药物制剂技术与设备物理灭菌法讲解

药物制剂技术与设备物理灭菌法讲解

药物制剂的灭菌技术是确保药品安全性和有效性的关键环节。本文详细介绍了物理灭菌法的原理、操作条件、应用范围及注意事项，包括干热灭菌法、湿热灭菌法和射线灭菌法等。通过“欣弗”事件引入主题，强调了灭菌技术在药物制剂中的重要性，并详细介绍了各种灭菌方法的优缺点和适用场景。

“欣弗”事件是一起因灭菌工艺不当导致的严重药品安全事件。2006年8月，卫生部发出紧急通知，停用安徽华源生物药业有限公司当年6月以后生产的所有批次的欣弗药品。经调查发现，该公司在生产克林霉素磷酸酯葡萄糖注射液时，未按批准的工艺参数灭菌，降低了灭菌温度，缩短了灭菌时间，增加了灭菌柜装载量，严重影响了灭菌效果。中国药品生物制品检定所对相关样品进行检验后发现，无菌检查和热原检查均不符合规定。此次事件共涉及368万瓶“欣弗”，销往全国26个省市，注射欣弗导致11人死亡。

基本概念

• 灭菌：指用物理或化学等方法杀灭或除去所有微生物的繁殖体和芽孢的过程。
• 灭菌法：指杀灭或除去所有微生物繁殖体和芽孢的方法或技术。
• 无菌：指在任一指定物体、介质或环境中，不存在任何活的微生物。
• 无菌操作法：指在整个操作过程中利用或控制一定条件，使产品避免被微生物污染的一种操作方法或技术。适用于不耐热药物的注射剂、无菌眼用制剂、皮试液及生物制剂、海绵剂、创伤制剂等。
• 防腐：指用物理或化学方法抑制微生物的生长与繁殖的手段，也可称抑菌。
• 消毒：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。

灭菌与无菌技术的目的

• 杀灭或除去所有微生物繁殖体和芽孢
• 最大限度地提高药物制剂的安全性
• 保护制剂的稳定性
• 保证制剂的临床疗效

物理灭菌法分类

物理灭菌技术是指利用加热、射线、过滤等物理方法杀灭或除去微生物的方法。主要包括：

1. 干热灭菌法

（1）干热空气灭菌法

• 原理：利用高温干热空气进行灭菌。一般认为繁殖型细菌在100℃以上干热1小时即被杀死。耐热性细菌芽孢在120℃以下长时间加热也不死亡，在140℃前后则杀菌效率急剧增长。
• 条件：药典规定为180℃-200℃，1小时以上；160-170℃，2-4小时；135-145℃，3-5小时。具体条件需通过实验确定，以保证灭菌完全同时对灭菌物品无损害。
• 应用：适用于耐高温的玻璃制品、金属制品以及不允许湿气透过的油脂类（如油性软膏基质、注射用油等）和耐高温的粉末化学药品等。缺点是穿透力弱，温度不易均匀，需长时间高热作用才能灭菌。而且由于灭菌温度过高，不适用橡胶、塑料及大部分药品。

（2）火焰灭菌法

• 原理：火焰直接灼烧灭菌的方法。一般需灭菌的器具在火焰中反复灼烧20s以上，或用少量酒精擦拭后，点燃即可。
• 应用：灭菌迅速、可靠、简便，适用于耐火材质（如金属、玻璃及瓷器等）的物品与用具，不适合于药物。

2. 湿热灭菌法

湿热灭菌法是利用饱和水蒸气、流通蒸气和沸水进行灭菌的方法。由于蒸气比热大，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，湿热灭菌法是应用最广泛的一种灭菌方法。本法包括热压灭菌法，流通蒸气灭菌法、煮沸灭菌法和低温间歇灭菌等方法。根据药品性质进行选用。

（1）热压灭菌法

• 原理：利用高压饱和水蒸气加热法杀灭微生物的方法。本法一般公认为最可靠的湿热灭菌法。
• 条件：常用的条件有：
• 115℃，1.7atm(67kPa，7.1kg/cm2)，30min；
• 121℃，2.0atm(97kPa，11kg/cm2)，20min；
• 126℃，2.4atm(139kPa，14.1kg/cm2)，15min。
• 应用：适用于耐高温和耐高压蒸气的所有药物制剂、玻璃容器、金属容器、瓷器、橡皮塞、滤膜过滤器等。

（2）热压灭菌器

• 结构：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。有的通蒸气加热，有的用煤气、电热或木炭等加热。常用的有手提式热压灭菌器等。
• 基本操作：
  1. 放入物品
  2. 夹套加热
  3. 灭菌
  4. 排气
  5. 干燥
  6. 消除真空状态
• 注意事项：
• 应先进行灭菌条件实验，确保灭菌效果。
• 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灭菌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。若表指示一致。则有可能空气没有排尽，也可能压力表失灵，也可能不是饱和蒸气，应找出原因，加以解决。
• 灭菌时间必须由全部药液温度达到所要求的温度时算起，在开始升温时，要求一定的预热时间。例如250-500ml输液瓶，预热时间为15-30分钟。
• 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0，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10－15分钟，再全部打开。这样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。为缩短灭菌周期，也有对灭菌器内盛有溶液的容器喷雾水冷却，以加速冷却。

