濕熱滅菌的指導原則及滅菌工藝驗證
2010-08-14
濕熱滅菌的指導原則及滅菌工藝驗證,用于最終滅菌藥品（注射劑）的蒸汽滅菌工藝及驗證指南
一、范圍
由于蒸汽－濕熱滅菌本身具備無殘留，不污染環境，不破壞產品表面，并容易控制和重現等優點，被廣泛應用于最終滅菌藥品（注射劑）的除菌過程中。
本指南為有關人員提供最終滅菌藥品（注射劑）的蒸汽滅菌柜的驗證指南，以及蒸汽滅菌工藝及驗證的一些操作方法的指南。
本指南依據《藥品生產質量管理規范》（1998年修訂）的相關準則，但本指南敘述的通用原則和方法不是法定的。本指南的著重于最終滅菌藥品（注射劑）的蒸汽-濕熱滅菌工藝的驗證，但有些通用原則和方法對于凍干機的濕熱滅菌、某些設備的在線蒸汽滅菌等可能也具備參考價值。
二、目的
蒸汽－濕熱滅菌驗證的目的，就是通過一系列驗證試驗提供足夠的數據和文件依據，從而找到最有效最合理的滅菌參數，并把已經驗證過的飽和蒸汽滅菌設備和滅菌工藝參數應用到藥品生產的除菌過程中去，以證明用于藥品生產過程中的每一臺飽和蒸汽滅菌設備都能起到滅菌的效果，并且對不同滅菌物品的滅菌過程和滅菌效果具有可靠性和重現性，即驗證結果必須證明生產中所采用的滅菌過程對經過滅菌的物品能夠保證殘存微生物污染的概率或可能性低于百萬分之一。
蒸汽-濕熱滅菌周期的設計和開發與蒸汽滅菌柜的性能以及被滅菌產品的適用性有關。蒸汽-濕熱滅菌介質包含以下幾種：飽和蒸汽，空氣-蒸汽混合氣體，過熱水等等。其中：飽和蒸汽的加熱速度最快，但是對于大型的軟包裝產品，過熱水浸泡滅菌的方法效率更高，然而在過熱水滅菌法中，熱量的轉移很大程度上依賴于容器中介質的強制運動。
飽和蒸汽是與液體狀態的水保持平衡時的水蒸汽，因此飽和蒸汽只能存在于水汽的分界線上，即溫度與壓力之間的關系是固定的。滅菌效果是通過蒸汽，蒸汽-空氣混合物，過熱水等介質與滅菌物品的熱傳遞或產生冷凝水的水合作用來實現的。
蒸汽-空氣混合物與受壓的水或蒸汽相比，單位體積所包含的熱容量較低，但是，蒸汽-空氣混合物作為滅菌戒指具有能夠適當調整蒸汽-空氣比例達到不同結果的優點。
選擇一種適合的蒸汽滅菌方式，能在滿足產品本身性能的情況下取得滿意的滅菌效果，但是任何一種滅菌方法，都必須在實際應用前予以驗證。
三、定義
空氣－蒸汽混合氣體（air-steam mixture）
滅菌用的空氣和飽和蒸汽均勻混合氣體。空氣的作用是用于平衡密封容器內產生的超過飽和蒸汽的壓力。
當蒸汽中加入空氣從而產生一個高于（一定溫度下）蒸汽飽和壓的壓力，即被稱為蒸汽-空氣混合物過程（SAM）。為了防止分層和裝載物中形成冷點，減少蒸汽損耗，該過程（SAM）必須使蒸汽和空氣不斷循環。它的加熱媒介是空氣和蒸汽的混合物，特別適用于液體滅菌。
初始菌（bioburden）
或者稱為生物負載。 用于定義原材料、部件、或包裝等物品上所帶有存活微生物的總數。
D值
以分鐘為單位的一個生物指標，表示為對數形式。即為使某一個微生物的數量在規定條件下，減少一個數量級或90％所需要的時間。D值越大，說明該微生物的耐熱性越強，不同的微生物在不同環境條件下具有各不相同的D值。在濕熱滅菌條件下，D值主要與滅菌溫度相對應。
暴露在持續的熱致死條件下的微生物死亡過程，被證明可描述成一種一階動力學反應。它引導出以下的結論：死亡基本上是一種單分子的反應。微生物的死亡速率是微生物耐熱值和致死率的函數。微生物的存活曲線可以用下面的半對數式表示：
NF：被滅菌物品暴露F分鐘后殘留微生物的數量；
