灭菌工艺验证
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
湿热灭菌—导致细胞内关键性蛋白质 和酶发生热变性或凝固.湿度对该破坏 性过程起促进作用. 干热灭菌---使微生物氧化而不是蛋白 质变性.
5
细菌细胞结构
细胞质膜 细胞壁 荚膜 异染颗粒 线毛 鞭毛 色素体 脂质颗粒 中体 核糖体 拟核 模隔壁
6
湿热灭菌的热力学基础
△h = hV-hL，凝结或汽化潜热，1 Atmosphere = 1.013 bar = 14.71 psia
7
热力灭菌设备
过热水灭菌釜 干热灭菌釜 蒸汽灭菌釜
8
湿热灭菌工艺研发与确认
灭菌工艺的验证
工艺研发阶段
方法设计
非产品特异 性灭菌工艺 (过度杀灭 法) 产品特异性 灭菌工艺
工艺确认阶段
湿度 微生物的热致死特性
12
适于湿热灭菌工艺验证的微生物
菌种名称
嗜热脂肪芽孢杆菌 Geobacillus stearothermophilus 枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis 凝结芽孢杆菌 Bacillus coagulans 梭状芽孢杆菌 Clostridum sporogenes
17
灭菌程序的效力测定
生物学手段（FBiological）
– 用特定的生物指示剂作为标准微生物制剂 – 数据直接反映灭菌效果 – 有时可取代物理手段的不足(如探头无法放入安瓿瓶) – 局限性：较难进行统计学分析
物理/数学手段（FPhysical）
– 用灭菌值F0作为评价标准 – 精确测定热分布和热穿透状况 – 便于准确计算不同灭菌条件下的灭菌效果 – 测量数据便于统计学分析
微生物数量的对数值随灭菌时间的增加而减少
25
耐热参数D 值的定义
D 值指一定温度下，将微生物杀灭90％（即 下降一个对数单位）所需要的时间（Time for decimal reduction）
26
D T值的影响因素
..挑战微生物的种类 ..挑战微生物的贮存条件 ..挑战微生物的恢复生长和培养条件 ..灭菌釜的灭菌工艺温度 ..DT值测定开始前的起始温度 ..悬浮液和恢复生长用培养基种类 ..灭菌结束后的放置温度与时间 ..蒸汽的饱和度 ..原始包装材料
20
灭菌工艺验证–PQ (一)
每种装载方式下的热穿透试验 – 证明特定灭菌程序杀灭微生物的均一性和有效性; – 重复性试验证明灭菌程序的重现性和稳定性; – 证明灭菌程序对被灭菌物品的相容性. 容器内部产品的热穿透试验 – 证明在每种装载方式下各点的均一性、程序的重现 性 – 证明最冷点处所获得的灭菌效果符合既定要求。
D121 值范围(min)
1.5-3.0 0.3-0.7 0.4-0.8 0.4-1.0
13
实现无菌要求的标准手段
热稳定性产品(过度杀灭) – 美国 产品灭菌工艺的F0值不低于12分钟; – 欧盟 121℃×15分钟 热敏感性产品 – 控制产品在灭菌前的带菌量 – 产品灭菌工艺的F0值不低于8分钟.
