灭菌技术及工艺验证

无菌保证水平SAL
无菌保证水平SAL 公式 lgSAL= lgN0-F0/D 我国和国际主要药典规定最终灭菌工艺生产的药 品的SAL≤10-6。残存微生物的概率越低，无菌保 证的风险越低。 无菌保证水平与标准灭菌时间（F0），灭菌开始 时产品中的污染微生物总数（N0）和污染微生物 的耐热参数（D）密切相关。 该公式是确定灭菌工艺的最重要的理论基础
Pre-conditioning
Porous Load Sterilization Pre-conditioning
P r e s s u r e
Time Negative Pulse Positive Pulse Sterilization Sterilization Vacuum Drying Post-conditioning
Pre-conditioning
Porous Load Sterilization Pre-conditioning
P r e s s u r e
Time Negative Pulse Positive Pulse Sterilization Sterilization Vacuum Drying Post-conditioning
残存概率法Bioburden Method
• 不耐热产品／物品的灭菌使用过度杀灭设 计法可能导致产品不可接受的降解。因此 灭菌程序的确认就需研究产品的微生物数 量和耐热性。一旦确定了初始菌和耐热性 ，就可以设计出一个能达到PNSU 为10-6 的灭菌程序
过度杀灭法/残存概率法结合
•兼顾产品的热稳定性和无菌要求 （1）A 产品初始菌测定，耐热菌N0＜101/单元，D121℃＜0.25min； 灭菌程序设计值：耐热菌N0＜102/单元，D121℃＜0.4min；目标NF=106(PNSU); 则残存概率PSNU 达到小于10-6 的标准时间应为： F121℃=（Log N0 -Log NF）×DT=3.24min 结论：耐热性的设定值仅比实际检出微生物的耐热性稍高，微生物污染水平 的增加或耐热性增加都会造成灭菌程序的失败目标。因此应对初始微生物污 染水平、耐热性进行监控。 （2）B 产品初始菌测定，耐热菌N0＜101/单元，D121℃＜0.25min； 灭菌程序设计值:耐热菌N0＜102/单元，D121℃＜1min;目标NF=10-6(PNSU); 则残存概率PSNU 达到小于10-6 的标准时间应为： F121℃=（Log N0 -Log NF）×DT=8min 结论：耐热性的设定值比实际检出微生物的耐热性高出很多，安全空间较大 ，因此日常初始菌耐热性检查可以减少，但是仍然需要定期监控。
灭菌的基本原理-微生物耐热参数D
微生物的耐热参数，简称D值，是指在特定 灭菌条件下，使微生物数量下降一个对数 单位或杀灭90％所需的时间（分钟）。对 湿热灭菌工艺而言，特定灭菌条件即指灭 菌温度。对于某些孢子，如嗜热脂肪芽孢 杆菌，在生理盐水中，121℃的湿热灭菌条 件下，D值超过1分钟。微生物孢子的D值 ，与孢子存在的环境密切相关。由于微生 物变异的概率较高，同一种孢子的不同来 源菌株和制备批次，其D值有可能不同
湿热灭菌原理及验证
湿热灭菌
• 湿热灭菌法系指物质在灭菌器内利用高压蒸汽或 其他热力学灭菌手段杀灭细菌，具有穿透力强， 传导快，灭菌能力甚强，为热力学灭菌中最有效 及用途最广的方法。药品、药品的溶液、玻璃器 械、培养基、无菌衣、敷料以及其他遇高温与湿 热不发生变化或损坏的物质，均可选用。 • 湿热灭菌原理—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.
灭菌技术/方法
物理灭菌技术 是利用蛋白质与核酸具有遇热、射线不稳定的特 性，采用加热、射线和过滤方法，杀灭或除去微 生物的技术称为物理灭菌法，亦称物理灭菌技术 。该技术包括干热灭菌、湿热灭菌、除菌过滤法 和辐射灭菌等。 化学灭菌法 系指用化学药品直接作用于微生物而将其杀灭的 方法，可分为气体灭菌剂和液体灭菌剂，该技术 包括环氧乙烷等。
灭菌技术与验证
王新峰
内容
• • • • • 无菌药品的生产方式 灭菌的概念和热力学原理 灭菌方法的选择 湿热灭菌原理及验证 干热灭菌原理及验证
无菌药品的生产方式
无菌药品的两种方式
最终灭菌
最终灭菌工艺系指将完成最终密封的产品 进行灭菌，以杀灭产品中的微生物的工艺
非最终灭菌
非最终灭菌工艺系指在无菌环境条件下通 过无菌操作生产无菌产品的方法。
灭菌工艺方法的选择
过度杀灭法Overkill Method 残存概率法Bioburden Method 过度杀灭法/残存概率法两者结合
灭菌方法比较
过度杀灭法Overkill Method
• 过度杀灭设计法假设的初始菌数量和耐热性都高于实际情 况。大多数微生物的耐热性都比较低，因此，过度杀灭的 灭菌程序能提供很高的无菌保证值。由于该方法已经对初 始菌数量及耐热性作了最坏的假设，因此从技术角度看， 对被灭菌品不需要进行常规的初始菌监控。 初始菌的数量及耐热性值如下：N0=106 ， D121℃=1 分 钟， Z = 10℃ 为了达到必要的非无菌单元的概率PNSU，NF=10-6 F0=D12l℃×(LogN0 —LogNF)=1.0 分钟×(Log106 — 10-6)=12 分钟 因此一个用过度杀灭法设计的灭菌程序可以定义为“一个 被灭菌品获得的F0 至少为12钟的灭菌程序”。
明胶海绵 ,明胶软片 无菌灌装液体产品 局部应用软膏, 医疗器械 医疗器械
溶液剂型产品灭菌方法选择的决策树
非溶液剂型、半固体或干粉产品灭 菌方法选择的决策树
灭菌的概念和热力学原理
灭菌概念
采用灭菌方法的主要目的是：杀灭或除去 所有微生物繁殖体和芽胞，最大限度地提 高药物制剂的安全性，保护制剂的稳定性 ，保证制剂的临床疗效。
