药剂学-03灭菌与无菌制剂

第三章灭菌制剂与无菌制剂,内容提要,概述：灭菌与无菌基本概念与原理（掌握）注射剂（掌握）输液（掌握）注射用无菌粉末（掌握）眼用液体制剂（了解）其它灭菌与无菌制剂（了解）灭菌与无菌制剂新进展（熟悉）,第一节 概述,2、灭菌法（technique of sterilization ） 杀灭或除去所有致病和非致病微生物繁殖体与芽孢的方法或技术。,基本概念：,1、灭菌（sterilization） 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与芽孢的手段。,3、无菌（sterility） 在任一指定物体、介质或环境中，不得存在任何活的微生物。,4、无菌操作法（aseptic technique） 在整个操作过程中利用或控制一定的条件，使产品避免被微生物污染的一种操作方法或控制技术。,5、防腐（antisepsis） 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。6、消毒（disinfection） 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。,一、灭菌制剂与无菌制剂的定义与分类灭菌制剂 采用某一物理、化学方法杀灭或除去所有活的微生物繁殖体和芽孢的一类药物制剂。无菌制剂 采用某一无菌操作方法或技术制备的不含任何活的微生物繁殖体和芽孢的一类制剂。,规定的无菌制剂,注射用制剂,眼用制剂,创面用制剂,手术用制剂,二、灭菌与无菌技术目的： 杀灭或除去所有微生物繁殖体和芽孢，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。,灭菌法,物理灭菌法,化学灭菌法,无菌操作法,热灭菌法,射线灭菌法,过滤灭菌法,气体灭菌法,化学药剂灭菌法,干热灭菌法,湿热灭菌法,（一）物理灭菌技术利用蛋白质和核酸遇热、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。,干热灭菌法、湿热灭菌法、过滤灭菌法、射线灭菌法。,1、干热灭菌法 在干燥环境中加热进行灭菌的技术。（1）火焰灭菌法：用火焰直接灼烧微生物达到灭菌的方法；灭菌迅速、可靠、简便；适合耐火材料的物品与用具的灭菌；不适合药品的灭菌。,（2）干热空气灭菌法用高温干热空气灭菌的方法；适合耐高温的玻璃和金属制品、不允许湿气穿透的油脂类、耐高温的粉末化学药品的灭菌；不适合橡胶、塑料及大部分药品的灭菌；,在干燥状态下热穿透力较差，而微生物的耐热性较强，须长时间受高热才能达到灭菌目的，因此干热空气灭菌法采用的温度比湿热灭菌法高。1601700C（120min） 1701800C（60min） 2500C （45min）评价：F0 值、致死率、生物指示剂设备：干热灭菌柜、隧道灭菌系统,干热灭菌柜,链条式隧道灭菌系统,2、湿热灭菌法用饱和蒸气、沸水或流通蒸气进行灭菌的方法。蒸气潜热大，穿透力强，易使蛋白质变性或凝固，灭菌效率比干热灭菌法高，是制剂生产中最常用的方法。,热压灭菌法、流通蒸气灭菌法、煮沸灭菌法、低温间歇灭菌法。