EO(에틸렌 옥사이드) 멸균은 수십 년간 대부분 바뀌지 않은 채로 유지되어 왔지만 최근의 변화로 인해 업계가 개편되었습니다. EO의 발암 우려와 멸균 시설의 배출량 수치에 대한 주장으로 인해 이후 몇몇 계약 멸균 시설이 폐쇄되었습니다. EO는 여러 가지 장점이 있고 매우 효과적인 멸균제이기는 하지만 독성이 있으며 EPA(미국 환경보호국)에서 확인된 발암물질로 분류하기도 했습니다.
지금까지 어떤 과정을 거쳤습니까?
현재와 같은 분위기는 일리노이주 EPA가 일리노이주 윌로브룩의 Sterigenics 시설에 밀봉 명령을 내린 2019년 2월에 시작되었습니다. 이것은 그 지역에서 일어날 수 있는 배출량 증가에 대해 주변 지역사회의 우려가 높아짐으로 인해 조지아주의 EO 시설 네 곳이 임시 폐쇄된 후 있었던 일입니다. 업계의 많은 사람들이 멸균 시설만 잘못했다는 확인 사실에 대해 이의를 제기했습니다. EO 측정치가 멸균 현장에서 몇 마일 떨어진 일부 지역에서 높게 나타났기 때문입니다. 공기 중의 EO는 자동차 매연, 담배 연기, 일상적인 가정용 제품, 부패한 식물 등 다양한 출처로부터 비롯될 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 사실, 인체도 정상적인 신진대사 과정을 통해 낮은 수준의 에틸렌 옥사이드를 생성합니다1.
EO는 매년 미국에서만 200억 대의 기기를 포함해 모든 의료기기 중 절반 정도의 멸균에 사용되고 있습니다. 이러한 멸균 시설의 폐쇄로 인해, 중요한 의료기기와 용품 부족 문제에 대한 공포가 널리 퍼지게 되었습니다. 이와 같은 부족 문제는 평상 시에도 업계에는 매우 어려운 문제가 되지만 현재는 팬데믹으로 인해 그 우려가 더욱 심각해지고 있습니다. 다행인 것은 조지아주에 있는 모든 시설이 재개되었지만 Sterigenics는 윌로브룩에 있는 시설을 영구 폐쇄하기로 결정하면서, “불안정한 입법 및 규제 환경”을 원인으로 설명했습니다. 이러한 전환으로 인해, 고객들이 다른 업체로 이동하면서 다른 멸균 시설의 처리 능력에 부담을 주었습니다.
미국 FDA(식품의약국)는 이러한 부족 문제 발생 가능성에 대한 우려로 의료기기와 멸균 산업에 두 부분으로 이루어진 도전 과제를 제시했습니다. 1. 새로운 멸균 방법 식별, 2. 에틸렌 옥사이드 배출가스 감축입니다.
EO의 대안과 관련된 도전 과제
대체 방법으로 전환하는 일이 간단해 보일 수 있지만 EO를 그렇게 광범위하게 사용하고 있는 이유를 살펴보아야 할 것입니다. 어떤 프로세스가 다른 프로세스 대신 선택되는 이유는 각 멸균 프로세스의 효능, 그리고 의료기기 재료와 이러한 대체 멸균 방법의 호환성을 바탕으로 결정됩니다. EO는 저온 프로세스(<55°C)로 간주되며 다양한 일회용 열불안정성 플라스틱 기기 및 구성품의 멸균에 사용됩니다. 이러한 제품은 수분 열 멸균의 높은 온도(일반적으로 121°C 또는 132°C)를 견딜 수 없습니다.
중합체에서 교차 연결 및 사슬 절단이 일어날 수 있기 때문에 많은 플라스틱 제품이 감마, 전자빔, X선 등의 조사 프로세스와 같은 대체 멸균 방법과 호환되지 않습니다. 이러한 반응으로 인해 재료에 균열, 관입 또는 변색을 일으킬 수 있는 바람직하지 않은 변화가 일어납니다. 또한 이산화질소, 증발된 과산화수소, 증발된 과산화아세트산 및 초임계 CO2와 같은 여러 가지 대체 멸균 방법은 EO만큼 신속하게 가장 멸균하기 어려운 위치까지 침투하지 못합니다. 경우에 따라, 멸균제가 멸균하기 어려운 위치에 전혀 닿지 못할 수 있습니다! 이것은 밀봉, 결합 표면 및 일부 길고 좁은 루멘에 특히 해당되는 사항입니다. 하지만 대체 방법의 또 다른 문제는 사실상 그 방법 중 어느 것도 EO로 멸균한 제품만큼 엄청난 규모의 제품을 처리할 수 없다는 점입니다. 앞에서도 언급했지만 EO는 미국에서만 200억 대의 기기 멸균에 사용되고 있습니다. EO 멸균제는 24개 이상의 팔레트를 쌓은 최대 트럭 적재량을 한 번에 멸균할 수 있지만 대체 제품의 처리량 능력은 제한 요인이 되고 있습니다.