F（T,Z）：滅菌周期中經計算得到的等效致死率，以一定溫度下的時間（分鐘）表示；
DT：一定溫度（T）下微生物的耐熱值，單位為分鐘；
N0：滅菌周期開始前物品原有的微生物數量。
Z值
使D值變化一個數量級所需調整溫度的度數。
F0值（F值，致死因子）
滅菌效力的評價值。
F0值是指一滅菌過程對微生物的致死量相當于在121.1℃滅菌時的滅菌時間。一般稱為標準滅菌時間。
F值通過相應的Z值經計算得到的等量致死率，為在一定溫度下將某微生物全部殺死所需的時間。
Fphy值是描述致死率的值，這個值的計算是以滅菌工藝中的物理參數為基礎的。Fphy值是致死速率（L）在時間上的累積，致死速率以相關溫度和Z值通過以下等式計算得到：
FBIO值也是描述致死率的值。這個致死率是通過實際殺滅的微生物或在生物指示劑挑戰試驗中測得。FBIO值是D值與滅菌工藝中微生物或生物指示劑實際的對數減少量（LogN0-LogN）計算得到：
F0值為Z值為10K，D值為1分鐘時，在121.1℃下計算出的F值。
生物指示劑（biological indicator）
接種已知數量微生物用于測試滅菌工藝的制品。
化學指示劑
化學指示劑是以非定量形式反映設備滅菌過程參數的裝置。化學指示劑提供即時結果作為參數標識（例如顏色變化），用來表示負載或產品經過了滅菌過程。
化學指示劑不能顯示產品是否無菌，它們只能說明起始溫度已經達到，或者該溫度能夠持續的時間。
在濕熱滅菌的驗證中，化學指示劑不能代替生物指示劑和溫度/壓力等的儀器測量。
無菌
無微生物存活的狀態。
歐洲藥典用“無菌保證水平”（Sterility Assurance Level, SAL）的概念來評價滅菌周期的效果，采用濕熱滅菌法的SAL不大于10-6。
滅菌
經確認使產品無存活微生物的處理過程。
滅菌周期
在滅菌器內所進行的各運行階段的程序。
過度殺滅程序
對于一個滅菌過程，最壞情況生物負載的假設可以用來確定達到SAL＝10-6所需要的致死率，一般可以接受的FPHY和FBIO均大于12分鐘。歐洲藥典2005版規定的指標是生物負載不小于5×105，D121值為1.5分鐘，則F0不小于15分鐘。
預真空過程
滅菌工藝中的一個預處理過程，在該過程中空氣被真空泵或其他設備從滅菌艙室中抽走。這個方法尤其適用于能夠貯存空氣的物品，例如膠管、過濾器和灌裝機的附件等。
過熱水過程
以過熱水作為加熱介質的滅菌過程，過熱水被空氣持續不斷地循環加壓，這個過程需要壓力使水保持液態。適合于液體產品的滅菌。
工藝驗證過程
在特定的操作環境中根據書面和已被證明的技術規范，按照工藝過程的要求持續操作或控制，并對獲得的結果進行記錄和分析整理。
metinfopageEndmetinfopageStart
四、產品與設備
產品以及包裝的蒸汽滅菌適用性
產品的設計必須在經過對該產品所規定的最多次數的滅菌后，仍符合其技術規格和安全要求。若滅菌前需做某種處理（例如清洗），該種處理亦必須確認是否會影響滅菌過程和滅菌效果，若否則作為再次滅菌步驟中的一部分予以確認。
被滅菌產品中，產品的設計及選用的材料，必須能適應滅菌工藝滅菌柜室內的環境變化。
采用蒸汽-濕熱滅菌的產品，除非產品為水溶液，經加熱后能自身產生飽和蒸汽，應采用適當的包裝允許產品內部空氣排出并讓蒸汽滲入，以使水蒸汽與污染微生物直接接觸。
