Definisi dan Alasan Sterilisasi

Definisi Sterilisasi

• Steril berarti bebas dari mikroorganisme hidup, baik patogen maupun non-patogen.
• Sterilitas adalah kondisi bebas dari mikroorganisme.
• Sterilisasi merupakan proses menghilangkan atau mengeliminasi mikroorganisme hidup pada suatu objek.

Alasan Melakukan Sterilisasi

• Mencegah transmisi penyakit.
• Mencegah pembusukan material oleh mikroorganisme.
• Mencegah kompetisi nutrien dalam media pertumbuhan, memungkinkan kultur organisme spesifik berbiak.

Faktor Utama Menentukan Metode Sterilisasi

• Ketercampuran dengan produk atau bahan yang akan disterilisasi.
• Sifat wadah: wadah polietilen, polipropilen, nilon, kertas PVC cocok untuk sterilisasi etilen oksida, namun aluminium foil tidak.
• Penetrasi pada daerah yang sulit dijangkau yang mengandung mikroorganisme hidup.
• Aktivitas membunuh yang tinggi dengan menggunakan jumlah zat atau waktu sesedikit mungkin.
• Harga yang relatif murah.
• Keamanan dan toksisitas yang rendah.
• Kemudahan pelaksanaan.
• Waktu yang diperlukan singkat.
• Adaptasi terhadap proses terkait lainnya.

Mekanisme Sterilisasi

• Destruksi: Mikroorganisme dirusak dengan panas langsung (pembakaran), atau oksidasi kimiawi menggunakan asam nitrat pekat, asam kromat, atau asam sulfat pekat.
• Inaktivasi: Eliminasi mikroorganisme tanpa menghancurkan sel secara sempurna, contohnya dengan panas (kering, basah, atau uap), radiasi, atau bahan kimia.
• Penghilangan secara fisik: Dilakukan dengan filtrasi atau penyaringan.

Metode Sterilisasi Secara Umum

• Menggunakan panas dan atau suhu dingin

Metode Sterilisasi - Panas Lembab

• Menggunakan uap jenuh
• Mekanisme pembunuhan adalah denaturasi protein penting untuk pertumbuhan dan reproduksi mikroorganisme
• Ikatan hidrogen mudah putus dengan adanya molekul air yang berperan dalam proses denaturasi
• Uap jenuh memiliki aktivitas pembunuhan yang tinggi, efektif membunuh spora dalam 15 menit pada 121°C.
• Keunggulannya adalah murah, sederhana, dan relatif cepat dengan pemantauan waktu, suhu, dan tekanan.
• Kerugiannya, metode ini kurang cocok untuk bahan sensitif terhadap panas atau uap serta keterbatasan penetrasi pada beberapa wadah.
• Macam-macam strerilisasi cara basah:
  • Uap air pada 100°C/98°C (mendidihkan, uap air mengalir)
  • Uap air dibawah tekanan (autoklaf) 115-116°C selama 30 menit atau 121°C selama 15 menit
  • Perebusan alat-alat dengan bakterisida

Metode Sterilisasi - Tyndalisasi (Sterilisasi Fraksi)

• Setara dengan pasteurisasi, dilakukan pada 70-80°C untuk membunuh bakteri, meskipun masih mungkin terdapat spora.
• Media yang akan disterilisasi dihadapkan pada uap selama 30 menit setiap hari selama 3 hari berturut-turut, diselingi penyimpanan pada 20-25°C selama 16-24 jam.
• Tujuannya untuk menghancurkan sel vegetatif pada saat pemanasan dan memberikan kesempatan spora untuk tumbuh di antara waktu pemanasan.

Metode Sterilisasi - Pasteurisasi

• Lebih ditujukan untuk membinasakan organisme penyebab penyakit, bukan sterilisasi.
• Mekanisme: koagulasi, perubahan dalam protein sel.
• Dilakukan dengan memanaskan susu pada 60-70°C selama waktu tertentu, lalu mendinginkannya dengan cepat.

Metode Sterilisasi - UHT (Ultra High Temperature)

• Banyak digunakan untuk sterilisasi minuman.
• Dipanaskan pada suhu 150-170°C selama 5-10 menit.
• Dianggap dapat membunuh bakteri patogen.

Metode Sterilisasi - Panas Kering

• Umum digunakan untuk bahan tahan panas seperti logam, gelas, minyak, dan lemak.
• Tidak hanya merusak mikroorganisme tetapi juga pirogen.
• Dianggap aman dan sangat terpercaya.
• Temperatur yang paling umum digunakan adalah 160°C hingga 170°C selama 2 jam.
• Mekanisme pembunuhan mikroorganisme dengan panas kering adalah proses oksidasi yang menyebabkan koagulasi protein sel.
• Tingkat pemusnahan dan penetrasi tergantung pada energi panas yang digunakan.

Macam-macam Sterilisasi Panas Kering

• Pemanasan dengan oven.
• Menggunakan api langsung dengan dibakar/dinyalakan.
  • Contoh: Membakar alat-alat dengan api langsung dari Bunsen.
  • Menggunakan oven pada suhu 1000°C untuk memijar.

Suhu Sterilisasi

• Sterilisasi Basah:
  • 115-116°C selama 30 menit.
  • 121-123°C selama 15 menit.
  • 120-129°C selama 10 menit.
  • 134-138°C selama 3 menit.
• Sterilisasi Kering:
  • 140°C selama 3 jam.
  • 150°C selama 2,5 jam.
  • 160°C selama 2 jam.
  • 170°C selama 1 jam.

