濕熱滅菌原理和常用滅菌設(shè)備

1、濕熱滅菌原理和常用滅菌設(shè)備介紹,內(nèi)容,范圍濕熱滅菌基礎(chǔ)滅菌法選擇的基本原則滅菌方法的開發(fā)及選定記錄儀表幾種常用的濕熱滅菌設(shè)備介紹,范圍,蒸汽-濕熱滅菌具備無殘留，不污染環(huán)境，不破壞產(chǎn)品表面，易于控制和重現(xiàn)性好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于注射劑的除菌過程之中。GMP的產(chǎn)生和發(fā)展（包括理論和實踐）都與藥物制劑的滅菌過程有關(guān)。對無菌產(chǎn)品的制造廠而言，沒有什么比滅菌更為重要,為什么我們的產(chǎn)品需要無菌？,我們講無菌，涵意是什么?,在生產(chǎn)過程

2、中要做到?jīng)]有活的微生物是不可能的，因為有：人員；原輔料 / 包裝材料；接觸產(chǎn)品設(shè)備的表面；用于清洗/淋洗的液體；環(huán)境,物料,人員,設(shè)備的表面,清洗液,接種的紙質(zhì)載體,在革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁中脂多糖這是細(xì)菌內(nèi)毒素也叫熱原,細(xì)菌內(nèi)毒素,革蘭氏陰性菌,革蘭氏陽性菌,106105104103102101100,,,滅菌劑量 (時間),對數(shù)表示1 x 103 = 10001 x

3、 101 = 10,微生物數(shù),殺滅微生物,無菌保證水平達(dá)到 > 10-6,10610510410310210110010-110-210-310-410-510-6,,,,,微生物數(shù)以恒定的速率下降 (D value),,我們想提高滅菌的“概率”提高無菌信心的安全限度無菌保證的水平要優(yōu)于百萬分之一!,殺滅微生物,滅菌劑量 (時間),繼續(xù)滅菌以提高無

4、菌保證的水平,10610510410310210110010-110-210-310-410-510-6,,,,,,,,我們可以檢驗微生物數(shù)的下降情況,殺滅微生物,微生物數(shù)以恒定的速率下降 (D value),繼續(xù)滅菌以提高無菌保證的水平,滅菌劑量 (時間),我們可計算可信度增加的程度/無菌保證水平,無菌保證水平達(dá)到 > 10-6,原料的質(zhì)量檢驗,內(nèi)包裝料

5、的質(zhì)量檢驗,對接觸產(chǎn)品表面消毒并控制生物負(fù)荷,灌封操作。最終密封容器,內(nèi)包材料清洗、消毒去熱原,全過程強化環(huán)境控制,熱原控制一直到最后一步,在密封的容器中最終滅菌,SIP,設(shè)備消毒,隧道滅菌器,最終滅菌,過程控制示意,濕熱滅菌基礎(chǔ),空氣蒸汽水細(xì)菌內(nèi)毒素過度殺滅殘存概率其他,,,,,,過熱,潛熱,顯熱,,100oC,0oC,熱 (能量),溫度,蒸汽,壓力的測試,表壓,絕對壓力,最高真空,大氣壓（約1巴絕壓值，

6、表壓為0）,最佳真空（0 巴絕壓值）,絕壓值=表壓值+1個大氣壓,通常的壓差值,bar a = 絕壓值g = gage的縮寫，bar g=表壓值，絕壓值與表壓值相差1個大氣壓,壓力沸點表,表壓,絕壓值,沸點,表壓,絕壓值,沸點,對滅菌柜及SIP而言Dryness/干度 潛熱的量Superheat/過熱 超過的溫度℃ NCG/不凝氣體 不凝氣體的 %Condensa

