sterstar系统_电子束辐射技术在医药行业的新应用

STERSTAR系统电子束辐射技术在医药行业的新应用仲小燕梁毅（中国药科大学医药产业发展研究中心,江苏南京210009）摘要讲述STERSTAR系统在医药产业的应用。由LINACTECHNOLOGIES公司研制的STERSTAR系统是一种利用了电子束辐射技术的消毒系统，它可以用来对即将进入无菌区的产品的外表面进行消毒以降低微生物污染风险。此系统的优势在于它能够实现产品的大量的、连续的、无菌的转移。关键词电子束辐射技术；电子束；灭菌；GMP中图分类号TQ4605文献标识码A文章编号1008455X201003003203STERSTARSYSTEMNEWAPPLICATIONOFEBEAMIRRADIATIONTECHNOLOGYINPHARMACEUTICALINDUSTRYZHONGXIAOYANLIANGYIRESEARCHCENTEROFPHARMACEUTICALINDUSTRY,CHINAPHARMACEUTICALUNIVERSITYNANJING,210009ABSTRACTTHEAPPLICATIONOFSTERSTARINPHARMACEUTICALINDUSTRYWASDESCRIBEDINTHISARTICLESTERSTARDEVELOPEDBYLINACTECHNOLOGIESCOMPANYISASTERILIZINGSYSTEMUSINGEBEAMIRRADIATIONTECHNOLOGYITCANBEAPPLIEDTOSTERILIZETHEOUTERSURFACEOFTHEPRODUCTSWHICHISENTERINGTHESTERILEZONESOASTODECREASETHERISKOFBIOLOGICALCONTAMINATIONTHEADVANTAGEOFTHISSYSTEMISTOREALIZELARGEAMOUNTOF,CONTINUOUSANDSTERILETRANSMISSIONOFTHEPRODUCTSKEYWORDSEBEAMIRRADIATIONTECHNIQUEELECTRONICBEANSTERILIZATIONGMP在医药行业中，经常涉及到将药品或医疗器械转移到无菌区进行处理，这就要求它们在转移到无菌区之前就要经过灭菌以减少其将微生物带到无菌区的风险。目前进行灭菌的方法主要有干热灭菌隧道、紫外消毒、快速传递系统RAPIDTRANSFERSYSTEMS，RTP、H2O2等传统方法。这些方法只适用于耐热、耐高压、耐腐蚀的材料，例如玻璃。而且这些方法不能保证灭菌效果达到要求，不能进行连续、大量运输。为了达到GMP要求，减少药品或医疗器械在无菌运输过程中的微生物污染风险，LINACTECHNOLOGIES公司研制了一种利用多元低能电子束辐射进行表面处理的系统STERSTAR系统。这个系统不仅可以保证灭菌效果，无残留，它的优势更在于能够连续不间断地进行运输，处理量很大，不引起被处理的产品质量和外观变化，并且整个系统都由电脑控制，进行实时监视，灭菌效果符合FDA和欧洲标准。目前，STERSTAR系统主要应用在注射器灭菌的无菌转移中装有注射器的塑料包装盒经过电子束扫描后进入无菌区。本文以此为例，讨论STERSTAR系统在此过程中的具体应用。1灭菌原理大量的研究证明,电子束辐射处理能够有效地杀灭一些产品中的污染微生物,特别是一些致病菌，如大肠杆菌、沙门氏菌等。一般认为，微生物存活率少于106时，即达到灭菌效果。THEOSADAT和THOMASHUBER通过实验证明，在辐射剂量不低于25KGY时，STERSTAR系统能达到理想的灭菌效果，“理论上，此设备上可能存在的微生物数会少于106”。在辐射工业中，因为短小杆菌的耐辐射能力强，所以它常用来做为辐射灭菌指示剂。实验结果显示，被辐射过的短小杆菌指示剂不能生长，但是阳性对照品可以生长。2系统介绍STERSTAR系统应用了电子束辐射技术进行物体的收稿日期20100209作者简介仲晓燕（1986），女，硕士研究生。研究方向为药品质量管理与监督。TEL02587736311EMAILLY606SOHUCOMPHARMACEUTICALENGINEERINGDESIGN2010,313表面灭菌处理。这个系统对即将进入无菌区的容器的表面进行灭菌，然后转移到无菌区，以保证容器的外表面不对无菌环境产生任何微生物污染，从而保证安全无污染。STERSTAR系统由3个子系统组成，包括电子束辐射系统、自动传输系统、臭氧真空系统和消毒系统。其中，电子束系统是产生电子束，在加速器作用下辐射到产品上对产品进行灭菌的系统。自动传输系统控制运输带的转运速度，从而控制产品暴露在电子束下的时间。臭氧真空系统与消毒系统是与无菌区相联系的系统，并利用层流引起压差将产生的臭氧排出体系，并且可利用H2O2对整个装置内部进行消毒。