制药工业中的微生物污染
微生物分布广泛，而且许多药物本身就是良好的培养基。在生产过程中人员和设备等多种因素都可能使药品被微生物污染，影响药品的质量。药品的质量保证是一个系统工程，任何一个环节的疏忽都有可能影响产品的质量（图40-1）。对最后不能或不需要灭菌的产品，生产过程中控制微生物的措施很容易理解；但对于最后灭菌的产品，以为中间可以放松一些，其实这是很危险的，因为许多微生物的代谢产物对人体是有害的，会引起过敏、发热等反应。因此，对原料、辅料、包装材料、生产场所、生产过程的微生物控制是药品质量保证的基础。
图40-1 药品生产微生物污染环节
（一）制药工业中微生物来源
1.空气 大气中漂浮中许多尘埃和微生物等悬浮物，在很多情况下是微生物生存和传播的媒介。因此在药物制剂生产过程中，如果不采取适当的措施，微生物就有可能进入药品，使药品发生污染。
我国GMP针对药品生产工艺环境的要求，对药品生产洁净室（区）的空气洁净度划分为4个级别（表40-1）。
药品生产过程中的不同区域对空气洁净度有不同的要求：①一般生产区：无洁净度要求的工作区，如成品检漏、灯检等。②控制区：洁净度要求10万～30万级的工作区，如原料的称量、精制、压片、包装等。③洁净区：要求为1万级的工作区：如灭菌、安瓿的存放、封口等。④无菌区：要求为100级的工作区，如水针、粉针、输液、冻干制剂的灌封岗位等。
表40-1 药品生产洁净室（区）的空气洁净度4个等级（GB/T16292-1996）
2.水 制药工业中水的质量很重要，不仅用于洗涤、冷却，还直接用于配制药品。水也是药物中微生物的重要来源，其数量主要取决于水的来源、处理方法以及供水系统（如储存罐、供水管、水龙头等）的状况等因素。若水源受到粪便污染时，可查到变形杆菌、大肠杆菌、粪链球菌及其他肠道菌。
3.厂房和设备
（1）厂房与环境：对制药企业来说，选择厂址或改造厂房设施时，要考虑周围环境的卫生状况，就是没有污染源以及虫兽集中区。在设计和建设厂房时，生产、生活和辅助区的总体布局要合理，不得互相妨碍。厂方尽可能做好绿化工作。因为绿化不仅滞尘，还能减少空气中微生物的数量。
厂房不论是外表面还是内表面，设计均应易于清洁，避免积尘而造成微生物污染；尽量减少出口，减少内外空气的自由交换；车间内布局也应使人员、原料及废物走向分开，避免交叉污染。洁净室（区）的内表面应平整光滑、无裂缝、接口严密、无颗粒物脱落，并能耐清洗和消毒，墙壁和地面的交界处宜成弧形或采取其他措施，以减少灰尘聚积。
GMP还要求厂房设计时，生产区和储存区应有与生产规模相适应的面积和空间以安置设备、物料、存放物料、中间产品、待检品和成品，最大限度地减少交叉污染。
（2）设备：制药工业中许多设备与药品直接接触，可能成为微生物传播的媒介。如粉碎机、药筛、压片机、制丸机、灌装机等容器表面如果有微生物滋生，在制药过程中这些微生物就可能污染药品。微生物控制的失败，往往是由于设计人员对设备、仪器装置中微生物的分布及残存的可能性没有给予足够的重视所致。用作加工制造或包装药品设备的每一个部件都可能成为细菌驻留繁殖的场所，可能通过接触或经空气污染药品。
设备的设计、选型、安装等应符合生产要求，易于拆除、清洗、消毒或灭菌；与药品直接接触的设备应光滑、平整、耐腐蚀及清洗消毒。
4.原料和包装材料 天然来源的原料，常含有各种各样的微生物。如动物来源的明胶、胰脏；植物来源的淀粉、中药材等，因此《中国药典》等规定，这些原料在制药之前必须除去大肠杆菌和沙门氏菌等一些致病菌。化学合成原料如碳酸镁、碳酸钙、滑石粉等在生产和储存时也易受到微生物污染，所以保存过程中保持低温、干燥可以抑制微生物的生长。有些制剂如片剂、胶囊剂等一般不进行成品消毒灭菌，如果原料污染，其产品质量一定会受到影响。因此，制药过程中一方面要选用微生物含量较少的原料，另一方面对原料要进行消毒和灭菌。
