殘存概率法滅菌程序的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證*

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殘存概率法滅菌程序的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證*

徐含青潘建良宋姍姍昝勤楠 / 蘇州市計(jì)量測(cè)試研究所

摘要對(duì)使用殘存概率滅菌法滅菌過(guò)程進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，并用合適的方法對(duì)過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明，該滅菌程序?qū)崿F(xiàn)了滅菌設(shè)備在受控狀態(tài)下運(yùn)行，從而達(dá)到了需要的滅菌效果。

關(guān)鍵詞滅菌；驗(yàn)證；殘存概率；F0值

0　引言

隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，微生物的進(jìn)化和變異對(duì)人類(lèi)的影響日益加劇，從非典爆發(fā)到H7N9禽流感蔓延，無(wú)不威脅著人類(lèi)社會(huì)文明的發(fā)展，人們不得不對(duì)滅菌質(zhì)量提出更高的要求。WHO（世界衛(wèi)生組織）與世界各國(guó)都致力于制定合理的滅菌規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，用以評(píng)價(jià)滅菌效果和驗(yàn)證滅菌工藝。常用的滅菌方法可分為物理滅菌和化學(xué)滅菌。物理滅菌又分為干熱滅菌、濕熱滅菌、射線(xiàn)滅菌和濾過(guò)滅菌。其中干熱滅菌器包含干熱滅菌柜、隧道式滅菌系統(tǒng)，射線(xiàn)滅菌包含輻射滅菌、紫外滅菌等?；瘜W(xué)滅菌包含氣體滅菌和藥液滅菌，其中氣體滅菌主要包括環(huán)氧乙烷滅菌和臭氧滅菌等，藥液滅菌包括甲醛滅菌等。

常規(guī)的濕熱滅菌程序有過(guò)度殺滅法以及國(guó)際上現(xiàn)今流行的殘存概率法。如何根據(jù)不同的被滅活產(chǎn)品及需要達(dá)到無(wú)菌保證水平（SAL）進(jìn)行殘存概率法滅菌程序的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，是本文研究的重點(diǎn)。

1　殘存概率法滅菌的原理與方法設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的滅菌方法稱(chēng)為過(guò)度殺滅法。在假設(shè)生物負(fù)荷最差情況下，來(lái)確定使被滅菌品達(dá)到微生物存活概率（SAL）10-6的殺滅時(shí)間。該方法針對(duì)于被滅活產(chǎn)品耐熱性比較高、不存在長(zhǎng)時(shí)間高溫產(chǎn)生后續(xù)降解或者影響后續(xù)產(chǎn)品穩(wěn)定性的因素。

1.1幾個(gè)重要參數(shù)1.1.1DT值

耐熱參數(shù)：在規(guī)定的滅菌條件下，使所用生物指示劑的數(shù)量下降一個(gè)對(duì)數(shù)單位，或殺滅90%所需的時(shí)間。在濕熱滅菌中，D值需注明參照溫度，即以DT表示。例如，一個(gè)D121℃=1.4 min的生物指示劑系統(tǒng)，表示在121 ℃下殺滅90%的芽孢需要1.4 min，其原理如圖1所示。

圖1　耐熱參數(shù)原理圖

1.1.2F值

累計(jì)殺滅時(shí)間：滅菌效力的度量值。F（T，Z）是在規(guī)定的Z值下，一個(gè)滅菌程序賦予一被滅菌物品在參照溫度T ℃下的等效滅菌時(shí)間，簡(jiǎn)稱(chēng)T ℃滅菌時(shí)間，是滅菌率L對(duì)時(shí)間的積分值。

1.1.3Z值

降低一個(gè)lgD所需要升高的溫度：即滅菌時(shí)間降低到原來(lái)的1/10所需要升高的溫度或在相同滅菌時(shí)間內(nèi)，殺滅99%的微生物所需要提高的溫度。其實(shí)驗(yàn)值一般為：濕熱滅菌Z=10、干熱滅菌Z=20、干熱滅菌除熱源Z=54。

