Dada a expansão do mercado de biomateriais e sofisticação dos dispositivos médicos, os processos de esterilização terão necessariamente de ser reformulados e melhorados para responderem eficazmente. Algumas das técnicas de esterilização utilizadas atualmente não conseguem executar a sua função de uma forma eficaz. Em muitos casos o material é danificado durante o processo ou a esterilização não é realizada eficientemente. Assim sendo, a esterilização por dióxido de carbono em estado supercrítico (SCCO2) responde eficazmente ao esterilizar diversos materiais biológicos e polímeros sensíveis, que antes não eram esterilizados por outras técnicas. A par desta vertente, o custo de operação, a sua segurança e rapidez
processual são características positivas na esterilização por SCCO2. O trabalho realizado no âmbito da presente tese teve como objetivo estudar e analisar as variáveis de esterilização em tiras de esporos bacterianos de três estirpes diferentes: Bacillus atrophaeus, Bacillus pumilus e Bacillus stearothermophilus. Com este estudo, as variáveis como o tempo de esterilização efetiva, pressão e “Shelf life” foram aprimorados, aumentando assim a eficiência do processo. Em paralelo a este estudo, foram também estudadas amostras de placenta humana antes e depois do processo de esterilização de forma a verificar se a esterilização por SCCO2 poderá danificar ou modificar as propriedades físicas ou químicas deste
material biológico. Conclui-se que para esterilizar eficazmente as tiras de esporos bacterianos é
recomendável um tempo de esterilização efetiva no mínimo de 3 horas com um shelf life mínimo de 1 semana. De forma a aumentar a viabilidade do processo, demonstrou-se que é possível a utilização dos materiais esterilizados logo após o processo sem reativação dos esporos, quando estes estão em contacto com o SCCO2 no mínimo 3 horas. No reator os valores recomendados são: pressão a 140 bar, 600 rpm, 40ºC e com a adição de 300 ppm H2O2. As análises de High-performance liquid chromatography (HPLC) e Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) demonstraram que as amostras de placenta após esterilização não sofrem alterações químicas significativas. Contrariamente, os testes mecânicos e análises de Differential scanning calorimetry (DSC) revelaram mudanças físicas e químicas significativas nas amostras. A esterilização por SCCO2 conferiu um aumento de rigidez nas amostras biológicas estudadas, assim como um aumento na sua resistência térmica. O estudo da eficácia desta técnica de esterilização (SCCO2) em amostras biológicas deve ser continuado para que se possa reunir mais informação que permita validar a sua aplicabilidade na área dos materiais médicos e biomateriais.Due the expanding market for biomaterials and the sophistication of medical devices, sterilization processes need to be refined and reinvented to respond effectively to this demand. Nowadays the current sterilization techniques, cannot perform their function effectively without damaging the material during the process. Thus, supercritical carbon dioxide (SCCO2) sterilization can be an alternative solution for sterilizing various biological materials and complex/sensitive polymers. The great advantages of SCCO2 sterilization englobes the price of operation, its safety and procedural speed among others. The main goal of this thesis project was to study and analyse different variables, like effective sterilization time or pressure in the effective sterilization process of three different bacterial spore strains: Bacillus atrophaeus, Bacillus pumilus and Bacillus stearothermophilus. In this study, the effect of the time interval between SCCO2 sterilization and the microbiological validation was also evaluated, despite of being a parameter that is not taken into account in the works described in literature to date. Parallel to this work, human placenta samples were analysed before and after the sterilization process to verify whether SCCO2 sterilization could damage or modify the physical or chemical properties of this biological material. Regarding the results obtained of the sterilization of the bacterial spore strips, the mildest conditions optimized were: 140 bar, 600 rpm, 40ºC, 300 ppm H2O2 and 4 hours of effective sterilization. Interestingly, the effectiveness of terminal sterilization of these biological indicators was dependent on the time period after scCO2 treatment. In addition, the minimum “shelf life” required is at least 1 week. In the second part of the work, the placenta samples sterilized by scCO2 did not undergo significant chemical changes as demonstrated by high-performance liquid chromatography
(HPLC) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) analyses that. In contrast, the mechanical tests and analyses of Differential scanning calorimetry (DSC) demonstrated significant physical and chemical changes in the samples. SCCO2 sterilization conferred rigidity to the biological sample and a different behaviour of the samples were detected when exposed to a constant increase of temperatures. The study of the innovative sterilization technique (SCCO2) should be continued to increase its applicability in the area of medical materials and biomaterials and their efficiency