21
灭菌工艺验证–PQ (二)
生物指示剂试验 – 结果与热穿透试验保持一致 – 所有测试点均应确保SAL 不低于6 – 试验次数足以符合统计学要求（至少重复3次 试验，指示剂数量10 – 20 支/次）。
22
再验证和变更管理
再验证 – 进行再验证的条件 设备、产品、工艺有重大改变，或设备有重大维修 定期的常规再验证（一次/12-24 月） – 验证方法 通常与初次PQ 方案相同。 变更管理 – 有相关SOP 来评价变更对工艺的潜在影响 – 根据变更评估结果确定再验证的范围
14
药典要求
EP 对过度杀灭法的工艺要求： 对溶液的灭菌条件至少为121oC ×15 分钟； 也可采用其它组合条件，但灭菌效果须与上 述相等效。 目标：无菌保证值（SAL，污染概率的负对数） 大于等于12。
15
药典要求
USP 对过度杀灭法的工艺要求： 对溶液的灭菌条件需达到12D ，至少为12 分 钟。 设计目的： 使D121=1分钟，数量为106的微生物经过灭 菌后达到SAL= 10-6。
27
耐热参数Z 值的定义
Z 值是指当某种微生物的D值下降（或上升） 一个对数（log ）单位时，其温度应升高 （或降低）的度数。
28
灭菌率的概念
灭菌率(L值)系指在某温度下灭菌1分钟所 相应的标准灭菌时间(分钟)，即F0和FT的 比值(L＝F0/FT)。当Z＝10℃时，不同温度下 的L值是不同的。
16
灭菌程序的开发与设计
根据灭菌前带菌量进行设计 – 基于对灭菌前产品所含微生物的耐热特性和数量以及产品的 热稳定性 – 灭菌后产品的污染概率须小于10-6。 过度杀灭法 – 基于工艺程序能杀灭更加耐热微生物，并且再加上 一定的安全系数； – 理论上对生物指示剂孢子的杀灭能力达到10-12。 将两者相结合 – 兼顾产品的热稳定性和无菌要求。
23
无菌的影响因素
Nt = N0 -NR
PNSU = N0 -DR
Nt –灭菌后微生物残存量； PNSU -非无菌品概率； N0 -灭菌前微生物含量； N0 -灭菌前产品的污染 水平； NR -灭菌时的杀灭量。 DR -灭菌时的杀灭水平。
24
热力灭菌的基本规律
在一定温度下微生物数量的对数 值与灭菌时间的线性关系
工艺开发
确定参数 ·升温阶段 ·保温阶段 ·降温阶段
装载类型
蒸汽不可透 过型物品 (液体型) 蒸汽可透过 型物品
工艺类型
饱和蒸汽型 ·预真空式 ·重力式 空气超压型 ·蒸汽/空气 混和方式 ·过热水方 式
性能确认
物理学方法 · 温度分布 · 热穿透 生物学方法
连续控制
日常放行 · 工艺评估 · 系统适用 性 再确认 变更控制
31
药典对F0 的要求
BP – 蒸汽灭菌程序赋予产品的F0值不得低于8分钟 – 制定依据: 多数嗜温性细菌芽孢在121.1 oC下的D值在30秒 至1分钟之间. USP <1211> – 蒸汽灭菌过度杀灭程序赋予产品的F0值不得低于12 分钟. – 目标: 使在121.1 oC下D值为1分钟的细菌芽孢下降12个对 数单位(双倍于无菌保证值). – 可采用其它灭菌程序，但要保证符合无菌标准 EP 、CP – 蒸汽灭菌程序通常应为在121 oC下灭菌15分钟 – 可采用其它灭菌程序，但要保证符合无菌标准
30
F0的定义及其意义
F0是指在某特定温度下所产生的灭菌效果与在121.1oC 下相等效时所需要的灭菌时间（分钟）. 121.1 oC 或250 oF表示~100 KPa 饱和蒸汽的温度, 为 标准灭菌温度； F 0值用于评价热（湿/干热）灭菌工艺的对微生物的杀灭 效果. F0值可用来比较不同温度下的灭菌效果 F0值既可用生物学方法测定，也可用数学方法积分测得 （积分时务必采用121.1 oC, 因为每相差0.1 oC, F0 将 会产生2.4% 的偏差）
3
最终灭菌工艺的优点
制药工艺中常用的灭/除菌方式
热力灭菌
湿热灭菌 （118--134℃）--蒸汽、过热水 干热灭菌（160--320 ℃）--热空气
气体灭--环氧乙烷 离子辐射灭菌--γ 辐射和电子束辐射 过滤除菌法--过滤名义孔径小于等于0.2μm
4
热力灭菌的基本原理
29
商购生物指示剂的确认
1. 进行形态学和纯度确认(至少鉴别至菌属) 2. 芽孢计数复核 -蒸汽灭菌工艺用BI，95-100℃下暴热预处理15 分 钟 -环氧乙烷和干热灭菌工艺用BI，80-85℃下暴热预 处理10 分钟 -预处理后迅速转移至冰水浴内 -合格标准：Log( 实测值)在0.3-1.48Log( 标示值) 之间 3. D值复核(视实验室能力而定)
10 0.66 0.89 0.99
15 0.80 0.96
10
最终灭菌产品无菌的标准
通过物理/生物学方法证明，单位产 品内微生物存在的概率不超过百万 分之一(即批产品的污染概率不超过 百万分之一). – 可实现参数放行
11
影响灭菌效果的因素
物理化学条件
..环境因子 ..芽孢是否处于被包裹状态
18
来自百度文库菌工艺验证
