臭氧灭菌在非无菌液体制剂生产过程中的应用

杨泽畅

摘要：简要分析了非无菌液体制剂生产过程中微生物的控制，重点阐述臭氧对生产设备和物料管道内部的灭菌实验方法，以及臭氧发生器的选型和灭菌效果验证。
    近年来对臭氧灭菌在制药、生物工程、遗传工程等行业中的应用有大量的报道，在我国药品生产质量管理规范中臭氧灭菌也是被推荐的灭菌方法之一，国家《消毒技术规范》中明确提出臭氧是一种广谱杀菌剂，可杀灭细菌繁殖体、芽孢、病毒和真菌等，破坏肉毒杆菌毒素，这充分地说明了臭氧的灭菌原理和特点，同时也为我们在制药过程中提供了一种全新的灭菌方法。尽管这种方法已被人们所接受，但在具体应用中，绝大多数制药企业仅用于对生产环境的灭菌，而在对生产设备、容器具、反应釜、贮罐和输液、输料、输气管道及内包装材料、工作服、工艺用水等灭菌中，还没有得到广泛的应用。本文着重介绍臭氧在非无菌液体制剂生产过程中对生产设备、容器具、贮罐和输液、输料管道灭菌的经验。
    1 非无菌液体制剂微生物控制现状
    非无菌液体制剂在整个药品制剂中占有很大的比例，如合剂、糖浆剂、溶液剂及外用洗剂等。水性液体药剂易被微生物污染，尤其是含有糖类、蛋白质等营养物质更易被污染，在我国液体制剂中绝大部分为中药制剂，其含有大量的糖类、蛋白质等营养物质。2010版《中国药典》对非无菌液体制剂的染菌限度作了严格的规定：细菌、霉菌、酵母菌1mL药液内不超过100个CFU，并不得检出大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、活螨及螨卵等，该类药物为非最终灭菌制剂，因此需要在生产过程中对每一个环节微生物污染的程度进行严格控制，来降低最终成品的质量风险。在非无菌液体制剂的生产过程中，除对原辅料、内包装材料、中间产品及生产环境、工艺用水的微生物加以控制外，重点应防止生产设备、工具、容器、贮罐和输液、输料管道对产品的污染，其灭菌是否可靠，将决定成品微生物数量是否合格。
    一般液体制剂的生产过程由多个生产环节组成，有各种设备、容器、管道、阀门、仪表等复杂部件连接在一起。传统消毒灭菌一般用75％乙醇浸泡或用纯蒸汽通过管道、容器来进行。用75％乙醇浸泡需大量的乙醇，使生产成本提高许多，一般企业很难做到；最可靠的方法是用纯蒸汽对生产线进行消毒灭菌，而对于规模较小的一些非无菌制药企业来讲，要得到纯蒸汽也是件不容易的事情。
    资料表明，臭氧具有很强的杀菌作用。臭氧的灭菌原理：臭氧在常温、常压下分子结构不稳定，很快自行分解成氧气和单个氧原子；后者具有很强的活性，对细菌有极强的氧化作用，臭氧氧化分解了细菌内部氧化葡萄糖所必须的酶，从而破坏其细胞膜，将它杀死，多余的氧原子则会自行重新结合成为普通氧分子，不存在任何有毒残留物，无死角，故称无污染灭菌剂，它不但对各种细菌（包括大肠杆菌、绿脓杆菌及杂菌等）有极强的杀灭能力，而且对杀死霉菌也很有效。《消毒技术规范》中提出“臭氧对物品表面上的微生物有杀灭作用”。因此，用臭氧灭菌既可靠又经济，同时产品质量也可得到保证。
2 臭氧灭菌实验
    根据本企业的实际情况，2007年12月起我公司采用臭氧对非无菌液体制剂生产线进行在线灭菌，主要针对生产线上浓配罐、稀配罐、高位槽、灌装设备以及物料管道和生产用容器具等。
    2.1实验用设备
    现在市面上已有专为此设计出的臭氧发生器，自带压缩机、配置阀门及活结，可自由移动，通过管路将高浓度的臭氧气体输入需灭菌的容器或管道内达到灭菌效果。我公司采用某臭氧设备制造有限公司生产的臭氧发生器，其产量为40g/h，出口臭氧浓度8×10-4,功率为0.55kW。
    2.2实验方法
    由于整条生产线从配制到灌装之间，管线和设备连接复杂，而配制和灌装不在同一操作间，管线连接较长，为使灭菌彻底，操作方便，故采用臭氧发生器流动使用，对不同的生产单元进行灭菌。对于臭氧不易通过的部件，进行拆卸并用75％乙醇浸泡，而易通过的部件分别通过活结或软管进行连接，并按操作程序连接好臭氧发生器，开启臭氧灭菌。灭菌过程中对于不能完全密封的单元，则采用臭氧发生器连续工作，产生高浓度臭氧灭菌，以保证其可靠性。
    实验表明：若被灭菌物表面湿度＞80％灭菌效果会更好，因此，在灭菌之前需用工艺用水对需灭菌系统进行冲洗。为防止灭菌后产生二次污染，使用臭氧灭菌前先对所在洁净区环境灭菌。在灭菌过程中，对于密封单元开启臭氧发生器工作1h，保留1h；对于不能完全密封单元，采用臭氧发生器连续工作2h灭菌。
    2.3实验结果与讨论
    通过对该灭菌方法的验证，经测试均符合设定的标准，达到了灭菌效果。我们对2年来生产的上百批产品和以往产品进行比较（表1），发现从2008年开始使用臭氧灭菌后，产品一次合格率高达100%，而以往仅达85%左右。使用臭氧灭菌前，常会出现成品微生物超标而返工，造成企业生产成本的提高。而现在彻底改变了我公司液体制剂微生物超标和返工的现象，使产品的质量得到了保证，降低了企业的生产成本。

