引言

在醫(yī)藥食品領(lǐng)域,滅菌既是安全保障,也是生產(chǎn)的最基本需要。滅菌(Sterilization)是指用物理或化學(xué)方法殺滅全部微生物,包括致病和非致病微生物以及芽孢,使之達(dá)到無(wú)菌保障水平。滅菌常用的方法有化學(xué)試劑滅菌、射線(xiàn)滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌和過(guò)濾除菌等。滅菌的徹底程度受滅菌時(shí)間與滅菌劑強(qiáng)度的制約。脈動(dòng)真空滅菌器采用濕熱滅菌法,廣泛應(yīng)用于醫(yī)療食品行業(yè),是通過(guò)蒸汽在高壓環(huán)境下對(duì)物品進(jìn)行滅菌的重要設(shè)備。

1滅菌原理

微生物對(duì)滅菌劑的抵抗力取決于原始存在的群體密度、菌種或環(huán)境賦予菌種的抵抗力。濕熱滅菌有巴氏消毒法、蒸汽滅菌法以及過(guò)熱滅菌方式。其中脈動(dòng)真空滅菌器的蒸汽加壓滅菌和過(guò)熱滅菌效果最好,脈動(dòng)真空滅菌器能通過(guò)控制飽和蒸汽的溫度和時(shí)間,使蛋白質(zhì)變性,從而將微生物殺死,并使耐熱芽孢在30min內(nèi)失去活性,從而達(dá)到滅菌的目的。現(xiàn)階段,除具備滅菌功能的應(yīng)用外,對(duì)某些易被高壓破壞的物質(zhì),如某些糖或有機(jī)含氮化合物,通過(guò)脈動(dòng)真空滅菌器控溫功能將溫度控制在110℃以下,滅菌時(shí)長(zhǎng)15~30min,也可達(dá)到降低微生物負(fù)載的作用。

2法規(guī)要求

《歐盟人用和獸用藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范指南》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《歐盟指南》)[1]附錄提出:所有滅菌工藝都應(yīng)建立經(jīng)驗(yàn)證的裝載模式,并且裝載模式應(yīng)定期進(jìn)行再驗(yàn)證:還應(yīng)考慮最大裝載和最小裝載,作為裝載驗(yàn)證策略的一部分。在對(duì)《歐盟指南》要求進(jìn)行分析時(shí),成都生物制品研究所有限責(zé)任公司對(duì)現(xiàn)有脈動(dòng)真空滅菌器執(zhí)行的滅菌固體、液體程序進(jìn)行了梳理,并采取了相應(yīng)措施。

3脈動(dòng)真空滅菌器固體、液體程序的應(yīng)用

固體程序采用脈動(dòng)真空方式,通過(guò)真空泵將滅菌器內(nèi)室氣體排出,達(dá)到脈動(dòng)設(shè)定壓力限度后,從夾層往內(nèi)室注入飽和蒸汽,一般整個(gè)過(guò)程脈動(dòng)真空三次,以徹底消除內(nèi)室冷點(diǎn),并在此過(guò)程中排除溫度死角和小裝量效應(yīng)。這個(gè)過(guò)程中壓力反復(fù)上升、下降,溫度曲線(xiàn)類(lèi)似于脈沖波,故命名為"脈動(dòng)"。固體程序主要用于不銹鋼類(lèi)、器械類(lèi)、膠塞鋁蓋、塑料類(lèi)材質(zhì)物品滅菌,此類(lèi)物品在低壓和高溫互相切換條件下較為穩(wěn)定,不易發(fā)生形變或析出顆粒等物質(zhì)。同時(shí),在固體程序中使用大小裝載模式進(jìn)行滅菌,增加了滅菌次數(shù),可能導(dǎo)致生產(chǎn)協(xié)調(diào)時(shí)間不足、浪費(fèi)資源以及縮短滅菌物品壽命等問(wèn)題。通過(guò)上述分析,判斷固體程序采用脈動(dòng)真空方式不會(huì)對(duì)所滅菌物品產(chǎn)生影響。

