Fisika Medis: Penerapan Fisika dalam Teknik Sterilisasi

Pengertian Sterilisasi - Sterilisasi atau suci hama yaitu suatu proses pembunuhan segala bentuk kehidupan mikro organisme yang ada dalam sampel atau contoh, alat-alat atau lingkungan tertentu. Dalam bidang bakteriologi, kata sterilisasi sering dipakai untuk mengambarkan langkah yang diambil agar mencapai tujuan meneniadakan atau membunuh semua bentuk kehidupan mikroorganisme.

Teknik sterilisasi pada dasarnya dapat ditempuh melalui dua cara yaitu secara fisis dan secara kimia, adapun penjelasannya sebagai berikut :

1. Sterilisasi Secara Fisis

a. Metode Radiasi

Dalam mikro biologi, radiasi gelombang elektromagnetik yang banyak digunakan adalah radiasi sinar ultraviolet, sinar gamma atau sinar X dan sinar matahari. Sinar matahari banyak mengandung sinar ultraviolet, sehingga secara langsung dapat dipakai untuk sterilisasi. Sinar ultraviolet dapat diperoleh dengan menggunakan katoda panas (emisi termis) yaitu ke dalam katoda bertekanan rendah diisi dengan uap air raksa. Panjang gelombang yang dihasilkan dari proses ini biasanya dalam orde 2.500 s/d 2.600 Angstrom. 

Lampu merkuri yang banyak dipasang di jalan-jalan juga banyak mengandung sinar ultraviolet, namun sinar ultraviolet yang dihasilkan banyak diserap oleh tabung gelas yang dilaluinnya. Dalam proses sterilisasi hendaknya memperhatikan dosis ultraviolet.

Sinar ultraviolet yang diserap oleh organisme yang hidup, khususnya oleh nukleotida maka elektron-elektron dari molekul sel hidup akan mendapatkan tambahan energi. Tambahan energi ini terkadang cukup kuat untuk menggangu bahkan merusak ikatan intramolekuler, misalnya ikatan atom hydrogen dalam DNA. Perubahan intramolekuler ini menyebabkan kematian pada sel-sel tersebut. Beberapa plasma sangat peka terhadap sinar ultraviolet sehungga mudah menjadi rusak.

Sinar gamma mempunyai tenaga yang lebih besar daripada sinar ultraviolet dan merupakan radiasi pengion. Interaksi antara sinar gamma dengan bakteri biologis sangat tinggi sehingga mampu memukul elektron pada kulit atom sehingga menghasilkan pasangan ion (pair production). Cairan sel baik intraselluler maupun ektraselluler akan terionisasi sehingga menyebabkan kerusakan dan kematian pada mikroorganisme tersebut.

Sterilisasi dengan penyinaran sinar gamma berdaya tinggi dipergunakan untuk obyek-obyek yang tertutup plastik (stick untuk swab, jarum suntik). Untuk makanan maupun obat-obatan tidak boleh menggunakan sinar gamma untuk sterilisasi, karena akan menyebabkan terjadinnya perubahan struktur kimia pada makanan maupun obat-obatan tersebut.  

b. Metode Pemanasan dengan Uap Air dan Pengaruh Tekanan (auto clave)

Benda yang akan di suci hamakan diletakkan di atas lempengan saringan dan tidak langsung mengenai air dibawahnya. Pemanasan dilakukan hingga air mendidih (diperkirakan pada suhu100º C), pada tekanan 15 lb temperatur mencapai 121ºC. Organisme yang tidak berspora dapat dimatikan dalam tempo 10 menit saja. Banyak jenis spora dapat mati hanya dengan pemanasan 100ºC selama 30 menit, tetapi  ada beberapa jenis spora dapat  bertahan pada temperatur ini selama beberapa jam. Spora-spora yang dapat bertahan 10 jam pada temperatur 100ºC dapat dimatikan hanya dalam waktu 30 menit apabila air yang mendidih ini ditambah dengan natrium carbonat (Na₂ CO₃)

c. Metode Pemanasan Secara Kering

Pemanasan kering ini kurang efektif apabila temperatur kurang tinggi. Untuk mencapai evektifitas diperlukan pemanasan mencapai temperatur antara 160ºC s/d 180ºC.  Pada temperatur ini akan menyebabkan kerusakan pada sel-sel hidup dan jaringan. Hal ini disebabkan terjadinnya autooksidasi sehingga bakteri pathogen dapat terbakar. Pada sistem pemanasan kering terdapat udara, dimana udara merupakan penghantar panas yang buruk sehingga sterilisasi melalui pemanasan kering dapat memerlukan waktu cukup lama, rata-rata waktu yang diperlukan 45 menit. Pada temperatur 160ºC memerlukan waktu 1 jam, sedangkan pada 180ºC memerlukan waktu 30 menit. Pada metode pemanasan kering ini secara rutin dipergunakan untuk mensterilisasi alat-alat pipet, tabung reaksi, sticl swab, jarum operasi, jarum suntik, syringe. Oleh karena temperatur tinggi sangat mempengaruhi ketajaman jarum atau gunting, maka hindarilah sterilisasi dengan metode panas kering terhadap jarum dan gunting.

d. Metode Pemanasan Secara Intermittent/terputus-putus

John Tyndall (1877) dari hasil penelitian menyatakan bahwa temperatur  didih 100ºC selama 1 jam tidak dapat membunuh semua mikroorganisme, tetapi bila air dididihkan berulang-ulang sampai lima kali setiap air mendidih istirahat selama 1 menit akan sangat berhasil membunuh kuman. Hal ini disebabkan bahwa dengan pemanasan intermitten, lingkungan hidup pembentukan spora dapat diputuskan.

e. Metode Incineratiom (pembakaran langsung)

Alat-alat platina, khrome yang akan disteril dapat dilakukan melalui pembakaran secara langsung pada nyala lampu bunsen hingga mencapai merah padam. Hanya saja proses pembakaran langsung ini alat-alat tersebut lama-kelamaan menjadi ruska.  Keuntungannya : mikroorganisme akan hancur semuannya.

f. Metode Penyaringan (filtration)

Metode penyaringan  berbeda dengan metode pemanasan. Sterilisasi dengan metode pemanasan dapat membunuh mikroorganisme, tetapi mikroorganisme yang mati tetap berada pada material tersebut, sedangkan sterilisasi dengan metode penyaringan mikroorganisme tetap hidup hanya dipisahkan dari material. Bahan filter/penyaringan adalah sejenis porselin yang berpori yang dibuat khusus dari maisng-masing pabrik. Metode filtrasi ini hanya dipakai untuk sterilisasi larutan gula, cairan lain seperti serum atau sterilisasi hasil produksi mikroorganisme seperti enzyme dan exotoxin dan untuk memisahkan filtrable virus dari baktero dan organisme lain.

2. Sterilisasi Secara Kimia

Sterilisasi secara kimia tidak dibahas secara terperinci di sini, namun yang lazim digunakan adalah alcohol 96%, Aceton tab formalin, sulfur dioxida, dan chlorine. Materi yang akan disucihamakan dibersihkan terlebih dahulu kemudaian direndam dalam alcohol atau acetone atau tab formalin selama kurang lebih 24 jam.

Itu tadi sedikit artikel tentang Fisika Medis: Penerapan Fisika dalam Teknik Sterilisasi. Semoga dapat bermanfaat. Sekian dan sampai jumpa pada artikel selanjutnya. Terimakasih.

Sumber : Hani, Ahmad Ruslan. 2010.Teori dan Aplikasi Fisika Kesehatan. Yogyakarta : Penerbit Nuha Medika.