7、te Quality 冷凝水質(zhì)量GB 18278-2000 醫(yī)療保健產(chǎn)品滅菌確認(rèn)和常規(guī)控制要求工業(yè)濕熱滅菌.pdf A5.2.2.1HTM2010\HTM2010-3[1].pdf 9.0濕熱滅菌工藝驗證指南-08-12-08.doc 附錄對密封容器中的液體而言冷凝水質(zhì)量 (根據(jù)風(fēng)險分析確定),蒸汽的質(zhì)量,,,,,,,,,,滅菌工藝 (滅菌柜的SIP),,,,,不凝氣體測試點,干度和過熱測試點,蒸汽溫度參考點,不

8、凝性氣體,造成不凝性氣體的原因：蒸汽發(fā)生器的供水溫度低(建議 > 80℃)在蒸汽分配系統(tǒng)中滯留空氣 (不良的系統(tǒng)設(shè)計，疏水器出故障)蒸汽啟動程序不當(dāng) (沒有將分配管路中的空氣吹除掉),蒸汽干度,蒸汽干度是蒸汽中潛熱的量度最理想是100%潛熱，有最大的能量來加熱裝載限度標(biāo)準(zhǔn)一般多孔性裝載：>0.90 (>90%)金屬裝載：>0.95 (>95%),,蒸汽干度,干度為 0.9 = 90%

9、的潛熱干度為 1.0 = 100% 的潛熱,蒸汽的特性,冷凝水的管理,冷凝水是以下任何一個地方都需要加以管理的問題蒸汽發(fā)生器蒸汽分配系統(tǒng)滅菌柜管路滅菌柜腔室冷凝水始終不斷地產(chǎn)生,冷凝水的管理,蒸汽流動的方向應(yīng)有斜坡,,,冷凝水跟著蒸汽流動,冷凝水的管理,,,,,冷凝水比蒸汽重，它會向下流動,,,濕熱滅菌基礎(chǔ),濕熱滅菌的機理細(xì)胞繁殖的最終停止蛋白質(zhì)變性濕熱滅菌工藝驗證指南-08-12-08.docPDA_TR-1

10、-Technical_Report_No.1.pdf,濕熱滅菌基礎(chǔ),影響芽孢耐熱性的因素物理/化學(xué)條件濕度能量轉(zhuǎn)移傳導(dǎo)對流輻射,濕熱滅菌基礎(chǔ)－微生物殺滅的數(shù)學(xué)模式,實驗表明，在恒定的滅菌條件下，微生物（只指芽孢）的死亡遵循一級動力學(xué)規(guī)則。 芽孢的殺滅率（體現(xiàn)為殘存曲線）是耐熱性的函數(shù)，與芽孢的數(shù)量無關(guān)。 采用內(nèi)生芽孢（生物指示劑BI）的懸浮液或放在載體形式的芽孢進(jìn)行滅菌試驗的結(jié)果表明，在濕熱滅菌中，半對數(shù)規(guī)則適用于芽孢

11、的滅活過程。,濕熱滅菌基礎(chǔ)－微生物殺滅的數(shù)學(xué)模式,殘存曲線可用如下的一級方程式來描述： Log NF = Log No -F(T,z)/DT,濕熱滅菌基礎(chǔ)－微生物殺滅的數(shù)學(xué)模式,,濕熱滅菌基礎(chǔ)－微生物殺滅的數(shù)學(xué)模式,殘存曲線的半對數(shù)模式必須滿足二個先決條件：挑戰(zhàn)菌應(yīng)是均一的（沒有其它雜類芽孢）挑戰(zhàn)菌的滅菌條件相同，或能折算成相同的滅菌條件，例如，折算標(biāo)準(zhǔn)滅菌時間,D VALUED值,在基礎(chǔ)溫度下減少一個Log菌數(shù)所需的

12、時間。就是在一定溫度下，將微生物殺滅90％（即下降一個對數(shù)單位）所需的時間。,,,,,,6,5,4,3,2,1,0,-1,-2,-3,-4,-5,-6,,,,,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,Log # ofSurvivors殘存物L(fēng)og數(shù),Minutes at 121.1 oC 在121.1 oC 時的分鐘,D value = 1D值

