湿热灭菌的指导原则及灭菌工艺验证

由于蒸汽－湿热灭菌本身具备无残留，不污染环境，不破坏产品表面，并容易控制和重现等优点，被广泛应用于最终灭菌药品（注射剂）的除菌过程中。

 

本指南为有关人员提供最终灭菌药品（注射剂）的蒸汽灭菌柜的验证指南，以及蒸汽灭菌工艺及验证的一些操作方法的指南。

 

本指南依据《药品生产质量管理规范》（1998年修订）的相关准则，但本指南叙述的通用原则和方法不是法定的。本指南的着重于最终灭菌药品（注射剂）的蒸汽-湿热灭菌工艺的验证，但有些通用原则和方法对于冻干机的湿热灭菌、某些设备的在线蒸汽灭菌等可能也具备参考价值。

 

 

蒸汽－湿热灭菌验证的目的，就是通过一系列验证试验提供足够的数据和文件依据，从而找到最有效最合理的灭菌参数，并把已经验证过的饱和蒸汽灭菌设备和灭菌工艺参数应用到药品生产的除菌过程中去，以证明用于药品生产过程中的每一台饱和蒸汽灭菌设备都能起到灭菌的效果，并且对不同灭菌物品的灭菌过程和灭菌效果具有可靠性和重现性，即验证结果必须证明生产中所采用的灭菌过程对经过灭菌的物品能够保证残存微生物污染的概率或可能性低于百万分之一。

 

蒸汽-湿热灭菌周期的设计和开发与蒸汽灭菌柜的性能以及被灭菌产品的适用性有关。蒸汽-湿热灭菌介质包含以下几种：饱和蒸汽，空气-蒸汽混合气体，过热水等等。其中：饱和蒸汽的加热速度最快，但是对于大型的软包装产品，过热水浸泡灭菌的方法效率更高，然而在过热水灭菌法中，热量的转移很大程度上依赖于容器中介质的强制运动。

 

饱和蒸汽是与液体状态的水保持平衡时的水蒸汽，因此饱和蒸汽只能存在于水汽的分界线上，即温度与压力之间的关系是固定的。灭菌效果是通过蒸汽，蒸汽-空气混合物，过热水等介质与灭菌物品的热传递或产生冷凝水的水合作用来实现的。

 

蒸汽-空气混合物与受压的水或蒸汽相比，单位体积所包含的热容量较低，但是，蒸汽-空气混合物作为灭菌戒指具有能够适当调整蒸汽-空气比例达到不同结果的优点。

 

选择一种适合的蒸汽灭菌方式，能在满足产品本身性能的情况下取得满意的灭菌效果，但是任何一种灭菌方法，都必须在实际应用前予以验证。

 

 

灭菌用的空气和饱和蒸汽均匀混合气体。空气的作用是用于平衡密封容器内产生的超过饱和蒸汽的压力。

当蒸汽中加入空气从而产生一个高于（一定温度下）蒸汽饱和压的压力，即被称为蒸汽-空气混合物过程（SAM）。为了防止分层和装载物中形成冷点，减少蒸汽损耗，该过程（SAM）必须使蒸汽和空气不断循环。它的加热媒介是空气和蒸汽的混合物，特别适用于液体灭菌。

 

或者称为生物负载。 用于定义原材料、部件、或包装等物品上所带有存活微生物的总数。

 

以分钟为单位的一个生物指标，表示为对数形式。即为使某一个微生物的数量在规定条件下，减少一个数量级或90％所需要的时间。D值越大，说明该微生物的耐热性越强，不同的微生物在不同环境条件下具有各不相同的D值。在湿热灭菌条件下，D值主要与灭菌温度相对应。

 

暴露在持续的热致死条件下的微生物死亡过程，被证明可描述成一种一阶动力学反应。它引导出以下的结论：死亡基本上是一种单分子的反应。微生物的死亡速率是微生物耐热值和致死率的函数。微生物的存活曲线可以用下面的半对数式表示：

N_F：被灭菌物品暴露F分钟后残留微生物的数量；

F_（T,Z）：灭菌周期中经计算得到的等效致死率，以一定温度下的时间（分钟）表示；

D_T：一定温度（T）下微生物的耐热值，单位为分钟；

N₀：灭菌周期开始前物品原有的微生物数量。

 

