灭菌的方法及注意事项.ppt

1 1 Sterilization灭菌 AGeneralDiscussionfromCGMPPerspective从CGMP角度的综合讨论 2 2 Outline讨论纲要 PARTITerminology专业用词的定义GMPRequirementsinTheManufactureofSterilePharmaceuticalProducts无菌药品生产过程中GMP的基本要求PARTIIFacilityDesign生产设施的设计HVACSystem空调系统EnvironmentalMonitoring EM 环境的监视PharmaceuticalWater制药用水Cleaning Sanitation清洁消毒Personnel无菌区操作人员PARTIIIMethodsofsterilization灭菌方法SterileProductionandvalidation无菌生产和验证TheTrendofSterileProduction无菌产品生产趋势 3 PresentationOutline概要 USRegulations美国法规MoistHeatSterilization湿热灭菌DryHeat Depyrogenation干热 去热原法SterilizationProcessValidation灭菌工艺验证OtherSterilizationMethods其他灭菌方法 4 CodeFederalRegulation美国联邦法规 211 84 c 3 sterileequipment灭菌设备Sterileequipmentandasepticsamplingtechniquesshallbeusedwhennecessary必要时应使用灭菌设备和无菌取样技术 211 94 c and d sterilized c Drugproductcontainersandclosuresshallbecleanand whereindicatedbythenatureofthedrug sterilizedandprocessedtoremovepyrogenicpropertiestoassurethattheyaresuitablefortheirintendeduse 药品容器和密封系统应清洁并根据药品的性质和要求 进行灭菌 除热原过程以确保预期的用途 d Standardsorspecifications methodsoftesting and whereindicated methodsofcleaning sterilizing andprocessingtoremovepyrogenicpropertiesshallbewrittenandfollowedfordrugproductcontainersandclosures 应建立并执行对药品容器和密封系统的规格或质量标准 测试方法 清洁方法 灭菌和除热原过程的相关书面程序 5 CodeFederalRegulation美国联邦法规 211 113 a and b sterilization灭菌 a Appropriatewrittenprocedures designedtopreventobjectionablemicroorganismsindrugproductsnotrequiredtobesterile shallbeestablishedandfollowed 应该建立并执行用于防止非无菌药品被致病菌污染的相关书面程序 b Appropriatewrittenprocedures designedtopreventmicrobiologicalcontaminationofdrugproductspurportingtobesterile shallbeestablishedandfollowed Suchproceduresshallincludevalidationofanysterilizationprocess 应该建立并执行用于阻止无菌药品被致病菌污染的相关书面程序 这些程序应包括任何无菌工艺的验证 6 CodeFederalRegulation美国联邦法规 211 167 a testing a 测试Foreachbatchofdrugproductpurportingtobesterileand orpyrogen free thereshallbeappropriatelaboratorytestingtodetermineconformancetosuchrequirements Thetestproceduresshallbeinwritingandshallbefollowed 对无菌和 或无热原的每批药品应进行相应的实验室测试以确定其与符合要求 测试程序应有书面文件并遵照执行 7 SterilizationMethods灭菌方法 MoistHeat 湿热Fordrugsanddevices Themodeofactionisproteindenaturation 用于药品和设备 作用方式是使蛋白质变性DryHeat 干热Fordepyrogenationandequipmentsterilization Themodeofactionisproteindenaturation用于去热原和设备灭菌 作用方式是使蛋白质变性EthyleneOxide 氧化乙烯Primarilyfordevices Themodeofactionisalkylationofnucleicacids 主要用于设备 作用方式是使核酸烷基化Radiation 辐射Primarilyfordevices ThemodeofactionisDNAstrandbreakage主要用于设备 作用方式是使DNA链破坏Othermethods 其他方法 8 Bioburden生物负荷 Definition 定义Populationofviablemicroorganismsonorinaproductand