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Porous Load Sterilization Sterilization
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Pre-conditioning
气密性实验（ Vacuum Hold Leak Test ）
目的: 检查腔室,管路,阀门没有漏点。 证明对于多孔固体负载模式开始阶段抽真 空排除空气的过程中，漏入灭菌室的气体 量不应干扰蒸汽的渗透。 证明干燥冷却过程排出湿蒸汽时不会受到 潜在的二次污染。 日常应按一定频率进行
灭菌率
灭菌率L是表示不同灭菌温度所对应的灭菌 效果的重要函数。灭菌温度为T℃时的灭菌 效果，与121℃下同样灭菌时间的灭菌效果 可通过以下公式进行换算：灭菌率L=10(T121)/Z下表给出了湿热灭菌中，以121℃为 标准灭菌时间，Z = 10℃时不同温度下的灭 菌率。
灭菌时间F值：
F Physical F物理(Tref，Z)指参照温度Tref和温度系数Z条件下被灭菌物获得的以灭菌率计 算的等效 灭菌时间。 FTref =d（ΣL） d，每次对数时间间隔； L，经过计算的各温度下的灭菌率 FBiological F生物用来描述生物指示剂挑战性试验中实际杀死全部微生物所用时间 FBio= DT x LR DT 参照温度下生物指示剂D值 LR 为实际微生物数量降低的Log值(log N0 – log NF) .
F0/FH值
F0指蒸汽灭菌程序赋予被灭菌物在121℃下的 等效灭菌时间。 F0 =△tΣ10（T-121）/10 FH指干热灭菌程序赋予被灭菌物在170/250℃ 下的等效灭菌时间. FH170 =△tΣ10（T-170）/20 FH250=△tΣ10（T- 250）/46.4
F0计算
• F0值是衡量、区分无菌保证工艺属于最终 灭菌工艺还是非最终灭菌工艺的重要指标 。美国FDA和欧盟习惯上都将灭菌F０值是 否≥8分钟视为区别最终灭菌工艺和非最终 灭菌生产工艺的标志。 • 更准确地区分最终灭菌无菌药品和非最终 灭菌无菌药品的标准，是看该产品的无菌 保证水平是否达到≤10-6。
温度压力关系曲线
湿热灭菌柜原理
蒸汽灭菌柜工作原理
Temperature Pressure Time Moisture
Porous Load Sterilization
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两种工艺流程比较
包装材料1 包装材料2 原料 包装材料1 包装材料2 原料
组装
灭菌
灭菌
灭菌
灭菌
组装
来自百度文库
灭菌后不再需要处理
需要更多的技术保证
原料药和药物制剂灭菌方法
灭菌/除菌方法 湿热 干热 过滤 辐照 化学气体 原料药 溶液贮存在溶液罐中 无水液体 (如甘油); 对热 稳定的粉末 水 & 非水溶液; 气体 辅料和一些原料 Prophylactic Treatment of Exposed Solid Ingredients 药物制剂 溶液剂
微生物存活曲线
D 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 D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
Z值
指某种微生物D值变化一个对数单位所需要升高 或下降的温度数，也称灭菌温度系数。
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两种方式比较
最终灭菌 • 通过物理、化学方法杀 死微生物 • 安全 • 更易于法规部门接受 • 最好的选择 • 需考虑药物降解 • 工艺过程稳定 • 相对容易进行验证 • 不是所有药品都适合 非最终灭菌工艺 • 通过无菌技术避免微生 物污染 • 风险高 • 法规部门仔细审查 • 应用普遍 • 药物稳定性不受影响 • 工艺过程多变 • 相对较难进行控制 • 适合所有药品
Z值
嗜热脂肪芽孢杆菌Geobacillus stearothermophilus 在 湿热灭菌过程: 温度在 100 - 135°C Z = 8 - 12°C (Pflug 1980) 枯草芽胞杆菌 Bacillus subtilis 在干热灭菌过程: 温度在 150 - 190°C Z = 20°C 温度在 225 to 300°C Z = 45 -53°C (Wood 1993)
灭菌的基本原理-微生物死亡动力学
将微生物杀灭的灭菌法的基本原理都是使细胞内的 蛋白质或核酸发生不可逆的凝固或破坏，使微生 物死亡。因此，各种灭菌方法使微生物死亡的速 度都符合一级动力学方程。以湿热灭菌为例，在 特定灭菌温度下，某种微生物孢子的死亡速度仅 与这个时刻孢子的浓度有关。用数学模型可表示 为lgN= lgN0-kt N产品内微生物的残存数 N0灭菌开始时产品内微生物数 t累计灭菌时间 k常数，与微生物耐热性、灭菌温度相关
灭菌的基本原理-微生物死亡速率
微生物死亡的速度都符合一级动力学方程,在一定 时间内死亡速率为常数。 例如: 1,000,000个细菌 死亡率为90%每分钟
– – – – – – – 1st min.- 900,000 dead/ 100,000 survivors 2nd min.- 90,000 dead/ 10,000 survivors 3rd min.- 9,000 dead/ 1,000 survivors 4th min.- 900 dead/ 100 survivors 5th min.- 90 dead/ 10 survivors 6th min.- 9 dead/ 1 survivor 7th min.- ?