使D值变化一个数量级所需调整温度的度数。

灭菌效力的评价值。

F₀值是指一灭菌过程对微生物的致死量相当于在121.1℃灭菌时的灭菌时间。一般称为标准灭菌时间。

 

F值通过相应的Z值经计算得到的等量致死率，为在一定温度下将某微生物全部杀死所需的时间。

 

F_phy值是描述致死率的值，这个值的计算是以灭菌工艺中的物理参数为基础的。F_phy值是致死速率（L）在时间上的累积，致死速率以相关温度和Z值通过以下等式计算得到：

F_BIO值也是描述致死率的值。这个致死率是通过实际杀灭的微生物或在生物指示剂挑战试验中测得。F_BIO值是D值与灭菌工艺中微生物或生物指示剂实际的对数减少量（LogN₀-LogN）计算得到：

F₀值为Z值为10K，D值为1分钟时，在121.1℃下计算出的F值。

接种已知数量微生物用于测试灭菌工艺的制品。

化学指示剂是以非定量形式反映设备灭菌过程参数的装置。化学指示剂提供即时结果作为参数标识（例如颜色变化），用来表示负载或产品经过了灭菌过程。

化学指示剂不能显示产品是否无菌，它们只能说明起始温度已经达到，或者该温度能够持续的时间。

在湿热灭菌的验证中，化学指示剂不能代替生物指示剂和温度/压力等的仪器测量。

无微生物存活的状态。

欧洲药典用“无菌保证水平”（Sterility Assurance Level, SAL）的概念来评价灭菌周期的效果，采用湿热灭菌法的SAL不大于10^-6。

 

经确认使产品无存活微生物的处理过程。

 

在灭菌器内所进行的各运行阶段的程序。

对于一个灭菌过程，最坏情况生物负载的假设可以用来确定达到SAL＝10^-6所需要的致死率，一般可以接受的F_PHY和F_BIO均大于12分钟。欧洲药典2005版规定的指标是生物负载不小于5×10⁵，D₁₂₁值为1.5分钟，则F₀不小于15分钟。

灭菌工艺中的一个预处理过程，在该过程中空气被真空泵或其他设备从灭菌舱室中抽走。这个方法尤其适用于能够贮存空气的物品，例如胶管、过滤器和灌装机的附件等。

以过热水作为加热介质的灭菌过程，过热水被空气持续不断地循环加压，这个过程需要压力使水保持液态。适合于液体产品的灭菌。

在特定的操作环境中根据书面和已被证明的技术规范，按照工艺过程的要求持续操作或控制，并对获得的结果进行记录和分析整理。

 

产品的设计必须在经过对该产品所规定的最多次数的灭菌后，仍符合其技术规格和安全要求。若灭菌前需做某种处理（例如清洗），该种处理亦必须确认是否会影响灭菌过程和灭菌效果，若否则作为再次灭菌步骤中的一部分予以确认。

 

被灭菌产品中，产品的设计及选用的材料，必须能适应灭菌工艺灭菌柜室内的环境变化。

 

采用蒸汽-湿热灭菌的产品，除非产品为水溶液，经加热后能自身产生饱和蒸汽，应采用适当的包装允许产品内部空气排出并让蒸汽渗入，以使水蒸汽与污染微生物直接接触。

 

采用蒸汽-湿热灭菌的产品，若为多孔或坚硬物质，则至少必须有一层内包装和一层外包装组成。包装必须允许产品内部空气排出并让蒸汽透入，或可用热力传导达到灭菌条件的产品。同时，内外两层包装在灭菌后应仍然符合规定。对器材或部件进行蒸汽-湿热灭菌时，物品将承受温度、压力甚至抽真空的应力，经过蒸汽-湿热灭菌后，还应考虑对其包装材料作充分干燥处理，以保持其无菌屏障的性能。

 

以下为蒸汽-湿热灭菌工艺的决策树，这个决策树对被灭菌产品和灭菌工艺的关键因素进行了总结，以便指导灭菌工艺的设计：

 

溶液剂型产品灭菌方法选择的决策树

 

产品是否可以在 121℃湿热灭菌 15 分钟

产品是否可以湿热灭菌 Fo≥8分钟，达到 SAL≤10－6

采用高压灭菌锅      121℃ 15 分钟

处方是否可以通过微生物滞留过滤器过滤

采用湿热灭菌Fo≥8 分钟

无菌配药和灌封

除菌过滤和无菌工艺相结合

除菌过滤和无菌工艺相结合

无菌配药和灌封