人卫第5版药剂学讲义1 (3).doc

3 灭菌制剂与无菌制剂3.1概述3.1.1基本概念3.1.1.1灭菌和灭菌法 (1)灭菌：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。 （2）灭菌法：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。3.1.1.3无菌和无菌操作法 (1)无菌：系指在任一指定物体、介质或环境中；不得存在任何活的微生物。 (2)无菌操作法：系指在整个操作过程中利用或控制品避免被微生物污染的一种操作方法或技术。 3.1.1.3防腐和消毒 (1)防腐：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。 (2)消毒：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。3.1.1.4灭菌制剂: 系指采用某一物理、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。3.1.1.5无菌制剂:系指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一类药物制剂。3.1.1.6种类 药物制剂中规定的无菌制剂包括：注射用制剂，如注射剂、输液、注射粉针等；眼用制剂，如滴眼剂、眼用膜剂、软膏剂和凝胶剂等；植入型制剂，如植入片等；创面用制剂，如溃疡、烧伤及外伤用溶液、软膏剂和气雾剂等；手术用制剂，如止血海绵剂和骨蜡等。3.1.2灭菌和无菌操作法3.1.2.1物理灭菌法 （1）干热灭菌法 一般不采用（2）湿热灭菌法 蒸气比热大，穿透力强，容易使蛋白变性，同时还有作用可靠，操作简便等优点，所以是制剂生产中应用最广泛的一种灭菌方法。 热压灭菌法 本法一般公认为最可靠的湿热灭菌法。热压蒸气以1520分钟，能杀灭所有细菌增殖体和芽胞。热压灭菌用的灭菌器种类很多，但其基本结构大同小异。热压灭菌器密闭耐压，有排气口安全阀，压力表和温度计等部件。卧式热压灭菌柜，是一种大型灭菌器，全部用坚固的合金制成，带有夹套的灭菌柜内备有带轨道的格车，分为若干格。灭菌柜顶部装有压力表两只，一只指示蒸气夹套内的压力，另一只指示柜内室的压力。两压力表的中间为温度表，灭菌柜底部装有排气口，在排气管上装有温度探头，以导线与温度相联。国内现已经生产一种有冷却水喷淋装置，灭菌温度与时间采用程 序控制的新型热压灭菌器。 热压灭菌器使用时应注意的问题： A灭菌器的构造、被来菌物体积、数量、排布均对灭菌的湿度有一定影响，故应先进行灭菌条件实验，确保灭菌效果。 B必须将灭菌器内的空气排出。如果灭菌器内的空气存在，则压力表上所表示的压力是器内蒸气和空气二者的总压而非单纯的蒸气压力。结果压力虽然到达预定的水平，但温度达不到。 C灭菌时间必须由全部药液温度直正达到所要求的温度时算起，在开始升温时，要求预热1530分钟。D灭菌完毕后，停止加热，一般必须使压力表所指示的压力逐渐下降到零，才能放出锅内蒸气，使锅内压力与大气压相等后，稍稍打开灭菌锅待1015分钟，再全部打开。这样可避免内外压力差太大而使物品冲出锅外和使玻璃瓶炸裂。这点必须注意，以免发生工伤事故。 流通蒸气灭菌和煮沸灭菌法 流通蒸气灭菌是不密闭的容器内，用蒸气灭菌。压力与大气压相等。即100的蒸气灭菌。低温间歇灭菌法 此法是将待灭菌的制剂或药品，用6080加热1小时，将其中的细菌繁殖体杀死，然后在室温或孵卵箱中放置24小时，让其中的芽胞发育成为繁殖体，再二次加热将其消灭为止。加热和放置需连续操作三次以上，至全部芽胞消灭为止。 影响湿热灭菌的因素 A微生物的种类和数量 B注射液的性质 C药物的稳定性 （3）紫外线灭菌法 一般用于灭菌的紫外线波长是200300nm，灭菌力最强的是波长为254nm4的紫外线。紫外线进行直线传播，其强度与距离平方成比例地减弱，并可被不同的表面反射。其穿透作用微弱，但较易穿透清洁空气及纯净的水，其中悬浮物或水中盐类增多时，则穿透程度显著下降。所以紫外线广泛作空气灭菌和表面灭菌之用。 （4）过滤除菌法 是使药物溶液通过无菌的特定滤器，除去活的或死的微生物而得到不含微生物的滤液。适于很不耐热的药液的灭菌。 繁殖型细菌很少有小于1m者，芽胞大小为0.5m或更小些，所以，对于以过筛作用滤过的滤器，例如纤维素酯膜滤器。其孔径大秘须小到足以阻止细胞和芽进入滤孔之内，大约为0.2m。靠阻留于孔道之内或静电作用的滤器，孔径可稍大于所要滤除的颗粒，但如压力过大或波动，颗粒有被挤过的可能。 近年来广泛采用微孔薄膜作灭菌滤器，膜滤器的性能详见注射剂一章滤器的种类与选择项下，作灭菌过滤一般选用孔径0.22m的滤膜。G6号垂熔玻璃漏斗，其滤孔直径在2m以下，可以除去细菌，对药物不吸附，也不影响药液的pH，常灭菌滤器。此外孔径0.8-1.8m的石棉板滤器孔径1.5-1.7m的白陶土滤柱，也可作滤过细菌用，但由于它们存在一些缺点，所以实际使用不多。 （5）辐射灭菌法 辐射灭菌是应用射线杀菌的方法。射线通常可由放射性同位素如Co60产生。辐射灭菌的特点是可不升高的产品的温度 ，特点用于某些不耐热的灭菌，穿透性强，射线适用于较厚样品的灭菌。 辐射灭菌，设备费用高，某些药品经辐射灭菌后，有可能效力降低，产生毒性物质或发热性物质，且溶液不如固体稳定，同时要注意全防护问题。 （6）微波灭菌法 是指频率在300兆赫到300千兆赫之间的电磁波。水可强烈地吸收微波，使极性分子转动，由于分子间的摩擦而生热。热是在被加热的物质内产生的，所以加热很均匀，并且升温迅速。同时，由于微波可穿透介质较深，所以在一般情况下，可以作到表里一致地均匀加热。微波所以用于水性注射的灭菌，主要是由于其产生热效应的缘故。 微波灭菌法含菌量高达350万个大肠杆菌的生理盐水混悬液，密封在12ml的安瓿中，经35千瓦功率，2450兆赫的微波作用15秒钟以上，安瓿温度接近110左右时，可将细胞细菌全部杀灭。金黄色葡萄球菌与此结果近似，枯草杆菌芽胞，含量为6万8万个时，液温必须达到140，保持20秒钟以上。才能彻底杀灭，含2，0003，000个青菌胞子的生理盐水混悬液，在34千瓦微波功率作用下，液温达到120以上，经2025秒钟，即彻底杀灭。经过微波灭菌后的安痛定、维生素、维生素C、速尿、庆大霉素、卡那霉素注射液。除维生素C的溶液色泽有部分变黄外，其他五种的色泽、pH和主要成份含量都无明显变化。宇野等还比较了微波灭菌与高蒸气灭菌对17种化学药物稳定的影响，认为对高压蒸气灭菌稳定的药物，使用微波灭菌时无变化，而对高压蒸气灭菌不稳定的药物如维生素C，阿司匹林等用微波灭菌，则比较稳定，其分解程度降低。此法由于存在破损率高，灭菌不完全及劳动保护等问题，还有待进一步研究。 （7）其他灭菌法 高速风灭菌法，应用的风速为3080m秒，风温度高为190，由于降低了安瓿周围的滞流层的厚度，使安瓿内液体迅速升温。2ml的安瓿注射液应用此法，能于3分外的短时间内升高至140，对于耐热性高的嗜热脂肪芽胞杆菌，液温度达到130以上，就呈现显著灭菌效果。与热压蒸气灭菌法比较，不但具不同等以上的灭菌效果，并使注射液变质较少。因此，作者认为高速热风菌法，对于小容量安瓿注射液的灭菌极为不利。 此外还有超音波灭菌法，仅用于疫苗制品。 3.1.2.2化学灭菌法 本法是指用化学药品直接作用于微生物而将其杀死，同时不应损害制品的质量，常用的方法有： （1）气体灭菌法 制药工业上用于菌的气体，多用环氧乙烷。沸点为10.9，室温下气，在水中溶解度很大，1ml水中可溶195ml（20，760mmHg），易穿透塑料，纸板及固体粉末，暴露于空气中环氧乙烷就可从这些物质消散，环氧乙烷对大多数固体呈惰性。环氧乙烷的杀菌作用，由于其为烷化剂的性质，使菌体蛋白的-COOH，-NH2，-SH，-OH，的H，被-CH2-CH2-OH所换。可用以灭菌塑料容器，对热敏感的固体药物，纸或塑料包装的药物，橡胶制品、注射筒,注射针头，衣着敷料及器械等。但是，一些塑料、皮革及橡胶与环氧乙烷有强亲和力，故需长达1224小时通空气驱除。我国曾用环氧乙烷对苄霉素普鲁卡因进行灭菌，效果良好。 环氧乙烷具可燃性，当与空气混合，空气含量达3.0%（v/v）时即可爆炸。