Un autoclave es una máquina utilizada para realizar procesos industriales y científicos que requieren temperatura y presión elevadas en relación con la presión y/o temperatura ambiente . Los autoclaves se utilizan antes de procedimientos quirúrgicos para realizar esterilización y en la industria química para curar recubrimientos y vulcanizar caucho y para síntesis hidrotermal . Los autoclaves industriales se utilizan en aplicaciones industriales, especialmente en la fabricación de compuestos.
Muchos autoclaves se utilizan para esterilizar equipos y suministros sometiéndolos a vapor saturado presurizado a 121 °C (250 °F) durante 30 a 60 minutos a una presión de 205 kPa o 2,02 atm [1] (aproximadamente el doble de la presión atmosférica), dependiendo de el tamaño de la carga y el contenido. [2] El autoclave fue inventado por Charles Chamberland en 1879, [3] aunque Denis Papin creó un precursor conocido como digestor de vapor en 1679. [4] El nombre proviene del griego auto- , que en última instancia significa auto, y del latín clavis . es decir, llave y, por tanto, un dispositivo de autobloqueo. [5]
Los autoclaves de esterilización se utilizan ampliamente en microbiología y micología , medicina y fabricación de prótesis , tatuajes y perforaciones corporales , y práctica funeraria . Varían en tamaño y función según el medio que se va a esterilizar y, a veces, se les llama retorta en las industrias química y alimentaria.
Las cargas típicas incluyen cristalería de laboratorio, otros equipos y desechos, instrumentos quirúrgicos y desechos médicos . [6] [7]
Una aplicación reciente notable y cada vez más popular de los autoclaves es el tratamiento previo a la eliminación y la esterilización de material de desecho, como los desechos hospitalarios patógenos. Las máquinas de esta categoría funcionan en gran medida según los mismos principios que los autoclaves convencionales, ya que pueden neutralizar (pero no eliminar) agentes potencialmente infecciosos mediante el uso de vapor presurizado y agua sobrecalentada. Una nueva generación de convertidores de residuos es capaz de lograr el mismo efecto sin un recipiente a presión para esterilizar medios de cultivo, material de caucho, batas, apósitos, guantes, etc. Es particularmente útil para materiales que no pueden soportar la temperatura más alta de un horno de aire caliente. . [8]
Los autoclaves también se utilizan ampliamente para curar compuestos, especialmente para fusionar múltiples capas sin espacios que disminuyan la resistencia del material, y en la vulcanización del caucho. [9] El alto calor y la presión que generan los autoclaves ayudan a garantizar que las mejores propiedades físicas posibles sean repetibles. Los fabricantes de largueros para veleros tienen autoclaves de más de 50 pies (15 m) de largo y 10 pies (3 m) de ancho, y algunos autoclaves en la industria aeroespacial son lo suficientemente grandes como para contener fuselajes completos de aviones hechos de compuestos en capas. [10]
Otros tipos de autoclaves se utilizan para hacer crecer cristales a altas temperaturas y presiones. Los cristales de cuarzo sintético utilizados en la industria electrónica se cultivan en autoclaves. El embalaje de paracaídas para aplicaciones especializadas se puede realizar al vacío en un autoclave, lo que permite calentar los paracaídas e insertarlos en sus paquetes en el menor volumen. [11]
Un sistema de descontaminación térmica de efluentes funciona como un autoclave de propósito único diseñado para la esterilización de desechos y efluentes líquidos.