Metode Sterilisasi - Radiasi

• Radiasi adalah transmisi energi melalui ruangan.
• Semua bentuk radiasi dapat merusak atau menyebabkan mutasi pada mikroorganisme.
• Dua kelompok utama radiasi adalah radiasi pengion (sinar-X, sinar gamma, sinar katode) dan sinar ultraviolet (UV).

Radiasi dengan Sinar Pengion

• Sinar-X dan sinar gamma, berasal dari unsur radioaktif seperti Cobalt-60, jauh lebih kuat dan menembus daripada sinar UV.
• Banyak digunakan Cobalt-60 dan elektron yang dipercepat ("accelerated electrons").
• Mekanisme: mutasi DNA.
• Kerugian: dapat merusak produk karena pemutusan ikatan kimia, biaya tinggi, namun memiliki tingkat kepercayaan tinggi.
• Efek radiasi pengion yang penting adalah pembentukan radikal bebas (OH dan H2O) yang menjadi agen oksidasi yang kuat setelah melewati air dan membentuk H2O2.
• Digunakan untuk mensterilisasi pharmaceutical tertentu (bahan baku obat kering), barang plastik seperti cawan petri, kateter, atau alat suntik.

Radiasi Ultra Violet (UV)

• Mekanisme: Pembentukan dimer timin yang menghambat replikasi DNA normal dengan menutup jalan enzim replikasi.
• Efektif dalam mematikan bakteri dengan intensitas yang cukup, tetapi efektifnya terbatas karena tidak menembus gelas biasa, kotoran, atau kertas.
• Sinar UV harus kontak langsung dengan mikroorganisme.
• Digunakan untuk mengurangi populasi mikroorganisme di udara dalam ruangan operasi atau pabrik, tetapi tidak membuat daerah steril.

Sterilisasi dengan Filtrasi

• Metode sterilisasi ini cocok untuk zat yang tidak tahan panas atau perlakuan kimia.
• Bakteri tidak mati selama filtrasi, melainkan terpisah secara fisik dari cairan.
• Filter terbuat dari asetat selulosa dengan banyak pori kecil yang tidak dapat dilewati bakteri.
• Banyak virus dapat melewati filter tersebut.
• Prinsip Filtrasi:
  • Filter Ayakan: Memisahkan berdasarkan perbedaan ukuran dengan pori seragam 0,22 µm dan ketebalan 80-159 µm. Tidak dapat membebaskan pirogen dan virus (0,02 μm).
  • Filter Adsorpsi: Terbuat dari selulosa, asbes, gelas sinter, keramik, Kieselguhr, dan karbon aktif. Dapat membebaskan pirogen dan virus.
  • Filter membran juga digunakan
• Filter membran modern terbuat dari membran ester selulosa dengan berbagai ukuran dari 8 hingga 0,025 μm.
• Filter ini dapat tersumbat oleh bakteri dan bahan partikulat dalam cairan yang disaring.
• Filter ini digunakan untuk memisahkan racun bakteri, mensterilisasi obat-obatan, dan bahan organik seperti protein, antibiotika, dan gula tertentu.

Sterilisasi dengan Metode Kimiawi

• Banyak senyawa kimia bersifat bakteriostatik (menghambat pertumbuhan bakteri) atau bakterisidal (membunuh bakteri) pada konsentrasi tinggi.

• Larutan asam dan basa kuat bersifat bakterisida.

• Asam organik yang tidak terdisosiasi dapat berpenetrasi ke dalam sel dan aktivitasnya meningkat seiring dengan bertambah panjangnya rantai.

• Logam berat (ion merkuri, perak) memiliki afinitas tinggi terhadap gugus –SH.

• Iodium berinteraksi dengan protein secara ireversibel.

• Klor bereaksi dengan air membentuk asam hipoklorit yang bersifat sebagai oksidan kuat.

• Senyawa alkilasi, misalnya formaldehid dan etilen oksida, dapat mengganti atom H tidak stabil pada gugus –NH2, -OH, COOH, dan –SH.

• Etilen oksida memberikan gugus hidroksi etil (-CH2CH2OH), menghalangi gugus reaksi yang diperlukan dalam metabolisme penting.

• Etilen oksida: sangat reaktif, toksik, mudah terbakar dan meledak.

• Karena reaktif sifatnya, etilen oksida cocok untuk mensterilkan bahan dasar serbuk tabur, kateter, spuit injeksi, filter, dan alat operasi, namun tidak cocok untuk mensterilkan zat aktif.

• Faktor penting dalam sterilisasi dengan etilen oksida adalah kelembaban relatif (60%), konsentrasi gas (1000-1500 g/cm³), suhu, dan waktu pemaparan.

Sterilisasi dengan Metode Mekanik

• Vibrasi sonik, triturasi, dan agitasi adalah metode mekanik untuk penghancuran bakteri.
• Istilah ultrasonik menunjukkan gelombang suara frekuensi tinggi (15000 hingga ratusan ribu per detik) yang tidak dapat didengar manusia.
• Gelombang ultrasonik dapat mendenaturasi dan menghancurkan bakteri sehingga bahan intraseluler dan dinding sel terpisah.