采用蒸汽-濕熱滅菌的產品，若為多孔或堅硬物質，則至少必須有一層內包裝和一層外包裝組成。包裝必須允許產品內部空氣排出并讓蒸汽透入，或可用熱力傳導達到滅菌條件的產品。同時，內外兩層包裝在滅菌后應仍然符合規定。對器材或部件進行蒸汽-濕熱滅菌時，物品將承受溫度、壓力甚至抽真空的應力，經過蒸汽-濕熱滅菌后，還應考慮對其包裝材料作充分干燥處理，以保持其無菌屏障的性能。
以下為蒸汽-濕熱滅菌工藝的決策樹，這個決策樹對被滅菌產品和滅菌工藝的關鍵因素進行了總結，以便指導滅菌工藝的設計：
溶液劑型產品滅菌方法選擇的決策樹
|
產品是否可以在 121℃濕熱滅菌 15 分鐘 |
|
產品是否可以濕熱滅菌 Fo≥8分鐘，達到 SAL≤10－6
|
|
采用高壓滅菌鍋 121℃ 15 分鐘
|
|
處方是否可以通過微生物滯留過濾器過濾
|
|
采用濕熱滅菌Fo≥8 分鐘
|
|
無菌配藥和灌封
|
|
除菌過濾和無菌工藝相結合
|
|
除菌過濾和無菌工藝相結合
|
|
無菌配藥和灌封
|
非溶液劑型、半固體或干粉產品滅菌方法選擇的決策樹
|
產品是否可以在160 ℃干熱滅菌120 分鐘 |
|
產品是否可以在另一種時間和溫度條件下標準周期干熱滅菌達到 SAL≤10－6
|
|
采用 160℃干熱滅菌 120 分鐘
|
|
除菌過濾和無菌工藝相結合
|
使用熱不穩定的包裝材料不能成為選擇無菌工藝的唯一理由。無菌藥品的生產企業，首先應根據特定的處方選擇最佳的滅菌方法，然后再選擇包裝材料。
采用過度殺滅法時，應考慮到對產品及包裝袋或包裝箱產生熱力損害的可能性，熱力的超量暴露還會增強化學降解。
壓力蒸汽滅菌器以及相關輔助設施：公用系統（蒸汽、水、空氣等）
對壓力蒸汽滅菌器的安裝、驗證和維護
一、必須對選用的壓力蒸汽滅菌器以下內容進行確認：
1壓力 蒸汽滅菌器的安裝和維護，濕熱滅菌的常規控制和確認，以及已滅菌產品的放行，必須
經過培訓并具有操作經驗；
2 每個蒸汽滅菌器至少要有一個銘牌，永久固定并標明：
生產商的名稱和地址
序號或其他唯一性編碼
滅菌柜室設計壓力和最高工作溫度
夾套額定壓力（若必需）
合格檢定標識等
3 具備足以保證蒸汽滅菌器操作安全有效的安裝指導和操作指南；包括設備耐溫和耐壓的
極限，安全注意事項；修理手冊（包括可更換的部件一覽表）；滅菌柜室的詳細結構和元
件圖，管道和控制系統的示意圖；自控系統的控制元件和源文件等；
4 若可能，對蒸汽的純度和質量作出規定并實施監測；
5 蒸汽滅菌器必須配備一套測量裝置，以檢驗滅菌周期內控制儀表所測數值是否在額定的
范圍內。滅菌程序的控制探頭與滅菌溫度或壓力記錄儀的探頭必須獨立；
6 通過足夠數量的滅菌周期測試，證實該滅菌工藝具備可重復性；
7 在每次滅菌周期測試前后，均必須對溫度測量裝置（驗證設備）進行校準；
8 對最大裝載，最小裝載兩者，或者是混合裝載均必須進行足夠數量的滅菌周期測試，并評估是否符合規定；
9 對再次確認，改變工藝，產品或包裝變更，裝載變更等，必須作出明確規定，其中必須
包含需重復確認的內容以及必要性。
二、以下是對蒸汽滅菌器的相關內容的總結，用以指導蒸汽滅菌器的選型、安裝和驗證：
1 對蒸汽滅菌設備的各項控制內容詳細規定：
1.1 排水報警；
1.2 空氣去除以及控制，或報警；
1.3 自動控制器（腔室內溫度、壓力或時間等）；
1.4 設備腔室的深度、寬度和高度的確認，以符合被滅菌產品的需要；
1.5 設備本身有足夠的熱容量，以便有利于滅菌周期的設計和極限挑戰周期的確認；有利于研究等效滅菌時間、最小滅菌時間以及雙倍最小滅菌時間；
1.6 對蒸汽供應管路有相應的規定，并制訂行之有效的檢查指南；
