Esterilización con óxido de etileno: cómo funciona, límites y alternativas

La esterilización con óxido de etileno (EtO) es desde hace décadas uno de los métodos más utilizados para tratar productos sanitarios y componentes que no toleran el calor del vapor saturado. Según los datos publicados por la FDA en 2024, aproximadamente la mitad de los productos sanitarios que requieren esterilización en Estados Unidos se tratan con EtO. Sin embargo, el óxido de etileno es un gas tóxico, inflamable y clasificado como cancerígeno, sujeto a requisitos estrictos sobre emisiones, exposición de los trabajadores y residuos en el producto, dentro de un marco regulatorio todavía en evolución.

En este artículo vemos cómo funciona la esterilización con óxido de etileno, cuáles son sus límites reales y qué tecnologías de esterilización a baja temperatura, empezando por el peróxido de hidrógeno vaporizado (vH₂O₂), pueden sustituirla total o parcialmente.

¿Qué es la esterilización con óxido de etileno (EtO)?

El óxido de etileno (C₂H₄O) es un gas incoloro a temperatura ambiente, muy reactivo, que pertenece a la familia de los epóxidos. Su acción esterilizante se basa en la alquilación: la molécula reacciona con los grupos amino, carboxilo, sulfhidrilo e hidroxilo de proteínas y ácidos nucleicos, bloqueando el metabolismo y la replicación de los microorganismos, incluidas las esporas bacterianas.

La principal ventaja de la esterilización por gas de óxido de etileno es la combinación de baja temperatura (normalmente entre 37 y 63 °C) y una gran capacidad de penetración: el gas atraviesa embalajes porosos, films plásticos permeables y geometrías complejas como lúmenes largos y estrechos. Por eso el óxido de etileno se ha impuesto en catéteres, sets de infusión, kits quirúrgicos, dispositivos de polímero y productos ya sellados en su embalaje final.

Para reducir el riesgo de inflamabilidad (el gas forma mezclas explosivas con el aire en un intervalo muy amplio), muchas instalaciones utilizan mezclas de EtO y CO₂, con concentraciones típicas del 10 % de óxido de etileno y el 90 % de dióxido de carbono, o EtO puro en cámaras diseñadas para operar al vacío y en atmósfera inertizada con nitrógeno.

Cómo funciona el ciclo de esterilización con EtO

¿Cómo funciona en la práctica la esterilización con óxido de etileno? El proceso está regulado por la norma ISO 11135, la norma internacional de esterilización con óxido de etileno para productos sanitarios, y se divide en fases bien definidas:

1. Preacondicionamiento. La carga se lleva a una temperatura y una humedad controladas, a menudo en una sala dedicada, durante varias horas o incluso un día entero.
2. Vacío inicial y prueba de estanqueidad. Se hace el vacío en la cámara para eliminar el aire y permitir que el gas penetre en la carga.
3. Acondicionamiento. Se inyecta vapor hasta alcanzar una humedad relativa normalmente comprendida entre el 40 % y el 80 %. Una humedad controlada favorece la eficacia microbiológica del proceso.
4. Inyección del gas y exposición. El EtO se introduce hasta la concentración prevista (valores indicativos entre 450 y 1.200 mg/L, a definir en la validación) y se mantiene durante el tiempo de exposición validado, normalmente de una a seis horas.
5. Evacuación y lavados. El gas se elimina mediante una serie de vacíos alternados con inyecciones de aire filtrado o nitrógeno y se envía a un sistema de abatimiento (catalítico o por lavador).
6. Aireación. La carga permanece en la cámara o en salas de aireación calefactadas hasta que los residuos de EtO y de sus subproductos bajan por debajo de los límites permitidos.

Entre los principales parámetros del proceso que deben controlarse y registrarse figuran la concentración del gas, la temperatura, la humedad relativa, la presión y el tiempo de exposición. El control rutinario se basa en indicadores biológicos con esporas de Bacillus atrophaeus y en un indicador químico para óxido de etileno (ISO 11140-1), que cambia de color en presencia del gas: el viraje confirma la exposición al proceso, no la esterilidad del producto. Para los productos sanitarios, la liberación paramétrica solo es posible si el proceso está validado según requisitos específicos (ISO 11135 e ISO/TS 21387), mientras que en la fabricación farmacéutica el Anexo 1 de las GMP de la UE exige indicadores biológicos en cada ciclo. Como en cualquier proceso de esterilización terminal, el objetivo es un nivel de garantía de esterilidad (SAL) de 10⁻⁶.

La validación de la esterilización con óxido de etileno sigue la secuencia clásica de cualificación de la instalación (IQ), cualificación operacional (OQ) y cualificación de funcionamiento (PQ). La PQ microbiológica suele realizarse con el método del medio ciclo, que demuestra la inactivación de los indicadores biológicos con la mitad del tiempo de exposición rutinario. La PQ física confirma que la temperatura, la humedad y la distribución del gas son uniformes en toda la carga.