13、 = 1,,Thermal death curve熱殺死曲線,D VALUED值,微生物名稱 溫度℃介質(zhì) D值（分）嗜熱芽胞桿菌1055％葡萄糖 87.8嗜熱芽胞桿菌1105％葡萄糖 32.0嗜熱芽胞桿菌1155％葡萄糖 11.7嗜熱芽胞桿菌1215％葡萄糖 2.4嗜熱芽胞桿

14、菌 1215％葡萄糖乳酸液2.1嗜熱芽胞桿菌121注射用水 3.0嗜熱芽胞桿菌1055％葡萄糖 1.3嗜熱芽胞桿菌105注射用水 13.7嗜熱芽胞桿菌115注射用水 2.1,D 值的測試,低熱力程序 或單獨測試D值歐洲藥典要求“確認(rèn)BI’s在121℃ (+/- 1℃) 滅菌仍有存活孢子”用至少106 及D為1.5

15、計算存活時間，得到：存活時間 (Log No -2) × D 值存活時間 4 x 1.5分 = 6 分鐘,對微生物數(shù)的說明,BI 的每單元的最低數(shù)量USP> 104EP> 5 × 105ISO 11138> 1 × 105通常 > 106 以獲得6個對數(shù)下降單位的證據(jù),D 值標(biāo)準(zhǔn),D 值及第一單元 (BI) 的數(shù)量USP> 104D121

16、 = 1.5 至 3分鐘EP> 5 × 105 D121 > 1.5 ISO 11138> 1 × 105 D121 > 1.5 通常數(shù)量 > 1 × 106 D121 > 1.5 分鐘,10610510410310210110010-110-210-310-410-510-6,,,,無菌保

17、證水平達(dá)到10-6,,滅菌時間,,,,可測試部分,計算部分,無菌保證水平,活微生物以恒定速度/D下降數(shù),繼續(xù)滅菌以提高無菌保證水平,Z VALUEZ值,Z值是指使某一種微生物的D值下降一個對數(shù)單位時，滅菌溫度應(yīng)升高的度數(shù)。,Z值對于比較不同滅菌過程溫度的標(biāo)準(zhǔn)滅菌時間F0值計算是必須的,,,,,,,10,121.1,111.1,,,131.1,1,0.1,,,Log ofD ValueD值的Log數(shù),Z Value =

18、 10 oCZ 值 = 10 oC,,,Temperature oC 溫度,,,Z VALUEZ值,,,,嗜熱芽胞桿菌在不同溶液中的Z值溶液 Z值（℃）5％葡萄糖水溶液 10.3注射用水

19、 8.45％葡萄糖乳酸液 11.3PH＝7磷酸鹽緩沖液 7.6平均 9.4,滅菌方法的開發(fā)和選定,過度殺滅法。假設(shè)：N0＝106D121＝1分鐘Z＝10℃將數(shù)據(jù)代入公式，得L=1，再按計算，達(dá)到微生

20、物殘存概率為一百萬分之一所需的物理及生物殺滅力如下：物理殺滅力FPHY為12分鐘，生物殺滅力 FBIO ＝D121×（LogN0－Log NF）＝12分鐘,滅菌方法的開發(fā)和選定,殘存概率法假設(shè)產(chǎn)品的生物負(fù)荷測試中：N0＝102D121＝1分鐘Z＝10℃經(jīng)滅菌后，微生物殘存概率NF小于10-6利用上面的數(shù)值，可以計算出微生物殘存概率小于10-6所需的FPHY和FBIO如下：F0＝FPHY＝FBIO＝D121&#

