VBTF: ALCANZANDO LA ESTERILIDAD DONDE OTROS FRACASAN. PARTE I

«La ventaja de la esterilización por VBTF de superficies y dispositivos canulados contaminados con materia orgánica: un estudio in vitro»

Autores:

Nelson Carreras, PhD¹; Daniel Antonio Vázquez, PhD²; Alejandro Ramirez, Eng³; Tronje von den Hagen, PhD⁴.

¹Global Product Manager Consumables, ²Matachana Test Center Coordinator, ³Global Product Manager Low Temperature Sterilizers, ⁴Independent Consultant.

Palabras clave:

VBTF, residuos orgánicos, dispositivos canulados, nivel de aseguramiento de la esterilización

 

RESUMEN 

La esterilización de dispositivos médicos complejos, especialmente aquellos con superficies contaminadas, estructuras huecas y canales estrechos, sigue representando un reto crucial en la prevención de las infecciones y la seguridad del paciente. En este White Paper se evalúa la eficacia del proceso de esterilización con Vapor a Baja Temperatura y Formaldehído (VBTF) en la inactivación de esporas resistentes en superficies metálicas y dispositivos canulados, añadiendo la presencia de residuos orgánicos dentro de los límites permitidos definidos por las normas internacionales.

Para reproducir escenarios de contaminación reales, se utilizó seroalbúmina bovina (BSA), una proteína de referencia ampliamente utilizada debido a su firme adhesión a las superficies de los dispositivos médicos. Adicionalmente, se introdujeron tejidos animales para imitar la contaminación orgánica compleja y evaluar la capacidad de penetrabilidad del VBTF en estructuras biológicas.

Este estudio in vitro demuestra que el VBTF permite lograr un nivel de aseguramiento de la esterilización (SAL) de 10⁻⁶, incluso en condiciones desafiantes en las que otros métodos convencionales, como el Óxido de Etileno (EO) y el Peróxido de Hidrógeno Vaporizado (VHP), a menudo muestran una eficacia reducida. La acción combinada del vapor saturado y el formaldehído garantiza una penetrabilidad profunda en superficies contaminadas y geometrías complejas, logrando la inactivación de los microorganismos en zonas de difícil acceso.

Estos hallazgos ponen de manifiesto la capacidad del VBTF para superar las limitaciones de la limpieza manual y descontaminar de manera eficaz los dispositivos médicos con contaminación orgánica compleja. Este estudio representa la primera fase de una evaluación más extensa del VBTF, que continuará con un segundo estudio (Parte II) centrado en endoscopios contaminados con proteínas en condiciones clínicas simuladas, reforzando así la eficacia del VBTF como una solución avanzada para el reprocesamiento seguro de dispositivos médicos.

 

INTRODUCCIÓN

Influencia de la contaminación residual en los procesos de esterilización a baja temperatura: límites de residuos permitidos

La contaminación residual en los dispositivos médicos es uno de los principales factores que afectan la eficacia de los procesos de esterilización, especialmente con los métodos de baja temperatura ^[1-3]. Varias normas internacionales, como la ISO 17665-1 ^[4] y la ISO 15883-5 ^[5], establecen los límites permitidos de residuos tras el proceso de limpieza, asegurando que la seguridad del paciente no se vea comprometida. Estos residuos, que pueden incluir proteínas, sangre, minerales u otras materias inorgánicas, plantean un reto importante para la esterilización, ya que pueden actuar como una barrera protectora para los microorganismos, dificultando su inactivación.

Para garantizar una limpieza adecuada hospitalaria, la ISO 15883-5:2021 establece unos límites de alerta y de intervención para varios tipos de residuos orgánicos ^[5], que se resumen en la Tabla 1.

Normativas como la ISO 15883-5 y la AAMI TIR30 ^{[5, 8]}, definen los límites de proteínas residuales por unidad de superficie (µg/cm²), mientras que otras organizaciones, como la DGSV ^[6] y la KRINKO ^[7], establecen unos límites en función de la cantidad total de proteínas por dispositivos médico reutilizable (µg por dispositivo).

Tabla 1. Límites de residuos permitidos en dispositivos médicos de acuerdo a norma.

RMD – Dispositivo Médico Reutilizable; ISO – Organización Internacional de Normalización; DGSV – Sociedad Alemana de Suministros Estériles; KRINKO – Comisión de Higiene Hospitalaria y Prevención de Infecciones del Instituto Robert Koch; AAMI TIR – Asociación para el Avance de la Instrumentación Médica; NA – No aplicable.