,（1）热压灭菌法用高压饱和水蒸气加热杀灭微生物的方法；效果强、可靠，能杀灭所有细菌繁殖体和芽孢；适合耐高温、高压的所有药物制剂与用具；,热压灭菌条件,影响热压灭菌效果的因素（1）微生物的种类与数量 芽孢繁殖体衰老体 数量少，灭菌时间短,（2）蒸汽性质,（3）药品性质和灭菌时间温度高、时间长、药品被破坏可能性大设计温度和时间时考虑药品的稳定性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,（4）其它pH值：中性环境耐受力强碱性酸性营养成分：,卧式热压灭菌柜,高压蒸汽灭菌器,热压灭菌柜使用注意事项1）必须使用饱和蒸气；2）必须排尽灭菌柜内空气；3）灭菌时间以全部药液温度达到所要求温度 时开始计时；4）灭菌完毕后先停止加热，逐渐减压至0，放 出柜内蒸气稍打开灭菌柜，10-15min后全 部打开。,（2）流通蒸气灭菌法常压下采用1000C流通蒸气加热杀灭微生物的方法；30-60min；适合消毒、不耐高热制剂的灭菌；不能保证杀灭所有芽孢（非可靠灭菌法）。,（3）煮沸灭菌法将待灭菌物置于沸水中加热灭菌的方法；30-60min；效果差，常用于注射器、注射针等器皿消毒；必要时加抑菌剂：三氯叔丁醇、甲酚、氯甲酚等。,（4）低温间歇灭菌法将待灭菌物置60-800C的水或流通蒸气中加热60min杀灭微生物繁殖体后，在室温置24h，让芽孢发育成繁殖体再加热灭菌，如此反复多次，直至杀灭所有芽孢；适合不耐高温、热敏材料和制剂的灭菌；费时、工效低、效果差，必要时加抑菌剂。,3、过滤灭菌法采用过滤法除去微生物的方法；机械除菌方法（除菌过滤器），要求过滤效率高、滤材与滤液中成分不发生交换、易清洗、操作方便等；适合对热不稳定药物制剂的灭菌；滤孔芽孢体积（0.5m），常用0.22m或0.3m微孔滤膜和G6垂熔玻璃滤器。,乙酸硝酸纤维微孔滤膜,折叠滤芯,4、射线灭菌法采用辐射、微波和紫外线杀灭微生物和芽孢的方法。（1）辐射60Co、 137Cs的射线，2.5104Gy；适合热敏材料和制剂灭菌，不升温、穿透力强、灭菌效率高。设备贵、有危险性、可能降低某些药效或产生毒性物质。,60Co射线仪,（2）微波采用微波（300MHz300kMHz）照射产生的热量杀灭微生物和芽孢的方法；适合液体、固体物料，且对固体有干燥作用；表里一致加热，低温、常压、高效、快速（2-3min）、低能耗、无污染、易操作、易维护、产品保质期长（延长1/3以上）；机制：热效应（蛋白质变性）、非热效应（生物效应，干扰正常新陈代谢）。,工业微波炉,（3）紫外线用紫外线照射杀灭微生物和芽孢的方法；200300nm，最强254nm，表面灭菌；核酸蛋白变性、产生臭氧；适合照射物表面、无菌室空气、蒸馏水灭菌，不适合药物制剂灭菌；存在危险性。,（二）化学灭菌法用化学药品直接作用于微生物而将其杀灭的方法。对微生物具有触杀作用的化学药品称杀菌剂，有气体型、液体型；对繁殖体有效，对芽孢无效；灭菌效果取决于微生物的种类、数量、物体表面光洁度或多孔性、杀菌剂的性质；目的：减少微生物的数目，控制一定的无菌状态。,1、气体灭菌法采用气态杀菌剂进行灭菌的方法；环氧己烷、甲醛、丙二醇、甘油、过氧乙酸等；适合环境消毒、不耐热器具、设备等；不适合对产品质量有损害场合，注意残留杀菌剂与药物的相互作用。,2、药液灭菌法采用杀菌剂溶液进行灭菌的方法；其它灭菌法的辅助措施；适合皮肤、无菌器具和设备消毒；75%乙醇、1%聚维酮碘溶液、0.1%0.2%苯扎溴铵（新洁尔灭）溶液、酚或煤酚皂溶液等。