21、215;（LogN0－Log NF）＝8分鐘,滅菌方法的開發(fā)和選定,裝載類型的界定考慮到裝載的特性及特定裝載的方式。例如，多孔/固體物品通常包括但不局限于以下物品：過濾器（薄膜式過濾器、筒式過濾器、預(yù)過濾器等）膠塞和其它聚合物密封件管道和軟管工作服、口罩清潔用具設(shè)備更換部件，如藥液灌裝液體裝載通常包括但不局限于以下物品：已灌裝入最終容器（如小瓶、軟包裝、玻瓶或安瓿）的產(chǎn)品（溶液、混懸劑或乳劑）已檢驗或加工后剩下的可能

22、含有致病菌的廢液。滅菌-方法-設(shè)備-確認(rèn)-練習(xí).doc,滅菌策略,決策樹濕熱滅菌工藝驗證指南-08-12-08.docPDA_TR-1-Technical_Report_No.1.pdf如何制定滅菌策略？濕熱滅菌選擇與策略.ppt,濕 熱 滅菌,濕熱比干熱快.與干熱滅菌相比，濕熱滅菌殺滅微生物的速度要快五倍,熱力殺滅.>70℃時，大多數(shù)微生物會死亡,,,,,,,,,,,,,10%,1%,0.1%,0.01%

23、,,滅菌柜總會有泄漏,壓力,0.001%,門密封,墊圈,閥門,歐洲的泄漏率測試標(biāo)準(zhǔn)BD測試和泄漏測試-HTM2010-11.doc保持10分鐘： ≤ 13mB 真空低于 70mB(a)溫度穩(wěn)定 注：1.3 mB 由 1mm Hg (原始標(biāo)準(zhǔn))換算而得,滅菌柜總會有泄漏,生產(chǎn)前 工程設(shè)計及試車開發(fā)滅菌程序/周期驗證常規(guī)生產(chǎn)時排放點溫度腔室壓力記錄時間,,根據(jù)裝載所有部分的熱力學(xué)及生物學(xué)數(shù)據(jù),

24、,不能直接知道在裝載內(nèi)部正發(fā)生什么情況,性能的監(jiān)控,液體滅菌,,最終滅菌的目標(biāo),無菌保證水平優(yōu)于百萬分之一將每個接觸面加熱并使其及藥液升至121℃，保持20分鐘產(chǎn)品不能損壞.,,,蒸汽引入,,T,P,溫度 .,,,,,液體裝載的滅菌,你的待滅菌裝載,要考慮哪些問題?蒸汽能否穿透?高密度包裝的裝載滯留冷凝水?這是否影響滅菌?塑料 / 軟包裝容器是否因滅菌損壞?如何對滅菌周期監(jiān)控?怎么知道蒸汽已穿透到所有部

25、位？,蒸汽能穿透嗎?,驗證將能證明，蒸汽能夠穿透到所有裝載因此，裝載必須和經(jīng)驗證的方式相同會出什么問題呢?,冷凝水滯留,引入蒸汽后，它不只是充滿腔室以及裝載之間，它必須將所有地方升溫，包括產(chǎn)品滅菌車腔室肯定會生成冷凝水!必須控制冷凝水!,冷凝水滯留,在開始的低溫度下，就會產(chǎn)生冷凝水了如果讓冷凝水積聚，它就成為積聚裝載的絕熱體.在此情況下，是看不出來的.這部分裝載將達(dá)不到你所預(yù)期的滅菌效果.因此 – 通過驗證并

26、要采用重現(xiàn)性好的裝載方式!,如何監(jiān)控滅菌周期?,在驗證中，我們已經(jīng)用溫度及生物學(xué)數(shù)據(jù)證明，持續(xù)一致地加熱并滅菌所有裝載.在生產(chǎn)過程中，我們沒有這些數(shù)據(jù).因此，我們盡可能重復(fù)并保持設(shè)備及經(jīng)驗證的狀態(tài)，這是至關(guān)重要的.還有什么能給我們增強信心?,如何監(jiān)控滅菌周期?,腔室溫度整個腔室的溫度給出了蒸汽分配均勻的信息，但不是蒸汽穿透到所有裝載的信息。裝載溫度你產(chǎn)品的溫度探頭進(jìn)一步給出了蒸汽分布的證據(jù)，且產(chǎn)品正緩慢地達(dá)到加熱點,溫度的

