湿热与干热灭菌工艺验证.pdf

北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 1 Web site Email hey 何何 杨杨 BEIJING GELEG SCI TECH CO LTD 追求卓越 止于至善 湿热与干热灭菌工艺验证湿热与干热灭菌工艺验证 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 2 内容内容 第一单元第一单元 无菌概述无菌概述 第二单元第二单元 湿热灭菌湿热灭菌 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 湿热灭菌设备验证湿热灭菌设备验证 第三单元第三单元 干热灭菌干热灭菌 干热灭菌工艺原理干热灭菌工艺原理 干热灭菌设备验证干热灭菌设备验证 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 3 无菌的定义无菌的定义 常用的灭菌方法常用的灭菌方法 相关法规及指南文件相关法规及指南文件 第一单元第一单元 概述概述 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 4 什么是无菌 什么是无菌 无菌无菌 的理论定义的理论定义 完全无生物存在完全无生物存在 绝对条件绝对条件 无菌无菌 的实际定义的实际定义 经生长和繁殖证明无生物经生长和繁殖证明无生物 普遍接受的标准普遍接受的标准 灭菌后 微生物存活的概率低于灭菌后 微生物存活的概率低于1010 6 6 即保证一百万个已灭菌物品 即保证一百万个已灭菌物品 或制剂中存活的微生物数低于一 无菌保证水平或制剂中存活的微生物数低于一 无菌保证水平SALSAL 1010 6 6 或者非无菌单元概率不超过百万分子一 或者非无菌单元概率不超过百万分子一 PNSUPNSU 1010 6 6 概率控制概率控制 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 5 无菌的保证无菌的保证 药品无菌检验的风险药品无菌检验的风险 取样量为取样量为2020瓶时污染率与通过无菌检查概率的关系瓶时污染率与通过无菌检查概率的关系 批产品污染率 批产品污染率 5 5 1010 1515 2020 通过无菌检查的概率 通过无菌检查的概率 3636 1212 4 4 1 1 历史的教训 历史的教训 19621962年 美国年 美国FDAFDA颁布第一部颁布第一部GMPGMP 19701970 19751975年 美国输液污染致败血症年 美国输液污染致败血症400400多起 有问题的多起 有问题的 产品全部通过了无菌检查产品全部通过了无菌检查 FDA首次将验证的概念引入首次将验证的概念引入GMP 无菌的保证必须 无菌的保证必须 依靠工艺过程的控制依靠工艺过程的控制 试验阴性只能保证样品试验阴性只能保证样品 无菌 但试验阳性则证无菌 但试验阳性则证 明产品有菌明产品有菌 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 6 制药工业实现无菌的方法制药工业实现无菌的方法 无菌生产工艺无菌生产工艺 热热 力力 灭灭 菌菌 通常的无菌保证水平通常的无菌保证水平 10 3至至10 6 影响因素多影响因素多 赋予产品更高的无菌保证水平赋予产品更高的无菌保证水平 至少至少10 6 生产中可变因素少 出现偏差的概率低生产中可变因素少 出现偏差的概率低 几乎能杀灭产品中的所有微生物几乎能杀灭产品中的所有微生物 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 7 常用的热力灭菌方法常用的热力灭菌方法 制药工业热力灭菌应用制药工业热力灭菌应用 湿热灭菌湿热灭菌 干热灭菌干热灭菌 干热灭菌干热灭菌 除热源除热源 通常用于最终灭菌产品通常用于最终灭菌产品 容器容器 器具器具 直接接触药品的包装容器直接接触药品的包装容器 过度杀灭法过度杀灭法 残存概率法残存概率法 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 8 相关法规及指南文件相关法规及指南文件 中国中国 GB 18278 医疗保健产品灭菌确认和常规控制要求医疗保健产品灭菌确认和常规控制要求 工业湿热灭工业湿热灭 菌菌 GMP2010年版附录年版附录1 EU GMP附录附录1 PDA 湿热灭菌的验证 灭菌程序的设计 开发 确认和日常监控 湿热灭菌的验证 灭菌程序的设计 开发 确认和日常监控 2007年增补 第一卷年增补 第一卷 N0 S 1 PDA TR3 干热灭菌的验证 干热灭菌的验证 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 9 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 湿热灭菌方法湿热灭菌方法 装载方式装载方式 湿热灭菌设备验证湿热灭菌设备验证 第二单元第二单元 湿热灭菌湿热灭菌 