,（三）无菌操作法指整个过程控制在无菌条件下进行的一种操作方法；适合不耐热药物的注射剂、眼用制剂、皮试液、止血海绵、创伤制剂等；按此法制备的产品一般不再灭菌，耐热品可进行再灭菌；灭菌的产品，其生产过程一般采用无菌操作。,1、无菌操作室的灭菌1）甲醛熏蒸法：连续送蒸气3h，密闭12-24h；湿度60%，温度250C；25%氨水加热；排风，通入无菌空气排尽甲醛。,2）紫外线灭菌：无菌室常规方法3）液体灭菌：无菌室辅助灭菌方法2、无菌操作无菌操作室、层流洁净工作台、无菌操作柜等场所；所用一切物品进行灭菌；操作人员更换已灭菌、洁净的穿戴物品。,洁净工作台,无菌操作室,（四）灭菌参数（F值、F0值）1、D 值（Decimal reduction time ） 在一定温度下，杀灭90%微生物（或残存率为10%）所需的灭菌时间。,dNt,dt,=,- kt,Nt,=,N0 e,-kt,logNt,=,logN0,2.303,kt,D = t =,2.303,k,（log100 log10）,D值即降低被灭菌物中微生物数至原来的1/10，或降低一个对数单位（log100降至log10）所需的时间，也就是logN0- logNt = log100 log10 = 1时的t值。,在一定灭菌条件下，不同微生物具有不同的D值；同一微生物在不同灭菌条件下，D值不同；D值随微生物种类、环境和灭菌温度变化而变化。,不同灭菌方法不同微生物的D值,2、Z 值 降低一个logD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。,Z =,T2 T1,logD2 logD1,D2,D1,=,10,T2 T1,Z,设Z=100C，T1=1100C，T2=1210C，则 D2=0.079D1,不同溶液中测定的嗜热脂肪芽孢杆菌的Z值,3、F 值 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（T0）下给定的Z值所产生的灭菌效果相同时所相当的时间（equivalent time），F值常用于干热灭菌，以min为单位。,F = t10,T T0,Z,4、F0 值 在一定温度（T）、Z值为100C时所产生的灭菌效果与1210C、Z值为100C时所产生的灭菌效果相同时所相当的时间，仅限于热压灭菌。,F0= t10,T 121,Z,F0 = D121（logN0 - logNt）影响F0值的因素1）容器大小、形状及热穿透性等；2）灭菌产品溶液性质、充填量等；3）容器在灭菌器内的数量及分布等。,测定F0值时应注意的问题：1）选择灵敏度高、重现性好、精密度为 0.10C的热电偶，并校正；2）将热电偶的探头置于被测样品内部；3）对灭菌工艺和灭菌器进行验证，灭菌器 内热分布应均匀，重现性好。,保证灭菌效果的措施：严格控制原/辅料质量和环境条件，尽量减少微生物污染；采取各种有效措施使每一容器的含菌数控制在一定的水平以下（一般10）；计算、设置F0值时，适当考虑增加安全系数，一般增加理论值的50%。,三、空气净化技术（一）概述空气净化是指以创造洁净空气为目的的空气调节措施，分工业净化和生物净化。空气净化技术是指为达到某种净化要求所采用的净化方法。工业净化是指除去空气中悬浮的尘埃粒子，以创造洁净的空气环境。,生物净化是指不仅除去空气中的尘埃粒子，而且要求除去微生物等，以创造洁净的空气环境。如制药工业、生物学实验室、医院手术室等。