课件：第二章制药卫生与制药用水技术.ppt

第一章 制药卫生及制药用水,制药与化工教研室：冯成亮制,课程内容,适用的岗位群,液体制剂,水 针,滴眼剂,输 液,第一节 灭菌法与无菌操作,灭菌（sterilization)：系指用物理或化学等方法杀灭或除去所有致病和非致病微生物繁殖体和芽孢的手段。 灭菌法（the technique of sterilization) ：系指杀灭或除去所有致病和非致病微生物繁殖体和芽孢的方法或技术 无菌（sterility)：系指在人一指定物体、介质或环境中，不得存在任何活的微生物。,基本概念,无菌操作（asepic technique)：系指在整个操作过程中利用和控制一定条件，使产品避免被微生物污染的一种操作方法或技术。 防腐（antisepsis)：系指用物理或化学方法抑制微生物的生长与繁殖的手段，亦称抑菌。对微生物的生长与繁殖具有抑制作用的物质称抑菌剂或防腐剂。 消毒（disinfection)：系指用物理或化学方法杀灭或除去病原微生物的手段。对病原微生物具有杀灭或除去作用的物质称消毒剂。,基本概念,一、灭菌制剂与无菌制剂的定义与分类,药物制剂,规定无菌制剂： 不得检出活菌。,非规定无菌制剂（限菌制剂）： 限定染菌的种类与数量。,二、灭菌与无菌技术,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,目的,灭菌法,物理灭菌法,化学灭菌法,无菌操作法,（一）物理灭菌技术,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。,1. 干热灭菌法 2. 湿热灭菌法 3. 过滤灭菌法 4. 射线灭菌法,1. 干热灭菌法,系指在干燥热环境中进行灭菌的技术。 包括： 灭菌温度和时间： 135 145灭菌 3 5h； 160 170灭菌 2 h以上； 180 200灭菌 1h以上 250 灭菌 45min,火焰灭菌法,干热空气灭菌法,火焰灭菌法,系指用火焰直接灼烧灭菌的方法。 该法适用于耐火焰材质（如金属、玻璃及瓷器等）的物品与用具的灭菌，不适合药品的灭菌。,干热空气灭菌法,系指用高温干热空气灭菌的方法。 该法适用于耐高温的玻璃和金属制品以及不允许湿气穿透的油脂类（如油性软膏基质、注射用油等）和耐高温的粉末化学药品的灭菌，不适于橡胶、塑料及大部分药品的灭菌。,2. 湿热灭菌法,系指用饱和蒸气 、沸水或流通蒸气进行进行灭菌的方法。 包括：,热压灭菌法,流通蒸气灭菌法,煮沸灭菌法,低温间歇灭菌法,影响湿热灭菌因素,1、微生物的种类和数量 耐热、压次序： 芽孢繁殖体衰老体 微生物数量 灭菌时间,2、蒸气性质,影响湿热灭菌因素,蒸气,饱和蒸气,湿饱和蒸气,过热蒸气,热含量,热穿透力,灭菌效率,影响湿热灭菌因素,3、药物性质和灭菌时间,灭菌温度愈高，灭菌时间愈长。药品被破坏的可能性愈大。,原则：在达到有效灭菌的前提下，尽可能降低灭菌温度和缩短灭菌时间。,影响湿热灭菌因素,4、介质的性质,介质pH值,介质的营养成分,中性 最耐热,碱性 次之,酸性 最弱,抗热性强,营养高,热压灭菌法,系指用高压饱和水蒸气加热杀灭微生物的方法。能杀灭所有细菌繁殖体和芽孢，适用于耐高温和耐高压蒸汽的所有药物制剂 、玻璃容器、金属容器、瓷器、橡胶塞、滤膜过滤器等。 