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 10 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 湿热对微生物的作用湿热对微生物的作用 高温导致细胞内的关键性蛋白质 核酸和酶发生热变性或凝固 高温导致细胞内的关键性蛋白质 核酸和酶发生热变性或凝固 细胞死亡 细胞死亡 湿度对该破坏性过程起促进作用 蒸汽热穿透性强 湿度对该破坏性过程起促进作用 蒸汽热穿透性强 实际上只要微生物处于达到水 水蒸汽平衡状态下的灭菌过程 实际上只要微生物处于达到水 水蒸汽平衡状态下的灭菌过程 都是湿热灭菌 都是湿热灭菌 生命基本物质的破坏本质上是化学变化 实验证明微生物受热死生命基本物质的破坏本质上是化学变化 实验证明微生物受热死 亡速度符合亡速度符合一级动力学规则一级动力学规则 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 11 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 温度及热量传递温度及热量传递 温度是热能的度量温度是热能的度量 热量是物体及其周围环境之间因温差而发生能量转移的结果热量是物体及其周围环境之间因温差而发生能量转移的结果 在同一温度下 不同加热介质 如饱和蒸汽 空气 蒸汽混合物在同一温度下 不同加热介质 如饱和蒸汽 空气 蒸汽混合物 或过热水 所含的热能差异极大 或过热水 所含的热能差异极大 蒸发蒸发 冷凝是饱和蒸汽灭菌中热能传递给被灭菌品的主要的手段冷凝是饱和蒸汽灭菌中热能传递给被灭菌品的主要的手段 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 12 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 一个标准大气压下水的加热曲线一个标准大气压下水的加热曲线 1 克100 的饱和蒸汽含有 2 675 焦 克的能量 这是 100 的水所含能量 419 焦耳 克 和蒸发所需热能 2 256焦耳 克 或蒸汽冷 凝释放热量之和 在100 时 1 克蒸汽冷凝时 可将 2 256 焦耳的热量传递给物 体 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 13 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 二个标准大气压下水的加热曲线二个标准大气压下水的加热曲线 在两个大气压下 当水在两个大气压下 当水 的温度达到的温度达到121 时 时 再吸收再吸收2 199 焦焦 克才克才 会变为饱和蒸汽会变为饱和蒸汽 只有当水和蒸汽在特定只有当水和蒸汽在特定 压力和温度下处于平衡压力和温度下处于平衡 状态时 才会发生这个状态时 才会发生这个 现象现象 湿热灭菌正是利用饱和湿热灭菌正是利用饱和 蒸汽的潜热对芽孢加以蒸汽的潜热对芽孢加以 杀灭杀灭 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 14 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 不同温度 压力下的饱和蒸汽表不同温度 压力下的饱和蒸汽表 美国机械工程师学会 美国机械工程师学会 ASME 国际蒸汽表 国际蒸汽表 应检查任何饱和蒸汽灭菌程序的压力和温度 以保证数值与蒸汽表中基应检查任何饱和蒸汽灭菌程序的压力和温度 以保证数值与蒸汽表中基 本一致 如果不一致 就可能表示灭菌过程中 饱和蒸汽冷凝的热效应本一致 如果不一致 就可能表示灭菌过程中 饱和蒸汽冷凝的热效应 没有完全发挥作用 影响致死率 没有完全发挥作用 影响致死率 湿热灭菌对数规则湿热灭菌对数规则 的前提条件是使用的前提条件是使用 饱和蒸汽饱和蒸汽 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 15 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 蒸汽的种类蒸汽的种类 工业蒸汽工业蒸汽 灭菌设备夹套加热灭菌设备夹套加热 工艺蒸汽工艺蒸汽 适用于已经密封的产品适用于已经密封的产品 纯蒸汽纯蒸汽 适用于直接接触产品的滤器 胶塞 容器具的灭菌适用于直接接触产品的滤器 胶塞 容器具的灭菌 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 16 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 纯蒸汽质量测试 纯蒸汽质量测试 HTM2010版三部 版三部 不凝气体不凝气体 是蒸汽发生器生产的蒸汽中可能夹带的气体 如 空气 氮气是蒸汽发生器生产的蒸汽中可能夹带的气体 如 空气 氮气 和二氧化碳 和二氧化碳 这些不凝性气体使蒸汽从纯的 汽相状态的水成为蒸汽和气体这些不凝性气体使蒸汽从纯的 汽相状态的水成为蒸汽和气体 的混合物 非饱和蒸汽 