,（二）洁净室空气净化标准1、含尘浓度：单位体积（L）空气中所含粉尘的个数或毫克量。2、净化方法1）一般净化：以温度、湿度为指标，采用初 效过滤器；2）中等净化：温度、湿度、含尘量（0.15- 0.25mg/m3，1.0m）为指标，采用初、 中效二级过滤。,3）超级净化：除温度、湿度外，对含尘量 和尘埃粒子有严格要求，含尘量采用计 数浓度，必须经过初、中、高效过滤器 三级过滤才能满足要求。,3、洁净室的净化度标准,洁净级别 尘粒数（粒/升） 温度（0C） 相邻级别 湿度% 菌落数 粒径0.5m 室间压差100 3.5 110000 350 1826 正压 4060 3100000 3500 10100000 35000 /,GMP标准,（三）浮尘浓度测定方法与无菌检查法1、浮尘浓度测定方法光散射式粒子计数法滤膜显微镜计数法光电比色计数法2、无菌检查法直接接种法薄膜过滤法,（四）空气净化技术 洁净室空气净化技术一般采用空气过滤法，当含尘空气通过多孔过滤介质时，粉尘被微孔截留或孔壁吸附，达到与空气分离的目的，是空气净化中经济有效的关键措施之一。,1、过滤方式表面过滤：指大于过滤介质微孔的粒子被截留在介质表面，使其与空气得到分离的方法。醋酸纤维素、硝酸纤维素等微孔滤膜，用于无尘、无菌洁净室等高标准空气的末端过滤。,深层过滤：指小于过滤介质微孔的粒子被吸附在介质内部，使其与空气分离的方法。玻璃纤维、天然纤维、合成纤维、粒状活性碳、发泡性材料等，不用于末端过滤。,2、空气过滤机理与影响因素1）过滤机理拦截作用：（表面过滤）吸附作用：（深层过滤）2）主要影响因素粒径：粒径大（易除去）过滤风速：风速大、吸附强、扩散弱； 风速小、扩散强、易吸附。,介质纤维直径与密实性：纤维细、密实，拦截作用强附尘：沉积增加、拦截增强,3、空气过滤器及特性（1）空气过滤器板式：初效过滤，置于上风侧的新风过滤，除去5m的浮尘，延长中、高效过滤器的寿命。契式和袋式：中效过滤，除去1m的浮尘，置于高效过滤器前。折叠式：高效过滤，除去1m的浮尘，0.3m粒尘的过滤效率99.97%。置通风系统末端（中级保护下），效率高、阻力大、不能再生、有方向性。,板式过滤器,契式过滤器,袋式过滤器,折叠式过滤器,（2）空气过滤器的特性过滤效率()：评价除尘能力主要参数之一。 = (C1 C2)/C1 = 1- (C2/C1)穿透力(K)和净化系数(KC)： K=C2/C1 = 1-， KC = 1/K = C1/C2容尘量：阻力增大至最初的2倍，或过滤效率降低至初值的85%以下的积尘量。（四）洁净室的设计（自学）,四、冷冻干燥技术把含有大量水分的物料预先进行降温冻结成冰点以下的固体，在真空条件下使冰直接升华，以水蒸气形式除去，得到干燥产品的技术（升华干燥）。,冷冻干燥原理 升高温度或降低压力破坏气固两相平衡，使整个系统朝冰气方向进行。,0C,mmHg,760,4.597,O,B,C,A,X,Y,S,R,Z,W,V,U,0,100,气,冰,-40,0,板温,产品温度,温度,时间,冷冻干燥曲线,冷冻真空干燥机,冷冻干燥机,真空干燥机,流化床干燥机,喷雾干燥机,第二节 注射剂（injection）,一、概 述注射剂是专供注入机体内的一种制剂。包括灭菌或无菌溶液、乳浊液、混悬液及临用前配成液体的无菌粉末等；药物+溶剂+附加剂+特制容器注射给药是最广泛的该药途径，对抢救用药尤为重要。