Sterilisasi dan pembuktiannya: sterilisasi, disinfeksi, antisepsis, dan sanitasi, tingkat keamanan biologis, panas lembap dan autoklaf, indikator kimia dan biologis, panas kering, pasteurisasi, filtrasi, radiasi, dan uji efektivitas

Petugas instalasi pusat sterilisasi sebuah rumah sakit menelepon teknisi utilitas. Dari muatan pertama sterilisator uap, 3 dari 24 bungkus instrumen keluar basah, padahal pita indikator di luar semua bungkus sudah gelap. Catatan siklus menunjukkan suhu ruang mencapai 121 °C, tetapi naiknya lambat. Penyelia sterilisasi menahan seluruh muatan. Teknisi menemukan perangkap uap di pipa suplai sterilisator macet tertutup, sehingga kondensat terbawa ke ruang sterilisator. Memperbaiki perangkap uap adalah pekerjaan teknisi, tetapi nasib muatan bukan keputusannya, dan pita yang gelap tidak menjawab apakah muatan itu steril.

Batas pembahasan

Bab ini membahas istilah pengendalian mikroba, tingkat keamanan biologis, cara fisik dan kimia untuk mensterilkan atau mengendalikan mikroba, dan cara membuktikan hasilnya, agar catatan dan laporan dapat dibaca. Hitungan reduksi log, nilai D dan z, A0, dan CT ada di Bab 3 tentang kinetika kematian mikroba dan tidak diulang. Kimia disinfektan ada di Bab 4, uji pengenceran pakai dan uji pemakaian di Bab 13, lemari sterilisator alat makan di Bab 2 · Dishwashing, tingkat jaminan sterilitas di Bab 14 · Laundry, filter HEPA di Bab 10, dan sifat uap di Bab 3 · Utilitas. Prion dibahas di Bab 18. Operasi dan validasi sterilisator medis milik petugas sterilisasi dan pabrik, dan tidak diajarkan di sini.

Istilah: dari sterilisasi sampai sanitasi

Sterilisasi (sterilization) adalah penghilangan atau pembunuhan seluruh sel vegetatif, endospora, dan virus dari benda atau lingkungan sasaran. Sterilan (sterilant) adalah bahan kimia yang dapat mencapai sterilisasi. Teknik aseptik (aseptic technique) adalah gabungan protokol yang menjaga sterilitas dan mencegah pencemaran pasien oleh mikroba. Disinfeksi (disinfection) adalah proses menonaktifkan sebagian besar mikroba pada permukaan benda mati dengan bahan kimia antimikroba atau panas; karena endospora cenderung bertahan, hasilnya tidak steril. Antisepsis (antisepsis) adalah pemakaian antiseptik, yaitu bahan antimikroba yang aman bagi kulit atau jaringan hidup. Degermasi (degerming) adalah penurunan jumlah mikroba secara nyata dengan menggosok kulit secara lembut memakai bahan ringan seperti sabun, misalnya cuci tangan. Sanitasi (sanitization) adalah pembersihan benda mati sampai mikroba tinggal pada tingkat yang dianggap aman bagi kesehatan masyarakat, misalnya mesin cuci piring komersial yang memakai air dan udara sangat panas.

Bakterisida (bactericide) adalah perlakuan yang membunuh bakteri. Bakteriostatik (bacteriostatic) adalah sifat perlakuan yang menghentikan pertumbuhan bakteri tanpa membunuhnya. Tingkat yang diperlukan suatu alat bergantung pada kontaknya dengan tubuh:

Linen bangsal dan hotel termasuk nonkritis, dan laundry mencapai disinfeksi atau sanitasi, seperti di Bab 14 · Laundry tentang higiene linen.

Tingkat keamanan biologis

Tingkat keamanan biologis (biological safety level, BSL) adalah klasifikasi empat tingkat dari CDC dan NIH Amerika Serikat untuk laboratorium yang bekerja dengan agen infeksius, ditentukan oleh daya infeksi, kemudahan penularan, keparahan penyakit, dan jenis pekerjaannya.

Kabinet keamanan biologis (biological safety cabinet) adalah lemari kerja laboratorium yang menyaring udara masuk, udara buang, atau keduanya dengan filter HEPA. Kelas I tidak melindungi bahan yang dikerjakan, kelas II melindungi petugas, lingkungan, dan bahan, dan kelas III kedap gas untuk BSL-4. Pekerjaan teknisi di laboratorium BSL-2 ke atas dijadwalkan bersama penanggung jawab laboratorium, dan filter kabinet ditangani seperti bioaerosol di Bab 10.