Impacto de la contaminación residual en los procesos de esterilización a baja temperatura

Los métodos de esterilización a baja temperatura, como el EO, el VHP o el plasma de peróxido de hidrógeno (HPP), dependen en gran medida de la eficacia de la limpieza previa. La contaminación residual puede interferir directamente con la capacidad del agente esterilizante para alcanzar y eliminar microorganismos. Estos residuos actúan como una barrera física, impidiendo la adecuada penetración del agente y protegiendo así a los microorganismos frente a su inactivación ^[1-3].

Las superficies contaminadas con materia orgánica o biopelículas (biofilms) pueden dificultar la difusión del agente esterilizante o alterar la reacción bioquímica que provoca la inactivación de los microorganismos, lo que afecta negativamente a la esterilización de dispositivos médicos complejos, como los endoscopios.

• La esterilización con EO depende en gran medida de una limpieza previa exhaustiva. Si quedan residuos, el gas podría no penetrar por completo en el dispositivo médico, dejando zonas sin esterilizar. Alfa et al. (1996) ^[1] demostraron que, aunque el EO es eficaz, su rendimiento está condicionado a la ausencia de residuos, lo que limita su uso a situaciones en las que se permite una contaminación residual mínima.

• Esterilización con VHP y HPP: de acuerdo con Prüfert-Freese (2020) ^[3], el VHP presenta importantes limitaciones para penetrar residuos complejos, como proteínas o biofilms, lo que reduce su eficacia en dispositivos con geometrías complicadas o residuos adherentes. De forma similar, Rutala et al. (2020) ^[2] observaron que la capacidad del VHP y el HPP para eliminar microorganismos es limitada en presencia de residuos orgánicos y/o con altas fuerzas iónicas. Además, las reacciones catalíticas del H₂O₂ con numerosos materiales metálicos, por ejemplo, pueden reducir la concentración del agente esterilizante a lo largo de recorridos de difusión más extensos ^[10].

 

RESULTADOS 

Esterilización por VBTF en superficies con materia orgánica (capas de proteínas y tejidos animales)

 La eficacia del proceso de esterilización por VBTF se evaluó inicialmente para determinar su nivel de aseguramiento de la esterilización (SAL) en superficies metálicas contaminadas con proteínas, que representa la posible persistencia de materia orgánica residual tras la limpieza. Esta evaluación se llevó a cabo conforme a la norma ISO 25424 ^[16], que describe los procedimientos de validación de la esterilización por VBTF. Para esta prueba, se utilizaron esporas de Geobacillus stearothermophilus ATCC 7953 como indicador biológico.

Evaluación de la capa de proteínas

Se seleccionó el programa de esterilización 60 °C. Se inocularon soportes metálicos con esporas de G. stearothermophilus y se recubrieron con cantidades variables de seroalbúmina bovina (BSA), un modelo de contaminación bien consolidado (Figura 1). La BSA, una de las principales proteínas presentes en el suero de la sangre, suele utilizarse como referencia debido a su naturaleza anfipática y a su firme adherencia a las superficies tras los procesos de lavado y desinfección, como describieron Sava et al. (2013) ^[11]. Esta proteína es particularmente adecuada para representar los residuos proteicos en la validación de la descontaminación, ya que simula los residuos que suelen observarse en los dispositivos médicos.

Figura 1. A. Placas metálicas (acero inoxidable 316L) empleadas para el ensayo y patrones de referencia para definir el área de inoculación de G. stearothermophilus ATCC 9753 en combinación con BSA ^[12]. La flecha naranja señala la zona de la inoculación de esporas con la proteína. B. Esporas purificadas de G. stearothermophilus (ATCC 7953) observadas bajo microscopio de contraste de fases (100X) ^[13]. Las flechas azules señalan la forma elipsoidal de las esporas. C. Estructura cristalina de la BSA obtenida mediante difracción de rayos X a 2,70 Å ^[14]. La flecha naranja señala los dominios hidrofóbicos de la proteína. Estas regiones, que quedan expuestas en presencia de detergentes, muestran un alto grado de afinidad por las superficies de los instrumentos quirúrgicos.