1.1.4L值

滅菌率：用式（1）計(jì)算

式中，參照溫度121.1 ℃在數(shù)學(xué)上近似250°F，實(shí)際工作中為簡(jiǎn)化計(jì)算，一般采用121 ℃。

1.1.5F0值

標(biāo)準(zhǔn)滅菌時(shí)間：是指Z取10 ℃時(shí)，一個(gè)濕熱滅菌程序賦予被滅菌品121.1 ℃下滅菌的等效滅菌時(shí)間。例如，當(dāng)生物指示劑的Z取10 ℃，F(xiàn)（T = 121.1 ℃，Z=10 ℃）賦予被滅菌品8 min的程序，或F0為8，與一個(gè)116 ℃滅菌25.9 min方形滅菌波是等效的（F0均為8），使用式（2）計(jì)算：

1.2殘存概率法滅菌原理

殘存概率法對(duì)產(chǎn)品的后續(xù)降解可產(chǎn)生最小的影響水平，有利于被滅活產(chǎn)品的穩(wěn)定性。正是由于這個(gè)原因，該方法更適合于耐熱性較差的滅菌物品，也是當(dāng)前濕熱滅菌的主要工藝。殘存概率法的滅菌原理基于微生物的死亡符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)規(guī)則，殺滅率是耐熱性的函數(shù)，與微生物的數(shù)量無(wú)關(guān)。殘存概率曲線(xiàn)可用如下函數(shù)與圖2表示：

式中：NF— 滅菌F 分鐘后微生物存活的數(shù)量；

N0— 初始微生物的數(shù)量；

F（T，Z） — 滅菌程序在確定的溫度系數(shù)Z下的T ℃等效滅菌時(shí)間；

DT— 微生物以分鐘為單位的T ℃耐熱參數(shù)，該特定溫度必須與F值計(jì)算中所采用的溫度相一致

圖2　“殘存概率法”滅菌原理

1.3殘存概率法滅菌方法設(shè)計(jì)

根據(jù)以上參數(shù)與原理，即可設(shè)計(jì)出一定無(wú)菌保證水平（SAL）的滅菌程序。自然界中很少能夠檢到D121℃> 0.5 min的微生物，為設(shè)計(jì)過(guò)程降低風(fēng)險(xiǎn)，取DT值為2.5 min，為風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的5倍，初始微生物數(shù)量一般制藥企業(yè)可達(dá)萬(wàn)級(jí)水平，為降低設(shè)計(jì)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)，放大取初始微生物數(shù)量100倍，假定為106。

如果滅菌設(shè)計(jì)時(shí)間為30 min，經(jīng)計(jì)算即可得到NF為10-6，也就是說(shuō)，滅菌30 min，無(wú)菌保證水平（SAL）為一百萬(wàn)分之一。設(shè)計(jì)過(guò)程如下，該過(guò)程也就是常用的過(guò)度殺滅過(guò)程：

lgNF=-F0/2.5+lg106

lgNF=-30/2.5+lg106

lgNF=-12+6

lgNF=-6

NF=10-6

而常規(guī)的設(shè)計(jì)程序需要驗(yàn)證其F0值，也就是根據(jù)設(shè)計(jì)程序來(lái)計(jì)算出等效的標(biāo)準(zhǔn)滅菌時(shí)間。將公式重新排列，設(shè)計(jì)過(guò)程如下，取DT值為2.5 min，為風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的5倍，目標(biāo)無(wú)菌保證水平為2 000，設(shè)計(jì)過(guò)程如下：

F0=（lgN0-lgNF）DT

F0=（lg106-lg2×103）×2.5

F0=（6-3.3）×2.5

F0=6.75 min

根據(jù)以上設(shè)計(jì)過(guò)程，即可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，假設(shè)初始的微生物數(shù)量，適量放大DT值的取值倍數(shù)來(lái)任意設(shè)計(jì)滅菌程序，以達(dá)到一定的無(wú)菌保證水平（SAL）目標(biāo)。