orapackage产品和 包装上的活性微生物的数量和类型Mixtureoforganisms有机物混合Indigenousmicroflora地方微植物群Needstobeinactivatedbysterilization需灭菌失活 9 Bioburden生物负荷 BioburdenSources生物负荷来源Environment环境Productcontactsurface personnel air产品接触表面 人员 空气Materials材料Water rawmaterials plastic paper水 原材料 塑料 纸张CharacteristicsofBioburden生物负荷特点Typesofmicroorganisms微生物类型Resistancetosterilizationprocess对无菌工艺的耐受Numberoforganisms有机物数量 10 BiologicalIndicator BI 生物指示剂 Microbiologicaltestsystemprovidingadefinedresistancetoaspecificsterilizationprocess微生物测试系统对指定灭菌工艺有明确抵抗性 Acharacterizedpreparationofspecificmicroorganismsresistanttoaparticularsterilizationprocess某一确定的微生物 指示剂 应具有对某一特定灭菌工艺的抵抗性 11 TypicalBiologicalIndicators典型生物指示剂 Moistheatsterilization湿热灭菌GeobacillusstearothermophilusBacillusstearothermophilusDryheatandEOsterilization干热和环氧乙烷灭菌BacillusatrophaeusBacillussubtilisvar niger 12 FormsofBiologicalIndicators生物指示剂形式 Strips discsinglassineenvelopes在透明纸信封里的条形板 光盘Strips discs条 光盘Self contained独立包装的Ampoules安瓶Stripswithmedium中号条形板Liquidsuspension液体悬浮液Metal金属Fiberglass玻璃纤维 13 ChoiceofanAppropriateBI相关生物指示剂的选择 Sterilizationprocess灭菌工艺Cycledesignmethod循环设计方法Productbioburden产品生物负荷Population数量Resistance抵抗性 14 BIsPreparedbyUser生物指示剂的准备 Performance性能Resistance抵抗性Population数量Purity纯度D valueD值Recoverymethods恢复方法Storagerequirements储存要求 15 BiologicalIndicatorUse生物指示剂使用 PlaceBIwithin把BI放进Product产品Package包装Sterilizerloadtomonitorprocess灭菌器负荷以监视灭菌工艺Exposetosterilizingconditions暴露在灭菌状态RemoveBIandtest移除BI和测试Countsurvivors生存数量的计算Growth nogrowthresponse生长 无生长反应 16 D valueD值 TheDvalueisthetime usuallyinminutes requiredtoachieveinactivationof90 oronelogarithm ofapopulationofthetestmicroorganismatspecifiedconditions D值是在特定条件下微生物数量降低的90 或一对数 所用的时间 通常是以分钟为单位的 BacillusstearothermophilushasaDvalue 嗜热脂肪芽胞杆菌的D值2minat121oC20minat110oC0 2 0 3minat130oCOfalltheaspectsofsterilizationvalidation theDvalueisperhapsthemostimportant ValidatingaprocesswithoutconsiderationoftheDvalueislargelyineffectiveandisnotacceptablefromCGMPperspective灭菌验证中 D值可能是最重要的 不考虑D值的验证过程多半是无效的且不被CGMP接受 17 Z valueZ值 Z value numberofdegreesoftemperaturerequiredfora1logarithmchangeintheD valueZ值 D值1对数改变需要的温度数Z 1 slopeofthethermalresistancecurveZ 1 热阻力曲线斜率whereSlope logarithmicchangeinD value changeintemperature斜率 D值上对数的改变 温度的改变 18 ImpactofZ valueZ值的影响 Whenz valueissmall considerablylessinactivationwillresultbelowreferencetemperatureandconsiderablymoreabovethereferencetemperature当Z值较小时 较低程度的失活将导致温度低于参考温度 较大程度的失活将导致温度高于参考温度 19 TypicalTemperatureProfiles典型温度分布 20 TypeofSterilization灭菌类型 