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1、湿热灭菌原理和湿热灭菌原理和常用灭菌设备介绍常用灭菌设备介绍内容内容 范围 湿热灭菌基础 灭菌法选择的基本原则 灭菌方法的开发及选定 记录仪表 几种常用的湿热灭菌设备介绍范围范围 蒸汽-湿热灭菌具备无残留，不污染环境，不破坏产品表面，易于控制和重现性好等优点，被广泛应用于注射剂的除菌过程之中。 GMP的产生和发展（包括理论和实践）都与药物制剂的灭菌过程有关。对无菌产品的制造厂而言，没有什么比灭菌更为重要为什么我们的产品需要无菌？为什么我们的产品需要无菌？我们讲无菌，涵意是什么我们讲无菌，涵意是什么? ? 在生产过程中要做到没有活的微生物是不可能的，因为有： 人员； 原辅料 / 包装材料； 接触
2、产品设备的表面； 用于清洗/淋洗的液体； 环境物料物料人员人员设备的表面设备的表面清洗液清洗液接种的纸质载体接种的纸质载体在革兰氏阴性菌的细胞壁中脂多糖这是细菌内毒素也叫热原细菌内毒素细菌内毒素革兰氏阴性菌革兰氏阳性菌106105104103102101100灭菌剂量 (时间)对数表示1 x 103 = 10001 x 101 = 10微生物数杀灭微生物杀灭微生物无菌保证水平达到10-610610510410310210110010-110-210-310-410-510-6微生物数以恒定的速率下降(Dvalue)我们想提高灭菌的“概率”提高无菌信心的安全限度无菌保证的水平要优于百万分之一!杀
3、灭微生物杀灭微生物灭菌剂量 (时间)继续灭菌以提高无菌保证的水平10610510410310210110010-110-210-310-410-510-6我们可以检验微生物数的下降情况杀灭微生物杀灭微生物微生物数以恒定的速率下降(Dvalue)继续灭菌以提高无菌保证的水平灭菌剂量 (时间)我们可计算可信度增加的程度/无菌保证水平无菌保证水平达到10-6原料的质量检验内包装料的质量检验对接触产品表面消毒并控制生物负荷灌封操作。最终密封容器内包材料清洗、消毒去热原全过程强化环境控制热原控制一直到最后一步在密封的容器中最终灭菌SIP设备消毒隧道灭菌器最终灭菌过程控制示意过程控制示意湿热灭菌基础湿热灭
4、菌基础 空气 蒸汽 水 细菌 内毒素 过度杀灭 残存概率 其他过热潜热 显热100oC0oC热(能量)温度蒸汽蒸汽压力的测试压力的测试表压绝对压力最高真空大气压（约1巴绝压值，表压为0）最佳真空（0巴绝压值）绝压值=表压值+1个大气压通常的压差值bara=绝压值g=gage的缩写，barg=表压值，绝压值与表压值相差1个大气压压力沸点表压力沸点表Gauge pressureBar(g)Absolute pressureBar(a)Boiling pointoC0.0217.50.0324.10.0429.00.0532.901.099.60.11.1102.30.21.2104.80.31.3
5、107.10.41.4109.30.51.5111.40.61.6113.30.71.7115.20.81.8116.90.91.9118.61.02.0120.21.12.1121.81.22.2123.31.32.3124.7Gauge pressureBar(g)Absolute pressureBar(a)Boiling pointoC1.42.4126.11.52.5127.41.62.6128.71.72.7130.01.82.8131.21.92.9132.42.03.0133.52.13.1134.72.23.2135.82.33.3136.82.43.4137.92.53.5