Los equipos industriales de esterilización con óxido de etileno, como la serie DLOG de De Lama, integran cámara, dosificación del gas, control de la humedad y abatimiento de emisiones en una única arquitectura conforme a cGMP.

Los límites del óxido de etileno

La versatilidad del EtO tiene un precio. Sus límites afectan a la seguridad de las personas, al cumplimiento normativo y a la productividad de la instalación, y explican por qué muchos fabricantes trabajan para reducir su dependencia de este gas.

Toxicidad, límites de residuos y restricciones normativas (ISO 11135, Anexo 1 de las GMP de la UE)

La misma capacidad de alquilar el ADN que hace eficaz al óxido de etileno contra los microorganismos lo hace genotóxico para el ser humano. La IARC lo clasifica en el Grupo 1 (cancerígeno para los seres humanos) y el Reglamento europeo CLP lo clasifica como cancerígeno y mutágeno de categoría 1B. El valor límite de exposición profesional es de 1 ppm como media ponderada en 8 horas, tanto en la Unión Europea (1,8 mg/m³) como según la norma OSHA estadounidense.

En cuanto al producto, los residuos de EtO y de etilenclorhidrina (ECH) deben cumplir la norma ISO 10993-7. Su tercera edición (abril de 2026) actualiza la derivación de los límites admisibles y las condiciones de extracción en función de la población de pacientes y la duración de uso, y admite la evaluación del riesgo para establecer límites específicos del dispositivo.

En la fabricación farmacéutica, el Anexo 1 de las GMP de la UE da prioridad a la esterilización terminal por calor e indica que la esterilización con óxido de etileno solo debe utilizarse cuando no sea viable otro método, exigiendo demostrar la ausencia de efectos perjudiciales sobre el producto y una eliminación adecuada de los residuos.

¿Por qué se está abandonando el óxido de etileno? En la mayoría de las aplicaciones no está prohibido, pero está sometido a una presión creciente. Las emisiones de los esterilizadores industriales están sujetas a estrictos requisitos de control y, en Estados Unidos, las normas de emisión de la EPA adoptadas en 2024 se están revisando, lo que añade incertidumbre regulatoria. Junto con la preocupación de las comunidades cercanas a los centros de esterilización y los programas de la FDA que fomentan métodos alternativos, esto está llevando a muchos fabricantes a diversificar su estrategia de esterilización.

Tiempos de ciclo, aireación e impacto en la productividad

Sumando preacondicionamiento, exposición y aireación, un ciclo con óxido de etileno puede requerir, según la carga y la instalación, desde menos de un día hasta varios días antes de que el lote pueda liberarse. A esto se añaden la gestión de botellas o depósitos de gas, los sistemas de abatimiento, la monitorización ambiental y los análisis de residuos. Para muchas empresas el resultado es un cuello de botella logístico y, a menudo, la dependencia de centros de esterilización externos.

Alternativas de baja temperatura al EtO

¿Cuáles son las alternativas a la esterilización con EtO? Ninguna tecnología es un sustituto universal, pero dos familias cubren la mayoría de las aplicaciones de esterilización a baja temperatura: el peróxido de hidrógeno vaporizado y las radiaciones ionizantes.

Peróxido de hidrógeno vaporizado (vH₂O₂)

La esterilización con peróxido de hidrógeno vaporizado opera a temperaturas comprendidas, a título indicativo, entre 25 y 55 °C. El vH₂O₂ actúa por oxidación de proteínas, lípidos y ácidos nucleicos y, al final del ciclo, se descompone en agua y oxígeno. No deja residuos de EtO ni de ECH, y la eliminación del esterilizante se produce dentro del ciclo, sin salas de aireación externas; la ausencia de peróxido residual en el producto se verifica en todo caso durante la validación. Los ciclos se miden en horas, no en días.

El 8 de enero de 2024, la FDA reconoció el vH₂O₂ como método de esterilización establecido de Categoría A, al mismo nivel que el vapor, el calor seco, el EtO y la radiación. Fue un paso clave para los fabricantes de productos sanitarios que quieren reducir su dependencia del óxido de etileno.

El límite histórico del peróxido de hidrógeno es la penetración en cargas densas, lúmenes y embalajes múltiples. Aquí es donde el alto vacío marca la diferencia: la tecnología patentada HyPerPure® bajo alto vacío de De Lama es capaz de esterilizar a través de al menos 4 capas de Tyvek®, lo que permite tratar productos sellados en su embalaje final. Con HyPerPure®, la celulosa y los materiales porosos no suponen un límite: prendas para sala blanca, papel de grado médico y tejidos se esterilizan habitualmente. El único material que debe evitarse es el cartón de doble onda, que atrapa el peróxido y actúa como barrera durante la fase de inyección: el esterilizante tardaría demasiado en penetrar el producto y demasiado en eliminarse durante la desgasificación, lo que haría el proceso poco eficiente. Los líquidos, en cambio, no pueden esterilizarse con vH₂O₂, porque el peróxido no penetra en ellos.

