Teoria della sterilizzazione

Una sterilizzazione omogenea dipende in definitiva dal contatto dell’agente sterilizzante con tutte le superfici di un oggetto. Il mezzo sterilizzante impiegato dipende dal tipo di oggetto. Poiché questa guida riguarda l’uso del CertoClav, tratteremo il calore umido come mezzo sterilizzante.

Il calore da solo distrugge i microrganismi, ma l’apporto di umidità accelera il processo. L’umidità sotto forma di vapore alla normale pressione atmosferica non basta però a sterilizzare: servono pressioni più elevate per portare il vapore a una temperatura capace di uccidere i microrganismi. Forse conoscete il termine denaturazione. La morte di un microrganismo per calore umido avviene per denaturazione. Il vapore acqueo caldo fa coagulare le proteine, cioè le rende inattive. La proteina può assumere una nuova forma o essere frammentata in piccoli pezzi. L’avrete osservato spesso cuocendo un uovo: la parte chiara e gelatinosa, composta di proteina (l’albume) e acqua, diventa bianca e solida con il calore. È l’albumina, che cambia forma molecolare sotto l’effetto del calore. Ricordate che la parte chiara dell’uovo conteneva acqua, ora evaporata, lasciando l’albumina denaturata.

Per l’autoclavaggio è importante che la camera sia riempita di vapore saturo e che tutte le superfici del carico siano avvolte da vapore saturo. Ogni fibra e ogni superficie da sterilizzare deve aver raggiunto una determinata temperatura per una determinata durata. Quando il vapore entra sotto pressione nell’autoclave, comincia a condensare sugli oggetti freddi. La condensazione del vapore libera calore: l’acqua passa dallo stato di vapore allo stato liquido, uno stato di minore energia, e cede calore all’ambiente. Sono questa bagnatura e questo riscaldamento simultanei degli elementi posti nell’autoclave a produrre la sterilizzazione.

Gli studi mostrano che nessun microrganismo sopravvive a un’esposizione diretta a vapore saturo a 120 °C (250 °F) per più di 15 minuti a 15 psi. Ricordate che potete aumentare la temperatura e la durata del ciclo. Le durate dipendono in definitiva dalle dimensioni e dal contenuto dei vostri oggetti. Terminato il ciclo, è importante lasciare che l’acqua condensata evapori di nuovo per preservare la sterilità: in altre parole, gli oggetti devono essere asciutti prima di essere estratti dall’autoclave.

Il vapore sotto pressione è il mezzo più affidabile per distruggere i microrganismi e le loro spore, ed è il procedimento di elezione quando i vostri oggetti non vengono danneggiati né dal calore né dall’umidità.

Se i vostri studi di fisica sono lontani, forse avrete dimenticato il rapporto tra la pressione di un gas e la sua temperatura. Quando la pressione di un gas aumenta, aumenta anche la sua temperatura, e viceversa. Ricordate: il gas si riscalda, le sue molecole si urtano tra loro e contro le pareti del recipiente. L’energia cinetica produce un accumulo di calore, che a sua volta fa salire la pressione. Il calore realmente restituito dal vapore acqueo proviene dal passaggio dallo stato liquido allo stato gassoso, cioè da quella che si chiama calore latente di vaporizzazione. Il modo più semplice di ricordarlo è che 1 caloria (unità di calore) innalza di 1 grado Celsius la temperatura di 1 grammo d’acqua, mentre servono 540 calorie per trasformare 1 grammo d’acqua in vapore a 100 °C. Come si vede, il vapore contiene molta più energia termica dell’acqua bollente; un’ustione da vapore è quindi più grave di un’ustione da acqua bollente. La cosa positiva è che il vapore può condensare e tornare acqua sugli oggetti più freddi dell’aria ambiente. Ne deriva una perdita immediata di volume di vapore, che crea una depressione nell’autoclave e richiama altro vapore nella camera, finché il vapore condensa su superfici più fredde. Alla fine l’aria e gli oggetti contenuti nell’autoclave raggiungono la stessa temperatura; a quel punto l’atmosfera dell’autoclave è satura di vapore. Al livello del mare (1 atmosfera) il vapore ha una temperatura di circa 100 °C. A 2 atmosfere, cioè 1 atmosfera sopra la pressione normale, la temperatura del vapore sale a 121 °C. Portando la pressione a 3 atmosfere, il vapore sarebbe a 130 °C. Quando la pressione aumenta, la temperatura del vapore aumenta.