灭菌温度（蒸气表压）和时间： 116(67kPa)、40min； 121(97kPa)、30min； 126(139kPa)、15min,湿热灭菌法,热压灭菌柜使用注意事项,1、灭菌柜构造，被灭菌物体积、数量、排布等影响灭菌效果，因此需进行灭菌工艺验证 2、必须使用饱和蒸汽 3、必须排尽灭菌器内的空气 4、灭菌时间 5、灭菌完毕后必须先停止加热，直到灭菌器内的压力将为零，才能放出柜内空气,流通蒸气灭菌法,系指在常压下，采用100流通蒸气加热杀灭微生物的方法。灭菌时间通常为3060min。该法适用于消毒及不耐高热制剂的灭菌。但不能保证杀灭所有的芽孢，不是可靠的灭菌法。,湿热灭菌法,煮沸灭菌法,系指将待灭菌物品置沸水中加热灭菌的方法。煮沸 时间通常为3060min。该法灭菌效果较差，常用于注射剂、注射针等器皿的消毒。必要时加入适量的抑菌剂，如三氯叔丁醇、甲酚、氯甲酚等，以提高灭菌效果。,低温间歇灭菌法,系指将待灭菌物置6080的水或流通蒸气中加热60min，杀灭微生物繁殖体后，在室温条件下放置24h，让待灭菌物中的芽孢发育成繁殖体，再次加热灭菌、放置，反复多次，直至杀灭所有芽孢。 该法适用于不耐高温、热敏感物料和制剂的灭菌。 缺点是费时、工效低、灭菌效果差，加入适量抑菌剂可提高灭菌效率。,湿热灭菌法,3. 过滤灭菌法,系指采用过滤法除去微生物的方法。该法属于机械除菌方法，该机械称为除菌过滤器。该法适用于对热不稳定的药液、气体、水等物品的灭菌。 对灭菌用过滤器应有较高要求。 常用的除菌过滤器：0.22m的微孔滤膜器和0.3 mG6垂熔玻璃滤器。,4. 射线灭菌法,系指采用辐射、微波和紫外线杀灭微生物和芽孢的方法。,包括：,（1）辐射灭菌法 （2）微波灭菌法 （3）紫外线灭菌法,（1）辐射灭菌法,系指采用放射线同位素（60Co和137Cs）放射的 射线杀灭微生物和芽孢的方法。辐射灭菌剂量一般为2.5104Gy。 本品适用于热敏物料和制剂的灭菌，常用于维生素、抗生素、激素、生物制品、中药材和中药制剂、医疗器械、药用包装材料及药用高分子材料等物质的灭菌。,射线灭菌法,（1）辐射灭菌法,优点： 不升高产品温度，穿透力强，灭菌效率高。 缺点： 设备费用较高，对操作人员存在潜在的危险性，对某些药物（特别是溶液型）可能产生药效降低或产生毒性物质和发热物质等。,射线灭菌法,（2）微波灭菌法,采用微波（频率为300MHz300kMHz)照射产生的热能杀灭微生物和芽孢的方法。 该法适用于液体和固体物料的灭菌，且对固体物料具有干燥作用。 特点：微波能穿透到介质和物料的深部，可使介质和物料表里一致地加热；且具有低温、常压、高效、快速、低能耗、无污染、易操作、易维护、产品保质期长等特点。,射线灭菌法,（2）微波灭菌法,热效应使微生物中蛋白质变性而失活。,微波杀菌机理,非热效应干扰了微生物正常的新陈代谢，破坏微生物的生长环境。,低温（7080）即可杀灭微生物，不影响药物的稳定性。,射线灭菌法,（3）紫外线灭菌法,系指用用紫外线（能量）照射杀灭微生物和芽孢的方法。用于紫外灭菌的波长一般为200300nm，最强灭菌力的波长为254nm。 该法适用于照射物表面灭菌、无菌室空气及蒸馏水的灭菌。不适合于药液的灭菌及固体物料深部的灭菌。,射线灭菌法,（3）紫外线灭菌法,灭菌机理：紫外线可导致核酸蛋白变性，又能使空气中氧气产生微量臭氧。 紫外线穿透能力弱，并能被普通玻璃吸收，装于容器中的药物不能用紫外线灭菌。 