EO 프로세스 변경 사항
사실상 현재로서는 다양한 제품을 멸균하는 능력을 가진 EO를 대체할 현실적인 대안이 없습니다. EO는 기기의 멸균하기 어려운 위치에 침투하는 능력 및 이렇게 하는 것이 막대한 규모로 가능하다는 면에 있어서 독보적입니다. 대안에 적합한 틈새 시장 제품이 있을 수 있지만 가장 현실적인 옵션은 기존 EO 프로세스를 수정하고 EO 사용량을 줄여 궁극적으로는 배출가스의 양을 낮추는 것입니다. 많은 회사들이 이러한 설명에 따라 이 접근법을 택하고 있습니다.
일부 회사들이 도입하고 있는 EO 프로세스 변화의 한 가지 예를 들면 대량 파괴 접근법을 적용하는 기존 검증 프로세스와 관련되어 있습니다. ISO 11135의 이전 버전에서, 멸균 전문가가 제품에서 가장 멸균하기 어려운 위치를 식별했는데 각 위치에는 1.0 x 106 CFU의 아포균 포자를 주입했습니다. 이 유기체는 전 세계적으로 EO 멸균의 MRO(Most Resistant Organism)로 인정되고 있습니다. 이러한 프로세스가 매우 보수적이고 안전역이 매우 넓기는 하지만, 이 검증 시행을 통해 고농도(>600mg/L) EO를 매우 긴 사이클로 사용하여 자연적으로 발생하는 바이오버든에 비해 여러 배 높은 수치의 문제 병원체(biolobical challenge)를 살균했습니다. 과거에는 문제 병원체를 실제 기기 또는 “PCD(문제 프로세스 기기)”라고 하는 문제 시뮬레이션 기기에서 가장 멸균하기 어려운 위치에 주입했습니다. PCD는 많은 경우 검증 프로세스에 사용되었습니다. PCD는 실제 제품의 저항성을 시뮬레이션하는 생물 지표를 배치하는 것으로서, 실제 기기를 사용하지 않기 위해 사용했습니다. 적절한 PCD는 실제 제품에 상응하거나 약간 더 높은 저항성을 갖도록 하기 위해 비교 저항성 테스트를 통해 결정되었습니다. PCD는 제품의 가격이 높은 경우 또는 멸균이 어려운 위치에 주입하기 힘든 경우에 흔히 사용되었습니다.
업계에서 여전히 이 접근법을 많이 사용하고 있기는 하지만 ISO 11135:2014 개정판에서는 “PCD는 제품 내 가장 멸균하기 어려운 위치에서 자연적으로 발생하는 바이오버든에 의한 문제에 상응하거나 그보다 더 심각한 멸균 프로세스 문제를 일으켜야 합니다.” BI(생물 지표)는 제품에서 가장 멸균하기 어려운 위치에 배치될 필요는 없습니다. 이러한 위치에서 자연적으로 발생하는 바이오버든이 BI보다 저항성이 높지 않음을 증명해야 했습니다. 이러한 접근법을 통해 사이클을 잠재적으로 짧게 만들 수 있을 뿐만 아니라 가스 농도를 최대 절반으로 줄일 수 있습니다. 기업들은 300mg/L의 가스 농도, 경우에 따라서는 이보다 낮은 농도로도 필요한 치사율을 보이는 데 성공했습니다.
EO의 미래
농도를 낮추고 배출가스를 줄여 EO 사용을 줄이는 일의 장점은 이 방법이 지속 가능한 방법이기 때문에 업계가 절실히 필요한 이 기술을 지속적으로 사용할 수 있다는 점입니다. 또한 제품 잔류 수치도 낮출 수 있기 때문에 이미 ISO 10993-7에 요약된 현재 한도를 이미 달성하고 있더라도 향후 ISO 10993-7 표준이 변경될 가능성에 대한 대비책이 될 수 있습니다. 어떤 변경 사항이든 마찬가지이지만, 철저한 검토와 위험 평가를 수행해야 하고 규제 기관 보고서 및 인증 기관에도 업데이트를 해야 할 수 있습니다.
이 최적화된 새로운 사이클은 기간이 더 짧고 가스 농도가 훨씬 낮을 수 있기 때문에, 멸균제가 포장과 제품 안으로 침투하는 능력에 영향을 미치는 것은 모두 평가해야 합니다. DuPont™ Tyvek®과 같이 통기성이 좀 더 높은 재료를 사용하면 멸균제의 침투에 도움이 될 수 있고 좀 더 효율적으로 가스 배출이 이루어질 수 있습니다. 제품 디자인에는 가스 배출 경로가 적용되어야 합니다. 포장, 제품 및 프로세스에 대한 전체론적인 접근법을 살펴봄으로써, 이 “기존” 멸균 방법을 다시 한 번 새롭게 탈바꿈시킬 수 있습니다.