STERSTAR系统的结构布局如图1能有效的防止电子束外泄，保护操作人员的安全。铅合金的内外两面都用不锈钢进行包裹，方便清洁消毒以达到GMP要求的洁净程度。23电子束辐射系统STERSTAR系统里使用的是KEVAC加速器，每个加速器的底座尺寸约为4040CM，高度80CM图3。KEVAC加速器能够产生200KEV、35MA、700W的电子束流，扫描宽度为20CM。为了不遗漏产品的边缘，确保能扫描到包装盒表面的每个地方，采用了特殊的正弦轨迹的扫描路线。图3KEVAC加速器加速器产生的辐射剂量是稳定的，为25KGY，这个剂量不仅能够渗透到塑料包装材料里几个毫米，使微生物个数减少到6LOG，符合灭菌要求，而且又不足以穿透塑料包装材料，不能到达里面的注射器。所以，在使用这个剂量的时候，包装盒里不产生臭氧，也不会造成注射器的着色。为了能够全面扫描到包装盒的每个面，此装置使用3个加速器（图4），他们之间的角度为120，这样，就形成了一个电子束“屏障”。当包装盒通过“屏障”时，电子束从三个方向立体扫描，确保每个表面都达到灭菌效果。每个加速器都有独自的高压电源。三个加速器的用电功率为4KW，需要一个400V、50/60HZ的三相电源。系统采用水冷，流量为120L/H。24自动传输系统STERSTAR的传输系统使用了两个独立的传输带，分别位于电子束“屏障”的两侧，两个传输带之间相距5CM。包装盒在穿越电子束屏障时，跨越了两图1STERSTAR系统的装置布局21基本介绍STERSTAR系统底面尺寸大约为34M，高约为28M，占地面积12M2（图2）。另外，还配备有高压电源和一个尺寸为220621M的电箱，电箱里面装有监视控制屏幕，最远可以装在离主系统10M的地方。整个装置重量达到6T。图2STERSTAR系统平面图22防护装置整个装置外围用一层15CM厚的铅合金包裹，2010年第31卷第3期6月20日出版医药工程设计33PHARMACEUTICALENGINEERINGDESIGN2010,31326软件系统STERSTAR系统装备了可编程序控制器PROGRAMMABLELOGICALCONTROLLER，PLC,用来控制加速器参数、传输系统和辅助设施。基于RSVIEW的软件系统用来处理来自PLC的数据（包括电子束扫描宽度、加速器真空度、传输速度）和其他参数，如温度传感器数据和来自高压控制台的参数（加速器的电压、电流、扫描信息）。这个软件的设计符合FDA的要求，设有密码保护和批安全报告备份、数据可追溯，数据记录不易被改动。此软件系统符合欧盟的电子系统安全规范CEMARK，并且通过了21CFRPARTII的认证。3更加满足GMP标准STERSTAR系统操作简单。对操作人员培训两天，维修人员培训三天后就能进行生产操作。在控制屏幕上按下“PRODUCTIONSTART”按钮，机器进入准备状态，工作人员选择速度，然后按下按钮“ON”，自动程序就开始工作了。整个系统不产生任何污染物质，设置了有效的防辐射保护设施，不对环境产生危害，达到绿色环保要求。STERSTAR电子束辐射表面处理系统的一个优势是它是一个连续不间断的处理系统，在单位时间中的处理量更大。在实际生产应用中，每小时可以处理36000支注射器。电子束不对被处理产品的理化性质产生任何影响，适用于各种无纺材料。个传输带之间的缝隙，不形成交叉污染，保证没有污染被带入无菌区。传输装置所有的部件都用耐X射线、耐臭氧的不锈钢制成，可以经受住辐射、臭氧和双氧水。传输系统的马达安装在屏蔽装置的外面，不对传输隧道产生污染。传输管道的内壁由不锈钢覆盖，经过清洁后能达到D级洁净程度。图4多个加速器的布局图传输的运行速度由软件系统控制，根据不同的处理量和暴露在电子束下的时间选择不同的速度。25臭氧真空系统和消毒系统传输隧道与外界保持负压，防止产生的臭氧泄露。隧道内装置有气压计、风扇、HEPA过滤器和气密性活塞，隧道的进口与入口处均有盖子以保持隧道清洁。当系统内产生臭氧时，由无菌区传来的层流空气使隧道内部产生压差，将臭氧排出隧道。（图5）STERSTAR系统进行消毒前，将所有阀门、臭氧真空系统和传输隧道入口关闭，与无菌区形成一个封闭的空间。臭氧由无菌区传输到此系统，灭菌过程大约进行3H。在此过程中，运行传输系统，使传输系统的每个部件都能灭菌。参考文献1STERSTARSYSTEMCONTINUOUSSTERILETRANSFERBYEBEAMDIDIERMORISSEAU,FIONAMALCOLMRADIATIONPHYSICSANDCHEMISTRY,712004553556ANEWEBEAMAPPLICATIONINTHEPHARMACEUTICALINDUSTRYTHEOSADAT,FIONAMALCOLMNUCLEARINSTRUMENTSANDMETHODSINPHYSICSRESEARCHB,2402005100104EBEAMANEWTRANSFERSYSTEMFORIS