Contexte
Après plusieurs décennies d’évolution très limitée dans le monde de la stérilisation, celle-ci est aujourd’hui un sujet d’actualité. Cela concerne également l’industrie de l’emballage médical. En raison des incertitudes liées à l’impact des réglementations strictes de l’EPA sur les émissions d’oxyde d’éthylène des stérilisateurs commerciaux, ainsi que des problèmes liés à la stérilisation gamma, les entreprises se tournent vers d’autres méthodes. Bien que la perspective de méthodes alternatives puisse être passionnante, de mon point de vue, il est également important d’être réaliste. Il reste d’importants obstacles à surmonter et il n’existe pas de solution absolue pouvant être utilisée comme solution de substitution.
À l’heure actuelle, 50 % du marché du secteur est stérilisé à l’oxyde d’éthylène (OE) et 40 % du marché est stérilisé par rayonnement gamma. Cela signifie que 90 % des produits actuellement sur le marché de la santé sont stérilisés par l’une ou l’autre de ces deux méthodes. Cela représente des milliards de dispositifs par an, rien qu’aux États-Unis. Ces deux méthodes suscitent aujourd’hui de vives inquiétudes, ce qui est plutôt préoccupant.
Inquiétudes autour du gamma : ~ 40 % du marché
La stérilisation gamma fait appel à un isotope radioactif, le cobalt 60, qui est produit en soumettant le cobalt 59 naturel à une irradiation par neutrons dans un réacteur nucléaire, jusqu’à ce qu’il devienne radioactif. Il est ensuite utilisé par des entreprises d’irradiation sous contrat pour stériliser des dispositifs médicaux ou par des hôpitaux pour traiter des cancers à l’aide des rayons gamma qu’il émet. La sécurité de ces établissements et du matériel a fait l’objet d’un examen approfondi, car il s’agit souvent d’établissements moins bien sécurisés qu’un réacteur nucléaire, par exemple. En 2013, un camion transportant du cobalt 60 radioactif a été volé dans une station-service au Mexique. Cette affaire a fait craindre que des terroristes ne s’emparent de ce matériau radioactif pour fabriquer une « bombe sale ». L’élimination des déchets radioactifs suscite également des préoccupations environnementales. De nombreux gouvernements ont demandé le passage à un procédé d’irradiation basé sur un accélérateur, comme le faisceau d’électrons ou les rayons X, qui n’utilisent pas de matières radioactives. L’approvisionnement en cobalt est un autre problème potentiel lié à la stérilisation gamma. Le cobalt est utilisé dans la production de batteries pour les véhicules électriques, et un pourcentage important de cobalt provient de la République démocratique du Congo, pays politiquement instable, ce qui pose la question de la capacité à approvisionner le marché de manière adéquate et à éviter les pénuries au niveau des dispositifs. La demande future devrait dépasser l’offre.
Le faisceau d’électrons est utilisé depuis des années, mais seulement 5 % environ de tous les dispositifs industriels stérilisés utilisent cette méthode. Cela s’explique par le fait que le faisceau d’électrons ne pénètre pas aussi bien que les rayons gamma. Les électrons ont une masse, ce qui limite leur capacité à pénétrer le produit. Les rayons gamma et les rayons X utilisent des photons qui n’ont pas de masse et pénètrent donc beaucoup mieux dans les produits plus denses et les charges de stérilisation. Les rayons X sont utilisés depuis longtemps dans le secteur, mais ils ne l’ont pas été dans la même mesure parce qu’il s’agit d’un procédé peu efficace. Les électrons sont convertis en rayons X à l’aide d’une « cible de rayons X ». Il s’agit d’un métal très dense, comme le tantale ou le tungstène, qui décélère rapidement les électrons. La décélération des électrons génère des rayons X, mais la conversion est assez faible. Compte tenu des inquiétudes suscitées par les rayons gamma, il était nécessaire de disposer d’une méthode basée sur un accélérateur capable de pénétrer aussi bien que les rayons gamma. De ce fait, la construction d’établissements de traitement aux rayons X s’accélère dans le monde entier et cette méthode devient rapidement une option plus courante pour la stérilisation. Dans la plupart des cas, la conversion des rayons gamma aux rayons X est simple, car la compatibilité des matériaux est très similaire, les normes de rayonnement existantes sont applicables et le procédé de validation est le même. Il est également possible de traiter des volumes importants, comme dans le cas des rayons gamma et du faisceau d’électrons. Il se peut que nous assistions à une migration de la stérilisation par rayons gamma vers la stérilisation par rayons X, mais il est peu probable de voir une part importante des produits actuellement stérilisés par oxyde d’éthylène passer à la stérilisation par rayons X en raison des problèmes de compatibilité des matériaux.
