In breve

• La sterilizzazione a gas plasma e il perossido di idrogeno vaporizzato (VHP) usano lo stesso agente chimico, ma non sono la stessa tecnologia. Il gas plasma applica al vapore un campo di energia aggiuntivo, e questo lo colloca in una categoria di apparecchiature diversa.
• Il gas plasma è consolidato nel ricondizionamento dei dispositivi medici in ambito ospedaliero. Il VHP è la tecnologia di riferimento per la biodecontaminazione delle superfici esposte nella produzione farmaceutica.
• La distinzione non è terminologica: cambia il campo di energia applicato, cambia la scala dell’impianto, cambia ciò che si può dichiarare e cambia il percorso di validazione.

Che cos’è la sterilizzazione a gas plasma

Il plasma è il quarto stato della materia, ottenuto fornendo energia a un gas fino a generare specie eccitate, radicali liberi e particelle cariche.

Nella sterilizzazione a gas plasma di perossido di idrogeno, il perossido viene prima vaporizzato e introdotto in camera, poi sottoposto a un campo a radiofrequenza o a microonde che ne induce lo stato di plasma. La fase plasma aggiunge un meccanismo ossidativo ulteriore e contribuisce alla degradazione dei residui alla fine del ciclo.

Queste apparecchiature lavorano tipicamente sotto vuoto spinto, in camere di volume contenuto, e il loro impiego consolidato è il ricondizionamento di strumenti chirurgici e dispositivi medici termosensibili nelle centrali di sterilizzazione ospedaliere.

Che cos’è il perossido di idrogeno vaporizzato

Il perossido di idrogeno (H2O2) è un agente ossidante. La sua azione antimicrobica deriva da specie reattive dell’ossigeno, tra cui i radicali ossidrilici, che possono danneggiare membrane cellulari, proteine, enzimi e acidi nucleici. Poiché l’attacco colpisce più bersagli contemporaneamente, lo spettro è ampio e comprende batteri, lieviti, muffe, virus e spore batteriche.

L’efficacia effettivamente raggiunta, però, dipende dal ciclo validato, dall’organismo di sfida, dal carico e dalle condizioni di esposizione, non dall’agente in sé.

Nel processo VHP una soluzione liquida di perossido viene vaporizzata e immessa in una camera o in un ambiente chiuso. Il vapore si distribuisce sulle superfici esposte, viene mantenuto per un tempo di esposizione definito e infine rimosso e convertito per via catalitica.

Due caratteristiche rendono il processo rilevante in ambiente regolamentato. I principali prodotti di decomposizione sono acqua e ossigeno, quindi non resta un residuo chimico persistente. E il processo lavora a bassa temperatura, il che consente di trattare materiali che il vapore saturo o il calore secco danneggerebbero.

Dopo l’esposizione una quota di perossido può restare temporaneamente adsorbita sulle superfici o assorbita nei materiali del carico. Per questo la fase di aerazione e un criterio di rilascio validato fanno parte del processo, non sono un accorgimento facoltativo.

Gas plasma e VHP non sono la stessa tecnologia

È la confusione più diffusa del settore, e vale la pena affrontarla in modo esplicito.

Nel processo VHP l’agente attivo è il vapore di perossido stesso. Non viene applicato alcun campo di energia aggiuntivo. Il vapore viene generato, distribuito, mantenuto per il tempo di esposizione e infine rimosso per via catalitica.

Nel processo a gas plasma il vapore viene successivamente eccitato da un campo a radiofrequenza o a microonde, che genera un plasma a bassa temperatura contenente radicali liberi e specie cariche.

Le differenze che contano nella pratica sono tre.

Il campo di energia: È la differenza che definisce le due categorie. Nel gas plasma il vapore viene eccitato da un campo esterno, nel VHP no. Tutto il resto discende da qui.

La scala. Il VHP si applica da piccole camere di trasferimento fino a interi reparti. Il gas plasma resta legato a camere di volume contenuto.

La destinazione d’uso e il claim, cioè ciò che il costruttore dichiara di ottenere e deve dimostrare con dati di validazione. Il gas plasma è associato alla sterilizzazione di dispositivi medici riutilizzabili. Il VHP in ambito farmaceutico è associato alla biodecontaminazione di superfici esposte.

