digestor ou motor para amolecer ossos". O biodigestor criado por Papin consistia em um equipamento semelhante a uma panela de pressão que permitia que a água fosse mantida a temperaturas acima de 100°C.
Na década de 1830, William Henry, médico de Manchester que se dedicou à saúde pública, publicou os resultados de suas "Experiências do poder desinfetante do aumento da temperatura com vistas à sugestão de um substituto para a quarentena". Nesse estudo, William tratou com ar quente aquecido a vapor roupas e outros artigos pessoais de indivíduos infectados, e descobriu que eles estavam "livres de infecção".
Em 1874, Louis Pasteur pediu a Charles Chamberland que o auxiliasse inventando algum equipamento que eliminasse os microrganismos contaminantes presentes em suas experiências realizadas durante o desenvolvimento da vacina contra raiva. A partir de tal criação, Louis Pasteur), em 1876, e posteriormente Robert Koch e sua equipe, em 1881 realizaram diversos experimentos utilizando autoclaves, estabelecendo regimes de esterilização por calor seco e vapor, com parâmetros científicos bem definidos. Pasteur observou que o calor úmido é mais eficaz que o calor seco. Uma de suas investigações demonstrou que a exposição ao calor úmido a 110-120°C durante 30 minutos foi tão eficaz quanto a exposição ao calor seco a 130-150°C durante 1 hora.
Com o tempo, novos designs de autoclaves apareceram e foram sendo desenvolvidos Uma empresa parisiense comercializou um modelo de laboratório em 1884 sob o nome de Chamberland. Na virada do século, as autoclaves com camisa de vapor, das quais o vapor podia ser evacuado ao final do ciclo de aquecimento, possibilitaram a hospitais que tivessem suprimento de água seca, curativos cirúrgicos e equipamentos estéreis.[4]
A autoclave é um aparelho utilizado para esterilizar diversas ferramentas e utensílios para uso em laboratórios de pesquisa, hospitais e demais ambientes onde se faz necessária a total segurança em termos de qualidade sanitária. Os principais locais de utilização de uma autoclave são: laboratórios de química, laboratórios farmacêuticos, laboratórios médicos e ambientes de saúde de forma geral. É amplamente utilizada para métodos e procedimentos em microbiologia, medicina, tatuagens, piercings, odontologia, fabricação de próteses, entre outras.
Para cada material a ser esterilizado há um tipo de autoclave mais indicado e cada fabricante do material a ser esterilizado deve dizer se o mesmo pode ser autoclavado ou não. Geralmente, os materiais compatíveis com esse processo de esterilização são: frascos de culturas de células, instrumentos cirúrgicos, vidrarias de laboratório, ponteiras para micropipetas, meios de cultura e aço inoxidável. Já os não compatíveis são: polietileno, poliuretano, poliestireno, reagentes químicos (ácidos, bases e solventes orgânicos) e aço não inoxidável.[5]
O objetivo é eliminar todos os microorganismos presentes incluindo os esporos.[2] A autoclave utiliza vapor a uma pressão de 1,1kg/cm² para atingir a temperatura de 121ºC. As altas temperaturas atingidas quando o vapor é aplicado sob alta pressão que matam os microorganismos.[3] A morte de endósporos termorresistentes requer o aquecimento acima do ponto de ebulição da água a 1 atm. Não é possível assegurar que os endósporos foram mortos, a menos que a temperatura de 121ºC da autoclave seja mantida durante 15 minutos considerando pequenas quantidades de material. Se o material submetido a esterilização é volumoso, a transferência de calor em seu interior será lenta, devendo o tempo de aquecimento ser estendido.[3] No caso de autoclavagem de frascos contendo líquidos é importante desrosquear a tampa antes de iniciar o processo para evitar a quebra de frascos e liberação do conteúdo destas na câmara interna.
O vapor pressurizado oferece muito mais calor do que a água na mesma temperatura garantindo uma transferência de calor mais rápida, uma boa penetração nos materiais a serem esterilizados e um alto potencial microbicida.[2] Assim sendo esse método de esterilização é o mais econômico, seguro e eficaz para materiais termorresistentes.[6]
Os métodos de verificação da eficácia da esterilização pela autoclave consistem em uso de indicadores biológicos, físicos e químicos.
