除菌过滤

除菌过滤

过滤除菌是用于使某些溶液达到无菌状态的一种非加热方法，与加热灭菌相反，过滤是除去微生物，而不是就地杀死它们。

澄清是指固体量不超过1.0%，主要产物为滤液的过程。

（过滤面积）×（压力差）

过滤速度＝

（粘度）×[滤饼和滤器（主要是过滤介质）的阻力]

大多数澄清中的问题可借变更这些因素中的一个或几个的经验方法来解决。

在澄清时，由于生成的滤饼很少，过滤介质是澄清的主要因素，选用的过滤介质限于那些能将一定粒度以上的颗粒全部除去的材料。无菌过滤增加了一个特殊的要求，因为过滤介质孔径的大小不能超过细菌或芽孢的大小。

表面过滤是过滤介质中的小孔阻止固体通过将它们筛出并保留在滤器表面而产生的一种筛析作用。微孔滤膜属于表面过滤介质。

滤器可分为多次使用型（如硅藻土、烧结或垂熔玻璃、素瓷滤器）和一次使用型（石棉板、纤维素酯膜），由于担心发生交叉污染，制药工业对一次性使用的过滤介质发生兴趣。

由于微孔滤膜不释出不希望的成分，大多数情况下对溶液没有影响，使用过程中存在的问题较少，而且溶液通过膜的流速极高，是今日应用最广泛的无菌过滤介质，已成为制备无菌溶液的基本工具。微孔滤膜是用各种纤维素的酯类或用聚碳酸酯或用聚四氟乙烯制成（一般来说，聚碳酸酯及醋酸纤维素膜比硝酸纤维素膜对溶媒及热具有更强的耐受性），约150μm厚，每平方厘米的过滤面积有几百万个微孔，孔径大小为0.025到14μm，非常均匀一致。这种高的孔隙率加上其孔道几乎以直线形穿过极薄的滤膜，所以与流经其它大多数较厚滤器的曲折孔道相比，液流受到的阻力较小，可以使流速比通过其它具有相似阻留颗粒能力的介质至少快40倍。具有0.22或0.45μm孔径等级的滤膜，通常专供

除菌过滤用，后者的流速为前者的3倍。在这种孔径范围内，微孔滤膜可能很快被堵塞（易破损、表面堵塞和热压灭菌后卷曲是使用过程中存在的几个主要问题），故要用预过滤以延长过滤周期。

尼龙（聚酰胺，一种塑料）布是优良的药用过滤介质，因为它不受霉菌、真菌或细菌的影响，吸收性能极小；而且尼龙布因为能用热压灭菌法灭菌，故适用于无菌过滤的粗滤。

每一种滤膜都有其特性起泡点，它随孔隙率级别的变化而变化；虽然如此，这个起泡点取决于湿润滤膜的液体。起泡点就是将空气推过用液体饱和的滤器所需的压力。起泡点试验是把滤器浸没在水中，测定冲破空气与孔的湿表面间的界面张力所需的空气压力。湿滤器的接口与空气压缩机相连，滤器浸没于水中，逐渐增加压力直到第一个气泡从滤器逸出为止。此时的压力叫做起泡压力。在低于滤膜起泡点的压力下过滤，可以阻止空气在过滤周期终止时通过滤器，因此可避免产生过多的泡沫。

起泡点对检验膜滤器截留微生物的效能也是一个有用的标准。在达到起泡点前，滤器的微孔中存在有液体，如果滤膜上没有比滤孔直径大的破裂，空气压力可一直保持下去，在接受瓶中亦无气泡出现。如果不能保持规定的压力，这就证明滤膜不可靠或滤器支座的安装不适当。用20Psig/sq·ft（每平方英寸20磅的表压）进行检验，通常足以检出有无漏损情况。

另一个更有用的试验，是检验安装好的滤器从一个微生物的培养液中截留细菌的能力。培养液经过过滤以后，如果滤液中未检出细菌，其用于药液过滤灭菌将是可靠的。

大多数药用液体能用膜滤器过滤除菌。但油性和高粘度的水性药液不适宜，因为此时要得到实用的流速就需要非常大的过滤面积，这类药液尽可能加热灭菌。如果能够采用某种方法降低它们的粘度就有可能能够使用膜滤器过滤除菌，如液状石蜡加热到50℃，可以顺利地用