紫外线对人体有一定的伤害，照射过久易引起结膜炎、红斑及皮肤烧灼。,射线灭菌法,紫外线灭菌时应注意的问题,1、紫外线灯管的杀菌效率随时间的延长而衰退，使用时间达到百分之七十时应该更换紫外灯管 2、紫外线杀菌效果，菌种不同效果不同 3、紫外线杀菌通常按照湿度为60的基础上设计 4、紫外线灭菌效果与照射时间有关 5、紫外灯的安装要根据安装说明进行,（二）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。 杀菌剂是指对微生物具有触杀作用的化学药品。分为气体杀菌剂和液体杀菌剂。 杀菌剂只对微生物繁殖体有效，不能杀灭芽孢。 杀菌效能决定于微生物的种类与数量、物体表面光洁度或多孔性以及杀菌剂的性质等。,（二）化学灭菌法,气体灭菌法 该法适用于环境消毒和不耐热的医用器具、设备和设施等的消毒，亦用于粉末注射剂的消毒。常用的气态杀菌剂：环氧乙烷、甲醛、丙二醇、甘油和过氧乙酸。 药液灭菌法 该法常作为其他灭菌法的辅助措施，适用于皮肤、无菌器具和设备的消毒。常用的消毒液有：75%乙醇、1%聚维酮碘溶液、0.10.2%新洁尔灭溶液、酚或煤酚皂溶液等。,（三）无菌操作法,1、无菌操作法是指整个过程控制在无菌条件下进行的一种操作方法。该法适合于一些不耐热药物的注射剂、眼用制剂、皮试液、海绵剂和创伤剂的制备。按无菌操作法制备的产品，一般不再灭菌。为了保证其无菌，对特殊（耐热）品种亦可进行再灭菌(如青霉素G等)。最终采用的灭菌产品，其生产过程一般采用避菌操作（尽量避免微生物污染），如大部分注射剂的制备等。 2、无菌操作法包括无菌操作室的灭菌和无菌操作两个环节。,1. 无菌操作室的灭菌,无菌操作室应定期进行灭菌，可采用紫外线、液体和气体灭菌法对无菌操作室环境进行灭菌。 常用甲醛溶液加热熏蒸法-用于无菌操作室灭菌。,气体发生装置 （蒸气加热夹层锅）,液态甲醛,甲醛蒸气,鼓风机,无菌室关闭熏蒸1224h,湿度60%温度25,25%氨水,除气,2. 无菌操作,1、环境要清洁，进行无菌操作前半小时，须停止清扫地面等工作。避免不必要的人群流动，防止尘埃飞扬。治疗室应每天用紫外线消毒一次。 2、在执行无菌操作时，必须明确物品的无菌区和非无菌区。 3、执行无菌操作前，先戴帽子、口罩、洗手，并将手擦干，注意空气和环境清洁。 4、夹取无菌物品，必须使用无菌持物钳，进行无菌操作时，凡未经消毒的手、臂、均不可直接接触无菌物品或超过无菌区取物。 5、无菌物品必须保存在无菌包或灭菌容器内，不可暴露在空气中过久。无菌物与非无菌物应分别放置。无菌包一经打开即不能视为绝对无菌，应尽早使用。凡已取出的无菌物品虽未使用也不可再放回无菌容器内。 6、无菌包应按消毒日期顺序放置在固定的柜橱内，并保持清洁干燥，与非灭菌包分开放置，并经常检查无菌包或容器是否过期，其中用物是否适量。 7、无菌盐水及酒精、新洁尔灭棉球罐每周消毒一次，容器内敷料如干棉球、纱布块等，不可装得过满，以免取用时碰在容器外面被污染。,无菌检查,无菌检查法系用于检查药典要求无菌的药品、生物制品、医疗器具、原料、辅料、及其他品种是否无菌的一种方法。若供试品符合无菌检查法的规定,仅表明了供试品在该检验条件下未发现微生物污染。 无菌检查应在环境洁净度B 级背景下的局部A 级洁净度的单向流空气区域内或隔离系统中进行，其全过程应严格遵守无菌操作，防止微生物污染，防止污染的措施不得影响供试品中微生物的检出。