Una precisazione utile, perché è fonte di equivoci: Il regime di pressione non distingue le due tecnologie. Molti sistemi VHP lavorano a pressione atmosferica o leggermente negativa, ma esistono cicli VHP condotti sotto vuoto, e il vuoto non introduce alcuna fase plasma. Pressione e campo di energia sono due variabili indipendenti: la prima è una scelta di processo, la seconda determina la categoria di appartenenza.

La serie DPB è un processo VHP. Nessuna configurazione prevede una fase plasma.

Il perossido aerosolizzato, la terza opzione

Il perossido aerosolizzato (aHP) rilascia l’agente sotto forma di micro gocce liquide prodotte da un nebulizzatore, non come vapore generato per cambiamento di fase.

Le differenze pratiche discendono dallo stato fisico. Le gocce sedimentano e bagnano le superfici, il che ha conseguenze sull’elettronica e su ogni carico sensibile al contatto con liquidi. La distribuzione segue il flusso d’aria che trasporta le gocce e la copertura in geometrie complesse può risultare meno prevedibile. Le formulazioni aHP contengono spesso additivi come ioni d’argento o acido peracetico, che migliorano l’efficacia ma comportano un profilo di decomposizione non riducibile ad acqua e ossigeno.

L’aHP viene impiegato soprattutto su ambienti e locali. Il VHP copre una gamma di scale più ampia ed è l’opzione più consolidata dove serve un ciclo in camera, ripetibile e validabile.

Esiste anche una categoria descritta come perossido ionizzato (iHP), in cui una soluzione a bassa concentrazione attraversa un arco di plasma freddo che genera specie reattive. Vale la pena conoscere il termine, ma la categoria è in larga parte proprietaria e non definita in modo uniforme fra i diversi fornitori, quindi non è confrontabile alla pari con VHP e aHP e non compare nella tabella che segue.

Confronto tra i metodi a bassa temperatura

*Nota. La concentrazione della soluzione di alimentazione descrive ciò che entra nel vaporizzatore o nel nebulizzatore. Non definisce la concentrazione raggiunta in camera né la prestazione di processo, che dipendono da profilo di iniezione, volume, temperatura e carico.*

Come funziona un ciclo VHP

Un ciclo VHP comprende comunemente condizionamento, iniezione del perossido, esposizione e aerazione. Terminologia, sequenza e durata dipendono dal generatore, dal disegno della camera, dalla strategia di controllo di processo e dal carico validato. Costruttori diversi descrivono lo stesso fenomeno fisico con nomi di fase diversi, quindi le descrizioni di ciclo non sono direttamente confrontabili fra sistemi.

Condizionamento

L’atmosfera in camera viene portata a una condizione di partenza definita e ripetibile prima che inizi l’iniezione. Dove si applica una deumidificazione, lo scopo è controllare il margine rispetto alla saturazione: il vapore acqueo in eccesso compete con il perossido per l’adsorbimento sulle superfici e riduce la finestra disponibile prima che si verifichi condensa.

Iniezione del perossido

La soluzione viene vaporizzata e immessa a portata controllata fino a raggiungere la condizione target in camera.

L’uniformità di distribuzione è influenzata dal flusso d’aria, dalla geometria del carico, dall’assorbimento superficiale e dalla presenza di zone d’ombra o di volumi chiusi. Il vapore di perossido non si distribuisce con la stessa facilità di un gas vero, quindi la copertura dipende da come la camera lo fa circolare e non dalla capacità dell’agente di raggiungere il carico da solo. Per questo la configurazione del carico e la circolazione interna fanno parte dello sviluppo del ciclo e della validazione, non della discrezionalità dell’operatore.

Le camere della serie DPB, i pass-box di bio-decontaminazione di LAST Technology, affrontano il problema con ventilazione forzata interna, spigoli interni raggiati e una finitura superficiale lucidata meccanicamente che riduce le zone d’ombra.

Esposizione

La camera viene mantenuta alla condizione target per il tempo necessario a ottenere la riduzione definita per la destinazione d’uso. È la fase che produce la letalità ed è quella che lo sviluppo del ciclo serve a stabilire.

Aerazione

Il perossido residuo viene estratto dalla camera e fatto passare attraverso un convertitore catalitico, che lo scompone in acqua e ossigeno. L’aerazione prosegue finché la concentrazione misurata scende sotto il criterio di rilascio definito per l’apparecchiatura, momento in cui il carico può essere movimentato.