MoistHeatSterilization湿热灭菌 21 MoistHeatSterilization湿热灭菌 Characteristics 特征Wellunderstoodandwellcharacterizedprocess firstvalidatedprocessinpharmindustry湿热灭菌是一已被很好地理解并描述灭菌工艺 也是在制药工业中第一个被验证的灭菌工艺Suitableforawidevarietyofapplications适合于较大应用范围Equipmentisreadilyavailable设备很容易从市场购买到Costonaperusebasisislow每次使用基准花费低 22 MoistHeatSterilization湿热灭菌 Applications 应用Terminalsterilizationofparentalproduct注射剂的终端灭菌Sterilizationofequipmentandcomponentsforuseinasepticfilling无菌灌装线上设备和配件的灭菌Sterilizationoflaboratorymaterials实验室用材料的灭菌In situsterilizationofprocesspipingandequipment SIP 工艺管道和设备在线灭菌 23 BasicTypesofMoistHeatSterilization湿热灭菌基本类型 Saturatedsteam饱和蒸汽Autoclaves self closing 高压灭菌柜 半封闭 SIP在线灭菌Superheatedwater过热水Spray喷雾Submerged浸没的SIP在线灭菌Steam air mixture SAM 水蒸气 空气混合物 24 BasicElementsofSterilizationProcessValidation灭菌工艺验证的基本元素 Emptyvesselheatdistribution空容器热分布Heatdistributionandpenetration热分布和渗透3 Microbiologicalchallenges微生物挑战 25 SteamSterilizationValidation Prerequisites蒸汽灭菌验证 前提 OQforanautoclave 高压灭菌柜运行确认Emptychambertemperaturemappingwithin 1 0oCofthemean空腔体温度分布图在平均值的 1 0oC内Chamberintegritytest noleaking 腔体完整性测试CertificationofHEPAfiltrationontheairusedtobreakvacuumorintegritytestingoftheventfilter用于隔断真空或通气过滤器完整性测试的空气HEPA过滤认证RequirementsforSIP在线灭菌要求Temperaturemapping温度分布图Anintegritytest whereappropriate相关完整性测试UseofBI生物指示剂的使用Allcriticalinstrumentsmustbecalibrated所有关键仪器需校验 26 SteamSterilizationValidation Prerequisites蒸汽灭菌验证 前提 Acceptabletestresultsfornon condensablegases super heatedsteamanddrynessshouldbeobtainedforthecleansteamusedfortheautoclave SIP应获得用于高压灭菌柜 SIP的洁净蒸汽中的不凝气体 过热蒸汽及干燥度的可接受测试结果5 ToolsfortheconductofthePQstudy 进行PQ研究的工具BIwith106sporesandknownDandZvaluesBI有106个孢子 已知D值和Z值Temperaturesensors温度传感器Recordingdevicecapableofsupporting 12tempsensorswithanaccuracyof 0 5oC recordingdataeveryminuteorless记录设备能支撑 12温度传感器 精度 0 5oC 每分钟或间隔更短时间记录数据Meansofintroducingtempsensorsintotheautoclave SIP将温度传感器导入高压灭菌柜 SIP的方法 27 SteamSterilizationValidation PreparationofPQprotocol蒸汽灭菌验证 PQ方案的准备 Aprotocolshallbepreparedfor 对于下列各项应建立方案 Newautoclave SIP新高压灭菌柜 SIPNewloadingpatternsorproductconfigurations新装料方式或产品配置Changestoexistingpatterns对现有装料方式的变更Changestooperationcycleparameters对运行周期参数的变更Majorchangetoequipmentasdirectedbychangecontrol变更控制要求的设备主要变更 28 SteamSterilizationValidation PreparationofPQprotocol蒸汽灭菌验证 PQ方案的准备 Theprotocolmayinclude 方案可能包括 Objectivesofthevalidationstudy验证研究的目的Identificationanddescriptionofthesterilizeranditsprocesscontrols灭菌器的识别和说明及工艺控制IdentificationofSOPsfortheprocessequipment工艺设备SOP的识别DescriptionoforSOPreferenceforinstrumentcalibrationprocedures仪器校验程序的说明或SOP参考Identificationofcalibrationproceduresfortemp