故应用时需用惰性气体二氧化碳或氟利昂稀释。环氧乙烷的吸入毒性较大与氨相近，无氨样的剌激嗅味，损害皮肤及眼粘膜，可产生水泡或结膜炎，故应用时要注意。 用环氧乙烷来菌的程序，大致为将灭菌物品置于灭菌器内后，减压排除空气，预热，环氧乙烷采用混合气，一般用环氧乙烷12氟利昂88或用环氧乙烷10二氧化碳90，在减下输入混合气，保持一定浓度、湿度、及温度，以过一定时间后，抽真空排除环氧乙烷，然后送入无菌空气完全排除环氧乙烷的浓度为850900mg/L（3小时、45）45 mg/L（5小时，45），相对湿度以4060为宜湿度为2255。 在药剂工作中，也常利用一些化学药剂的蒸气熏蒸，进行操作室内的灭菌。甲醛溶液加热熏蒸，每立方米空间用40甲醛溶液30 m1室内相对湿度宜高，以增进甲醛气体灭菌效果。甲醛对粘膜有强性激性，灭菌后剩余的甲醛气体可排除或通入氨予以吸收。亦有采用丙二醇作室内空气灭菌者，丙二醇具有不挥发性和无引火性等特点，灭菌用量为1ml/m3，将丙二醇置蒸发器中加热，使蒸气弥漫全室。也有用乳酸蒸气灭菌者用量为2 ml/m3，杀菌力虽不及甲醛，但对人无害，此外，还有使用三甘醇（Triethyene glyool HO-(CH2)2-O-(Ch2)2-O-(Ch2)2-OH）的，三甘醇是无色粘稠液体，沸点285，溶于水使用方法与丙二醇同，也有报导，过酣酸用于车间的室内菌，效力比相同浓度的甲醛大两倍半，对粘膜，眼部无剌激性，对木制品、金属制品、医疗器械均无影响。 （2）应用化学杀菌剂 在制剂工业上应用化学杀菌剂，其目的在于减少微生物的数目，以控制无菌状况至一定水平。化学杀菌剂并不能杀死芽胞，仅对繁殖体有效。化学杀菌剂的效果，依赖于微生物的种类及数目，物体表面光滑或多孔与否，以及化学杀菌剂的性质。常用的有0.10.2新洁而来溶液，2左右的酚或煤酚皂溶液75酒精等。由于化学杀菌剂常施用于物体表面，也要注意其浓度不要过高，以防其化学腐蚀作用。3.1.2.3 F与Fo值在灭菌中的意义与作用 简介灭菌温度多系测量灭菌器内的温度不是灭菌物体内的温度，同时无菌检验方法也在局限性。在检品存在微量的微生物时，往往难以用现行的无菌检验法检出。因此，人们对认识到对灭菌方法的可靠性进行验证是很必要的。F（或F）值可作用验证灭菌可靠性的参数。 （1）微生物致死间曲线与D值人们对微生物死亡的动力学研究表明，其死亡速度属一级过程。为原始微生物数，Nt为残存的微生物t时残存的微生物。残存数的对数时间作图，得一条直线，直线的斜率K2.303，K为速度常数，单位为时间。为了方便起见，引用D，并定义D为一定温度下杀死被灭菌物品中微生物99所需时间。 因此，D也可定义为降低微生物一个十位数或一个对数值（如log100降低到log10）所需的时间。D值因微生物的种类、环境、灭菌温度不同而各异（表1）。 （2）Z值一旦在不同温度下对特定的微生物的在特定介质或环境中求得D值后，就可用logD值对温度作图，在一定温度范围内，logD与T呈直线关系，直线的斜率logD2logD1T2T1。 由于此斜率为负值，为避免引入负数，而提出Z值的概念，ZTT1logD2logD1，故定义Z值为降低一个logD值需的温度数，如单位为度，也可以认为Z值是降低微生物数90所需要的温度数。表2是一些药物溶液的Z值 表1不同灭菌法不同微生物的D值 灭菌方法微生物温度介质或样品D值（min）蒸气灭菌嗜热脂肪芽孢杆菌1055葡萄糖水溶液87.8蒸气灭菌嗜热脂肪芽孢杆菌1215葡萄糖水溶液2.4蒸气灭菌嗜热脂肪芽孢杆菌121注射用水3.0蒸气灭菌产芽胞梭状芽孢杆菌1055葡萄糖水溶液1.3干热灭菌枯草芽胞杆菌135纸16.6红外线灭菌枯草芽胞杆菌160玻璃板18秒表2不同溶液以嗜热脂肪芽孢村菌测定Z值 溶液Z值5葡萄糖水溶液103注射用水845葡萄糖乳酸盐林格氏溶液113PH7磷酸缓冲液76（3）F值与Fo值 F值 F值的数学表达或可表示如下： t是测量被灭菌物温度的时间间隔，一般为0.51.0或更小，T是每个t测量被灭菌的温度，To是参比温度。 