Préoccupations autour de l’oxyde d’éthylène (OE) : ~50 % du marché
L’oxyde d’éthylène est une méthode de stérilisation extrêmement efficace, utilisée pour stériliser des milliards de dispositifs aux États-Unis chaque année. Il est utilisé pour stériliser les produits médicaux depuis les années 1940. Cette méthode fait toutefois l’objet d’un examen particulièrement minutieux. En 2016, l’EPA a reclassé l’OE comme cancérogène pour l’homme à l’aide de son système intégré d’information sur les risques (IRIS). Ce programme identifie et caractérise les dangers des produits chimiques pour la santé. Il existe une controverse importante dans le secteur concernant les éléments scientifiques qui sous-tendent le modèle ayant déterminé cette classification, mais l’agence est restée sur ses positions. Une fois la classification réalisée, il est devenu difficile de convaincre le public que les produits chimiques peuvent être manipulés en toute sécurité. Bien que les techniques permettant de travailler en toute sécurité avec l’oxyde d’éthylène existent, la pression politique et publique persiste. Les craintes de pénurie de dispositifs sont réelles si un seul de ces établissements devait fermer ses portes en raison du manque de capacité des autres établissements. Il s’agirait d’une crise majeure de la chaîne d’approvisionnement pour le secteur des soins de santé. Les entreprises le savent et le reconnaissent et nombre d’entre elles commencent à se protéger et à délocaliser une partie ou la totalité de leurs activités de stérilisation dans d’autres pays tels que le Mexique, le Costa Rica et la République dominicaine, entre autres.
Trouver des alternatives à l’OE n’est pas chose aisée. La recherche d’un substitut efficace à l’OE se heurte à trois difficultés majeures : l’extensibilité, la compatibilité des matériaux et la capacité de l’agent stérilisant à pénétrer dans les endroits les plus difficiles à stériliser du dispositif. En ce qui concerne l’extensibilité, de nombreuses personnes ne se rendent pas compte du volume de produits stérilisés avec l’OE. Rien qu’aux États-Unis, 20 milliards de dispositifs sont traités chaque année avec l’oxyde d’éthylène (OE). Les modalités alternatives telles que le peroxyde d’hydrogène vaporisé (VH2O2), le dioxyde de chlore, le dioxyde d’azote, etc. n’ont pas actuellement un nombre ou des chambres aussi grands que l’OE. Nombre de grandes chambres industrielles d’OE peuvent contenir de 20 à 30 palettes de produits par charge de stérilisation. Certaines entreprises spécialisées dans ces méthodes alternatives envisagent de passer à des stérilisateurs plus grands, capables d’accueillir plusieurs palettes, mais il n’existe pas encore de chambres de taille et de quantité significatives. Il faudra des années pour mettre en place l’infrastructure nécessaire et faire fonctionner suffisamment d’établissements capables de traiter un tel volume. Le deuxième défi, celui de la compatibilité des matériaux, est considérable. Alors que les établissements d’irradiation peuvent traiter de grands volumes de produits, un pourcentage important de produits stérilisés par OE ne sont pas compatibles avec les rayonnements. Le rayonnement peut provoquer une réticulation ou une scission de la chaîne dans de nombreux polymères, ce qui peut nuire à la fonctionnalité du dispositif. Enfin, la capacité de l’agent stérilisant à pénétrer dans les endroits difficiles à stériliser du dispositif pour atteindre le niveau d’assurance de stérilité (SAL) souhaité constitue le troisième défi. Il s’agit notamment des lumières longues et étroites, des surfaces appariées, des fermetures et des robinets d’arrêt. Le conditionnement lui-même peut également constituer un défi supplémentaire pour la stérilisation. L’agent stérilisant doit pénétrer à travers plusieurs couches de conditionnement. Il peut s’agir d’expéditeurs en carton ondulé (et dans certains cas, le film rétractable est encore utilisé), de cartons d’étagère et éventuellement de plusieurs systèmes de barrière stérile (SBS). En tant que gaz, l’OE n’a pas d’égal dans sa capacité à traverser le conditionnement et à pénétrer dans les dispositifs, ce que d’autres stérilisants gazeux ne peuvent pas faire. Si vous considérez l’OE objectivement, il est vrai qu’il présente des inconvénients liés à la toxicité, mais il présente également de nombreux avantages, notamment sa capacité de pénétration, sa compatibilité avec les matériaux, sa longue histoire réglementaire et sa disponibilité.