monitoringequipment whichincludeatwopointpre runcalibrationandapost runverificationforeachrun温度监测设备校验程序的识别 包括一个两点预运行校验和每次运行后的确认Processparameteracceptancecriteria工艺参数的验收标准 29 SteamSterilizationValidation PreparationofPQprotocol蒸汽灭菌验证 PQ方案的准备 Adescriptionofthefollowing 以下说明Biodurdendeterminationstudies生物负荷确认研究Emptychamberheatdistributionstudies 1oC 空腔体热分布研究 1oC Loadedchamber includingLoadconfiguration maxladingandminloading heatpenetrationstudies满载腔体 包括装载配置 最大和最少 热穿透研究Containermappingstudies maynotneededif 100mL 容器分布图研究 如果容量 100mL 可能不需要 Microbiologicalchallengestudies微生物挑战研究Evaluationofdrugproductcoolingwater whereapplicable 药品冷却水评估 若适用 Evaluationofventfiltermembranesassociatedwiththesterilizer与灭菌器相关的通气过滤膜的评估 30 SteamSterilizationValidation PreparationofPQprotocol蒸汽灭菌验证 PQ方案的准备 4 Descriptionofthetempsensorplacementwithintheload在负荷范围内温度传感器位置的说明Onenexttothetempcontrollingsensorforautoclave 一1个接近高压灭菌柜的温度控制传感器NLT12sensorsforautoclave不少于12个传感器用于高压灭菌柜NLT3sensorsforSIP不少于3传感器用于在线灭菌Ifthetempcontrollingsensorisnotinthedrain anadditionalsensorshallbeplacedinthedrain如果温度控制传感器不在排水口中 应置另一个传感器于排水口中Aminimum ofsensorsmeetingthecalibrationandverificationshallbeestablished Anysensorthatfailattheendofthestudyshallbeinvestigated Anysensorlocatednexttothetempcontrollingsensororinthedrainshallmeetthepreandpostcalibrationaspartoftheacceptancecriteriaforasuccessfulrun应建立符合校验和验证的最少 传感器 最终任何传感器的失败应调查研究 任何临近温度控制传感器或在排水口的传感器应符合预校验和后校验 这是成功运行的验收标准的一部分 31 SteamSterilizationValidation PreparationofPQprotocol蒸汽灭菌验证 PQ方案的准备 5 Acceptancecriteriafortemp pressure Fowhereappropriate vacuumanddestructionsofBIs温度压力 相关Fo 真空及生物指示剂灭活的验收标准6 Arequirementfor3consecutive successfulruns3次连续成功运行的要求Thedrainisthecoldestpointandisoutsideofthesterilizationzone notincludedinthecalculationofmeanchambertemperatureandnotsubjecttochamberdistributionrequirement 排水口是最冷点 在灭菌区外 且不包括在平均腔体温度计算内 不受限于腔体分布要求Thermocouplesshouldbeplacedatthesamelocationforemptychamberandloadedchamberheatdistributionstudies 热电偶应置于相同位置 进行空腔体和满载腔体热分布研究Uniformityisexpectedonlyatthesteadystate 仅在稳定状态下要求均一性 32 SteamSterilizationValidation ExecutionofPQ蒸汽灭菌验证 PQ执行 1 Temperaturesensorshall 温度传感器应 Forheatpenetrationdata belocatedsuchthattheypenetratetheequipment ortheproductcontainerandareimmersedintheproduct对于热穿透数据 应置于能穿透设备或产品容器处 并包含在产品中Forheatdistributiondata beevenlydistributedwithintheloadorsystemandshallnotcontactmetalsurface对于热分布数据 平均分布在负荷范围内或系统中 