单向流空气区、工作台面及环境应定期按医药工业洁净室（区）悬浮粒子、浮游菌和沉降菌的测试方法的现行国家标准进行洁净度确认。隔离系统应定期按相关的要求进行验证，其内部环境的洁净度须符合无菌检查的要求。日常检验还需对试验环境进行监控。,无菌检查,无菌检查方法：薄膜过滤法与直接接种法 薄膜过滤法：供试品用薄膜过滤后，将过滤后的薄膜直接用显微镜观察，或者接种于培养基中，培养一段时间后，再观察培养基上是否有菌落生成。 直接接种法：直接将供试品接种于培养基，培养一段时间后观察是否有菌落生成,（四）微生物限度检查,微生物限度检查法系检查非规定灭菌制剂及其原料、辅料受微生物污染程度的方法。检查项目包括细菌数、霉菌数、酵母菌数及控制菌检查。 微生物限度检查应在环境洁净度10000 级下的局部洁净度100 级的单向流空气区域内进行。检验全过程必须严格遵守无菌操作，防止再污染。单向流空气区域、工作台面及环境应定期按医药工业洁净室（区）悬浮粒子、浮游菌和沉降菌的测试方法的现行国家标准进行洁净度验证。 供试品检查时，如果使用了表面活性剂、中和剂或灭活剂，应证明其有效性及对微生物无毒性。 除另有规定外，本检查法中细菌及控制菌培养温度为3035；霉菌、酵母菌培养温度为2328。检验结果以1g、1ml、10g、10ml、10c 为单位报告，特殊品种可以最小包装单位报告。,（五）灭菌参数（F值和F0值）,D值为降低被灭菌物品中微生物数至原来1/10或降低一个对数单位（lg100降至lg10）所需的时间。,1.D值,在一定温度下，杀灭90%位身无（或残存率为10%）所需的灭菌时间。,lgN0-lgNt=kt/2.303,微生物死亡的速度:,D = t = 2.303/k(lg100-lg10),1.D值,在一定温度下，杀灭90%位身无（或残存率为10%）所需的灭菌时间。,微生物死亡的速度:,1.D值,在一定温度下，杀灭90%位身无（或残存率为10%）所需的灭菌时间。,lgN0-lgNt=kt/2.303,微生物死亡的速度:,1.D值,在一定温度下，杀灭90%位身无（或残存率为10%）所需的灭菌时间。,D = t = 2.303/k(lg100-lg10),lgN0-lgNt=kt/2.303,微生物死亡的速度:,1.D值,在一定温度下，杀灭90%位身无（或残存率为10%）所需的灭菌时间。,D值为降低被灭菌物品中微生物数至原来1/10或降低一个对数单位（lg100降至lg10）所需的时间。,D = t = 2.303/k(lg100-lg10),lgN0-lgNt=kt/2.303,微生物死亡的速度:,1.D值,在一定温度下，杀灭90%位身无（或残存率为10%）所需的灭菌时间。,不同灭菌法不同微生物的D值,灭菌参数,ZT2T1logD2logD1,2.Z值,降低一个lgD值所需升高的温度,即灭菌时间减少到原来的1/10所需升高的温度或在相同灭菌时间内,杀灭99%的微生物所需提高的温度.,在一定灭菌温度（T）下给定的Z值所产生的灭菌效果与在参比温度（ To）下给定的F值所产生的灭菌效果相同时所相当的时间。常用于干热灭菌，单位：min。 F = t 10,灭菌参数,3.F值,TT0,Z,在一定灭菌温度（T）、Z值为10所产生的灭菌效果与121 、 Z值为10所产生的灭菌效果相同时所相当的时间。