1.7 對門的壓力試驗有相應的規定，并制訂行之有效的檢查指南；
1.8 各類報警失效的風險分析以及管理；
1.9 參考測點位置的確認；
1.10 壓力試驗（真空度）、泄漏率；
1.11 安裝偏差以及處理；
2 空氣過濾器的過濾效率不小于99.5%（0.3μm）；
3 真空度不小于7Kpa；真空度的顯示范圍在0～400Kpa；精度不小于1.6%；若數字顯示，則不能小于1Kpa；
4 安裝環境的照度不低于215lx；
5 溫度測量點的響應時間不大于5s；
6 溫度顯示可以是數字的或其他類似物，范圍在50～150℃，精度不小于1％；溫度若數字顯示，則不能小于0.1℃；
7 排水口與地漏間應有空氣阻斷以防止虹吸；
8 滅菌時間顯示的精度應在±2.5%(5分鐘以下)和1％（5分鐘以上含5分鐘）等。
9 溫度波動應在±0.5℃～±1.0℃之內（空載熱分布測試，環境溫度變化變化盡可能小）；
10 壓力波動應在±5Kpa之內（空載熱分布測試）；；
對蒸汽或過熱水等滅菌介質的規定
有些蒸汽可以被用于濕熱滅菌，其中包括工業蒸汽和純蒸汽，但不局限于此。在一定溫度下，不同加熱介質（滅菌介質）的熱能有很大差別。過熱水、飽和蒸汽和蒸汽-空氣混合物含有不同的熱能。只有飽和蒸汽作為滅菌介質時，蒸汽的溫度和壓力之間存在對應關系。
工業蒸汽一般不與被滅菌產品直接接觸。它用于各種能量轉移的目的。對于蒸汽-濕熱滅菌法，通常認為工業蒸汽適合于提供滅菌器外殼（滅菌艙室中的蒸汽與外殼的蒸汽不采用同一種蒸汽），也適合于采用過熱水滅菌方法時提供熱交換器非潔凈部位的熱水。
純蒸汽，也叫做潔凈蒸汽和高質量蒸汽。純蒸汽的冷凝液符合中國藥典注射用水的要求。純蒸汽主要通過為特定目的設計的蒸汽發生器產生。
有關蒸汽質量的測試一般是指純蒸汽的質量測試。包含過熱值(Superheat)；蒸汽干燥
值（Dryness value）；不冷凝氣體（non-condensable gases）；蒸汽質量測試（化學項目，含中國藥典注射用水項下的絕大部分內容）等內容。為了提高滅菌介質的保障度，也可以在添加電導率項目的控制指標，或對重金屬指標的控制更加嚴格等。
不冷凝氣體（non-condensable gases）是被遺留在蒸汽中的非凝結狀態的氣體（比如空氣、氮氣或二氧化碳等），這些氣體會將純蒸汽變為蒸汽和氣體的混合物。
蒸汽的干燥值（Dryness value）是蒸汽中液相水量的測量值。這個液相水由蒸汽攜帶，干燥值小于1的蒸汽所含的能量會小于純凈的飽和蒸汽。蒸汽的干燥值與它具有的潛伏熱有關，具有飽和壓力下相當于潛伏熱50％能量的蒸汽，干燥值為0.5，表示混合物中水和蒸汽的比例為50：50。干燥值通過測量得到。
蒸汽質量的指標是：蒸汽的干燥值（Dryness value）不低于0.95；不冷凝氣體（non-condensable gases）不大于3.5%(V/V)；蒸汽壓力波動不超過10％；且其降低比例不大于2：1。
壓力蒸汽滅菌器中的水和氣體
蒸汽滅菌器中的水和氣體均要求無菌、包括噴淋水，防止二次污染。
真空系統的水質也應控制，且不低于15℃；硬度值不大于0.2nmol/L。
壓縮空氣和空氣都應經過空氣過濾器送入腔室，空氣過濾器的過濾效率不小于99.5%（0.3μm）；油分應低于0.5mg/L。
用于驗證的測試儀器
具備進行熱均勻性試驗的驗證裝置并符合規定要求：測量儀器的精度大于被測滅菌設備的允差范圍（一般小于0.5℃）；