Panas lembap dan autoklaf

Autoklaf (autoclave) adalah alat untuk mensterilkan bahan dengan uap bertekanan sebelum dipakai atau dibuang. Autoklaf dianggap cara sterilisasi paling efektif. Suhu operasi bakunya 121 °C, atau pada keadaan tertentu 132 °C, lazimnya pada 15 sampai 20 psi, dengan paparan lazim 20 menit atau lebih dan lebih lama untuk volume besar. Program di fasilitas ditetapkan pabrik dan divalidasi petugas sterilisasi, dan Contoh 2 menunjukkan bahwa 15 sampai 20 psi cocok untuk 121 °C, bukan 132 °C.

Udara di ruang harus dikeluarkan dan diganti uap. Autoklaf perpindahan gravitasi (gravity displacement autoclave) adalah autoklaf yang memasukkan uap dari atas atau samping sehingga udara yang lebih berat turun dan keluar lewat ven di dasar ruang. Pengusiran udara secara lengkap sulit pada muatan besar, sehingga siklusnya mungkin lebih lama. Sterilisator prevakum (prevacuum sterilizer) adalah sterilisator yang mengeluarkan udara dengan vakum cepat sebelum uap masuk, sehingga uap lebih mudah menembus barang terbungkus. Siklus gravitasi dipakai untuk limbah, media, dan gelas tak terbungkus, dan siklus prevakum untuk instrumen terbungkus.

Alasan fisikanya ada di Bab 3 · Utilitas tentang uap: manometer membaca tekanan total, sedangkan suhu ditentukan tekanan parsial uap, sehingga kantong udara lebih dingin daripada yang ditunjukkan manometer (Contoh 3). Uap juga harus menyentuh langsung bahan yang disterilkan, sehingga wadah ditutup longgar dan instrumen dibungkus longgar dengan kertas atau foil. Akibatnya, wadah rapat, kantong yang terlalu padat, dan ruang yang terlalu penuh menahan udara dan memperlambat panas ke tengah muatan, seperti inti muatan di Bab 3. Yang membunuh endospora di autoklaf adalah suhu tinggi, bukan tekanannya secara langsung.

Membuktikan satu siklus: catatan dan indikator

Pengendalian mutu sterilisasi adalah keharusan, dan buktinya berlapis.

1. Pencatat siklus mendokumentasikan tekanan dan suhu yang dicapai setiap siklus.
2. Indikator kimia (chemical indicator) adalah bahan yang berubah warna atau bentuk bila terpapar keadaan tertentu dalam siklus sterilisasi. Pita autoklaf peka panas berubah dari bergaris putih menjadi hitam bila suhu yang tepat tercapai. Pita murah dan dipakai setiap siklus, tetapi tidak menunjukkan lama paparan, sehingga bukan indikator sterilitas. Ada juga ampul kaca berisi pelet yang meleleh pada suhu sterilisasi.
3. Indikator biologis (biological indicator) adalah strip kertas atau suspensi berisi endospora yang sangat tahan, yang diproses bersama muatan lalu diinkubasi untuk melihat apakah ada spora yang hidup. Untuk autoklaf, baku emasnya endospora Geobacillus stearothermophilus, bakteri termofil obligat yang sangat tahan panas; pertumbuhan dideteksi dari metabolit asam atau fluoresensi enzim. Spora G. stearothermophilus, Bacillus atrophaeus, B. subtilis, atau B. pumilus juga dipakai untuk menguji etilena oksida, panas kering, formaldehida, radiasi gamma, dan plasma hidrogen peroksida, dan strip spora dipakai berkala.
4. Uji Bowie-Dick (Bowie-Dick test) adalah uji pembuangan udara pada sterilisator prevakum. Menurut pedoman dinas kesehatan daerah Peel di Kanada, uji ini dijalankan setiap hari sterilisator prevakum dipakai, dengan indikator kimia di dalam dan di luar setiap kemasan. Jadwal di Indonesia mengikuti pedoman yang berlaku dan manual pabrik.

Contoh 5 membandingkan pita, catatan, dan spora uji; tingkat jaminan sterilitas ada di Bab 14 · Laundry.

Bungkus basah dan rusak. Medan steril dibangun dari kemasan yang disterilkan dan dijaga dengan teknik aseptik. Karena itu kemasan yang robek atau basah perlu dianggap kehilangan fungsi penghalangnya, apa pun warna pitanya, sampai petugas pusat sterilisasi memutuskan menurut pedoman yang berlaku. Ketentuan resmi Indonesia tentang hal ini belum dapat dipastikan per 21 Oktober 2026.