Consiste no monitoramento de parâmetros como tempo, temperatura e pressão ao longo do processo com geração de relatórios.[7]
Consistem em indicadores com contagem prévia de micro-organismos esporulantes para comparação antes e depois do processo de esterilização.[7] Os indicadores biológicos disponíveis no mercado consistem, no geral, de esporos de micro-organismos resistentes a temperatura tal como Bacillus stearothermophilus.[2] Os esporos foram destruídos se a temperatura de 121ºC foi atingida por pelo menos 15 minutos.[8]
Existem vários indicadores químicos sendo estes divididos em classes. Os de Classe I também denominados de Indicadores de Processo são usados para confirmar a exposição do material ao processo de esterilização. As fitas indicadoras são coladas em cada embalagem dos materiais a serem autoclavados.[2] Essas fitas adesivas são impregnadas com uma substância química termossensível que deverá apresentar mudança de coloração em temperaturas elevadas.[8] Os de Classe II também chamados de Indicadores para uso em Testes Específicos como por exemplo o Bowie-Dick. Os de Classe III são os Indicadores Paramétricos no qual analisam apenas um determinado parâmetro considerado crítico tal como a temperatura do processo. Os de Classe IV são os Indicadores Multiparamétricos nos quais analisam mais que um parâmetro considerado crítico como pressão e temperatura. Os de Classe V são chamados de Indicadores Integradores nos quais reagem a todos os parâmetros considerados críticos no que tange um intervalo determinado do ciclo e faixa específica de temperatura. Os de Classe VI, por fim, são Indicadores Emuladores que, assim como os de Classe V, reagem a todos os parâmetros considerados críticos no que tange um intervalo determinado do ciclo com a diferença que os valores especificados são referentes aos ajustes dos ciclos selecionados.[7]
Em relação ao método de autoclavagem é necessário o uso de luvas de amianto durante o manuseio da autoclave bem como dos produtos pós-autoclavados visto que atingem temperaturas elevadas.[6]
O processo de autoclavagem consiste dos processos de pré-vácuo, admissão de vapor, esterilização, exaustão lenta, arrefecimento da carga e descarte do condensado. Primeiramente, há criação de pressões negativas no interior do autoclave. Em seguida. o vapor é introduzido, entrando mais facilmente por causa do vácuo, aumentando a pressão gradativamente para que ocorra o contato entre a água superaquecida e os materiais de interesse, assim como fazer com que ela penetre nos invólucros com acesso total a todas as suas superfícies. Mantém-se a temperatura e a pressão altas, as quais são diferentes entre cada material introduzido, durante o período de tempo necessário para concluir o processo. Depois disso, o vapor é liberado aos poucos, passando por filtros de poros pequenos que impedem que os microorganismos saiam da autoclave e que permitem uma redução aos poucos da pressão até atingir uma atmosfera. Por fim, o efluente formado no processo é descartado numa estação de tratamento, sendo posteriormente liberado como um efluente doméstico.[9]
Existem vários modelos de autoclaves, mas podemos dividi-los em duas classes principais:
Este tipo de autoclave pode existir em variadíssimos tamanhos, sendo geralmente formado por um cilindro metálico resistente, vertical ou horizontal e com uma tampa que permite fechar hermeticamente o autoclave. Essa tampa apresenta parafusos de orelhas e uma anilha de amianto que impedem a existência de fugas de pressão.
Os autoclaves de paredes simples têm geralmente um manômetro, uma torneira para descarga e uma válvula de segurança.
No interior do autoclave na parte inferior coloca-se água e logo acima um cesto ou tabuleiro com o material a esterilizar, e aquece-se a parte inferior externa do autoclave com chama ou resistências elétricas.
Os autoclaves não necessitam de termômetro para indicar a que temperatura se encontra o vapor de água no seu interior visto que existe uma relação direta entre a pressão do vapor de água saturado e a temperatura desse mesmo vapor .