按此表达式，F为在一定温度（T），给Z值所产生的灭菌效力与参比温度（To）给定Z值所产生的灭菌效果相同时所相当的时间（equivalent time）以分为单位。例如干热灭菌的参比温度用170，消毁大肠杆菌内毒素（endotoxin of E.Coli）的Z值为54，则采用250干热灭菌消毁上述内毒素的F值为750分。 根据式（11），若Nt确定为灭菌效果。同时D2.303K，故也可将在一定温度（T）下杀死容器中全部微手物所需的时间称为F值，它等于D值与微生物数降低值的乘积，F值的意义就更明确了。 FDT（log100log106） Fo值为一定灭菌温度（T）Z值为121，并假设特别耐湿热的微生物指示剂（嗜热脂肪芽胞杆菌）的Z值为10，则 显然，Fo值为一定灭菌温度（T）Z值为10 所产生的灭菌效果力相同时所相当的时间（分）。也就是说Fo是将各种灭菌温度使微生物的致死力转换为灭菌物品完全暴露于121使微生物致死效力。 灭菌过程中，只需记录被来菌物的温度与时间，就可算出Fo，假设如下数据，t取0.5分。 时间(min)00.51.01.52.02.53.03.54.0温度()100102104106108110115114115并假设4.0min以后，维持11530 min不变，则 Fo还可以看作P（2）值与微生物的对数降低值的乘积。 FoD121（logNologNt） 同样，Nt为灭菌后希望达到微生物残存数，一般取10-6如将含有200个嗜热脂肪芽胞杆菌的5葡萄糖水溶液以121热压灭菌时杀死容器中全部微生物所需要的时间。 Fo值的计算对于验证灭菌效果极为有用，当产品以121湿热灭菌时，灭菌器内的温度虽能迅速升到121，而被菌物品内部则不然，通过由于包装材料性能及其他因素影响而使。升温度各异，而Fo将随着产品温度（T）变化而呈指数的变化。故温度即使很小的差别（如0.1-1）,将对Fo值产生显著的影响。同时要求测定灭菌物品内的实际温度，故用Fo来监测难灭菌效果肯有重要的意义。由于Fo是将不同灭菌温度折算到相当于121湿热灭菌时的效力，故Fo值可作为灭菌过程的比较参数。 为了使Fo测定准确，先应选择灵敏度高，重现性好，精密度为0.1的热电偶，并对热电偶进行校验。灭菌时应将热电偶的探针置于被测物的内部，经灭菌器通向柜外的湿度记录仪，有些灭菌记录仪（digistrip recolder）附有Fo计算器，在灭菌过程中和灭菌后，自动显示Fo值。 另外，还应考虑一些其他因素对Fo值的影响，有人对溶液粘度，容器充填量及容器在灭菌器内的数量与排布进行了研究。结果发现对Fo均有影响，而以后者影响最大。故要注意灭菌器内各层、四角、中间位置热分布是否均匀，并进行实际测定，作出合理排布，以便测得Fo值更可靠。 为了确保灭菌效果，还应注意两个问题，根据FoD121（logNologNt），若N越大，即被灭菌物中微生物越多，则灭菌时间越长，故生产过程中应尽量减少微生物的污染，应采取各种措施使每个容器的含菌数控制在10以下（即（log101）。其次计算Fo时，应适当考虑增加安全因素，一般增加5，如规定Fo为8分，则实际操作应控制Fo12分为好。 3.1.3无菌操作法 （后续课“药事与管理法规”中有详述）无菌操作法，是整个过程控制在无菌条件下进行的一种操作方法。某些药品加热灭菌后发生变质、变色或降低含量者可采用无菌操作法制备。此种无菌操作，不仅用于注射剂而且对其它的如滴眼剂、海棉剂等用于粘膜和创伤的制剂也均适用。无菌操作室或无菌操作所用的一切用具、材料以及环境，均须应用面所述灭菌法灭菌，操作须在无菌操作室或无操作柜内进行。 （1）无菌操作的空气灭菌可应用甲醛、丙二醇、乳酸、三甘醇等。其具体用法不再赘述。药厂大型无菌操作，常用甲醛溶液加热熏蒸进行空气灭菌。将甲醛溶液放入瓶内，逐渐被吸收蒸气夹层加热锅中，甲醛溶液被加热，甲醛蒸气经气出口送入总进风道，由鼓风机吹入无菌操作室，连续3小时后，一般即可将鼓风机关闭。室温应保持25以上，以免室温过低甲醛蒸氯了聚合而附着于冷表面，湿度应保持60以上，密闭熏蒸1224小时以后，再将25氨水加热（每m3用810ml），从总风道送入氨气约15分钟，以吸收甲醛蒸气，然后开启总出口排风，并通入经处理过的无