且不能接触金属面2 TheBIshall 生物指示剂应 Beplacednearthetipofthetemperaturesensorusedforpenetration置于靠近用于穿透的温度传感器的顶端IncludetheidentificationthatlinkstothenumberoftheappropriatetemperaturesensoroftheBI包括与相关BI温度传感器数量有关的识别TheDvalueoftheBIshallbedeterminedintheproductBI的D值应在生产中确定 33 SteamSterilizationValidation ExecutionofPQ蒸汽灭菌验证 PQ执行 TheautoclaveshallbeloadedandoperatedinaccordancewithSOP高压灭菌器应按照SOP进行装载并运行Using121 1oCasthebasetemperatureand10oCastheZ value Foshallbecalculated121 1oC作为基底温度 10oC作为Z值 Fo应为计算值AcceptancecriteriashallbebasedonnogrowthonexposedBIsandgrowthonthepositivecontrolBI验收标准应依据暴露的BI上未生长和阳性控制BI上的生长Failuretomeetacceptancecriteriashallrequirecycleparametermodifications loadpatternmodificationand orequipmentrepairs corrections未达到验收标准应要求周期参数变更 负荷曲线图变更和 或设备修理 修正 34 CaseStudy实例分析AutoclaveSterilizationValidation高压蒸汽灭菌验证 Table1AcceptanceCriteriaofEmptyChamberHeatDistribution表1空腔体热分布验收标准 35 CaseStudy实例分析AutoclaveSterilizationValidation高压蒸汽灭菌验证 Table2AcceptanceCriteriaforHeatDistribution表2热分布验收标准 36 CaseStudy实例分析AutoclaveSterilizationValidation高压蒸汽灭菌验证 Table3AcceptanceCriteriaforHeatPenetration表3热分布验收标准 37 DryHeatSterilization干热灭菌 Depyrogenation去热原 38 TerminologyandDefinitions术语和定义 Pyrogen Feverproducingsubstance endotoxin viruses fungi toxinfromgram andgram bacterials peptiglycan热原 热产生的物质 内毒素 病毒 真菌 革兰氏阳性和阴性细菌产生的毒素 肽糖Endotoxin Componentfromoutermembraneofgram bacterial mostpotentpyrogens LPSinstructure内毒素 革兰氏阴性细菌外膜的成分 大多数有效热原 结构中的LPSEnvironmental complexofprotein carbohydrate lipid 环境 复合蛋白质 碳水化合物 脂类Purified lipopolysacchride usedinendotoxinstandards提纯后 脂多糖 用于内毒素标准 39 SourcesofPyrogeninParenterals注射用药热原的来源 Watersystemsandresincolumns水系统和树脂交换柱APIsproducedwithoutendotoxinremoval生产API而未除内毒素API excipientsfromnaturalsources来自自然源的API 赋形剂Manufacturingequipment生产设备Anywheregram microbesaregrowingorhavebeengrowing革兰氏阴性细菌生长或曾生长的任何地方 40 Depyrogenation去热原 AprocesstoremoveordestroyEndotoxin除去或破坏内毒素的一种工艺 3logreductionperUSP按照USP 3对数减少值Depyrogenationrequires 去热原要求 Distillationorultrafiltrationofwater对水进行蒸馏或超滤Dryheatincineration干热焚烧Destructionbystrongalkalioroxidationwithperoxide用强碱或过氧化物进行氧化来破坏 41 TypesofDryHeatSterilizers干热灭菌器的种类 Common常用Forced convectionbatchsterilizers utensils glassware stainlesssteelequipment product强制对流批灭菌器 器具 玻璃器皿 不锈钢设备 产品Tunnel glassware烘箱 玻璃器皿Flame ampoulesealing火焰 安瓿封口Lesscommon不常用Microwave微波Laserplasma激光等离子体 42 ComponentsforAsepticProcessing无菌工艺元件 43 DryHeatDepyrogenation Glass干热除热原 玻璃 Temp range 200 350oC温度范围 200 350oCHeattolerantmaterials glassware metalparts scissors oils