Para que a esterilização seja bem feita, é necessário ter em atenção que no início do aquecimento existe ar no interior do autoclave além do vapor de água, sendo por isso necessário abrir a válvula para deixar sair o ar (não é recomendado colocar a mangueira dentro da água para verificar a formação de bolhas, pois esta ação pode causar interferência no funcionamento do equipamento, ao gerar uma pressão no interior da autoclave). Quando termina o tempo calculado para uma correta esterilização, deve-se retirar a chama e deixar arrefecer lentamente, só abrindo a torneira de descarga e lentamente, após o manômetro indicar zero. Deve-se ter o máximo de cuidado ao abrir devido à pressão interna, abrindo-se a válvula de escape de pressão somente pelo lado contrário da tampa autoclave. A temperatura do processo a vapor varia conforme os materiais a serem esterilizados situando-se entre 121 e 134 °C. A pressão para esterilização é de cerca de 1 atm para 121ºC.
Um ciclo completo de esterilização constitui-se basicamente de três etapas: Aquecimento, Esterilização e Secagem, podendo após a realização das três etapas completas, dizer que a esterilização foi completa.
Este tipo de autoclave possui duas câmaras sendo uma interna e outra externa. O espaço entre a câmara interna de pressão e a externa é utilizado para manutenção e controle da temperatura durante o processo. Também conhecido como autoclave horizontal, o modelo possui bomba de vácuo para a retirada do ar antes da entrada do vapor e para secagem dos materiais no final do processo. A retirada do ar e entrada do vapor é feita em pulsos de forma a uniformizar a temperatura e ação do vapor esterilizante em toda a câmara de processo (interna).
Neste modelo, o vapor é gerado em caldeira separada, abastecida de água destilada ou purificada com filtros de osmose reversa. Normalmente, devido à maior complexidade do processo e da tubulação hidráulica, este autoclave possui sistema automatizado por um controle computadorizado (CLP) que controla as válvulas automáticas durante todo o ciclo. As etapas do ciclo são gravadas digitalmente e impressas , garantindo a segurança e certificando a operação. Cada país possui um conjunto de normas exigindo estas certificações de qualidade no processo de esterilização para hospitais, laboratórios ou indústrias. Modelos chamados "de barreira", possuem 2 portas;~,pool que impedem contaminação da área limpa, com entrada do material contaminado por uma porta e saída do material estéril por outra, só abrindo uma porta de cada vez. Vários sistemas de segurança estão incorporados, impedindo a abertura das portas quando ainda há pressão na câmara ou a temperatura de contacto do material ainda não é segura. Válvulas mecânicas de alívio e controlo eletrônico rigoroso da pressão evitam acidentes com a câmara de esterilização.
Alguns modelos permitem esterilização mista de vapor com agentes químicos para processar materiais sensíveis ao calor. O processo é feito então a temperaturas entre 45 e 70 °C. Os agentes químicos podem ser os gases Formaldeído ou Óxido de etileno. Existe ainda outro moderno processo químico através de peróxido de hidrogênio, que é injetado vaporizado numa câmara de alto vácuo e sob a forma de plasma (gerado por campo eléctrico ou magnético), efetuando assim o processo de esterilização. Este sistema permite esterilizar uma vasta gama de produtos e aparelhos a baixa temperatura (~35 °C) de maneira rápida, segura e sem umidade. Usa alto-vácuo de modo a permitir a geração do plasma e consequentemente a eficiente penetração do esterilizante em todos os materiais.
O vapor é introduzido na câmara interna do equipamento forçando a saída do ar contido previamente na mesma, o aquecimento é feito de fora para dentro e o sistema de secagem alcança um vácuo de capacidade média.[6] Porém, a fase de secagem é limitada, pois não possui capacidade para remover completamente o vapor. Pode apresentar umidade ao final do processo devido a dificuldade de remoção do ar. A ANVISA, agência regulatória brasileira, proíbe sua utilização quando a capacidade é superior a 100 litros em c.m.e classe 02 (rdc 15 cap. 1º seção IX art. 91)[10]
Considerada mais segura que a gravitacional, esta autoclave possui uma bomba de vácuo com alta capacidade de sucção do ar. A autoclave de alto vácuo introduz vapor na câmara interna sob alta pressão com ambiente em vácuo. O ar da câmara interna é retirado pela alta capacidade de sucção da bomba de vácuo gerando maior segurança; além disso, a sucção também permite a remoção da umidade interna ao final do processo reduzindo o tempo de exposição, esterilização e secagem.[6]
Este aparelho remove o ar de uma única vez num curto espaço de tempo. Devido a isso, pode apresentar formação de bolsas de ar.