Es muy importante asegurarse de que todo el aire atrapado se elimine del autoclave antes de la activación, ya que el aire atrapado es un medio muy pobre para lograr la esterilidad. El vapor a 134 °C (273 °F) puede alcanzar el nivel deseado de esterilidad en tres minutos, mientras que lograr el mismo nivel de esterilidad en aire caliente requiere dos horas a 160 °C (320 °F). [12] Los métodos de eliminación de aire incluyen:
Los autoclaves de estufa utilizados en entornos más pobres o no médicos no siempre tienen programas automáticos de eliminación de aire. Se requiere que el operador realice manualmente pulsaciones de vapor a ciertas presiones como lo indica el manómetro. [13]
Un autoclave médico es un dispositivo que utiliza vapor para esterilizar equipos y otros objetos. Esto significa que todas las bacterias , virus , hongos y esporas quedan inactivados. Sin embargo, los priones , como los asociados con la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob , y algunas toxinas liberadas por ciertas bacterias, como la cereulida , no pueden destruirse mediante el autoclave a la temperatura típica de 134 °C durante tres minutos o 121 °C durante 15 minutos y, en su lugar, debe sumergirse en hidróxido de sodio (NaOH 1 M) y calentarse en un autoclave de desplazamiento por gravedad a 121 °C durante 30 min, limpiarse, enjuagarse con agua y someterse a esterilización de rutina. [14] Aunque una amplia gama de especies de arqueas , incluida Geogemma barosii , pueden sobrevivir e incluso reproducirse a temperaturas encontradas en autoclaves, su tasa de crecimiento es tan lenta a temperaturas más bajas en ambientes menos extremos ocupados por humanos que es poco probable que puedan competir con otros organismos. [15] No se sabe que ninguno de ellos sea infeccioso o represente un riesgo para la salud de los seres humanos; de hecho, su bioquímica es tan diferente de la nuestra y su tasa de multiplicación es tan lenta que los microbiólogos no necesitan preocuparse por ellos. [dieciséis]
Los autoclaves se encuentran en muchos entornos médicos, laboratorios y otros lugares que necesitan garantizar la esterilidad de un objeto. Muchos procedimientos actuales emplean artículos de un solo uso en lugar de artículos reutilizables y esterilizables. Esto sucedió por primera vez con las agujas hipodérmicas , pero hoy en día muchos instrumentos quirúrgicos (como fórceps , portaagujas y mangos de bisturí ) suelen ser artículos de un solo uso en lugar de reutilizables (ver autoclave de desecho ). Los autoclaves son de particular importancia en los países más pobres debido a la cantidad mucho mayor de equipos que se reutilizan. El suministro de autoclaves solares o de cocina a centros médicos rurales ha sido objeto de varias misiones de ayuda médica propuestas. [17]
Debido a que se utiliza calor húmedo , los productos termolábiles (como algunos plásticos ) no se pueden esterilizar de esta manera o se derretirán. El papel y otros productos que puedan dañarse con el vapor también deben esterilizarse de otra forma. En todos los autoclaves, los artículos siempre deben estar separados para permitir que el vapor penetre uniformemente en la carga.
La esterilización en autoclave se utiliza a menudo para esterilizar desechos médicos antes de eliminarlos en el flujo estándar de desechos sólidos municipales . Esta aplicación se ha vuelto más común como alternativa a la incineración debido a las preocupaciones ambientales y de salud generadas por los subproductos de la combustión emitidos por los incineradores, especialmente de las pequeñas unidades que comúnmente operaban en hospitales individuales. La incineración o un proceso similar de oxidación térmica sigue siendo generalmente obligatorio para los desechos patológicos y otros desechos médicos muy tóxicos o infecciosos. Para residuos líquidos, un sistema de descontaminación de efluentes es el hardware equivalente.
En odontología, los autoclaves permiten la esterilización de instrumentos dentales.
En la mayor parte del mundo industrializado, los autoclaves de grado médico son dispositivos médicos regulados . Por lo tanto, muchos autoclaves de grado médico se limitan a ejecutar ciclos aprobados por el regulador. Debido a que están optimizados para uso hospitalario continuo, prefieren diseños rectangulares, requieren regímenes de mantenimiento exigentes y su operación es costosa. (Un autoclave de grado médico correctamente calibrado utiliza miles de galones de agua cada día, independientemente de la tarea, con el correspondiente alto consumo de energía eléctrica).
Los autoclaves utilizados en educación, investigación, investigación biomédica, investigación farmacéutica y entornos industriales (a menudo llamados autoclaves de "grado de investigación") se utilizan para esterilizar instrumentos de laboratorio, cristalería, medios de cultivo y medios líquidos. Los autoclaves de grado de investigación se utilizan cada vez más en estos entornos donde la eficiencia, la facilidad de uso y la flexibilidad son primordiales. Los autoclaves de grado de investigación se pueden configurar para operación de "paso". Esto permite mantener un aislamiento absoluto entre las áreas de trabajo "limpias" y potencialmente contaminadas. Los autoclaves de investigación de paso son especialmente importantes en instalaciones BSL-3 o BSL-4 .