2　殘存概率法滅菌過(guò)程的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

由于我國(guó)《藥品生產(chǎn)驗(yàn)證指南》（2003版）、《消毒技術(shù)規(guī)范》《藥典》均沒(méi)有對(duì)物理參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證的實(shí)際操作規(guī)范可以參考，現(xiàn)依據(jù)歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN554《Validation and routine control of sterilization by moist heat-English version of DIN EN554》和英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)HTM2010《Health Technical Memorandum 2010》進(jìn)行物理參數(shù)驗(yàn)證，并根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。

2.1選用的測(cè)試設(shè)備

如表1所示。

表1　測(cè)試設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

2.2測(cè)試對(duì)象

如表2所示。

2.3布點(diǎn)情況

分布方式為12個(gè)溫度點(diǎn)，1個(gè)壓力測(cè)試點(diǎn)，測(cè)量時(shí)傳感器測(cè)量探頭不能接觸料架表面，根據(jù)HTM2010的建議，排水口處分布1個(gè)溫度點(diǎn)，其他溫度點(diǎn)均勻分布，如圖3所示。

表2　測(cè)試對(duì)象技術(shù)指標(biāo)

2.4滅菌目的

負(fù)載SAL≤10-6。

2.5驗(yàn)證部分

由于數(shù)據(jù)量極大，截取部分?jǐn)?shù)據(jù)如表3所示。

2.6計(jì)算F0值

計(jì)算部分由于數(shù)據(jù)量極大，截取部分?jǐn)?shù)據(jù)如表4所示。

圖3　傳感器布放位置實(shí)物圖

表3　驗(yàn)證實(shí)際數(shù)據(jù)

表4　F0值實(shí)際計(jì)算過(guò)程數(shù)據(jù)

3　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上一系列原理與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)過(guò)程的敘述，深入分析了殘存概率法滅菌程序在生物制藥企業(yè)無(wú)菌保證工藝過(guò)程中的應(yīng)用，在實(shí)踐過(guò)程中，需要依

據(jù)以上原理來(lái)驗(yàn)證各個(gè)設(shè)計(jì)出來(lái)的滅菌過(guò)程的質(zhì)量，綜合考慮空載、滿(mǎn)載、半載等各種裝載的影響，以及蒸汽質(zhì)量對(duì)熱穿透效果的影響。國(guó)內(nèi)由于GMP實(shí)施的時(shí)間較晚，技術(shù)能力還比較薄弱，很多先進(jìn)的理念還沒(méi)有及時(shí)采用，導(dǎo)致很多風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的產(chǎn)生，因此必須不斷學(xué)習(xí)總結(jié)，在采用國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，善于分析，從而解決應(yīng)用過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題，為進(jìn)一步提高積累經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 全國(guó)溫度計(jì)量技術(shù)委員會(huì).JJF1308、2011[S].北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社，2011.

[2] 江蘇省熱工計(jì)量專(zhuān)業(yè)技術(shù)委員會(huì).JJF(蘇) 96-2010[S].南京:江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2010.

[3] 國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局藥品認(rèn)證管理中心.藥品生產(chǎn)驗(yàn)證指南[S].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[4] Anon. Sterilization of medical devices—validation and routine control of sterilization by moist heat:EN554 [S].European Committee for Standardization，1994.

[5] Anon. Health Technical Memorandum (HTM) 2010-sterilization

validation and verification [M] . NHS Estates, An Executive Agency of the British Department of Health，1998.

Design and verification of the sterilization program according to bioburden based process

Xu Hanqing, Pan Jianliang, Song Shanshan,

Zan Qingnan

（Suzhou Institute of Measurement and Testing Technology）

Abstract:According to bioburden based process, a sterilization program has been designed, and verificated by appropriate means. The testing results showed that sterilizing equitments operated in a controlled state, and the desired effect of sterilization has been achieved.

Key words:sterilization; verification; bioburden based process; F0value

*基金項(xiàng)目：蘇州市科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)計(jì)劃資助項(xiàng)目（ZXJ2013002）