包装材料，尤其是直接接触药品的容器是药品微生物污染的又一重要因素和最后一道工序。包装材料包括容器、包装纸、运输纸箱等，其中检出的菌丛取决于它的组成和生产贮存，如玻璃容器特别是那些在纸箱内运输的，常常检出青霉菌、曲霉菌等真菌；硬纸板常发现青霉菌、曲霉菌，以及微球菌等。
5.人员与生产工艺 药品的整个生产过程由人设计、控制、参与，人是药品生产中最大的污染源。包括2个方面：一是因为人体带多种微生物，在生产的各个阶段都有可能直接或间接地污染药品；二是人为因素，厂房设计不周、生产工艺的设计疏忽、生产人员的操作不当等均可引起药品的微生物污染。
（二）微生物污染的监测
针对微生物的来源的可能，对药品原料、包装材料、生产场所、生产操作等过程中微生物的监控是保证药品质量的重要手段。药典对药品出厂时的微生物限度作了详细的规定，但药品的生产是一个连续的过程，任何环节的污染都有可能影响下一个环节，进而影响终产品的质量。因此，需要对生产过程中各个环节进行监测，以保证微生物的数量在可控范围来保证终产品的质量。
1.常用监测方法 药品生产中，微生物污染监测的主要内容是对药品的原料、添加辅料、包装材料、生产设备、生产环境等的细菌进行定性和定量检测，通常采用动态检测的方法，即在实际生产中进行检测，可以真实地反映情况。空气及表面菌落的测定操作方法与无菌检查和微生物限度检查法相似，空气中微生物限度检查常用平皿菌落计数法；对于设备和建筑物表面的微生物检验，可用琼脂接触器在表面消毒后检测；药品中的微生物控制可按药典中的规定进行检测。
2.监测应遵循的原则
（1）随机抽样：抽样方法、抽样量和检验量应符合规定。
（2）进行无菌操作：动态监测取样时应严格无菌操作，不能影响室内空气流动状态，避免产品受到污染。样品不宜储存过久，注意储存条件，否则污染状况会发生变化。样品检测时应在无菌条件下进行，避免检测结果有误。
（3）阳性、阴性对照：以确定操作和检测方法的可靠性。
（4）结果判断：药典和行业标准中都有规定。这个结果是相对的，反映当时取样时间和条件下的结果。
应该强调的是，微生物监测不是用于药品合格与否的定量标准，只是一定时间内环境的微生物状况，生产质量保证的可靠程度。
3.药品生产、药品生产环境监测的药品质量标准 药品根据染菌程度的要求分为2大类：灭菌制剂和非灭菌制剂。1972年WHO对药品制剂的染菌程度限度推荐了一个参考方案，有4级：
（1）注射用制剂：无菌。(https://www.daowen.com)
（2）眼及用于正常体腔、严重烧伤和溃疡面的制剂：不得有活菌。
（3）用于局部和受伤肤及供耳、鼻、喉的制剂：活菌不得超过102个/g（mL），同时不得含有肠杆菌科、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌。
（4）其他制剂：活菌不得超过103个/g（mL），活真菌和酵母菌不得超过102个/g（mL），不得含有肠杆菌科、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌。
在整个药品生产过程中，严格管理人员、工艺、物料和设备，以确保药品质量。
（三）微生物引起的药物变质与防护
在适宜的条件下，药物中的微生物能够生长繁殖，使药品的理化性质发生改变，引起药物变质，降低甚至失去疗效，更为严重的是，人服用变质的药物后，药物中的微生物及其代谢产物可引起药源性疾病，对人体造成危害。因此，在药品的质量管理中，必须按照国家药品标准，严格进行微生物检查，以保证药物制剂达到卫生学标准。
1.药物被微生物污染后外观改变及判断 药品受到微生物污染后，遇到适宜的环境便可繁殖，导致药品物理性状的改变，如外观、颜色、气味、硬度、黏度和澄清度等发生相应的改变；还能通过降解药物的化学成分而改变其化学性质；使药物pH值改变，药物变酸或产生的气体引起塑料包装鼓胀等。