Los autoclaves de grado de investigación, que no están aprobados para su uso en instrumentos de esterilización que se utilizarán directamente en humanos, están diseñados principalmente para brindar eficiencia, flexibilidad y facilidad de uso. Presentan una amplia gama de diseños y tamaños y, con frecuencia, se adaptan a su uso y tipo de carga. Las variaciones comunes incluyen una cámara de presión cilíndrica o cuadrada, sistemas de refrigeración por aire o agua y puertas de cámara que se abren vertical u horizontalmente (que pueden funcionar eléctrica o manualmente).
En 2016, la Oficina de Sostenibilidad de la Universidad de California en Riverside (UCR) llevó a cabo un estudio sobre la eficiencia de los autoclaves en sus laboratorios de investigación de genómica y entomología, rastreando el consumo de energía y agua de varias unidades. Descubrieron que, incluso cuando funcionaban dentro de los parámetros previstos, los autoclaves de grado médico utilizados en sus laboratorios de investigación consumían cada uno 700 galones de agua y 90 kWh de electricidad por día (1.134 MWh de electricidad y 8,8 millones de galones de agua en total), porque consumían energía y agua continuamente, incluso cuando no estaban en uso. Los autoclaves de investigación de la UCR realizaron las mismas tareas con igual eficacia, pero utilizaron un 83 % menos de energía y un 97 % menos de agua. [18]
Para esterilizar artículos de forma eficaz, es importante utilizar parámetros óptimos al ejecutar un ciclo de autoclave. Un estudio de 2017 realizado por la unidad de biocontención del Hospital Johns Hopkins probó la capacidad de los autoclaves de paso para descontaminar cargas de desechos biomédicos simulados cuando se ejecutan con la configuración predeterminada de fábrica. El estudio encontró que 18 de 18 (100%) cargas de pacientes simuladas (6 cargas de PPE, 6 de ropa blanca y 6 de líquidos) pasaron las pruebas de esterilización con los parámetros optimizados en comparación con solo 3 de 19 (16%) cargas simuladas que pasaron con el uso de la configuración predeterminada de fábrica. [19]
Existen indicadores físicos, químicos y biológicos que se pueden utilizar para garantizar que un autoclave alcance la temperatura correcta durante el tiempo correcto. Si un artículo no tratado o tratado incorrectamente puede confundirse con un artículo tratado, existe el riesgo de que se mezclen, lo cual, en algunas áreas como la cirugía, es crítico.
Los indicadores químicos en los envases médicos y en la cinta de autoclave cambian de color una vez que se han cumplido las condiciones correctas, lo que indica que el objeto dentro del paquete, o debajo de la cinta, se ha procesado adecuadamente. La cinta de autoclave es sólo un marcador de que el vapor y el calor han activado el tinte. El marcador en la cinta no indica una esterilidad total. También se utiliza un dispositivo de desafío más difícil, llamado dispositivo Bowie-Dick en honor a sus inventores, para verificar un ciclo completo. Contiene una hoja completa de indicador químico colocada en el centro de una pila de papel. Está diseñado específicamente para demostrar que el proceso alcanzó la temperatura completa y el tiempo requerido para un ciclo mínimo normal de 134 °C durante 3,5 a 4 minutos. [20]
Para demostrar la esterilidad se utilizan indicadores biológicos. Los indicadores biológicos contienen esporas de una bacteria resistente al calor, Geobacillus stearothermophilus . Si el autoclave no alcanza la temperatura adecuada, las esporas germinarán al incubarse y su metabolismo cambiará el color de una sustancia química sensible al pH . Algunos indicadores físicos consisten en una aleación diseñada para fundirse sólo después de ser sometida a una temperatura determinada durante el tiempo de mantenimiento correspondiente. Si la aleación se funde, el cambio será visible. [21]
Algunos autoclaves controlados por computadora utilizan un valor F 0 (F-cero) para controlar el ciclo de esterilización . Los valores F 0 se establecen para el número de minutos de esterilización equivalente a 121 °C (250 °F) a 103 kPa (14,9 psi) por encima de la presión atmosférica durante 15 minutos. Dado que el control exacto de la temperatura es difícil, se controla la temperatura y se ajusta en consecuencia el tiempo de esterilización. [22]
Sumergir en hidróxido de sodio (NaOH)20 y calentar en un autoclave de desplazamiento por gravedad a 121°C durante 30 min;
limpio;
enjuagar con agua y someter a esterilización de rutina.