Esta autoclave remove o ar em intervalos, com injeção simultânea de vapor. Neste tipo de autoclave a formação de bolsas de ar é menos provável.
De acordo com a ANVISA, antes de se utilizar uma autoclave, bem como anualmente, é necessária a validação da mesma, compreendendo a qualificação da instalação, qualificação de operação e qualificação de desempenho, registrando e documentando as informações obtidas, de forma a serem facilmente rastreadas. (RDC 15/2012 Art. 4º).
Para a qualificação de operação e de desempenho deve-se verificar os parâmetros de funcionamento (certificados de calibração, testes de hermiticidade, Bowie & Dick, integridade de filtros, medidores), a distribuição de calor a vazio e com carga (homogeneidade), estudo da letalidade do processo (com a verificação de controles físicos e biológicos), treinamento de pessoal e protocolo de liberação de uso.
Para que o aparelho esteja em condições confiáveis para funcionar são necessários diversos testes. Dentre eles estão o de controles, alarmes, funções de monitoramento, indicadores de operação, integridade da câmera (para manutenção da pressão) e manutenção do aparelho. Além disso, o trabalhador responsável deve estar bem treinado e qualificado para estar em tal posição.[8] A remoção do ar no interior da câmara é fundamental para que o processo de esterilização seja efetivo, principalmente se o aparelho for do tipo deslocamento gravitacional, pré-vácuo ou mistura ar-vapor, já que sua presença poderá criar pontos frios dentro dela. A forma mais eficaz para tal remoção é a por pulsos repetidos de vapor intercalados com vácuo, a qual elimina o intervalo de aquecimento entre a massa a ser esterilizada e a temperatura da câmara. A verificação da eficácia dessa etapa é feita através do teste de Bowie-Dick, a qual deve mostrar uma mudança de cor uniforme em seu indicador respectivo.[8]
Já o vapor deve estar entre as duas fases de agregação: líquida e gasosa. Tal mudança entre tais fases depreende de uma grande energia, a qual é usada na destruição térmica dos microrganismos. A qualidade dele é fundamental, sendo que o ideal (100 % de saturação), consiste de 100 partes de água no estado linear e 0 no estado líquido, que afeta o grau de esterilidade e secagem posterior do material.[8]
A distribuição do calor na câmara do aparelho é outro fator a ser cuidadosamente estudado pois permitirá descobrir a variação de temperatura dentro dela, sendo feita com ela vazia e preenchida, usando sensores de temperatura calibrados e ampolas de bioindicadores. Tais testes usam o ciclo máximo e mínimo de tempo e temperatura especificados para o equipamento analisado e devem demonstrar que a temperatura entre o interior e o exterior do produto a ser esterilizado atingiu os limites estabelecidos no protocolo respectivo. Os sensores usados devem ser capazes de produzir dados simultâneos com os dados pré-estabelecidos para determinar os locais onde a temperatura é atingida em tempos menores ou maiores. Depois que o primeiro teste for feito, deve-se repeti-lo com cada material que será esterilizado no aparelho, usando a carga máxima dele e colocando os sensores nos pontos onde o vapor tem maior dificuldade para penetrar. Os sensores de temperatura, chamados de termopares, precisam estar colocados na carga a ser esterilizada em posições decididas previamente, assim como devem estar acoplados a um registrador de temperatura que marcará seus valores em intervalos de tempo pré-estabelecidos, acompanhando o aquecimento e acompanhar a distribuição de calor na carga. Seu número pode variar, dependendo do volume do aparelho que será analisado. Durante o tempo em que a carga é submetida ao calor úmido do autoclave, a temperatura deles deve ficar entre 119 e 122 °C e a diferença entre eles não deve superar 0,5°C.[8]
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