,（一）注射剂的分类溶液型：水溶液、油溶液混悬型：水难溶性或要求延效的药物乳剂型：水不溶性药物注射用无菌粉末：无菌操作、冻干,（二）给药途径皮内注射（id）皮下注射（sc）肌肉注射（im）静脉注射（iv）脊柱腔注射动脉内注射其它：心内注射、关节内注射、滑膜腔内注射、穴位注射、鞘内注射等。,（三）注射剂的特点药效迅速，作用可靠可用于不宜口服给药的患者可用于不宜口服的药物发挥局部定位作用注射给药不方便，注射时疼痛制造过程复杂，生产费用较大，价格较高,（四）注射剂的质量要求无菌无热原澄明度：无肉眼可见浑浊或异物安全性渗透压：等渗pH：7.4，一般控制在4-9稳定性降压物质,二、注射剂的处方组成（一）注射用原料符合药典或国家药品标准防止批间差异，需做小样试制并检验合格,（二）注射用溶剂1、注射用水纯化水经蒸馏灭菌注射用水：灭菌纯化水：原水经蒸馏、离子交换法、反渗透法或其它适宜方法制得的供药用的水。,离子交换纯水设备,反渗透原理与装置,2、注射用油植物油：麻油、茶油、花生油、玉米油、橄榄油、棉籽油、豆油、蓖麻油、桃仁油等油酸乙酯：苯甲酸苄酯：3、其它注射用非水溶剂乙醇、丙二醇、聚二乙醇、甘油、二甲基乙酰胺等,（三）注射剂主要附加剂增加药物的理化稳定性增加主药的溶解度抑制微生物生长，特别是多剂量注射剂减轻疼痛或对组织的刺激性常用：pH和等渗调节剂、增溶剂、局麻剂、抑菌剂、抗氧化剂等。,（四）注射剂的等渗与等张调节等渗溶液：与血浆渗透压相等等张溶液：渗透压与RBC膜张力相等0.9%氯化钠、5%葡萄糖等渗渗透压调节方法：冰点降低数据法、氯化钠等渗当量法,冰点降低数据法（表3-5） W = （0.52 - a）/bW：需加入等渗调节剂的百分含量a ：药物溶液的冰点下降度数b ：用以调节的等渗剂1%溶液的冰点下降度 数,氯化钠等渗当量法 与1g药物呈等渗的氯化钠质量。等张调节 加氯化钠、葡萄糖。,第三节 注射剂的制备,一、注射剂的制备工艺流程原辅料与容器的前处理称量配制过滤灌封灭菌质量检查包装,二、注射用水的质量要求及制备（一）注射用水的质量要求蒸馏水或去离子水蒸馏（重蒸水）氯化物、硫酸盐、钙盐、硝酸盐、亚硝酸盐、二氧化碳、易氧化物、不挥发物、重金属等符合规定pH为5.0-7.0，氨不超过0.00002%，热原符合规定，制备后12h内使用。,（二）注射用水的制备原水处理蒸馏,自来水细过滤器电渗析或反渗透阳离子交换脱气塔阴离子交换混合树脂,多效或气压蒸馏水机热贮水器（800C ）注射用水,纯净水制备流程图,离子交换示意图,电渗析设备,反渗透原理图,反渗透装置,塔式蒸馏水器,多效蒸馏水器,三、热 原（pyrogen）注射后能引起人体特殊致热反应的物质。1、热原的性质1）耐热性：600C/1h或1000C不受影响， 2500C/30-45min 2000C/60min 1800C/2-4h,2）过滤性：1-5nm，一般过滤器或微孔滤膜 均可通过，可被活性碳吸附。3）水溶性：磷脂+多糖4）不挥发性：可随水蒸气带入蒸馏水5）其它：可被强酸、强碱、强氧化剂、超声 波、某些表面活性剂等破坏。