6、138.92.63.6139.92.73.7140.82.83.8141.82.93.9142.73.04.0143.63.24.2145.4表压绝压值沸点表压绝压值沸点 对灭菌柜及SIP而言 Dryness/干度 潜热的量 Superheat/过热 超过的温度 NCG/不凝气体 不凝气体的 % Condensate Quality 冷凝水质量 GB 18278-2000 医疗保健产品灭菌确认和常规控制要求工业湿热灭菌.pdf HTM2010HTM2010-31.pdf 9.0 湿热灭菌工艺验证指南-08-12-08.doc 附录 对密封容器中的液体而言 冷凝水质量 (根据风险分析确定)蒸汽的
7、质量蒸汽的质量灭菌工艺 (灭菌柜的SIP)不凝气体测试点干度和过热测试点蒸汽温度参考点不凝性气体不凝性气体 造成不凝性气体的原因： 蒸汽发生器的供水温度低(建议 80) 在蒸汽分配系统中滞留空气 (不良的系统设计，疏水器出故障) 蒸汽启动程序不当 (没有将分配管路中的空气吹除掉)蒸汽干度蒸汽干度 蒸汽干度是蒸汽中潜热的量度 最理想是100%潜热，有最大的能量来加热装载 限度标准 一般多孔性装载：0.90 (90%) 金属装载：0.95 (95%)过热潜热显热100oC0oC热(能量)温度蒸汽干度干度为0.9=90%的潜热干度为1.0=100%的潜热蒸汽的特性蒸汽的特性冷凝水的管理冷凝水的管理
8、冷凝水是以下任何一个地方都需要加以管理的问题 蒸汽发生器 蒸汽分配系统 灭菌柜管路 灭菌柜腔室 冷凝水始终不断地产生冷凝水的管理冷凝水的管理蒸汽流动的方向应有斜坡冷凝水跟着蒸汽流动冷凝水的管理冷凝水的管理冷凝水比蒸汽重，它会向下流动湿热灭菌基础湿热灭菌基础 湿热灭菌的机理 细胞繁殖的最终停止 蛋白质变性 湿热灭菌工艺验证指南-08-12-08.doc湿热灭菌基础湿热灭菌基础 影响芽孢耐热性的因素 物理/化学条件 湿度 能量转移传导对流辐射湿热灭菌基础湿热灭菌基础微生物杀灭的数学模式微生物杀灭的数学模式 实验表明，在恒定的灭菌条件下，微生物（只指芽孢）的死亡遵循一级动力学规则。 芽孢的杀灭率（体
9、现为残存曲线）是耐热性的函数，与芽孢的数量无关。 采用内生芽孢（生物指示剂BI）的悬浮液或放在载体形式的芽孢进行灭菌试验的结果表明，在湿热灭菌中，半对数规则适用于芽孢的灭活过程。 湿热灭菌基础湿热灭菌基础微生物杀灭的数学模式微生物杀灭的数学模式 残存曲线可用如下的一级方程式来描述： Log NF = Log No -F(T,z)/DT NF挑战微生物灭菌F分钟后的残存数No灭菌前微生物的数量DT微生物在T和Z值下的耐热参数。注意，DT中的温度T需和FT中的温度相一致。F(T,z)在温度T和温度系数Z值条件下，经计算获得的湿热灭菌程序的杀灭力，以T下的时间（分钟）表示湿热灭菌基础湿热灭菌基础微生
10、物杀灭的数学模式微生物杀灭的数学模式湿热灭菌基础湿热灭菌基础微生物杀灭的数学模式微生物杀灭的数学模式 残存曲线的半对数模式必须满足二个先决条件： 挑战菌应是均一的（没有其它杂类芽孢） 挑战菌的灭菌条件相同，或能折算成相同的灭菌条件，例如，折算标准灭菌时间D VALUED VALUED D值值在基础温度下减少一个Log菌数所需的时间。就是在一定温度下，将微生物杀灭90（即下降一个对数单位）所需的时间。6543210-1-2-3-4-5-61 2 3 4 5 6 7 8 9 10Log # ofSurvivors残存物Log数Minutes at 121.1 oC 在121.1 oC时的分钟D v
11、alue = 1D值 = 1Thermal death curve热杀死曲线D VALUED VALUED D值值微生物名称 温度 介质 D值（分）嗜热芽胞杆菌1055葡萄糖 87.8嗜热芽胞杆菌1105葡萄糖 32.0嗜热芽胞杆菌1155葡萄糖 11.7嗜热芽胞杆菌1215葡萄糖 2.4嗜热芽胞杆菌 1215葡萄糖乳酸液2.1嗜热芽胞杆菌121注射用水 3.0嗜热芽胞杆菌1055葡萄糖 1.3嗜热芽胞杆菌105注射用水 13.7嗜热芽胞杆菌115注射用水 2.1D D 值的测试值的测试 低热力程序 或单独测试D值 欧洲药典要求 “确认BIs在121 (+/- 1) 灭菌仍有存活孢子” 用至少