Panas kering, perebusan, dan pasteurisasi

Titik kematian termal (thermal death point) adalah suhu terendah yang membunuh semua mikroba dalam paparan 10 menit. Waktu kematian termal (thermal death time) adalah waktu yang diperlukan untuk membunuh semua mikroorganisme dalam sampel pada suhu tertentu.

Perebusan membunuh sel vegetatif dan sebagian virus, tetapi sebagian endospora bertahan sampai 20 jam perebusan, dan di tempat tinggi air mendidih pada suhu lebih rendah. Karena itu perebusan bukan teknik sterilisasi di laboratorium atau klinik. Endospora Clostridium botulinum memerlukan paling rendah 116 °C, suhu yang tercapai di panci presto. Wabah botulisme 2015 di Ohio, Amerika Serikat, berasal dari kentang kalengan rumahan yang kemungkinan dikalengkan dengan air mendidih; botulisme dibahas di Bab 20 tentang patogen bawaan makanan.

Panas kering meliputi insinerasi, misalnya membakar ose, dan oven sterilisasi sekurang-kurangnya 2 jam pada suhu sampai 170 °C. Panas lembap lebih efektif karena menembus sel lebih baik. Sterilisasi komersial (commercial sterilization) adalah protokol panas pangan kalengan yang membunuh patogen seperti C. botulinum sambil menjaga mutu pangan. Protokol ini mengandaikan $10^{12}$ endospora per kaleng dan memanaskan pangan berasam rendah dan sedang pada 121 °C sekurang-kurangnya 2,52 menit (Contoh 1). Karena mikroba nonpatogen tetap hidup, protokol ini disebut "kuasi-sterilisasi".

Pasteurisasi (pasteurization) adalah pengendalian mikroba pangan dengan panas yang membunuh patogen dan mengurangi mikroba pembusuk tanpa membuat pangan steril. Metode HTST memakai 72 °C selama 15 detik. Metode UHT memakai 138 °C selama 2 detik atau lebih, dan susunya tahan lama tanpa pendingin dalam wadah tertutup. Pangan yang dipasteurisasi tetap akan rusak.

Dingin, tekanan, pengeringan, radiasi, dan filtrasi

Lemari pendingin pada 0 sampai 7 °C memperlambat pertumbuhan, kecuali pada psikrofil. Pembekuan di bawah −2 °C dapat menghentikan pertumbuhan dan membunuh organisme yang peka, tetapi pertumbuhan mulai lagi setelah pencairan. Biakan bakteri justru disimpan pada −70 °C atau dalam nitrogen cair di bawah −196 °C, bukti bahwa dingin menyimpan mikroba. Suhu kardinal dibahas di Bab 16 tentang kebutuhan tumbuh.

Pemrosesan tekanan tinggi (high-pressure processing) adalah perlakuan pangan pada 100 sampai 800 MPa yang membunuh sel vegetatif. Endospora dapat bertahan, dan cara ini tidak lazim untuk benda mati. Pengeringan tidak selalu membunuh mikroba atau endospora, yang tumbuh lagi bila air kembali. Liofilisasi (lyophilization) adalah pengeringan beku dengan membekukan barang secara cepat lalu membuang airnya lewat sublimasi dalam vakum. Cara ini dipakai untuk menyimpan biakan mikroba jangka panjang.

Radiasi pengion (ionizing radiation) adalah radiasi berenergi tinggi, seperti sinar X, sinar gamma, dan berkas elektron, yang memutus kedua untai DNA sel. Sinar X dan gamma menembus kertas dan plastik, sehingga dipakai mensterilkan barang terkemas yang tidak tahan autoklaf, seperti cawan Petri plastik, sarung tangan, selang infus, dan jaringan transplantasi.

Sinar ultraviolet (ultraviolet light) adalah radiasi nonpengion yang membentuk dimer timin pada DNA mikroba. Lampu germisida di ruang bedah dan kabinet keamanan biologis lazimnya memancarkan 260 nm, tetapi UV tidak menembus permukaan, plastik, atau kaca, sehingga sel harus terpapar langsung. Dosis UV dibahas di Bab 4 tentang disinfektan dan UV ruang di Bab 10.

Filtrasi (filtration) adalah pemisahan mikroba dari sampel secara fisik. Pori efektif filter HEPA 0,3 µm, dengan penjelasan efisiensinya di Bab 10, dan filter membran 0,2 µm, lebih kecil daripada bakteri rata-rata 1 µm, dipakai untuk larutan peka panas. Saringan 0,2 µm tidak menahan virus, seperti dihitung di Bab 2 tentang ukuran mikroba.