L’aerazione è spesso la fase più lunga di un ciclo VHP, in particolare con carichi assorbenti. Il perossido assorbito nei materiali polimerici e cellulosici durante l’esposizione si desorbe lentamente, quindi un carico ricco di plastiche aera più lentamente di un carico di componenti in acciaio inossidabile a parità di parametri. È un effetto del carico, non un difetto dell’apparecchiatura.

Il criterio di rilascio è definito per la specifica apparecchiatura e per il punto di misura. Un limite di esposizione professionale, come il valore OSHA di 1 ppm su otto ore, è uno standard sulla qualità dell’aria in ambiente di lavoro e non coincide automaticamente con il setpoint di apertura porta di una camera.

Biodecontaminazione e sterilizzazione: la differenza sta in ciò che si dichiara

I due termini non sono intercambiabili, e la distinzione riguarda il claim, cioè ciò che il costruttore dichiara e dimostra formalmente, più che l’agente impiegato.

Biodecontaminazione indica una riduzione validata della contaminazione microbica sulle superfici esposte, fino a un livello definito e giustificato per la destinazione d’uso. È il termine che si applica normalmente alle camere di trasferimento farmaceutiche, agli isolatori e alla decontaminazione di ambienti confinati.

Sterilizzazione indica un processo validato per raggiungere un livello di garanzia di sterilità specificato secondo una norma applicabile, entro un ambito regolatorio definito.

La sterilizzazione a bassa temperatura con perossido di idrogeno vaporizzato dei dispositivi medici è trattata dalla norma ISO 22441. Quella norma si applica ai processi di sterilizzazione dei dispositivi medici e non copre i sistemi di decontaminazione di locali, ambienti confinati o installazioni, quindi definisce il confine più che descrivere le applicazioni farmaceutiche di trasferimento.

Altre norme sono rilevanti per il quadro complessivo. La ISO 14937 è generica per i mezzi sterilizzanti e definisce sviluppo, caratterizzazione, validazione e controllo di un processo di sterilizzazione. La ISO 11138-6 riguarda gli indicatori biologici destinati ai processi con perossido di idrogeno vaporizzato, ed è quindi il riferimento quando si valuta la riduzione logaritmica. La EN 17180, relativa agli sterilizzatori VH2O2 a bassa temperatura per uso medico, è alla data di redazione ancora allo stadio di progetto e, come la ISO 22441, esclude dal proprio campo di applicazione i sistemi di decontaminazione di ambienti.

Per la distinzione più ampia tra sterilizzazione e altri processi cGMP, si veda la guida LAST Technology su sterilizzazione e depirogenazione.

Parametri critici di processo

La ripetibilità di un ciclo VHP dipende da un insieme limitato di parametri. Sono quelli che lo sviluppo del ciclo definisce, che il sistema di controllo mantiene e che il record di processo documenta.

• Concentrazione del perossido o profilo di iniezione
• Temperatura e umidità relativa in camera
• Margine rispetto alla saturazione e strategia di controllo della condensa
• Tempo di esposizione
• Flusso d’aria e distribuzione all’interno della camera
• Regime di pressione
• Massa, geometria e assorbenza del carico
• Criterio di rilascio del perossido residuo a fine aerazione

Una modifica a uno qualsiasi di questi parametri può spostare il risultato. È il motivo per cui pattern di carico e parametri di ciclo sono documenti controllati e non impostazioni regolabili a bordo macchina.

Efficacia e validazione del ciclo

Nella pratica farmaceutica l’efficacia si dimostra con indicatori biologici, non si deduce da concentrazione e tempo.

Gli indicatori biologici contengono una popolazione definita di spore resistenti e vengono impiegati comunemente durante lo sviluppo e la qualifica del ciclo VHP. Una sfida con popolazione di 10⁶ spore è frequente, ma la riduzione richiesta e i criteri di accettazione devono essere giustificati scientificamente per la destinazione d’uso, la configurazione di carico, la Contamination Control Strategy e il processo di trasferimento validato. Non esiste un valore regolatorio unico valido per ogni camera e ogni applicazione.

Gli indicatori si posizionano nei punti che lo sviluppo del ciclo identifica come caso peggiore, tipicamente zone d’ombra, interno del carico e posizioni più lontane dal punto di immissione del vapore.