Para establecer un marco de evaluación estandarizado, se utilizaron los niveles de alerta e intervención descritos en la norma ISO 15883-5 ^[5] como puntos de referencia (Tabla 1). Estos límites definen la cantidad máxima permitida de residuos de proteínas en los dispositivos médicos después de la limpieza y antes de la esterilización. Las placas metálicas se distribuyeron en tres posiciones diferentes dentro de la cámara de esterilización: junto a la puerta de carga, junto a la puerta de descarga y en el centro de la cámara.

Los resultados, resumidos en la Tabla 2, confirman que el proceso con VBTF alcanzó un SAL de 10⁻⁶ incluso en presencia de residuos proteicos en las superficies metálicas, en cantidades superiores al límite de acción (≥ 6,4 µg/cm²). Esto demuestra la capacidad del VBTF para penetrar superficies contaminadas con proteínas, logrando la inactivación eficaz de las esporas de G. stearothermophilus, incluso en presencia de unas condiciones de contaminación desafiantes ^[12].

Tabla 2. Resultados microbiológicos obtenidos tras evaluar la eficacia microbicida de la esterilización por VBTF en presencia de materia orgánica con suciedad simulada (BSA) sobre placas metálicas.

Las placas metálicas se distribuyeron en tres posiciones distintas dentro de la cámara [junto a la puerta de carga, junto a la puerta de descarga, centro (C)]. Suciedad de prueba con seroalbúmina bovina (BSA). Nivel de aseguramiento de la esterilización: SAL 10⁻⁶. Indicador biológico: IB. Valor de reducción decimal: valor D. Formaldehído: FA. Factor de resistencia biológica: Fbio. Unidad formadora de colonias: UFC. Caldo de soja tripticaseína: TSB.

Evaluación en tejidos animales:

Tras los prometedores resultados obtenidos en superficies metálicas recubiertas con proteínas, se procedió a una segunda fase del estudio para evaluar la capacidad del VBTF para penetrar y esterilizar tejidos biológicos contaminados con esporas. Esta fase se llevó a cabo en colaboración con Aseptium Ltd., que proporcionó muestras de tejido cerebral de ratas inoculadas con esporas de G. stearothermophilus (Figura 2).

Figura 2. A. Corte histológico de tejido de mamífero con esporas (flechas rojas) visualizado al microscopio; adaptado de Yang et al., 2021 ^[15]. Aunque la imagen se muestra como referencia, el experimento de este estudio se realizó con muestras de tejido cerebral de rata proporcionadas por Aseptium Ltd., incluidas en placas de acero inoxidable 316L e inoculadas con G. stearothermophilus ATCC 9753. B. Análisis mediante SDS-PAGE de las muestras de sangre y tejido cerebral proporcionadas por Aseptium Ltd. Los resultados indican que el tejido cerebral contiene una mayor diversidad de proteínas que la sangre, lo que da lugar a importantes diferencias fisicoquímicas que pueden influir en la capacidad de penetración del agente esterilizante.

El tejido cerebral supone un desafío más complejo en cuanto a contaminación, debido a sus estructuras celulares en múltiples capas y su densa matriz extracelular, que pueden actuar como barrera frente a la penetración de los agentes esterilizantes. A pesar de estos retos estructurales, como se resume en la Tabla 3, los resultados demuestran que el VBTF fue capaz de penetrar estas estructuras y llegar hasta las esporas para su inactivación. Esto confirma que el agente esterilizante no solo es eficaz en superficies metálicas planas, sino también en estructuras biológicas intrincadas, en las que las matrices macromoleculares podrían impedir la acción de otros agentes esterilizantes.

Tabla 3. Resultados microbiológicos de la esterilización por VBTF en presencia de tejido cerebral de rata.

 

Resultados microbiológicos obtenidos tras la evaluación de la esterilización con VBTF en presencia de muestras de tejido cerebral de rata incluidas en placas de acero inoxidable 316L. Se inocularon IBs con G. stearothermophilus ATCC 9753 y se distribuyeron en tres posiciones dentro de la cámara de esterilización (junto a la puerta de carga, junto a la puerta de descarga y en el centro). Nivel de aseguramiento de la esterilización: SAL 10⁻⁶. Indicador biológico: IB. Valor de reducción decimal: valor D Formaldehído: FA. Factor de resistencia biológica: Fbio. Unidad formadora de colonias: UFC. Caldo de soja tripticaseína: TSB.