0.45μm的滤膜过滤。对热不稳定的油类和含蛋白质的液体等只能采用过滤除菌者，应在除菌过滤前除去那些会很快堵塞膜孔的粗大物质；难过滤的物料，需要连续多次通过微孔滤膜过滤，多次过滤的费用似乎过

高，但常常是唯一可以达到无菌目的的方法。

常用的微孔滤膜种类有以下几种。

硝酸纤维素酯膜：适用于水溶液、酒类、油类。不耐酸碱和有机溶剂。可在120℃，30min热压灭菌。

醋酸纤维素酯膜：适用于水溶液、酒类、油类和低分子量的醇类。

醋酸纤维素和硝酸纤维素混合酯膜：适用于pH3-10范围的水溶液，10%-20%的乙醇，50%的甘油，30%-50%的丙二醇。

聚四氟乙烯膜：适用于酸碱液，有机溶剂。可耐260℃高温。

微孔滤膜在使用前应放在注射用水中浸泡12hr（70℃）以上，使纤维充分润湿膨胀。

微孔滤膜安放时，反面（粗糙面）朝向被滤过液体，有利于防止膜的堵塞。

除菌过滤通常是用经过滤除去微生物的气体对滤器进液侧的溶液加压操作的，不宜在滤器滤出液的一侧施用真空减压过滤，因为细菌有可能从任何未封严的孔隙处被吸入受器（如滤瓶）而污染滤液。

在连续过滤中，只有最后的设备需要灭菌(注意是指连续过滤而非间歇过滤)，但在前面操作的各个步骤中，污染得越少，全部生产过程的可靠性就越高。

药液在严格的无菌环境中，通过有滞留微生物孔度的无菌膜滤器，微生物被滞留在滤膜上，从而获得无菌滤液。但药液过滤除菌以后，滤液必须从受器转移出来，并分装到最后的容器里。在完成此过程中，决不允许引入任一微生物。为此要求有一个严格控制的无菌环境及操作技术，而保持这种无菌条件的困难，是随过滤法灭菌而带来的最大问题。但是，对于那些易受热破坏不能行最后灭菌的产品，这是实现灭菌的仅有方法。因而，良好的组织管理，有效控制的无菌环境，周密的计划和控制的生产过程，以及经过良好训练的生产和试制的专门人员，对于无菌产品的生产和试制是不可缺少的。只有在所有这些因素的补充下，过滤除菌才是可靠的。

过滤介质被聚积的固体堵塞而使滤液停止流动，助滤剂的作用就是减少这种阻力。助滤剂是一种特殊形式的过滤介质，其作用是形成多孔

的和不可压缩的滤饼，这种滤饼有如深层滤器的作用那样，把固体阻留住，避免接触和堵塞过滤介质。助滤剂的颗粒必须是惰性的、不溶的、不可压缩的，并且具有不规则的形状。助滤剂可分为慢流速（细）到快流速（粗）几类。滤液的澄清程度与流速成反比，选择时就需要在这些因素间进行平衡。通常选择在最大的流速下滤液符合要求的助滤剂，但在制药工业中首先要考虑的是滤液的质量，故多选用低流速、细粒度、惰性和低吸附性的助滤剂。硅藻土是最重要的助滤剂；在制药工业中活性炭常作脱色助滤用。先用一部分待滤液过滤，使活性炭均匀地沉积在过滤介质上形成滤饼铺底层再续加待滤液，从铺底层转换到待滤液过滤的过渡必须迅速以防止铺底层的滤饼开裂。

微孔滤膜在医药方面的应用：1.用于对热敏药物的除菌过滤；2.用于需要热压灭菌的小针、输液生产中滤除药液中污染的少量微粒，提高药液的可见异物和不溶性微粒合格率；3. 微孔滤膜针头滤过器用于静脉注射，防止细菌和微粒注入人体内。