Un approccio comune allo sviluppo del ciclo, che però non costituisce un obbligo, prevede di mappare la camera per individuare le posizioni difficili, eseguire cicli a esposizione ridotta o frazionati per caratterizzare la curva di letalità, e infine confermare il ciclo completo ai parametri nominali. Il controllo di routine successivo si basa su taratura dei sensori, registrazione di processo, riqualifica periodica, controllo delle modifiche e gestione delle deviazioni.

È anche il motivo per cui la riduzione che una camera può dimostrare non è un dato di catalogo. Discende dal ciclo validato, dalla configurazione di carico e dall’indicatore biologico impiegato, e si stabilisce in fase di sviluppo del ciclo insieme alla funzione qualità del cliente.

Compatibilità dei materiali e limiti pratici

Un resoconto accurato del VHP deve includere ciò che il processo non fa bene.

Assorbimento nei materiali porosi. La cellulosa in particolare può assorbire perossido con facilità, riducendo la concentrazione in camera durante l’esposizione e allungando l’aerazione successiva. Documentazione cartacea, cartone e imballaggi a base cellulosica vengono comunemente esclusi dai carichi VHP.

Comportamento dei polimeri. Alcuni polimeri possono degradarsi con esposizioni ripetute. La compatibilità va quindi qualificata per il numero cumulativo di cicli che il materiale affronterà realmente, non per una singola esposizione.

Controllo della condensa. Se l’atmosfera in camera supera il punto di saturazione per la temperatura data, il perossido condensa allo stato liquido. La microcondensa è considerata da una parte del settore un contributo alla letalità e da un’altra una deviazione di processo da controllare. Ciò che non è in discussione è che una macrocondensa incontrollata allunga l’aerazione e può danneggiare il carico.

Geometrie confinate. Il vapore raggiunge le superfici su cui riesce a circolare. In una camera di trasferimento farmaceutica il claim validato riguarda normalmente le superfici esterne esposte entro una configurazione di carico definita. Oggetti avvolti, impilati o chiusi non si possono considerare decontaminati internamente se questo non è stato specificamente dimostrato e incluso nel claim.

Il vuoto come variante di processo

Il limite descritto sopra, la difficoltà del vapore a raggiungere le cavità e le geometrie chiuse, ha una risposta tecnica precisa: condurre il ciclo sotto vuoto invece che a pressione prossima a quella atmosferica.

Il meccanismo è semplice: L’aria presente in camera occupa volume e ostacola il contatto tra il vapore e le superfici. Rimuovendola prima dell’iniezione si ottengono due effetti. La camera si satura in modo più uniforme con il vapore di perossido, perché non c’è più un gas concorrente a diluirlo. E il vapore permea più facilmente nelle cavità e nei carichi che per geometria trattengono sacche d’aria, dove a pressione atmosferica il contatto con le superfici resta parziale.

Resta un processo VHP a tutti gli effetti: Non viene applicato alcun campo di energia, l’agente è sempre il vapore di perossido, e i prodotti di decomposizione restano acqua e ossigeno. Cambia il modo in cui il vapore raggiunge il carico, non la natura del processo.

Il vuoto non è però una scelta universalmente preferibile: Richiede una camera costruita per resistere alla depressione, il che incide su dimensioni realizzabili e costo, e non tutti i carichi tollerano la variazione di pressione. Per i trasferimenti di materiale con geometrie semplici, un ciclo a pressione atmosferica resta la soluzione proporzionata.

La scelta tra i due regimi dipende dal carico: Dove prevalgono superfici esterne accessibili, la configurazione atmosferica è sufficiente. Dove il carico presenta cavità, volumi interni o geometrie che trattengono aria, il vuoto amplia ciò che si può trattare in modo ripetibile.

VHP e trasferimento dei materiali secondo Annex 1

Il problema ricorrente in un impianto di produzione sterile non è decontaminare un materiale isolatamente. È spostarlo da un’area a grado inferiore verso un’area a grado superiore senza trasportare bioburden oltre il confine.

L’Annex 1 delle GMP europee richiede che il trasferimento dei materiali in ingresso e in uscita dalle aree classificate sia uno degli elementi controllati della Contamination Control Strategy, con il metodo selezionato e giustificato per i materiali coinvolti. Dove il materiale non può essere sterilizzato, una biodecontaminazione superficiale validata associata a una procedura di trasferimento definita è uno degli approcci riconosciuti.

Il VHP risponde a questo requisito perché lavora a bassa temperatura su materiali che nessun processo termico lascerebbe integri, e perché una camera con porte interbloccate impone il flusso direzionale tra le due zone nella stessa operazione.