确认（IQ、OQ） – 灭菌设备的运行符合设计要求 验证（PQ） – 产品灭菌程序的有效性和重现性 评估 – 灭菌时产品可能发生的变化给灭菌效果带来 的影响
19
灭菌工艺验证-IQ/OQ
检查设备构造、控制/监测系统、运行系统、安全系统及所 有零部件均与采购要求相同； 控制/监测仪表的校验，包括程序控制器、温度、压力和时 间控制设备，以及计时器、记录测量仪等； 试车–空载热分布试验
9
最终灭菌产品无菌的标准
.无菌检查结果合格-存在局限性
批检不合格率、实际污染率和取样量之间的相互关系
取样量
实际污染率
10 20 50 100 300 3000
0.1 0.01 0.02 0.05 0.09 0.26 0.95
1 0.09 0.18 0.34 0.63 0.95
5 0.40 0.65 0.92 0.99
– 温度探头10-20支；探头精确度±0.5 oC; – 须有探头与腔室原探头并列放置; – 检测报警和安全系统的可靠性; – 真空系统的可靠性(产生的效率、维持时间等); – 灭菌温度下，各点间最大温差（腔室内的）< = 2 oC；同一点的最大温 差±1.0 oC; – 重复试验至少3次以证明重现性
饱和蒸汽表 水-蒸汽系统处在饱和状态时的性质 温度℃ 100 115 120 121 125 压力Bar 1.013 1.692 1.987 2.026 2.322 焓（内部热量）J/g 水hL 419 483 504 508 525 △h* 2256 2216 2202 2199 2188 蒸汽hV 2675 2699 2706 2707 2713
32
F0与FT的相互关系
F0 = D121.1 ×( logN0 -logNt ) FT = DT ×( logN0 -logNt )
F0 / FT = D121.1 / DT = 10(T －121.1)/Z = L (灭菌率)
33
湿热灭菌工艺的微生物学验证知识
中国医药设备工程协会 蒋春 2008.01.16 上海
1
概念与方式
基础概念 灭菌工艺 无菌
药品达到无菌要求的两种方式 无菌生产工艺 最终灭菌
2
两种生产方式的比较
无菌生产工艺的局限
通常的无菌保证水平（10-3至10-6） 影响因素较多 赋予产品更高的无菌保证水平 生产中可变因素少，出现偏差的概率低 几乎能杀灭产品中的所有微生物
5
细菌细胞结构
细胞质膜 细胞壁 荚膜 异染颗粒 线毛 鞭毛 色素体 脂质颗粒 中体 核糖体 拟核 模隔壁
6
湿热灭菌的热力学基础
△h = hV-hL，凝结或汽化潜热，1 Atmosphere = 1.013 bar = 14.71 psia
7
热力灭菌设备
过热水灭菌釜 干热灭菌釜 蒸汽灭菌釜
8
湿热灭菌工艺研发与确认
灭菌工艺的验证
工艺研发阶段
方法设计
非产品特异 性灭菌工艺 (过度杀灭 法) 产品特异性 灭菌工艺
工艺确认阶段
湿度 微生物的热致死特性
12
适于湿热灭菌工艺验证的微生物
菌种名称
嗜热脂肪芽孢杆菌 Geobacillus stearothermophilus 枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis 凝结芽孢杆菌 Bacillus coagulans 梭状芽孢杆菌 Clostridum sporogenes
17
灭菌程序的效力测定
生物学手段（FBiological）
– 用特定的生物指示剂作为标准微生物制剂 – 数据直接反映灭菌效果 – 有时可取代物理手段的不足(如探头无法放入安瓿瓶) – 局限性：较难进行统计学分析
物理/数学手段（FPhysical）
– 用灭菌值F0作为评价标准 – 精确测定热分布和热穿透状况 – 便于准确计算不同灭菌条件下的灭菌效果 – 测量数据便于统计学分析
微生物数量的对数值随灭菌时间的增加而减少
25
耐热参数D 值的定义
D 值指一定温度下，将微生物杀灭90％（即 下降一个对数单位）所需要的时间（Time for decimal reduction）
26
D T值的影响因素
..挑战微生物的种类 ..挑战微生物的贮存条件 ..挑战微生物的恢复生长和培养条件 ..灭菌釜的灭菌工艺温度 ..DT值测定开始前的起始温度 ..悬浮液和恢复生长用培养基种类 ..灭菌结束后的放置温度与时间 ..蒸汽的饱和度 ..原始包装材料
20
灭菌工艺验证–PQ (一)
每种装载方式下的热穿透试验 – 证明特定灭菌程序杀灭微生物的均一性和有效性; – 重复性试验证明灭菌程序的重现性和稳定性; – 证明灭菌程序对被灭菌物品的相容性. 容器内部产品的热穿透试验 – 证明在每种装载方式下各点的均一性、程序的重现 性 – 证明最冷点处所获得的灭菌效果符合既定要求。
D121 值范围(min)
1.5-3.0 0.3-0.7 0.4-0.8 0.4-1.0
13
实现无菌要求的标准手段
热稳定性产品(过度杀灭) – 美国 产品灭菌工艺的F0值不低于12分钟; – 欧盟 121℃×15分钟 热敏感性产品 – 控制产品在灭菌前的带菌量 – 产品灭菌工艺的F0值不低于8分钟.