12、106 及D为1.5计算存活时间，得到：存活时间 (Log No -2) D 值存活时间 4 x 1.5分 = 6 分钟对微生物数的说明对微生物数的说明 BI 的每单元的最低数量 USP 104 EP 5 105 ISO 11138 1 105 通常 106 以获得6个对数下降单位的证据D D 值标准值标准 D 值及第一单元 (BI) 的数量 USP 104D121 = 1.5 至 3分钟 EP 5 105 D121 1.5 ISO 11138 1 105 D121 1.5 通常 数量 1 106 D121 1.5 分钟10610510410310210110010-110-210-310-4
13、10-510-6无菌保证水平达到10-6灭菌时间可测试部分计算部分无菌保证水平无菌保证水平活微生物以恒定速度/D下降数继续灭菌以提高无菌保证水平Z VALUEZ VALUEZ Z值值Z值是指使某一种微生物的D值下降一个对数单位时，灭菌温度应升高的度数。 Z值对于比较不同灭菌过程温度的标准灭菌时间F0值计算是必须的 10121.1111.1131.110.1Log ofD ValueD值的Log数Z Value = 10 oCZ 值 = 10 oCTemperature oC 温度Z VALUEZ VALUEZ Z值值 嗜热芽胞杆菌在不同溶液中的Z值 溶液 Z值（） 5葡萄糖水溶液 10.3 注
14、射用水 8.4 5葡萄糖乳酸液 11.3 PH7磷酸盐缓冲液 7.6 平均 9.4灭菌方法的开发和选定灭菌方法的开发和选定 过度杀灭法。 假设： N0106 D1211分钟 Z10 将数据代入公式，得L=1，再按计算，达到微生物残存概率为一百万分之一所需的物理及生物杀灭力如下： 物理杀灭力FPHY为12分钟， 生物杀灭力 FBIO D121（LogN0Log NF）12分钟灭菌方法的开发和选定灭菌方法的开发和选定 残存概率法 假设产品的生物负荷测试中： N0102 D1211分钟 Z10 经灭菌后，微生物残存概率NF小于10-6 利用上面的数值，可以计算出微生物残存概率小于10-6所需的FPH
15、Y和FBIO如下： F0FPHYFBIOD121（LogN0Log NF）8分钟灭菌方法的开发和选定灭菌方法的开发和选定 装载类型的界定 考虑到装载的特性及特定装载的方式。例如，多孔/固体物品通常包括但不局限于以下物品： 过滤器（薄膜式过滤器、筒式过滤器、预过滤器等） 胶塞和其它聚合物密封件 管道和软管 工作服、口罩 清洁用具 设备更换部件，如药液灌装 液体装载通常包括但不局限于以下物品： 已灌装入最终容器（如小瓶、软包装、玻瓶或安瓿）的产品（溶液、混悬剂或乳剂） 已检验或加工后剩下的可能含有致病菌的废液。 灭菌-方法-设备-确认-练习.doc灭菌策略灭菌策略 决策树 湿热灭菌工艺验证指南-0
16、8-12-08.doc 如何制定灭菌策略？ 湿热灭菌选择与策略.ppt湿湿 热热 灭菌灭菌湿热比干热快.与干热灭菌相比，湿热灭菌杀灭微生物的速度要快五倍热力杀灭.70时，大多数微生物会死亡10%1%0.1% 0.01%灭菌柜总会有泄漏灭菌柜总会有泄漏压力0.001%门密封垫圈阀门 欧洲的泄漏率测试标准BD测试和泄漏测试-HTM2010-11.doc保持10分钟： 13mB 真空低于 70mB(a)温度稳定 注：1.3 mB 由 1mm Hg (原始标准)换算而得灭菌柜总会有泄漏灭菌柜总会有泄漏 生产前 工程设计及试车 开发灭菌程序/周期 验证 常规生产时 排放点温度 腔室压力 记录时间根据装载所有部分的热力学及生物学数据不能直接知道在装载内部正发生什么情况性能的监控性能的监控液体灭菌液体灭菌最终灭菌的目标最终灭菌的目标 无菌保证水平优于百万分之一 将每个接触面加热并使其及药液升至121，保持20分钟 产品不能损坏.蒸汽引入TP温度 .液体装载的灭菌液体装载的灭菌你的待灭菌装载你的待灭菌装载 要考虑哪些问题? 蒸汽能否穿透? 高密度包装的装载 滞留冷凝水? 这是否影响灭菌? 塑料 / 软