I requisiti dettagliati di qualifica secondo Annex 1 esulano dallo scopo di questo articolo. Quello che conta qui è che la biodecontaminazione è un elemento di una strategia documentata, non un sostituto della strategia stessa.

Quando il VHP non è la tecnologia adatta

Il VHP non sostituisce i processi termici, e presentarlo come alternativa universale sarebbe fuorviante.

Non è applicabile ai liquidi: Il vapore di perossido agisce sulle superfici esposte. La penetrazione nel volume liquido è insufficiente e non uniforme, e non consente di sostenere un claim sul volume stesso.

Dove il carico tollera calore e umidità, e in particolare dove oggetti porosi richiedono penetrazione, la sterilizzazione a vapore saturo resta il processo di riferimento.

Dove serve la sterilizzazione terminale di dispositivi e materiali confezionati che non tollerano alcun processo termico, la sterilizzazione ad ossido di etilene penetra le confezioni compatibili in un modo che il perossido in fase vapore non consente.

La scelta parte dal carico, dal confine che deve attraversare e dal claim che deve essere dimostrato.

In sintesi

Il perossido di idrogeno è un agente impiegato in modi diversi, e le differenze non sono cosmetiche. Il gas plasma eccita il vapore con un campo di energia aggiuntivo e appartiene alla categoria della sterilizzazione dei dispositivi medici. Il perossido vaporizzato è un processo in fase vapore a bassa temperatura, usato nella produzione farmaceutica per la biodecontaminazione validata delle superfici esposte in camere, isolatori e ambienti controllati. Il perossido aerosolizzato rilascia gocce anziché vapore, con comportamento di bagnatura e distribuzione diversi. Il regime di pressione è una questione a parte: il VHP stesso lavora a pressione atmosferica oppure sotto vuoto, secondo quello che il carico richiede.

Scegliere correttamente parte da tre domande: qual è il carico, quale confine deve attraversare, quale claim deve essere dimostrato. L’agente discende dalle risposte, non il contrario.

Come lavora LAST Technology

LAST Technology progetta e produce apparecchiature di processo cGMP e cGLP per l’industria farmaceutica, biotecnologica e delle scienze della vita, con installazioni in oltre cinquanta paesi. Ogni macchina è progettata attorno al processo del cliente, non adattata da una configurazione di catalogo.

Applicato al perossido di idrogeno vaporizzato, questo principio incide su tre aspetti. Il volume e la geometria interna della camera seguono il carico che verrà realmente trasferito, non una taglia standard. Il lato di scarico è costruito per interfacciarsi con la specifica parete e classe di camera bianca dell’installazione. E i parametri di ciclo vengono sviluppati sul carico di riferimento definito insieme al cliente, non forniti come impostazione generica.

L’apparecchiatura fornisce un processo controllato, ripetibile e interamente registrato. La riduzione dichiarata, la configurazione di carico e i criteri di accettazione si stabiliscono insieme alla funzione qualità del cliente, perché dipendono dalla destinazione d’uso e non dalla macchina soltanto.

Se state specificando una camera di trasferimento per materiali termolabili, potete consultare le specifiche dei pass-box di bio-decontaminazione cGMP oppure contattare il nostro ufficio tecnico per discutere una configurazione.

Per la panoramica della categoria si veda la pagina di processo decontaminazione.

A CPHI Milan 2026

LAST Technology presenta la propria configurazione VHP sotto vuoto a CPHI Milan 2026, dal 6 all’8 ottobre a Fiera Milano.

Riferimenti tecnici

• Commissione Europea, EU GMP Annex 1, Manufacture of Sterile Medicinal Products
• ISO 22441, Sterilization of health care products, low temperature vaporized hydrogen peroxide
• ISO 14937, requisiti generali per la caratterizzazione di un agente sterilizzante e per sviluppo, validazione e controllo di routine di un processo di sterilizzazione
• ISO 11138-6, indicatori biologici per processi di sterilizzazione con perossido di idrogeno vaporizzato
• EN 17180 (progetto), sterilizzatori per uso medico a perossido di idrogeno vaporizzato a bassa temperatura
• CDC, Hydrogen Peroxide Gas Plasma
• FDA, Vaporized Hydrogen Peroxide for Medical Device Sterilization
• OSHA, Hydrogen Peroxide chemical data and exposure limits

Massimo Castellarin President & CEO