Réglementaire
En ce qui concerne les réglementations et les normes relatives aux méthodes de stérilisation, toutes les procédures ne disposent pas de leurs propres normes de validation et de réglementation. La FDA classe les stérilisants dans la catégorie A établie (méthodes ayant démontré depuis longtemps leur innocuité et pour lesquelles il existe des normes consensuelles approuvées). Il s’agit de méthodes telles que l’OE, le rayonnement, la chaleur humide, la chaleur sèche et, depuis janvier 2024, le VH2O2 a été ajouté à cette catégorie. Cela est dû, en partie, au fait que la FDA a récemment reconnu la norme ISO 22441 comme une norme consensuelle. Les méthodes établies de la catégorie B sont des méthodes pour lesquelles il n’existe pas de normes consensuelles reconnues par la FDA, mais de nombreuses informations publiées sur le développement, la validation et le contrôle de routine de la méthode. L’ozone et les systèmes de poches souples utilisant l’OE sont des exemples de méthodes établies de catégorie B. La troisième catégorie est celle des nouvelles méthodes de stérilisation. Ces méthodes font l’objet de l’examen réglementaire le plus approfondi et la plupart des méthodes alternatives entrent dans cette catégorie. Maintenant qu’il existe une norme pour le VH2O2, il est possible de l’utiliser comme modèle pour élaborer des normes spécifiques sur le dioxyde de chlore, le dioxyde d’azote et d’autres méthodes, à mesure que l’on dispose de plus de données et d’un historique d’utilisation. En l’absence de norme spécifique, ces nouvelles méthodes doivent valider leurs procédés à l’aide de la norme ISO 14937, une norme générale décrivant les exigences relatives à l’identification d’un agent de stérilisation, ainsi qu’au développement, à la validation et au contrôle de routine d’un procédé de stérilisation. En règle générale, chaque fois qu’une norme est associée à une méthode de stérilisation, il est plus facile d’obtenir l’autorisation de la FDA. Ces méthodes plus récentes feront probablement l’objet d’un examen réglementaire plus approfondi et susciteront davantage de questions de la part des autorités réglementaires, auxquelles il faudra répondre dans les demandes d’autorisation. Cela s’explique par le fait qu’elles sont récentes et que les autorités réglementaires ignorent certaines données. Elles privilégient donc la prudence.