液體程序采用氣體置換方式,因?yàn)橐后w一般放置于玻璃瓶中進(jìn)行滅菌處理,若使用脈動(dòng)真空方式,易將瓶?jī)?nèi)液體抽出,既損壞了待滅菌液體,又不能達(dá)到滅菌效果。置換程序主要如下:滅菌器在液體升溫階段,內(nèi)室一邊從夾層進(jìn)入蒸汽,一邊從排汽口排汽,依靠重力的作用逐漸將內(nèi)室冷空氣置換出去,盡可能減少內(nèi)室溫度死角。置換程序出氣方式與脈動(dòng)程序不同,有效保護(hù)了待滅菌物體,但此種方式升降溫較為緩慢,滅菌時(shí)間長(zhǎng)。

4最小裝載的研究

液體程序滅菌時(shí)間長(zhǎng),待滅菌物品大多為培養(yǎng)基或生產(chǎn)使用的稀釋液等,長(zhǎng)時(shí)間的高溫條件易使有配制濃度要求的稀釋液蒸發(fā)量增大,增加液體濃度,也可能使培養(yǎng)基等物質(zhì)失活變性。成都生物制品研究所有限責(zé)任公司生產(chǎn)的23價(jià)肺炎球菌多糖疫苗使用的磷酸鹽緩沖液,每次用于多糖的配制,使用量約為10萬(wàn)mL,在《歐盟指南》附錄生效前,進(jìn)行了最大裝載量驗(yàn)證,且驗(yàn)證完成后對(duì)磷酸鹽緩沖液取樣進(jìn)行了檢測(cè),檢測(cè)項(xiàng)目為pH和氯化鈉含量。為了響應(yīng)對(duì)滅菌器最小裝載的驗(yàn)證測(cè)試要求,增加最小裝載測(cè)試的研究工作,并擬在執(zhí)行裝載再驗(yàn)證時(shí)進(jìn)行應(yīng)用。

首先對(duì)磷酸鹽的緩沖液裝載量進(jìn)行評(píng)估,按照已完成最大量液體裝載要求,即每次使用10個(gè)20L玻璃瓶進(jìn)行滅菌工作,對(duì)液體受熱情況以及受熱作用時(shí)間進(jìn)行分析,并按照滅菌難易程度,得出使用1瓶緩沖液作為脈動(dòng)真空滅菌器最小裝載量,受熱更為充分,瓶?jī)?nèi)液體蒸發(fā)理論上更為明顯,故將此液體程序最小裝載量設(shè)置為1瓶緩沖液,液體濃度與正常生產(chǎn)濃度一致,按照pH為7和氯化鈉含量7.3g/L配制磷酸鹽緩沖液。將磷酸鹽緩沖液配制好后,按照均勻性布點(diǎn)要求執(zhí)行脈動(dòng)真空滅菌器熱分布布點(diǎn),熱分布點(diǎn)位布置如圖1所示。

在熱分布點(diǎn)位布置完成后,根據(jù)實(shí)際情況,對(duì)最小裝載進(jìn)行熱穿透探頭布置,布置點(diǎn)位信息如圖2所示。

針對(duì)最小裝載驗(yàn)證工作,在進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試前,按照藥品管理指南規(guī)范(現(xiàn)行版)要求,完成脈動(dòng)真空滅菌器驗(yàn)證測(cè)試前的準(zhǔn)備工作,進(jìn)行BD測(cè)試、保壓測(cè)試、驗(yàn)證用探頭的前校準(zhǔn)工作,濾器在線(xiàn)sIP、空載熱分布測(cè)試。上述測(cè)試完成以后,進(jìn)行最小裝載的熱分布和熱穿透(指示劑布點(diǎn))測(cè)試,在驗(yàn)證結(jié)束后還應(yīng)對(duì)驗(yàn)證用的探頭進(jìn)行后校準(zhǔn)工作。其他測(cè)試項(xiàng)目如報(bào)警聯(lián)鎖功能測(cè)試,可根據(jù)測(cè)試過(guò)程發(fā)生情況進(jìn)行記錄,或穿插在上述測(cè)試中進(jìn)行。