Sterilan kimia dan uji keampuhannya

Germisida tingkat tinggi (high-level germicide) adalah germisida yang membunuh sel vegetatif, jamur, virus, dan endospora dan dapat menghasilkan sterilisasi bila dipakai cukup lama. Tingkat menengah kurang efektif terhadap endospora, dan tingkat rendah tidak membunuhnya. Sterilan kimia yang dipakai:

Autoklaf juga tidak sepenuhnya efektif terhadap prion, seperti dibahas di Bab 18 tentang prion.

Cara paling sederhana menguji keampuhan adalah mengusap permukaan sebelum dan sesudah pemakaian untuk memastikan medan steril terjaga. Koefisien fenol (phenol coefficient) adalah angka yang membandingkan keampuhan suatu bahan kimia dengan fenol pada kondisi uji yang sama. Rideal dan Walker menyusun protokolnya pada 1903 dengan Staphylococcus aureus dan Salmonella enterica serovar Typhi dan paparan 7,5 menit. Koefisien di atas 1,0 berarti lebih efektif daripada fenol; formalin memberi 0,3 dan 0,7, sedangkan kloramin 133 dan 100. Uji ini kini jarang dipakai karena kondisi dan organismenya dipilih sembarang.

Zona hambat (zone of inhibition) adalah daerah jernih tanpa pertumbuhan di sekitar cakram kertas berisi bahan kimia pada agar yang ditanami bakteri dalam metode difusi cakram. Diameternya diukur dalam milimeter; zona besar biasanya berarti hambatan besar, tetapi ukurannya juga dipengaruhi kelarutan dan difusi bahan di agar. Uji pengenceran pakai dan uji pemakaian dibahas di Bab 13 tentang ketahanan mikroba terhadap disinfektan. Semua uji ini menilai bahan kimia, sedangkan bukti satu siklus sterilisator tetap catatan dan indikatornya.

Pekerjaan teknisi di sekitar sterilisator

Pembagian pekerjaan di sekitar sterilisator medis:

Teknisi tidak menilai sterilitas, tetapi membaca catatan siklus untuk mencari penyebab di sisi utilitas:

1. Suhu ruang di bawah suhu jenuh untuk tekanan tercatat menandakan udara atau sensor menyimpang, seperti di Bab 3 · Utilitas tentang uap (Contoh 3).
2. Waktu tahan dihitung sejak suhu program tercapai (Contoh 4).
3. Pemanasan lambat, bungkus basah, dan genangan mengarah ke kondensat atau uap basah, seperti perangkap uap di Bab 5 · Utilitas.
4. Alarm, siklus batal, indikator yang tidak berubah, atau spora uji yang tumbuh menandakan siklus gagal.

Kata "steril" di hotel diuji dengan definisi di atas, misalnya pada lemari sterilisator alat makan di Bab 2 · Dishwashing (Contoh 6).

Pedoman Indonesia. Departemen Kesehatan RI bersama Persatuan Instalasi Pusat Sterilisasi Indonesia menerbitkan Pedoman Instalasi Pusat Sterilisasi (Central Sterile Supply Department/CSSD) di Rumah Sakit pada 2009, yang ditujukan bagi pengelola rumah sakit, petugas sterilisasi, dan tim pencegahan infeksi.

Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 6 Tahun 2026 tentang Rumah Sakit mencantumkan pelayanan sterilisasi sentral, dan rencana aksi sebuah direktorat Ditjen Kesehatan Lanjutan untuk 2025 sampai 2029 mencantumkan penyusunan pedoman pelayanan sterilisasi sentral. Isi dokumen itu belum dapat diperiksa, dan apakah pedoman 2009 masih berlaku belum dapat dipastikan dari sumber resmi per 21 Oktober 2026.

Contoh kerja

Kasus pembuka adalah kasus latihan. Angka dalam kasus pembuka, contoh, dan soal latihan adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya.

Contoh 1: nilai D tersirat sterilisasi komersial. Pada sterilisasi komersial, 2,52 menit pada 121 °C menurunkan $10^{12}$ endospora per kaleng menjadi 1, yaitu 12 log. Dengan $t = \text{RL} \times D$ dari Bab 3, nilai D tersirat $D = 2{,}52/12 = 0{,}21$ menit, sekitar 12,6 detik. Angka ini bukan nilai baku spora.