Radiación gamma y haz de electrones

La esterilización gamma (fuentes de cobalto-60) y la esterilización por haz de electrones (e-beam), reguladas por la norma ISO 11137, se realizan a temperatura ambiente y no dejan residuos químicos. Los rayos gamma tienen una alta penetración y pueden tratar palés enteros; el e-beam es mucho más rápido, pero penetra menos y es adecuado para productos de baja densidad.

Los límites están relacionados con los materiales y la logística: algunos polímeros, como el PTFE y determinadas formulaciones de PVC y polipropileno, pueden degradarse, amarillear o volverse frágiles en función de la dosis, y la irradiación requiere casi siempre enviar los productos a instalaciones externas, con los consiguientes tiempos de transporte. La esterilización por rayos X es una opción emergente, con una penetración comparable a la de los rayos gamma.

Cómo elegir la alternativa adecuada: compatibilidad de materiales, escala, validación

La elección entre el óxido de etileno y las tecnologías alternativas debe hacerse producto por producto, considerando tres dimensiones.

• Compatibilidad de materiales y embalaje. Con el vH₂O₂ bajo alto vacío (HyPerPure®) debe evitarse el cartón de doble onda, mientras que la celulosa y los materiales porosos son compatibles; los polímeros sensibles a la radiación pueden excluir gamma y e-beam. El embalaje debe verificarse y, si es necesario, modificarse: en los procesos con gas o vapor debe ser permeable al esterilizante, como el Tyvek®.
• Escala y organización productiva. La radiación es eficiente para grandes volúmenes tratados por centros externos; el vH₂O₂ permite esterilizar internamente, en el propio departamento o en línea, reduciendo inventario y plazos.
• Validación. Pasar del EtO a un nuevo método es un cambio significativo: requiere una nueva validación del proceso, pruebas de compatibilidad de materiales, evaluación biológica, verificación de la integridad del embalaje y de las prestaciones del dispositivo, además de los trámites regulatorios previstos por el mercado de destino.

La tabla resume las principales diferencias. Los valores son indicativos: tiempos, penetración y compatibilidad dependen de los materiales, la geometría, la densidad de la carga y el embalaje.

	Óxido de etileno	vH₂O₂ bajo alto vacío (HyPerPure®)	Gamma	E-beam
Temperatura	37-63 °C	25-55 °C	Ambiente (ligero calentamiento del producto)	Ambiente (ligero calentamiento del producto)
Duración típica	De menos de 1 a varios días, aireación incluida	Pocas horas	Horas (más transporte)	Minutos (más transporte)
Residuos	EtO y ECH, requiere aireación	Se descompone en agua y oxígeno; peróxido residual verificado en la validación	Ninguno	Ninguno
Preacondicionamiento	Sí (temperatura y humedad, hasta 24 horas)	No	No	No
Postacondicionamiento	Sí (aireación, de horas a días)	No (eliminación del esterilizante integrada en el ciclo)	No	No
Penetración	Muy alta	Alta	Muy alta	Limitada
Materiales críticos	Productos sensibles a la humedad	Cartón de doble onda; líquidos	PTFE, algunas formulaciones de PVC y PP	PTFE, algunas formulaciones de PVC y PP
Dispositivos con electrónica integrada (p. ej. marcapasos)	Sí	Sí	No	No
Norma de referencia	ISO 11135	ISO 22441	ISO 11137	ISO 11137
Instalación interna	Sí, con restricciones de seguridad	Sí	Raramente	Raramente
Impacto en el espacio	Alto (salas de preacondicionamiento y aireación, almacenamiento de gas, abatimiento)	Bajo	Alto (búnker blindado)	Alto (acelerador y blindaje)

Con más de 75 años de experiencia en esterilización farmacéutica, De Lama ofrece una gama de autoclaves de baja temperatura diseñados para cargas termosensibles.

Preguntas frecuentes

¿Es segura la esterilización con óxido de etileno?

Para los pacientes, los productos esterilizados con EtO son seguros cuando el proceso está validado y los residuos cumplen la norma ISO 10993-7. Sin embargo, el gas en sí es peligroso: la IARC lo clasifica como cancerígeno del Grupo 1 y además es mutágeno e irritante para los ojos, la piel y las vías respiratorias. Por eso las instalaciones deben garantizar cámaras estancas, abatimiento de emisiones, monitorización ambiental y una aireación adecuada del producto.

¿Qué productos se esterilizan con óxido de etileno?

Principalmente productos sanitarios termosensibles y embalados: catéteres, sets de infusión y diálisis, kits quirúrgicos de un solo uso, suturas y dispositivos con componentes electrónicos o de polímero. En el sector farmacéutico su uso es más limitado y afecta sobre todo a componentes, envases y embalajes primarios.