21
灭菌工艺验证–PQ (二)
生物指示剂试验 – 结果与热穿透试验保持一致 – 所有测试点均应确保SAL 不低于6 – 试验次数足以符合统计学要求（至少重复3次 试验，指示剂数量10 – 20 支/次）。
22
再验证和变更管理
再验证 – 进行再验证的条件 设备、产品、工艺有重大改变，或设备有重大维修 定期的常规再验证（一次/12-24 月） – 验证方法 通常与初次PQ 方案相同。 变更管理 – 有相关SOP 来评价变更对工艺的潜在影响 – 根据变更评估结果确定再验证的范围
14
药典要求
EP 对过度杀灭法的工艺要求： 对溶液的灭菌条件至少为121oC ×15 分钟； 也可采用其它组合条件，但灭菌效果须与上 述相等效。 目标：无菌保证值（SAL，污染概率的负对数） 大于等于12。
15
药典要求
USP 对过度杀灭法的工艺要求： 对溶液的灭菌条件需达到12D ，至少为12 分 钟。 设计目的： 使D121=1分钟，数量为106的微生物经过灭 菌后达到SAL= 10-6。
27
耐热参数Z 值的定义
Z 值是指当某种微生物的D值下降（或上升） 一个对数（log ）单位时，其温度应升高 （或降低）的度数。
28
灭菌率的概念
灭菌率(L值)系指在某温度下灭菌1分钟所 相应的标准灭菌时间(分钟)，即F0和FT的 比值(L＝F0/FT)。当Z＝10℃时，不同温度下 的L值是不同的。
16
灭菌程序的开发与设计
根据灭菌前带菌量进行设计 – 基于对灭菌前产品所含微生物的耐热特性和数量以及产品的 热稳定性 – 灭菌后产品的污染概率须小于10-6。 过度杀灭法 – 基于工艺程序能杀灭更加耐热微生物，并且再加上 一定的安全系数； – 理论上对生物指示剂孢子的杀灭能力达到10-12。 将两者相结合 – 兼顾产品的热稳定性和无菌要求。
23
无菌的影响因素
Nt = N0 -NR
PNSU = N0 -DR
Nt –灭菌后微生物残存量； PNSU -非无菌品概率； N0 -灭菌前微生物含量； N0 -灭菌前产品的污染 水平； NR -灭菌时的杀灭量。 DR -灭菌时的杀灭水平。
24
热力灭菌的基本规律
在一定温度下微生物数量的对数 值与灭菌时间的线性关系
工艺开发
确定参数 ·升温阶段 ·保温阶段 ·降温阶段
装载类型
蒸汽不可透 过型物品 (液体型) 蒸汽可透过 型物品
工艺类型
饱和蒸汽型 ·预真空式 ·重力式 空气超压型 ·蒸汽/空气 混和方式 ·过热水方 式
性能确认
物理学方法 · 温度分布 · 热穿透 生物学方法
连续控制
日常放行 · 工艺评估 · 系统适用 性 再确认 变更控制
31
药典对F0 的要求
BP – 蒸汽灭菌程序赋予产品的F0值不得低于8分钟 – 制定依据: 多数嗜温性细菌芽孢在121.1 oC下的D值在30秒 至1分钟之间. USP <1211> – 蒸汽灭菌过度杀灭程序赋予产品的F0值不得低于12 分钟. – 目标: 使在121.1 oC下D值为1分钟的细菌芽孢下降12个对 数单位(双倍于无菌保证值). – 可采用其它灭菌程序，但要保证符合无菌标准 EP 、CP – 蒸汽灭菌程序通常应为在121 oC下灭菌15分钟 – 可采用其它灭菌程序，但要保证符合无菌标准
30
F0的定义及其意义
F0是指在某特定温度下所产生的灭菌效果与在121.1oC 下相等效时所需要的灭菌时间（分钟）. 121.1 oC 或250 oF表示~100 KPa 饱和蒸汽的温度, 为 标准灭菌温度； F 0值用于评价热（湿/干热）灭菌工艺的对微生物的杀灭 效果. F0值可用来比较不同温度下的灭菌效果 F0值既可用生物学方法测定，也可用数学方法积分测得 （积分时务必采用121.1 oC, 因为每相差0.1 oC, F0 将 会产生2.4% 的偏差）