按正常生產(chǎn)模式,設(shè)置脈動(dòng)真空滅菌器液體滅菌程序:置換1700s,滅菌時(shí)間3000s,滅菌溫度121.0℃,內(nèi)室壓力限度110~120kPa,夾層壓力限度90~120kPa:將探頭放置于液體內(nèi)部進(jìn)行連續(xù)3次熱穿透測(cè)試,抽取樣品送檢進(jìn)行檢測(cè),獲得pH和氯化鈉結(jié)果如圖3所示。

經(jīng)測(cè)試,探頭放置于液體內(nèi)部,液體受熱蒸發(fā)溫度和時(shí)間均接近,磷酸鹽緩沖液pH和氯化鈉濃度均在內(nèi)控要求的合格范圍內(nèi),pH合格范圍為6.0~7.5:氯化鈉含量合格范圍為7.6~10.0g/L。由圖3可知,氯化鈉含量沒(méi)有變化,pH值接近一致,但略偏低,證明最小裝載測(cè)試有效,控制探頭放置于液體內(nèi)部,液體受影響較小或無(wú)影響。

為確認(rèn)是否因?yàn)樘筋^放置因素導(dǎo)致蒸發(fā)量發(fā)生變化,對(duì)脈動(dòng)真空滅菌的探頭位置進(jìn)行調(diào)整,此次探頭放置于液體外部,比較3次最大和最小液體裝載測(cè)試結(jié)果,如圖4所示。

經(jīng)測(cè)試,探頭放置于液體外部,液體受熱蒸發(fā)溫度和時(shí)間產(chǎn)生差異,磷酸鹽緩沖液pH和氯化鈉濃度雖在內(nèi)控要求的合格范圍內(nèi),但氯化鈉和pH含量因蒸發(fā)時(shí)間有異,均發(fā)生了變化,氯化鈉含量升高,pH值略偏低,雖均在可控范圍,但已出現(xiàn)時(shí)間和溫度差異影響。

5研究總結(jié)

經(jīng)研究,若脈動(dòng)真空滅菌探頭放置于液體內(nèi)部,滅菌時(shí)長(zhǎng)約4.5h(自升溫開(kāi)始到滅菌結(jié)束可開(kāi)門(mén)情況):而探頭放置于液體外部,滅菌時(shí)長(zhǎng)約2h。磷酸鹽緩沖液受溫度作用時(shí)間和液體蒸發(fā)因素影響,因裝載量不一致,整個(gè)滅菌時(shí)長(zhǎng)不一,導(dǎo)致結(jié)果存在差異。

經(jīng)過(guò)結(jié)果及液體性質(zhì)分析,磷酸鹽溶液具有自我調(diào)節(jié)pH功能,無(wú)論大小裝載,pH結(jié)果均在合格范圍內(nèi),且變化較小:氯化鈉溶液因滅菌時(shí)長(zhǎng)不一,大小裝載受熱蒸發(fā)程度不同,最小裝載因蒸發(fā)量過(guò)多,雖滅菌后的氯化鈉濃度在合格范圍內(nèi),但可能引起濃度升高等異常情況。同時(shí),為避免因滅菌原因?qū)е伦饔煤蟮囊后w不符合要求,將溫度探頭放置于液體內(nèi)部滅菌,是最符合條件也是最準(zhǔn)確的滅菌方法。

6探索與展望

滅菌是獲得無(wú)菌的必要條件,也是食品工業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域不可或缺的技術(shù)。高壓鍋的驗(yàn)證、不同液體裝載模式的探索,滅菌所涵蓋的內(nèi)容也比較廣泛,溫度條件、作用時(shí)間、冷熱鍋的啟動(dòng)等都是需要探討與研究的問(wèn)題。因此,成都生物制品研究所一直以來(lái)都力求及時(shí)跟進(jìn)法規(guī)要求,為中國(guó)疫苗企業(yè)做好帶頭示范作用,積極奮進(jìn),為中國(guó)第一支走出國(guó)門(mén)的疫苗繼續(xù)把好質(zhì)量關(guān)。