27、監(jiān)控,溫度監(jiān)測十分重要它是蒸汽分布情況的有效證據(jù)要有正確的控制溫度要控制好蒸汽的進(jìn)汽閥門由于溫度監(jiān)測的至關(guān)重要性有必要定期校準(zhǔn)還要有第二個測試 (曲線記錄圖),可靠的裝置有利運行(更長時間)可安裝在層之間插入的長度可調(diào)節(jié)，以適用不同的瓶子測試區(qū)域在幾何中心或升溫緩慢的位置,,,,,探頭安裝示例,,溫度探頭測試點應(yīng)在升溫慢的位置通過比較大的瓶子進(jìn)行試驗確定升溫緩慢點的位置類似的瓶子取其幾何

28、中心插入長度不能根據(jù)視線來定,探頭插入的深度,插入的探頭對裝載有影響?探頭是否確實在最冷點位置?探頭本身是否也會影響結(jié)果?,我們是否能夠信賴裝載探頭的溫度?,溫度監(jiān)測點,腔室溫度 (空載) 裝載產(chǎn)品的溫度尋找一致性與經(jīng)驗證的相同設(shè)備性能具備重現(xiàn)性,滅菌曲線,,產(chǎn)品溫度,時間,121oC,這是滅菌周期的殺滅力/效果,70oC,,哪些因素會影響殺滅效果？,蒸汽的壓力/能力一次同時運行數(shù)個滅菌柜所遵循的規(guī)則?低

29、蒸汽壓有報警嗎?產(chǎn)品的起始溫度直接取自冰箱嗎?冷卻的有效性冷卻水的能力？冷卻水的溫度?,,121oC,,121oCFor 20 分鐘,升溫快！滅菌率卻小！,,產(chǎn)品溫度,時間,,121oC,,,121oCFor 20 分鐘,冷卻快！滅菌率也??！,產(chǎn)品溫度,時間,溫度監(jiān)測,不能只依賴控制系統(tǒng)整個周期的殺滅力是十分重要的加熱保溫/穩(wěn)定性冷卻‘異?！臏缇芷趹?yīng)當(dāng)做標(biāo)記（作為案例）并加以討論,平衡的壓力滅菌程序,密封容

30、器中液體的滅菌,在常溫常壓下，灌封液體并有頂空的密封容器在加熱時會怎樣?內(nèi)壓升高,在20℃及大氣壓下，灌裝80%的瓶子,滅菌溫度121oC,在容器中的絕對壓力為4 Bar (a),121oC下的蒸汽壓,壓差為2 巴,密封容器中的壓力,平衡的壓力滅菌程序,我們有必要降低此壓差2 Bar 的壓差將會:-損壞包裝損壞密封必須加熱到121oC，可靠地達(dá)到滅菌要求必須升高腔室的壓力，以降低壓差,滅菌周期中標(biāo)準(zhǔn)滅菌時間及

31、Fo在液體裝載滅菌中的應(yīng)用,液體產(chǎn)品在滅菌溫度下保持15分鐘,滅菌曲線,滅菌周期的殺滅力,加熱及冷卻階段，對總的標(biāo)準(zhǔn)滅菌時間也有不少貢獻(xiàn)改善滅菌周期的效率受產(chǎn)品限止,譯注： Overall Cycle Lethality，以Fo表述，即總標(biāo)準(zhǔn)滅菌時間 文獻(xiàn)中將Fo稱作物理殺滅力。,滅菌周期的總標(biāo)準(zhǔn)滅菌時間,如果我們決定采用加熱方法滅菌，我們就要盡可能讓滅菌有效。我們有必要理解整個滅菌周期的殺滅力，不