Además, estos resultados son altamente prometedores, ya que confirman que, incluso en presencia de estructuras biológicas complejas, el VBTF puede alcanzar un SAL de 10⁻⁶, cumpliendo plenamente con los requisitos de la ISO 25424 ^[16]. La capacidad del VBTF para penetrar en estructuras tisulares complejas esta apuntando el potencial para reprocesar dispositivos médicos más desafiantes, como dispositivos huecos y endoscopios.

Inactivación de esporas mediante esterilización por VBTF en presencia de contaminación residual tras el uso y limpieza, dentro de los límites permitidos por norma El proceso de esterilización por VBTF es excepcionalmente eficaz, incluso cuando, tras la limpieza, quedan residuos en niveles que superan los límites permitidos por norma [5-7]. La combinación de vapor saturado y formaldehído garantiza la penetración en superficies contaminadas, lo que permite inactivar las esporas de Geobacillus stearothermophilus, el microorganismo más resistente a la esterilización por VBTF, y lograr un SAL de 10⁻⁶. Esto resulta especialmente crítico, en aquellos casos, que no siempre se puede garantizar una limpieza manual consistente, proporcionando un nivel adicional de seguridad en el reprocesamiento de dispositivos médicos complejos.

Esterilización por VBTF de dispositivos de desafío huecos (0,6 – 2 m de longitud, 0,5 – 1 mm de Ø)

Tras los prometedores resultados obtenidos en superficies planas, se llevó a cabo un análisis adicional para evaluar la capacidad de penetración del proceso de esterilización por VBTF en dispositivos de desafío huecos. Estos dispositivos huecos de desafío del proceso (HPCD), consistentes en tubos de teflón con un receptáculo de acero inoxidable, fueron seleccionados de acuerdo con las dimensiones de volumen interno especificadas en la ISO 11140-6. Estos PCD están diseñados para simular las condiciones más desafiantes de esterilización en instrumentos largos y estrechos, y se utilizaron para evaluar la eficacia de la esterilización del VBTF en presencia de materia orgánica, un factor crítico en la esterilización de dispositivos médicos (Figura 3).

Figura 3. A. Fotografía boroscópica de un dispositivo hueco de desafío del proceso (HPCD) que ilustra su estructura interna. B. Conjunto de varios HPCD de teflón con diferentes dimensiones para evaluar la penetrabilidad del agente esterilizante. C. Alambres con esporas (0,29 mm de diámetro), empleados como indicadores biológicos para el control de los ciclos de esterilización por VBTF, inoculados con esporas de G. stearothermophilus (ATCC 7953).

Para esta prueba, se aplicó el programa de esterilización estándar 60 °C, utilizando alambres metálicos de 0,29 mm de diámetro inoculados con esporas de G. stearothermophilus. Además, se añadieron proteínas en distintas concentraciones para simular contaminación en la práctica real, de conformidad con los niveles de alerta y acción especificados en la ISO 15883-5. Los PCD huecos utilizados en este estudio medían entre 0,6 y 2 metros de longitud, con diámetros internos comprendidos entre 0,5 y 1 mm, lo que representa la situación de dificultad máxima para la penetración del agente esterilizante.

Los resultados resumidos en la Tabla 4 indican que, a pesar de la desafiante geometría de los dispositivos huecos y la presencia de proteínas como residuos orgánicos permitidos de acuerdo la norma ISO 15883-5, el proceso por VBTF inactivó satisfactoriamente las esporas de G. stearothermophilus. Incluso en dispositivos de hasta 2 metros de largo y diámetros internos de 0,5 mm, el proceso logró un SAL de 10⁻⁶, conforme con la ISO 25424 ^[5]. Estos hallazgos son especialmente significativos, ya que confirman que el VBTF garantiza la inactivación completa de las esporas incluso en condiciones que permitan un nivel mínimo de residuos orgánicos, en consonancia con los niveles de alerta permitidos por norma.

Tabla 4. Eficacia microbiológica de la esterilización con VBTF en presencia del ensayo de suciedad orgánica en HPCD.

 

Resultados microbiológicos obtenidos tras evaluar la eficacia microbicida de la esterilización por VBTF en presencia de materia orgánica (suciedad de prueba, BSA) en PCDs. Los IB se inocularon con G. stearothermophilus ATCC 9753. Las muestras sin tratar actuaron como controles del proceso. Los IB 1, 6, 11, 16 y 21 corresponden a controles no esterilizados. Las placas metálicas se distribuyeron en una única posición, en el centro de la cámara.