表1 2006?2009年产品质量统计

    3 臭氧发生器选型及灭菌效果验证
    由于市面上臭氧发生器型号较多，我们根据实际生产需要对臭氧发生器进行了选型，一般的评价指标为：臭氧产量、浓度、可靠性、使用寿命、电耗等。由于单元系统灭菌的发生器的功率比较小，电耗一般不予考虑。对于浓度，由《消毒技术规范》知，臭氧浓度一般在60㎎/m3以上，才对物品表面上的微生物有杀灭作用，而设备内部一般浓度在5×10-5以上才进行灭菌，表面湿度大灭菌效果会更好。
    在选用设备时，臭氧产量是最重要参考依据，我们应根据灭菌空间和灭菌浓度进行计算。例如，经估计我们所需要的灭菌空间为100m3，若为密闭容器，要求杀灭管道或设备内表面的微生物，按要求浓度C不低于5×10-5，经计算为84mg/m3，考虑臭氧发生器的臭氧发生量在工作1h后自然衰退率S为62.25％，则选择臭氧发生器发生量W（mg/h）：
    W＝CV/（1－S）＝84×100/（1－62.25％）＝22251mg/h
    考虑到实际损耗选用时不得＜30g/h。
    在生产过程中为了灭菌彻底，不留死角，常采用臭氧发生器连续工作方式，流通臭氧进行灭菌，在选用臭氧发生器时应依据以上方法进行臭氧发生量的估算，使其产生足够浓度的臭氧来灭菌。
    臭氧发生器的灭菌可靠性和使用寿命与其工作时间是密切相关的，可通过灭菌效果验证来确定。
    臭氧灭菌效果验证过程包括2个方面：(1)臭氧浓度测定：在臭氧发生器工作一定时间后，采用化学分析法或仪器测定法，测定结果不低于60㎎/m3；(2)生物指示剂挑战性试验：将枯草杆菌黑色变种芽孢菌片置于器皿内的灭菌空间内，灭菌结束后取出器皿进行培养，并对结果评价，应＜10CFU/皿。通过以上结果来确定臭氧发生器的工作时间和灭菌时间。
    总之，臭氧发生器的选择要结合实际情况，准确估算性能参数，并对其可靠性进行周期性再验证，以防止由于设备原因导致产品的质量风险。在选购臭氧发生器时应有备用机，使用过程中尽可能按“两用一备，一用一备”的原则购置，备用机组在设备维护或修理过程中交替使用，避免停机维护影响正常生产。
    4 结语
    通过以上对非无菌液体制剂生产线灭菌现状的分析，结合我公司日常生产中使用臭氧发生器在线灭菌的经验，并经过验证和大量实验考察，笔者认为采用臭氧发生器对非无菌液体制剂生产线在线灭菌是一种有效的方法，它解决了产品在生产过程中易受污染的难题，使产品的质量得到了有效保证。


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szg-dlls

材料很好，谢谢分享。

dasheng1980

谢谢楼主！

仲夏秋夜云

其实所谓的非无菌制剂一样有很高的要求，不知道为什么，总有人觉得这个比无菌制剂好做多了

皇后

适合新手上路学习

xiaobin2007

谢谢楼主的分享，辛苦了。

SIYUHONGYU

有用有用，谢谢

小金库

好资料，谢谢共享

阿白rqg

有所帮助，谢谢