从而影响杀灭效果 的混合物 非饱和蒸汽 从而影响杀灭效果 每每100ml置换水中不超过置换水中不超过3 5ml 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 17 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 纯蒸汽质量测试 纯蒸汽质量测试 HTM2010版三部 版三部 干燥值干燥值 蒸汽中携带液相水量的测试值 干燥值为蒸汽中携带液相水量的测试值 干燥值为0 表示有表示有100 的水 干的水 干 燥值为燥值为1 0 表示不含液相水的干燥蒸汽 表示不含液相水的干燥蒸汽 干燥值小于干燥值小于1 0 的蒸汽所含的能量会明显小于纯的饱和蒸汽 致使的蒸汽所含的能量会明显小于纯的饱和蒸汽 致使 装载物品受潮 阻碍蒸汽穿透性 延长加热时间 装载物品受潮 阻碍蒸汽穿透性 延长加热时间 不低于不低于0 9 装载为金属物品时 不低于 装载为金属物品时 不低于0 95 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 18 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 纯蒸汽质量测试 纯蒸汽质量测试 HTM2010版三部 版三部 过热过热 在任何给定压力下 温度高于水蒸发平衡曲线所示温度导致形在任何给定压力下 温度高于水蒸发平衡曲线所示温度导致形 成部分饱和蒸汽 影响杀灭效果成部分饱和蒸汽 影响杀灭效果 造成过热的原因造成过热的原因 在使用点附近压力的下降在使用点附近压力的下降 灭菌器夹套的温度高于腔室的温度灭菌器夹套的温度高于腔室的温度 过热值不超过过热值不超过25 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 19 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 微生物存活数与灭菌时间关系微生物存活数与灭菌时间关系 Y轴及轴及X轴均为普通座标轴均为普通座标 示意 示意 t N 10 20 30 10 100 1000 t lgN 10 20 30 1 2 3 对数座标对数座标 Y轴 微轴 微生物取对数生物取对数 X轴 时间为轴 时间为10进制普通座标进制普通座标 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 20 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 一级动力学方程 对数规则 一级动力学方程 对数规则 式中 式中 N NF F 灭菌 灭菌F F分钟后微生物存活的数量分钟后微生物存活的数量 N N0 0 微生物的初始数量 微生物的初始数量 F F T Z T Z 灭菌程序在确定的温度 灭菌程序在确定的温度T T下的等效灭菌时间下的等效灭菌时间 D DT T 微生物在温度 微生物在温度T T下的耐热系数 以分钟表示下的耐热系数 以分钟表示 T ZT F D F NN 0 lglg 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 21 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 微生物耐热参数微生物耐热参数 D值值 指一定温度下将微生物杀灭指一定温度下将微生物杀灭 9090 或下降一个对数单位或下降一个对数单位 所需要的时间 所需要的时间 lgNlgN t t 1 1 2 2 3 3 4 4 t t1 1 t t2 2 D D 可用可用D D值测试仪加以测量值测试仪加以测量 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 22 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 影响影响D值的因素值的因素 微生物的种类微生物的种类 微生物存在的介质 包装微生物存在的介质 包装 微生物复苏和培养条件微生物复苏和培养条件 灭菌温度 时间灭菌温度 时间 蒸汽饱和度蒸汽饱和度 通常在以下情况下必须测试通常在以下情况下必须测试D值值 在残存概率法中确定产品分离菌的耐热特性 休克法 在残存概率法中确定产品分离菌的耐热特性 休克法 产品处方变更对耐热特性的影响 产品处方变更对耐热特性的影响 在常规生产中 需要确定从生产环境分离出耐热菌的耐热特性时 在常规生产中 需要确定从生产环境分离出耐热菌的耐热特性时 当需要确定作为生物指示剂用的直接接种到物料或产品中的耐热孢子的当需要确定作为生物指示剂用的直接接种到物料或产品中的耐热孢子的 D 值时 值时 115 121 125 lgN t lgN 1 D125 D121 D115 温度越低达到同一温度越低达到同一 灭菌效果时间越长灭菌效果时间越长 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 23 