,4.F0值,灭菌参数,F0 = t 10,T-121,Z,物理F0值数学表达式：,生物F0值数学表达式：,F0=D121(lgN0-lgNt),为灭菌后预计达到的微生物残存数，即染菌度概率。,F0值,F0值仅限于热压灭菌，生物F0值相当于121热压灭菌时，杀灭容器中全部微生物所需要的时间。 F0值体现了灭菌温度与时间对灭菌效果的统一，数值更为精确、实用。 为了确保灭菌效果，应适当增加安全系数，一般增加理论值 的50%。,第二节 空气净化技术,一、概述 空气净化：是指除去空气的尘埃粒子和微生物，达到某种洁净程度的空气调节措施。 空气净化技术：采用空调净化系统，除掉空气尘埃、微生物、调节温度、湿度的综合性技术。,空气净化技术,方法：一般采用空气过滤的方式。 过滤方式：初效过滤、中效过滤和亚高效过滤或高效过滤,空气净化技术,1. 过滤方式： （1）表面过滤 （2）深层过滤 2. 过滤机理： （1）拦截作用 （2）吸附作用 3. 影响因素： 粒径、过滤风速、介质纤维直径和密实性、附尘。,二、洁净区的要求,洁净区：空气悬浮粒子浓度受控的限定空间。它的建造和使用应减少空间内诱入、产生及滞留粒子。空间内其他有关参数如温度、湿度、压力等按要求进行控制。洁净区可以开放式或封闭式。需要对环境中尘粒与微生物数量进行控制的房间，其建筑结构、装备及其使用应当能够减少该区域内污染物的引入、产生和滞留。,主要有以下四个级别： A级：高风险操作区，如灌装区、放置胶塞桶和与无菌制剂直接接触的敞口包装容器的区域及无菌装配或连接操作的区域，应当用单向流操作台（罩）维持该区的环境状态。单向流系统在其工作区域必须均匀送风，风速为0.36-0.54m/s（指导值）。应当有数据证明单向流的状态并经过验证。在密闭的隔离操作器或手套箱内，可使用较低的风速 B级：指无菌配制和灌装等高风险操作A级洁净区所处的背景区域 C级和D级：指无菌药品生产过程中重要程度较低操作步骤的洁净区,洁净区的检测标准,1、空气悬浮粒子的标准,洁净区的检测标准,2、洁净区微生物检测标准,不同制剂的空气洁净度不同,三、洁净室的气流方向,1、层流: 是指空气呈同向平行状态，又称平行流或单向流。 层流分为垂直层流与水平层流 层流达到100级 应用于无菌室或无菌操作台。,垂直层流型气流方式,水平层流型气流方式,2.乱流/紊流,具有不规则运动轨迹 主要利用稀释作用，使室内尘源产生的灰尘均匀扩散而被“冲淡” 一般采用上送下回的形式，使气流自上而下，与尘粒重力方向一致 乱流方式洁净室构造简单、施工方便，投资和运行费用较小,乱流气体示意图 （a）密集流线形散发器顶送双侧下回； （b）上侧送风同侧下回； （c）孔板顶送双侧下回； （d）带扩散板高效过滤器风口顶送单侧下回； （e）无扩散板高效过滤器风口顶送单侧下回,四、洁净室环境质量控制,建筑物要求 设施要求 人员要求 使用要求,第三节：制药用水,第一节：概述 第二节：纯化水的制备 第三节：注射用水的制备,第一节：概述,一、制药用水种类及应用,各种水的来源,1）原水（raw-water）：通常为自来水公司供应的自来水 或深井水。 2）饮用水（tap water）：天然水经过净化处理后所得的水，经常是制药用水的原水，其质量必须符合国家标准GB5749-85生活饮用水卫生标准。 3）纯化水：为原水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得的制药用的水、不含任何附加剂。 