Contoh 2: tekanan dan suhu autoklaf. Dengan 1 psi sama dengan 0,0689 bar, 15 psi adalah 1,03 bar ukur atau 2,05 bar mutlak, dan 20 psi adalah 1,38 bar ukur atau 2,39 bar mutlak. Suhu jenuhnya, dihitung dengan formulasi tabel Bab 3 · Utilitas, sekitar 121,0 dan 126,0 °C. Untuk 132 °C diperlukan sekitar 2,87 bar mutlak, yaitu 1,86 bar ukur atau sekitar 27 psi.

Contoh 3: udara yang tertinggal. Manometer menunjukkan 1,04 bar ukur atau 2,05 bar mutlak, tekanan jenuh untuk 121 °C, tetapi satu sudut ruang berisi udara 8 persen volume. Tekanan parsial uap $0{,}92 \times 2{,}05 = 1{,}89$ bar mutlak, dengan suhu jenuh sekitar 118,4 °C, yaitu 2,6 °C lebih rendah. Dengan nilai z 10 °C dari Bab 3, yang di sini dianggap berlaku untuk spora, daya bunuhnya $10^{-2{,}6/10} = 0{,}55$ kali, sehingga 20 menit di sana setara sekitar 11 menit pada 121 °C.

Contoh 4: membaca catatan siklus. Catatan pada kasus pembuka menunjukkan suhu ruang mencapai 121 °C pada menit ke-14 dan pembuangan uap mulai pada menit ke-31. Waktu tahan $31 - 14 = 17$ menit, 3 menit kurang dari program 20 menit. Pita tetap gelap karena suhunya tercapai, tetapi siklus gagal menurut catatannya sendiri.

Contoh 5: pita, catatan, dan spora uji. Strip berisi $10^6$ spora dengan nilai D 2 menit pada 121 °C. Siklus 20 menit memberi 10 log dan harapan sisa $10^6 \times 10^{-10} = 10^{-4}$ spora per strip. Di tengah bungkus yang hanya 6 menit pada 121 °C, reduksinya 3 log dan sisa sekitar $10^3$ spora: strip tumbuh walaupun pita di luar gelap. Siklus 17 menit pada Contoh 4 memberi 8,5 log dan harapan $10^{-2{,}5} \approx 0{,}003$ spora, sehingga strip kemungkinan besar tidak tumbuh; kekurangan kecil terlihat di catatan, bukan di spora.

Contoh 6: lemari sterilisator alat makan. Lemari di Bab 2 · Dishwashing bekerja pada 70 °C selama 30 menit, sedangkan oven panas kering memakai sekurang-kurangnya 2 jam pada suhu sampai 170 °C. Suhunya $170 - 70 = 100$ °C lebih rendah, waktunya $120/30 = 4$ kali lebih pendek, dan UV hanya mengenai permukaan terbuka. Lemari itu tidak mensterilkan; ia menyimpan alat makan yang sudah dicuci dan dikeringkan.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan dan serahkan kepada petugas sterilisasi, pabrik, tim pencegahan dan pengendalian infeksi, atau penanggung jawab laboratorium bila:

1. Ada bungkus basah atau robek, indikator yang tidak berubah, catatan siklus yang menyimpang, atau spora uji yang tumbuh.
2. Teknisi diminta menjalankan, memprogram, mempercepat, atau memvalidasi siklus sterilisator medis.
3. Pintu, segel, interlock, katup pengaman, atau pengendali sterilisator rusak, atau ada permintaan memintas interlock.
4. Ada dugaan kebocoran dari sterilisator gas; tinggalkan area dan ikuti prosedur darurat, karena etilena oksida karsinogenik dan sangat mudah meledak.
5. Pekerjaan memerlukan masuk ke laboratorium BSL-2 ke atas atau membuka kabinet keamanan biologis tanpa izin dan pendampingan petugas laboratorium.
6. Tekanan atau mutu uap suplai tidak dapat dijaga dalam batas manual sterilisator.
7. Ada alat atau limbah yang diduga tercemar prion.
8. Pengelola hotel atau dapur meminta teknisi menyatakan alat, handuk, atau ruang "steril" tanpa data uji.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Bab 3 memberi hitungan nilai D dan z untuk contoh kerja, dan Bab 3 · Utilitas dan Bab 5 · Utilitas menjelaskan uap dan perangkap uap yang menentukan mutu uap ke sterilisator. Bab 2 dan Bab 14 membahas endospora dan bakteri pembentuknya, Bab 16 membahas kebutuhan tumbuh, Bab 18 membahas prion, dan Bab 20 membahas botulisme.

Latihan dan pembahasan

Referensi