inorganicsalts耐热材料 玻璃器皿 金属部件 剪刀 油 无机盐Process heated HEPAfilteredair uniformlydistributedbyconvection fan工艺 加热 HEPA过滤空气 通过对流 风扇进行均匀分布Lethaleffect oxidationofproteinsanddenaturation致命效应 蛋白质氧化和变性USP 3logreduction大于3个对数减少值 44 AdvantagesofDry heatDepyrogenation干热去热原的优点 Inactivatespyrogenswhilesterilization灭菌时使热原失活Materialsdryattheendofcycle循环结束时物料干燥Corrosiveeffectsareminimal腐蚀性最小Conveyorsystemsallowforhighertempsandshorterdwelltime传送系统允许更高温度和更短的停留时间 45 DisadvantagesofDry heatDepyrogenation干热去热原的缺点 Slowprocess airisapoorconductor 降低工艺速度 空气是不良导体 Heatpenetrationslowerthansteam热穿透比蒸汽慢Ratevaries slowforglass rapidforstainlesssteel 速度各异 玻璃慢 不锈钢快 Heatmustpenetratetoinnersurfaceviaconduction热必须通过传导穿透到内表面Layeringcanoccurduetodifferencesinairdensitywithtemperature mechanicalcirculationneeded空气密度 温度不同可能导致分层 需要机械循环Heatdegradationlimitsmaterials热降解限制材料Contractionduringcoolingmaydrawcontaminants冷却过程中接触可能引起污染 46 DepyrogenationbyTunnels通过烘箱去热原 HEPA filtered verticallaminarairflowinheatingandcoolingzones orradiantheatersinheatingzoneandverticallaminarairflowincoolingzone在加热和冷却区经HEPA过滤的垂直层流气流 或加热区的辐射加热器和冷却区的垂直层流气流Conveyorbelttoprovidein linecontinuousflowofsterileglasswaretoasepticarea传送带提供连续在线的无菌玻璃器皿到无菌区的流动Limitedtoonetypeofloadatatime一次限用一种装载方式Problemtocontrolspeedmatchotherlineequipment filler 控制速度以匹配其他线设备 灌装机 的问题Difficulttoachieveuniformheating andheatsourcemaygenerateparticles很难达到均匀加热 热原可能产生颗粒Largeproductvolumeneededtojustifytunnel调整烘箱要求大的产品容量 47 ValidationofDepyrogenationCycles去热原循环验证 Runengineeringtrialstofindcoldspots进行试运行以找到冷点Runtrialstodetermineworsecasevial e g thickestglass packingeffects试车以确定最差状况的玻璃瓶 如最厚的玻璃 紧束效应Procureorprepareendotoxinindicators获得或制备内毒素指示剂Run3fullloadswithendotoxinindicatorsinplaceatcoldspotsandrandomsites进行3次满载运行 内毒素指示剂置于冷点和随机位置Acceptancecriteria验收标准min 3logreductioninEUforspikedvials带孔玻璃瓶3个对数减少值 单位为EU3successfulrunswithcontrolsanddocumentation受控并记录的3次成功运行 48 CaseStudy实例分析DryHeatDepyrogenationTunnel干热去热原隧道烘箱 ValidationAcceptanceCriteria验证验收标准Aminimumofthreesuccessfulvalidationrunsmustbeperformed 必须至少进行三次成功的验证Distributionthermocoupletemperaturesmustbewithin 15oCofthesetpointtemperature afterstabilization 稳定后 分配热电偶温度必须在设定温度的 15oC内AminimumcumulativeFHvalueoftwelveminutesmustbedemonstratedforeachpenetrationthermocoupleattheendofeachcycle 每次循环结束时 必须证明每个渗透热电偶12分钟内的最少累计FH值Aminimum3 logreductionofendotoxinmustbedemonstratedforeachendotoxinspikedvialexposedtothedepyrogenationcycle 必须证明暴露于去热原循环的每个内毒素长颈瓶至少有3个内毒素对数减少值 49 CaseStudy实例分析DryHeatDepyrogenationTunnel干热去热原隧道烘箱 ValidationAcc