（3）流通蒸气灭菌法

• 原理：流通蒸气灭菌是在不密闭的容器内，用蒸气灭菌。压力与大气压相等，即100℃的蒸气灭菌，时间30-60min。
• 应用：该法适用于消毒以及不耐高热制剂的灭菌。
• 缺点：不能保证杀灭所有的芽孢，如破伤风等厌气性菌的芽孢，制备过程中要尽可能避免污染，这点必须充分注意。目前我国药厂生产注射剂，特别是1-2ml注射剂及不耐高热的品种，可考虑采用这种灭菌法。

（4）煮沸灭菌法

• 原理：把安瓿或其他物品（如注射器、注射针头等）放入水中煮沸灭菌，一般是100℃，30-60min。
• 缺点：此法灭菌效果差，必要时加入抑菌剂。

（5）低温间歇灭菌法

• 原理：将待灭菌的制剂或药品，用60-80℃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，让其中的芽孢发育成为繁殖体，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，至全部芽孢消灭为止。
• 应用：适用于必须用加热法灭菌但又不耐较高温度的制剂或药品。
• 缺点：时间长，消灭芽孢的效果不够完全。应用本法灭菌的制剂或药品，除本身具有抑菌能力外，须加适量抑菌剂，以增加灭菌效力。

（6）影响湿热灭菌的因素

• 微生物的种类和数量：各类细菌对热的抵抗力相差很大，处于不同发育阶段，所需灭菌的温度与时间也不相同，繁殖期的微生物对高温比衰老时期的抵抗力大。每个容器的细菌数，控制在10个以内为宜。最初菌数愈少，达到灭菌时间愈短。最初菌数增多也增加了耐热个体出现的机率。即使细菌全部杀灭，而注射液中细菌体过多，亦会引起临床上的不良反应，所以整个生过过程应尽可能避免微生物污染，尽可能缩短生产过程，并力求在灌封后立即灭菌。抗热能力：芽孢＞繁殖体＞衰老体。
• 蒸气性质：蒸气有饱和、湿饱和、过热蒸汽三种，饱和水蒸汽灭菌效果最好。
• 注射液的性质：注射液若含有营养物质，如糖类,蛋白质等，对微生物可能有一种保护作用，能增强其抗热性。
• pH：药液pH对细菌的活性也有影响。一般微生物在中性液中耐热性最大，在碱性溶液中次之；酸性不利于微生物的发育。所以，一般在生物碱盐类的注射液，因pH较低，用流通蒸气灭菌即可。加有适当抑菌剂时，药液经100℃，30分钟加热，可杀死抵抗力强芽孢。所用的抑菌剂：甲酚(0.1-0.3%)、氯甲酚(0.05-0.1%)、三氯叔丁醇(0.2-0.5%)、苯酚(0.1-0.5%)、硝酸苯汞或醋酸苯汞(0.001-0.002%)。
• 药物的稳定性：温度增高，化学反应速度增加，时间愈长，起反应的物质愈多。因此，不能只看到灭菌杀死细菌的一面，也要看到保证药物有效性的一面。为此在能达到灭菌的前提下，可适当降低温度或缩短灭菌时间。实践证明在力求避免微生物污染和严格质量控制的条件下，维生素C注射液用流通蒸气灭菌15分钟，氯化钠注射液用115℃，灭菌30分钟是可行的。

湿热灭菌设备的维护：

• 每次灭菌结束，需对灭菌室进行清理；
• 定期向当地安检部门申请检查设备；
• 门密封圈表面保持清洁；
• 灭菌柜每年须做一次再验证。

3. 射线灭菌法

射线灭菌法系采用辐射、微波和紫外线杀死微生物和芽孢的方法。

（1）辐射灭菌

• 原理：采用放射性同位素素(60Co和137Cs)放射的射线杀死微生物和芽孢的方法，射线可破坏细菌DNA而致其死亡。
• 剂量：辐射灭菌剂量一般为2.5×104Gy(戈瑞)。
• 应用与特点：适合于热敏物料和制剂，常用于维生素、抗生素、激素、生物制品、中药材和中药制剂、医疗器械、药用包装材料及药用高分子材料等。费用高，对人员有潜在危害。

（2）微波灭菌

• 原理：采用微波(频率为300MHz-300kMHz)照射产生热能杀死微生物和芽孢的方法。
• 特点：适合于液体和固体物料，对固体物料有干燥作用。特点是能穿透到介质和物料深部，表里加热一致，且具有低温、常压、高效、快速(2-3min)、低能耗、无污染、易操作、易维护，产品保质期长(可延长1/3以上)等。

（3）紫外线灭菌

• 原理：一般用于灭菌的紫外线波长是200-300nm，灭菌力最强的是波长为254nm的紫外线。
• 特点：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。
• 注意事项：湿度过大可降低灭菌效果，相对湿度以45％-60％比较适宜。温度宜于10-55℃范围。紫外线灯管必须保证无尘油垢，否则辐射强度将大力为降低。普通玻璃可吸收紫外线，因此安瓿中药物不能用此法灭菌。