2.变质药物对人体的危害：
（1）引起感染：无菌制剂（如注射剂）染菌后，可导致使用者感染或患菌血症、败血症。铜绿假单胞菌污染滴眼剂后，可致眼部感染或失明。外科用药（如乳膏或乳剂）染菌后，可引起皮肤病及外伤病人的感染。尿路冲洗液染菌后，可引起尿路感染。
（2）产生毒性代谢产物：药物中许多表面活性剂、湿润剂、矫味剂均是微生物作用的底物，易被降解产生有毒的代谢产物，对机体产生毒性，如大输液制剂被革兰阴性菌污染后可产生热原质，可使病人出现发热反应或休克。有些药物只残存少量微生物，但在储存和运输过程中由于微生物大量生长繁殖并形成有毒代谢产物，导致用药后出现不良反应。
（3）降低疗效或增加不良反应：药物理化性质改变后，可导致药物疗效降低或毒副作用增加。微生物具有很强的降解能力。如阿司匹林被降解后，成为有刺激性的水杨酸；青霉素被产酶细菌降解后，可失去药理作用。
3.影响药物变质的因素
（1）污染菌量：对于规定灭菌的药物制剂如注射剂、输液剂，必须保证绝不含任何微生物，并且不能含有热原质；对于非规定灭菌药物，需要将微生物的数量控制在规定允许的范围内，并保证没有微生物存在。若污染药物的微生物超过了规定的范围，甚至有致病菌存在，药物质量将受到严重影响，而使药物变质失效。因此，制剂生产及包装过程中，控制微生物的数量，有利于防止药物变质。
（2）营养因素：许多药物配方中常含有微生物生长所需要的碳源、氮源和无机盐等营养物质，微生物污染药物后，能利用其营养进行生长繁殖，引起药物变质。
（3）药物的含水量：药物的水分为微生物的生长提供了条件，各种药物应尽量减少含水量，保持干燥。在片剂等固体药物中，如果含水量超过10%～15%，遇到合适温度，微生物就可以大量生长繁殖。
（4）pH值的影响：制剂的pH值与微生物的生长繁殖有关。通常碱性条件不利于细菌、霉菌及酵母菌的生长。中性条件有利于细菌的生长，而酸性条件有利于霉菌及酵母菌的生长。
（5）温度：由于大多数微生物可在5～60℃温度范围内生长繁殖，因此，在药物生产中使用的水，应先加热至80℃。药物应储存在阴冷、干燥处。
（6）加入防腐剂或抗菌剂：防腐剂或抗菌剂的加入，可有效地抑制微生物的生长，减少药物中微生物的污染数量。
（7）包装：包装材料、包装设计均与药物的变质有关。使用单剂量包装或小包装可有效地避免或减少微生物对药物的污染，但成本较高。
4.防止药物被微生物污染的措施
（1）加强药品生产的技术管理：为了在药品生产的全过程中把各种污染的可能降至最低，必须实施药品生产质量管理规范（GMP）。在药品生产的各个环节如原料、操作人员、工作环境、操作方法、厂房建设及包装材料等加强管理，制定有效措施，防止药品中微生物的污染。
（2）加强卫生管理：提高对药品卫生质量的认识，建立健全各项卫生制度，加强卫生监督和产品检验。在药品的生产和贮存过程中，按规定对所贮存药物进行各项微生物学检验，如对灭菌制剂进行无菌检验，对非灭菌制剂进行细菌及霉菌总数检查和病原菌限制性检查，对注射剂进行热原质测定，以检测药物被污染的程度。
（3）合理使用防腐剂：在药物中加入防腐剂的目的是限制药品中微生物的生长繁殖，减少微生物对药物的损坏作用。理想的防腐剂，应具备以下特点：对人体没有毒性或刺激性；对药物中的各种微生物均有良好的抵抗性；具有良好的稳定性；不受处方及其他成分的影响。（现有的防腐剂均不是很理想）。常用的防腐剂：尼泊金、苯甲酸、山梨醇、季铵盐、氯已定等。
（4）合理贮存药物：合格药物如果贮存不当，也可被微生物污染导致变质失效。不同的药物及剂型，应采取合理的贮存方法，如干燥、冷藏、防潮、避光，减少污染的机会。
微生物与药物质量有很大关系。目前还有一些药物变质的问题没有得到有效解决，需要药学专业工作者不断研究和探索，以提高药物的质量，保障人民身体健康。