3
最终灭菌工艺的优点
制药工艺中常用的灭/除菌方式
热力灭菌
湿热灭菌 （118--134℃）--蒸汽、过热水 干热灭菌（160--320 ℃）--热空气
气体灭--环氧乙烷 离子辐射灭菌--γ 辐射和电子束辐射 过滤除菌法--过滤名义孔径小于等于0.2μm
4
热力灭菌的基本原理
29
商购生物指示剂的确认
1. 进行形态学和纯度确认(至少鉴别至菌属) 2. 芽孢计数复核 -蒸汽灭菌工艺用BI，95-100℃下暴热预处理15 分 钟 -环氧乙烷和干热灭菌工艺用BI，80-85℃下暴热预 处理10 分钟 -预处理后迅速转移至冰水浴内 -合格标准：Log( 实测值)在0.3-1.48Log( 标示值) 之间 3. D值复核(视实验室能力而定)
10 0.66 0.89 0.99
15 0.80 0.96
10
最终灭菌产品无菌的标准
通过物理/生物学方法证明，单位产 品内微生物存在的概率不超过百万 分之一(即批产品的污染概率不超过 百万分之一). – 可实现参数放行
11
影响灭菌效果的因素
物理化学条件
..环境因子 ..芽孢是否处于被包裹状态
18
来自百度文库菌工艺验证
确认（IQ、OQ） – 灭菌设备的运行符合设计要求 验证（PQ） – 产品灭菌程序的有效性和重现性 评估 – 灭菌时产品可能发生的变化给灭菌效果带来 的影响
19
灭菌工艺验证-IQ/OQ
检查设备构造、控制/监测系统、运行系统、安全系统及所 有零部件均与采购要求相同； 控制/监测仪表的校验，包括程序控制器、温度、压力和时 间控制设备，以及计时器、记录测量仪等； 试车–空载热分布试验
9
最终灭菌产品无菌的标准
.无菌检查结果合格-存在局限性
批检不合格率、实际污染率和取样量之间的相互关系
取样量
实际污染率
10 20 50 100 300 3000
0.1 0.01 0.02 0.05 0.09 0.26 0.95
1 0.09 0.18 0.34 0.63 0.95
5 0.40 0.65 0.92 0.99
– 温度探头10-20支；探头精确度±0.5 oC; – 须有探头与腔室原探头并列放置; – 检测报警和安全系统的可靠性; – 真空系统的可靠性(产生的效率、维持时间等); – 灭菌温度下，各点间最大温差（腔室内的）< = 2 oC；同一点的最大温 差±1.0 oC; – 重复试验至少3次以证明重现性
饱和蒸汽表 水-蒸汽系统处在饱和状态时的性质 温度℃ 100 115 120 121 125 压力Bar 1.013 1.692 1.987 2.026 2.322 焓（内部热量）J/g 水hL 419 483 504 508 525 △h* 2256 2216 2202 2199 2188 蒸汽hV 2675 2699 2706 2707 2713
32
F0与FT的相互关系
F0 = D121.1 ×( logN0 -logNt ) FT = DT ×( logN0 -logNt )
F0 / FT = D121.1 / DT = 10(T －121.1)/Z = L (灭菌率)
33
湿热灭菌工艺的微生物学验证知识
中国医药设备工程协会 蒋春 2008.01.16 上海
1
概念与方式
基础概念 灭菌工艺 无菌
药品达到无菌要求的两种方式 无菌生产工艺 最终灭菌
2
两种生产方式的比较
无菌生产工艺的局限
通常的无菌保证水平（10-3至10-6） 影响因素较多 赋予产品更高的无菌保证水平 生产中可变因素少，出现偏差的概率低 几乎能杀灭产品中的所有微生物