纯化水可作为配制普通药物制剂的溶剂或试验用水，不得用于注射剂的配制 。 应符合2010中国药典所收载的纯化水标准。,各种水的来源,4）注射用水：是以纯化水作为原水，经特殊设计的蒸馏器蒸馏冷凝 冷却后经膜过滤制备而得的水。 注射用水可作为配制注射剂用的溶剂。 5）灭菌注射用水：为注射用水依照注射剂生产工艺制备所得的水。 应符合2010中国药典所收载的注射用水标准 。,各种水的用途,各种水的用途,制药用水的质量要求,纯化水与注射用水质量指标,第二节纯化水的制备,一、纯化水的制备方法： 1、离子交换法 2、电渗析法 3、反渗透法,1.1 离子交换法,阴、阳离子树脂的处理,离子交换树脂柱 树脂柱的组合,工艺流程图：,离子交换法的特点： 优点：所得水化学纯度高、设备简单、节约燃料与冷却水、成本低。 缺点：除热原效果不可靠、树脂柱需再生、耗费酸碱、需定期更换破碎树脂等。,1.2 电渗析法,1.2.1 概念：在外加电场作用下，电场异性相吸，使水中阳、阴离子分别向负极和正极方向移动，透过阳、阴离子交换膜，使水中离子除去得到净化。 1.2.2 电渗析法原理,电渗析法的特点,1、较离子交换法经济，节约酸碱，常用于离子交换的前处理。 2、含盐量高的原水会令树脂很快失去活性。电渗析法可用于原水的预处理。,1.3反渗透法,1.3.1 概述 反渗透法，即膜法，是20世纪60年代发展起来的新技术 国内目前主要用于原水处理及纯化水制备 美国药典从USP19版开始收载反渗透法为注射用水制备方法 我国药典只将其作为纯化水制备方法。,1.3.2反渗透原理 1.3.3 反渗透法制备纯化水,反渗透法的特点： 1、除盐、除热源效率高，通过二级反渗透系统可以彻底除去无机离子、有机物、细菌、热源、病毒等，完全达到注射用水的标准。 2、制水过程为常温操作，对设备不会腐蚀，也不会产生水垢。 3、反渗透法制水设备体积小，操作简单、单位体积产水量大 4、制水设备及操作工艺简单，能源消耗低 5、对原水质量要求较高 一级反渗透装量能除去90-95的一价离子和98-99的二价离子，同时除去微生物和病毒，但除去氯离子的能力达不到药典的要求，因此常在反渗透后面加上混合树脂柱使氯离子的含量达到药典要求。,第三节注射用水的制备,注射用水:不含热原，专供注射的蒸馏水和高纯水。 蒸馏法是我国药典法定的制备注射用水的方法，供制备注射用水的原水必须是纯化水。 纯化水 蒸馏水机 微孔滤膜 注射用水 3.1注射用水的制备方法： 反渗透法 蒸馏法（2015年版中国药典只有蒸馏法）,蒸馏法,1、蒸馏水器 各种蒸馏水器都是利用液体遇热气化遇冷液化的原理制备蒸馏水的。 组成：蒸发锅、隔膜器、冷凝器 2、常用蒸馏水器： 1、塔式蒸馏水器 2、多效蒸馏水器 3、气压式蒸馏水器,1、塔式蒸馏水器,1、其基本结构如下图所示，主要包括蒸发锅、隔膜装置和冷凝器三部分 2、缺点：耗能大、效率低、出水质量不稳定，现已停止生产,2、多效蒸馏水器,多效蒸馏水机的性能取决于加热蒸汽的压力和效数。 压力愈大则蒸馏水的产量愈大，效数愈多则热能的利用率愈高。 多效蒸馏水机又可分为列管式和盘管式，国内常用列管式蒸馏水机。,多效式蒸发蒸馏水器示意图,多效蒸馏水器的工作原理,1、进料水（纯化水）进入冷凝器被塔5进来的蒸气预热，再依次通过塔4、塔3、塔