Además, este estudio confirma la capacidad del VBTF para penetrar en los canales internos más estrechos de los dispositivos médicos, inactivando microorganismos altamente resistentes y garantizando un proceso de esterilización fiable, incluso en condiciones desafiantes para otras tecnologías de esterilización a baja temperatura.

Los siguientes estudios (Parte II y Parte III) se basarán en estos resultados al evaluar la eficacia microbicida (SAL 10^-6) del VBTF para inactivar esporas en presencia de materia orgánica en endoscopios (Parte II) y la inactivación de biofilms al 100% en endoscopios y otros dispositivos huecos complejos (Parte III). Como afirman Ruiz L.E. et al. (2014) ^[9], este tipo de investigación es especialmente relevante para mejorar el control de infecciones en las unidades de endoscopia, donde la formación de biofilms sigue planteando un importante reto.

La Capacidad de penetrabilidad del VBTF en dispositivos canulados o huecos Uno de los principales retos para la descontaminación de los dispositivos médicos canulados o huecos es garantizar que los agentes esterilizantes lleguen de manera eficaz a todas las superficies internas del dispositivo. El VBTF ha demostrado una capacidad de penetrabilidad superior, alcanzando zonas de difícil acceso donde métodos tradicionales, como el VHP o el HPP no son eficaces. Incluso en simulaciones con procesos de limpieza insuficientes, el VBTF ha logrado sistemáticamente un SAL de 10⁻⁶, por lo que confiere una capa extra de protección frente a errores humanos o deficiencias en los procedimientos de limpieza manual.

 

CONCLUSIONES 

En este White Paper se demuestra la eficacia y fiabilidad del proceso de esterilización por Vapor a Baja Temperatura y Formaldehído (VBTF) en una amplia gama de dispositivos médicos complejos, desde superficies metálicas contaminadas con materia orgánica hasta dispositivos huecos, cumpliendo con los estándares internacionales más exigentes.

Esterilización por VBTF de superficies con materia orgánica

Las pruebas iniciales en las que se usaron soportes metálicos contaminados con proteínas, como BSA, confirmaron que el VBTF consigue un SAL de 10⁻⁶, incluso en presencia de elevadas cargas orgánicas superiores a los límites establecidos por norma. Además, al aplicarse sobre tejidos biológicos (p. ej., tejido cerebral homogeneizado), el VBTF penetró de manera eficaz en las estructuras celulares e inactivó las esporas incrustadas, lo que refuerza su idoneidad para entornos clínicos con escenarios de contaminación compleja.

Esterilización por VBTF de dispositivos de desafío huecos

La capacidad de penetración del VBTF se evaluó en dispositivos huecos de hasta 2 metros de longitud y diámetros internos de tan solo 0,5 mm. A pesar de la complicada geometría y de la presencia de residuos proteicos, el VBTF alcanzó un SAL de 10⁻⁶, lo que confirma su idoneidad para la esterilización de endoscopios y otros dispositivos médicos con canales internos difíciles de limpiar.

Consideración especial: el canal Albarrán es un componente especializado presente en ciertos endoscopios urológicos, diseñado para guiar instrumentos como sondas y guías en procedimientos endoscópicos. Su estructura interna incluye un cable de control, que reduce significativamente su diámetro efectivo, lo que dificulta la penetración de los agentes esterilizantes y lo convierte en un reto adicional en la esterilización. Sin embargo, las pruebas in vitro realizadas en el Matachana Test Center (MATEC) en Alemania han confirmado que el VBTF es capaz de lograr una esterilización eficaz, incluso en estas condiciones más restrictivas.

 

Los hallazgos presentados en este estudio demuestran que el VBTF es un método de esterilización sumamente eficaz y fiable para una variedad de dispositivos médicos complejos contaminados con materia orgánica, desde superficies metálicas hasta instrumentos huecos complejos, garantizando el cumplimiento total con los estándares internacionales más exigentes.

 

BIBLIOGRAFÍA

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² Rutala, W.A., Gergen, M.F., Sickbert-Bennett, E.E., & Weber, D.J. (2020). Comparative evaluation of the microbicidal activity of low-temperature sterilization technologies to steam sterilization. Infection Control & Hospital Epidemiology, 41(5), 541-546. https://doi.org/10.1017/ice.2020.22

³ Prüfert-Freese, U. (2020). H₂O₂ Sterilisation – Erste Ergebnisse. Leiterin des Hygienelabors der MA 39.

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