制药工业中的消毒与灭菌
根据不同药品在生产工艺上、终产品微生物控制上的标准,选择合适的消毒与灭菌方法以保证药品的质量。
(一)空气中微生物的控制
1.过滤 过滤是常用的除菌方法,可通过空气净化系统达到GMP中对不同生产岗位空气洁净度的要求。在洁净技术中通常使用三级组合过滤,即粗效过滤、中效过滤和高效过滤。粗效过滤是空调净化系统中的第一级空气滤过器,可滤去10μm以上的大尘粒和各种异物,而且滤器可以定期清洗、再生使用;中效滤过器可滤去1μm以上的尘粒,也可以清洗更换;高效滤过器可除去0.3~1.0μm的尘粒,但价格昂贵,不能再生。通过粗效、中效滤过器的组合,可以保护末端滤过,减轻高效滤过器的负担,一般可用于10万级或30万级的洁净室;以粗效、中效、高效滤过器相组合,一般用于100级~1万级洁净室。过滤器材一般为玻璃纤维或合成纤维,具有强度大、不易脱落粒子等优点,但在使用过程中应注意控制湿度,否则微生物易沿潮湿膜蔓延而导致过滤失效。过滤装置应定期检查,确保气流是从清洁区向不洁区方向移动。
2.化学消毒剂 空气消毒常用臭氧发生器产生臭氧、甲醛熏蒸(1~2 mg/L,即每升空气含甲醛1~2 mg);用0.075%季铵化合物喷雾也是常用方法,无人在场时才可使用。但化学消毒剂有刺激性,使用受到限制。
3.紫外线照射 采用波长为240~280 nm的紫外线照射来减少空气中微生物的数量,房间静态空气消毒时剂量一般为0.1~0.4 W/m2;无菌车间工作时可用低臭气紫外灯管反向上层照射;通风管内流通空气可采用大于100 W/m2的大剂量通过式照射除菌。
(二)水中微生物的控制
水是药品生产中不可缺少的重要原辅材料,水的质量直接影响药品的质量。《中国药典》(2005版)中根据制药用水的使用范围不同,将水分为纯化水、注射用水和灭菌注射用水,制药用水的原水通常为自来水或深井水。
纯化水 原水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得供药用的水,不含任何附剂,可作为配制普通药物制剂用的溶剂或试验用水,不得用于注射剂的配制。
注射用水 为纯化水经蒸馏所得,应符合细菌内毒素试验要求,必须在防止内毒素产生的设计条件下生产、储存及分装,可作为配制注射剂用的溶剂。
灭菌注射用水 为注射用水按注射剂生产工艺制备所得,主要用于注射用灭菌粉末的溶剂或注射液的稀释剂。
1.热力灭菌法 是最常用的方法。对制药用水系统而言,有巴氏消毒法和高压蒸汽灭菌。前者主要适用于纯化水系统中的活性炭过滤器和使用回路的消毒,即用80℃以上(80~85℃)的热水循环1~2小时,可有效减少内源性微生物污染。后者主要用于注射用水系统,即用纯蒸汽对注射用水系统(包括贮罐、泵、过滤器、使用回路等)进行灭菌。饱和蒸汽压力达0.1Mpa、温度120℃可杀死细菌芽孢,该方法效果可靠、设施配套,可以实现连续操作。
2.过滤法 包括超滤和反渗透,可以去除细菌和芽孢。
3.化学消毒法 用氯气、次氯酸钠等消毒剂,可杀死或抑制细菌繁殖,一般仅用于原水和粗洗用水的消毒。(https://www.daowen.com)
(三)设备的消毒灭菌
对于制药设备的设计、安装,在GMP中有相应的原则规定,应便于拆卸、清洗和消毒,设备每次用完应尽快清洗,去除上面驻留的细菌以及残留的药物,杜绝细菌赖以生存繁殖的基础,并且每次用前还需再消毒清洗。
生产所使用的设备和容器的制造材料有不锈钢、塑料、橡胶或硅胶等,因而消毒方法应有所区别。大型容器类如配料罐,一般可用高压水冲洗后,再用热水、蒸汽、含氯消毒剂处理;而发酵釜、传输管道、过滤除菌的过滤器、供水系统等密封型设备可用压力蒸汽灭菌;用于配制或贮存干粉的设备,高温干热灭菌是较常用的方法;一些设备的小配件,如连接器、搅拌器及勺子、小桶等可用压力蒸汽或干热进行灭菌;反渗透等可根据质材不同采用压力蒸汽或甲醛、戊二醛化学消毒;塑料制品耐酸碱而不耐热,用过氧乙酸、过氧化氢、戊二醛等化学消毒剂擦拭或浸泡;聚乙烯、聚氟乙烯等塑料制品如输液软包装可以用100℃压力蒸汽灭菌;硅胶或橡胶制品如密封管、硅胶管等物品,耐热、耐酸碱,可用压力蒸汽灭菌或化学消毒剂灭菌。
工作台面一般可用消毒剂擦拭或紫外线照射消毒。
(四)原材料的消毒灭菌
原材料可能将大量微生物带入药物制剂中,加工过程也可能造成原有的微生物增殖或污染新的微生物,因而需对原材料进行消毒灭菌。原料药的来源复杂多样,应采取不同的措施,既可消除微生物污染又不影响药物的稳定性和纯度。如植物药材可用晾晒、烘烤的方法充分干燥以减少微生物的繁殖;化学合成药物一般性质稳定,耐热性好,对于熔点高的晶体药物,干热灭菌较为常用。对于熔点较低的可采用湿热灭菌法。原料药是植物提取物的,如流浸膏,可视提取条件而定,若是常规或高温提取的,可用压力蒸汽、流通蒸汽灭菌;若是低温提取的,可优先考虑使用过滤除菌法。疫苗、菌苗等生化药品的特点是均为蛋白质,对热、辐射敏感,常用低温间歇灭菌法、过滤除菌等方法。
(五)药品制剂的消毒灭菌
药品制剂主要包括片剂、胶囊剂和颗粒剂等固体制剂,输液剂和针剂等液体制剂以及软膏等半固体制剂。药品制剂的消毒灭菌极少采用化学消毒法,否则残留的消毒剂对药物造成污染。热力灭菌是常用的方法。紫外线灭菌虽然没有残留,但穿透力弱很少用。辐射灭菌效果可靠,应用越来越广泛。
对于片剂、胶囊等固体口服制剂,只要符合药典中微生物限度检查的规定即可,原则上不进行灭菌,主要是加强生产过程中的验证和控制。如果超过或接近规定的上限,可选用无残留的消毒灭菌法;颗粒剂等含有水量少的固体口服制剂,可采用干热灭菌法,但温度不宜太高,以免药物变质或辅料炭化。
对于输液剂和针剂等液体制剂,多数对热稳定,湿热灭菌中的压力蒸汽灭菌法是常用也是最可靠的方法。隧道干热灭菌(包括火焰灭菌器、高速热风法等)常用于针剂(安瓿制剂)的灭菌,可以连续操作。对热不稳定的药物如磷酸果糖等药品可采用过滤除菌的方法,通常采用孔径0.45μm的滤膜。此外,因多数药物对辐射稳定,如全营养输液,可使用γ射线灭菌。实验表明,当辐射剂量为8.3 kGy时,溶液中的氨基酸、葡萄糖、脂质等成分无变化,性质稳定。
软膏等半固体制剂中,如凡士林等单一成分的软膏基质对热稳定,如果其中的药物对热也稳定,可使用辐射或干热灭菌法,如眼用软膏基质的灭菌多采用干热灭菌法。