,2、热原的主要污染途径注射用水原辅料容器、用具、管道与设备等制备过程与生产环境输液器具,3、热原的去除方法高温法：2500C，30min酸碱法：重铬酸钾硫酸、氢氧化钠吸附法：活性碳，0.05%-0.5%（W/V）离子交换法：凝胶过滤法：二乙氨基乙基葡聚糖反渗透法：三醋酸纤维膜超滤法：3.0-15nm超滤膜其它方法：二次以上湿热灭菌、提高灭菌温度和时间、微波等,四、注射剂的制备（一）原辅料的准备符合中国药典中杂质与含量限度在大生产前小样试制，检验合格方可使用加强质量控制和检验、安全性试验正确计算原（辅）料用量,（二）注射容器的处理1、安瓿瓶的种类与式样硬质中性玻璃1、2、5、10、20ml曲颈易折（色环、点刻痕）无色、琥珀色,2、安瓿质量与注射剂稳定性的关系无色透明膨胀系数低、耐热性高熔点低无气泡、麻点、砂粒足够的物理强度高度的化学稳定性,3、安瓿的检查按药典要求严格检查物理检查：外观、尺寸、应力、清洁度、热稳定性化学检查：耐酸、碱、中性检查装药试验,4、安瓿的切割与圆口瓶口整齐、无缺口、裂口、双线、长短符合要求强烈火焰喷烘颈口截面，熔融光滑,5、安瓿的洗涤离子交换水、0.5%醋酸水灌瓶蒸煮喷淋式、气水喷射式、超声波洗涤机组,安瓿熔封机,安瓿灌封机,安瓿洗、烘、灌、封机,超声安瓿洗涤机,6、安瓿的干燥与灭菌120-1400C烘箱内干燥需无菌操作或低温灭菌：1800C/1h隧道式烘箱：红外线、2000C电热红外线：3500C远红外线：氧化钛、氧化锆等，250-3000C 效率高、质量好、干燥速度快、 节能,隧道式烘箱,（三）注射液的配制与过滤1、注射液的配制配制用具的选择与处理配制方法：浓配法、稀配法,注意事项洁净环境，无菌剧毒药品的称量、校核不稳定药物注意调配顺序，控制温度、避光等不易滤清的药液加0.1-0.3%活性碳处理（一级针用碳、对药物的吸附、酸性时吸附较强，碱性时脱吸附，用酸碱处理）油性注射液：油经1500C/1-2h干热灭菌,2、注射液的过滤表面过滤、深层过滤影响过滤因素：压力、孔径、过滤面积、粘度、毛细管长度增加过滤的方法：加压或减压、加温、预滤、使颗粒变粗等过滤介质：惰性材料、不与滤液反应、不吸附有效成分、耐酸、耐碱、耐热、适用各种溶液、阻力小、滤速快、反复应用易清洗、足够的机械强度、价廉易得。,滤纸、脱脂棉、织物、烧结金属、多孔塑料、垂熔玻璃、多孔陶瓷、微孔滤膜助滤剂：硅皂土、活性碳、滑石粉、纸浆等过滤装置：普通漏斗、垂熔玻璃滤器、砂滤棒、板框式压滤机、微孔滤膜过滤器,多孔陶瓷过滤管,砂滤棒,微孔滤膜过滤器,微孔滤膜过滤器的优点：孔径小，截留能力强，利于提高澄明度孔径大小均匀，不易出现泄漏现象过滤面积、颗粒大小相同时，快40倍无介质迁移，不影响pH，不滞留药液滤膜用后弃去，不造成交叉污染缺点：易堵塞、有些化学性质不稳定,（四）注射剂的灌封拉封、顶封手工、机械灌装药液注意：剂量准确、药液不沾瓶、通惰性气体常见的问题：剂量不准、封口不严,（五）注射液的灭菌与检漏灭菌和药物稳定性同时考虑1-5ml，流通蒸气1000C/30min 10-20ml，1000C/45min F08检漏：0.05%曙红或亚甲蓝溶液,五、注射剂的质量检查1、澄明度检查2、热原检查3、无菌检查4、其它：降压物质、异常毒性、pH、刺激 性、过敏试验、抽针试验等,第四节 输液（infusion solution）,由静脉滴注输入体内的大剂量（100ml以上）注射液。玻璃、塑料瓶或袋，不含防腐剂、抑菌剂质量要求高,二、输液的分类与质量要求1、分类与临床用途电解质输液营养输液胶体输液含药输液,2、质量要求除含量、色泽、pH等外无菌、无热原、澄明度尤为重要渗透压过敏反应、降压物质不得添加任何抑菌剂,第四节 输液（in