Une occasion pour le secteur de travailler ensemble
J’ai récemment assisté à un forum d’échange scientifique du secteur organisé par J&J, Medtronic et TÜV SÜD à Munich, en Allemagne, en mars 2024. Cette rencontre a rassemblé des représentants d’entreprises de dispositifs médicaux, de sociétés de conditionnement, de fournisseurs de stérilisation, de laboratoires sous contrat et d’organismes de réglementation, notamment la FDA américaine et l’organisme notifié TÜV SÜD. L’objectif de cette rencontre scientifique était d’accélérer l’adoption de ces méthodes alternatives, dont certaines existent depuis des décennies, mais n’ont jamais été adoptées à grande échelle. Le défi consistait à collaborer en tant que secteur pour générer des données et trouver des moyens de rendre l’adoption de ces méthodes alternatives plus facile. La conférence a présenté deux études de cas dans lesquelles différentes parties prenantes se sont réunies pour collaborer à la résolution d’un problème. L’une de ces études de cas est le projet MPTP de DuPont, dans le cadre duquel une entreprise spécialisée dans la science des matériaux a procédé à un changement de méthode de fabrication, qui a eu un impact sur un matériau essentiel utilisé dans un secteur hautement réglementé. DuPont a trouvé un moyen de valider le Tyvek® fabriqué à partir de ressources mises à jour sans que ses clients utilisateurs finaux n’aient à valider individuellement tous leurs produits. L’entreprise a impliqué l’ensemble de la chaîne de valeur, a cherché à obtenir l’adhésion rapide de la FDA et des organismes notifiés, et a inclus la participation des fabricants de conditionnement stérile et des fabricants de dispositifs médicaux. La deuxième étude de cas portait sur le projet de la NASA et du Jet Propulsion Laboratory (JPL) visant à ramener des échantillons de Mars. Ils ont collaboré avec des experts en stérilisation de dispositifs médicaux et d’autres parties prenantes pour trouver des moyens de garantir que les conteneurs de retour des échantillons puissent être stérilisés de manière adéquate et ramenés sur Terre en toute sécurité. Leur responsable de la protection planétaire a déclaré qu’ils se sentaient investis d’une responsabilité majeure dans les conditions de sécurité du retour sur Terre d’un échantillon martien potentiellement porteur d’une forme de vie ou d’une molécule complexe susceptible d’interagir avec les procédés biologiques terrestres. Ces deux études de cas sont des exemples dont nous pourrions nous inspirer pour collaborer à la production de données visant à accélérer l’adoption de ces méthodes de stérilisation alternatives. Des sessions complémentaires sont prévues.
Où en est l’industrie de l’emballage médical ?
Ces nouvelles méthodes fonctionnent pour un grand nombre de produits, mais pas pour tous. C’est pourquoi les acteurs du secteur doivent continuer à travailler ensemble pour mieux comprendre ces méthodes alternatives et produire des données sur la sécurité et la compatibilité des matériaux afin d’accélérer l’adoption de ces méthodes.
Il se peut que le conditionnement doive être modifié. Il se peut que nous devions présenter les produits au procédé de stérilisation autrement que ce que nous faisons aujourd’hui. Outre les problèmes de pénétration à travers le conditionnement et le produit, une autre question se pose. De nombreuses techniques gazeuses sont incompatibles avec la cellulose ou déconseillées car elles absorbent l’agent stérilisant. Cela signifie qu’il ne faut pas utiliser de boîtes d’expédition en carton ondulé, d’étiquettes en papier, de conditionnement en papier ou d’IFU. Il se peut que nous devions différer l’emballage et stériliser le produit dans le conditionnement primaire uniquement, puis ajouter les étiquettes, les UFI et emballer le produit dans des cartons d’étagère et des boîtes d’expédition en carton ondulé après la stérilisation. Cette opération se déroule plus facilement si la stérilisation est effectuée en interne, mais elle est très difficile si vous devez envoyer le produit à un stérilisateur sous contrat situé à des centaines de kilomètres, tout en protégeant le produit et le SBS contre les dommages. Ce défi logistique devra être résolu si l’on veut que les méthodes puissent être développées pour traiter les énormes volumes actuellement stérilisés à l’oxyde d’éthylène et aux rayons gamma.
En conclusion, nous ne disposons tout simplement pas des mêmes données et de la même expérience avec ces nouvelles méthodes et, en attendant de trouver une réponse à certaines des problématiques évoquées, l’oxyde d’éthylène et les rayons gamma continueront à être utilisés pendant encore un certain temps, et nous devons continuer à trouver des moyens de les utiliser de manière encore plus sûre.