32、能只看保溫階段的效果需要應(yīng)用Fo的概念來理解并確認(rèn)總的標(biāo)準(zhǔn)滅菌時間（殺滅力）,Fo的概念,Fo 等同于121℃的滅菌時間因此，一個Fo達(dá)到20分的滅菌周期，就是在121℃滅菌20分鐘的程序。20 Fo = 121℃ 下20分鐘,Fo的概念,Fo = 10(Ta – Tr /z)式中：Ta = 實際溫度 Tr = 參照溫度 (121oC)z = 微生物的溫度系統(tǒng) (z = 10oC)

33、,Fo的概念,可將每一個溫度樣計算Fo，然后累計得到整個程序的Fo，即: 滅菌程序的累計Fo值每個熱電偶或溫度探頭，均可計算，得到整個程序累計的Fo值,Fo設(shè)定25，在滅菌程序結(jié)束時，每個位置Fo至少達(dá)到40,25 Fo,40 Fo,Fo圖,黑線及上圖二個程序是等價的,40Fo,,,,,,Fo圖,這個程序每個點Fo至少為20 Fo，但在121℃卻只保持了一分鐘,,冷卻最慢,,冷卻最快,,升溫最慢,升溫最慢,,F

34、o圖,Fo的應(yīng)用,用于熱穩(wěn)定性差的產(chǎn)品改善程序的功能/滅菌的結(jié)果不適用于多孔的裝載!!!,滅菌器的程序控制和記錄儀表,原則要求對于每次加熱滅菌過程，應(yīng)使用適當(dāng)精密度和準(zhǔn)確度的設(shè)備對關(guān)鍵運行參數(shù)進(jìn)行記錄，例如使用規(guī)格適當(dāng)?shù)挠涗泝x記錄滅菌過程的時間/溫度趨勢等。尤其重要的是，應(yīng)在被滅菌品或滅菌腔室冷點處安裝溫度探頭，通過記錄儀記錄該點的溫度情況，該冷點通過驗證確定。為提高此溫度參數(shù)的可靠性，應(yīng)在同一部位安放另一支獨立的測溫探頭，用

35、顯示儀表顯示溫度數(shù)值，供操作人員直接與記錄儀記錄的趨勢圖進(jìn)行對照。滅菌圖譜或其復(fù)印件應(yīng)收錄入批記錄中?？墒褂没瘜W(xué)或生物指示劑，但它們不得替代物理測定。,滅菌器的程序控制和記錄儀表,原則要求開始測定滅菌時間前，應(yīng)有足夠的時間，保證所有被滅菌品都升高到所規(guī)定的滅菌溫度。必須確定每種裝載方式所需的升溫時間在滅菌高溫階段后，應(yīng)采取措施防止冷卻期間已滅菌品遭受污染。任何與產(chǎn)品相接觸的冷卻用液體或氣體都應(yīng)經(jīng)過滅菌或除菌處理以上均應(yīng)有記錄,滅菌

36、器的程序控制和記錄儀表,技術(shù)性要求應(yīng)配置獨立控制系統(tǒng)與記錄系統(tǒng)：一為滅菌器的程序控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)能顯示，可有紙質(zhì)記錄、或?qū)⒂涗洈?shù)據(jù)貯存于電腦硬盤及其它儲存設(shè)備中；另一個為記錄系統(tǒng)，通常為紙張形式輸出的模擬曲線，曲線上包括溫度、壓力和時間的顯示。一個容易忽視的方面—溫度探頭的導(dǎo)線部分，導(dǎo)線外面的硅膠管是耐溫、耐壓和耐濕的。在使用過程中，當(dāng)導(dǎo)線軟管部分逐步老化時，其性能下降，水蒸氣就可能會進(jìn)入軟管內(nèi)部，因此會導(dǎo)致電阻值漂移，干擾測量、控