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 灭菌温度系数灭菌温度系数 Z值值 微生物耐热性随温度变化而变化微生物耐热性随温度变化而变化 的特性可用的特性可用Z来表示 来表示 使使D值变更一个对数单位灭菌温值变更一个对数单位灭菌温 度需升高或下降的度数 度需升高或下降的度数 物理意义 物理意义 Z大时 用升高温度大时 用升高温度 的办法来改善灭菌效果时 收效的办法来改善灭菌效果时 收效 不明显 不明显 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 24 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 灭菌温度系数灭菌温度系数 Z值值 实测细菌孢子的实测细菌孢子的Z值在值在8 12 之间 由于灭菌时温度一般设定在之间 由于灭菌时温度一般设定在 一个小的范围内 通常将其视作一个常量 湿热灭菌中一个小的范围内 通常将其视作一个常量 湿热灭菌中Z通常取通常取 10 在干热灭菌中 在干热灭菌中 Z通常取通常取20 在对比平衡灭菌赋予产品的物理杀灭时间和生物杀灭时间在对比平衡灭菌赋予产品的物理杀灭时间和生物杀灭时间F 值值 的试验中 必须使用实际的生物指示剂的的试验中 必须使用实际的生物指示剂的z 值来计算物理杀灭时值来计算物理杀灭时 间间FT 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 25 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 Lethality 灭菌率 灭菌率 L 某一温度下灭菌一分钟杀灭微生物达到同一灭菌效果所需的标某一温度下灭菌一分钟杀灭微生物达到同一灭菌效果所需的标 准灭菌时间 准灭菌时间 121 下受热的分钟数 下受热的分钟数 不同灭菌温度下的灭菌率见后表 不同灭菌温度下的灭菌率见后表 L 没有单位 没有单位 Total Lethality 总灭菌时间 常指总灭菌时间 常指Fo 国内学者将它翻译成 国内学者将它翻译成 杀菌力 在英 美药典中 长期以来 以标准灭菌时间为杀菌力 在英 美药典中 长期以来 以标准灭菌时间为8作作 标准 用标准 用Fo与之比较 与之比较 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 26 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 不同灭菌温度下的灭菌率不同灭菌温度下的灭菌率 灭菌温度 灭菌率L 100 0 008 105 0 025 112 0 126 115 0 251 116 0 316 118 0 501 120 0 794 121 1 000 122 1 25 123 1 59 表中表中Z Z取取1010 100100 灭菌时 灭菌时 FoFo达达8 8时 需时 需 10001000分钟 近分钟 近1717个小时产品个小时产品 会受到破坏会受到破坏 105105 灭菌灭菌3030分钟时 分钟时 FoFo约为约为 0 0 7575 几乎没有 几乎没有 100100 灭菌灭菌3030分钟时 分钟时 FoFo约为约为 0 0 2424 安全性 安全性 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 27 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 达到同一灭菌效果的概验达到同一灭菌效果的概验 F0值值 Fo系指当灭菌温度为系指当灭菌温度为121 1 生物指示菌的 生物指示菌的D121值为值为1分 分 Z值为值为 10 0 时的标准灭菌时间 时的标准灭菌时间 121 1 下计算的微生物等效灭活率 下计算的微生物等效灭活率 USP28 1222 中的中的Fo F 值是整个灭菌值是整个灭菌 程序中所有的灭程序中所有的灭 菌率累计积分值 菌率累计积分值 即图中曲线所围即图中曲线所围 面积面积 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 28 117 下的总灭菌时间下的总灭菌时间FT 等效于等效于121 下的总灭菌下的总灭菌 时间时间FO 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 不同温度下等效灭菌时间不同温度下等效灭菌时间F F0 0值的理解值的理解 lgN t LgNo Lg Nt 121 117 FT Fo 北京北京 齐力佳齐力佳 咨询咨询 Web site Email hey 29 湿热灭菌工艺原理湿热灭菌工艺原理 F值的表达方式值的表达方式 F值是灭菌时间的量度 可以通过物理和生物的方法加以描述值是灭菌时间的量度 可以通过物理和生物的方法加以描述 物理杀灭力 物理杀灭力 FPHY L d d 每次温度读数之间的间隔时间每次温度读数之间的间隔时间 L 经计算的各个温度下的灭菌率经计算的各个温度下的灭菌率 市售的数据采集设备中有程序 可自动完