灭菌蒸汽是一种最高效的灭菌剂, 它通过使细胞中主要蛋白质及核酸的变性功能丧失, 达到使微生物死亡的目的, 这个过程实际上是降低物品中微生物的污染程度的过程, 当微生物存活率小于10 一‘时, 就可以称该物品已达到了无菌程度。为了证明一种产品的灭菌程度, 传统上是用一种无菌试验的方法来进行的, 这种试验仅使用少量的样品, 测试整批产品中微生物的存在, 这种测试方法的可信度是远远不够的。很显然, 增加样品的数量, 可以提高试验的可信度, 但成本高, 浪费大。所以对微生物死亡的理解或了解微生物死亡的条件是非常重要的。它是设计和建造能够恒定地、可靠地提供灭菌所需要的条件的设备的基础, 凭借验证过的蒸汽灭菌设备和工艺, 我们可以对药品的无菌程度作出可靠的预言和保证。

灭菌过程的验证必须被看成是一个连续的过程, 它始于研究开发和工程阶段, 并延续到生产制造和日常维护中。验证就像新产品或新工厂一样, 是随各个不同的阶段而不断发展的, 它从构思开始, 视设备的样式而定型, 经过严格的测试阶段, 并且在连续的生产中保持不变得到维护。其中称之为验证的试验阶段仅仅是该项计划中的一部分。本文将着重讨论用于验证蒸汽灭菌的一种方法。

一、灭菌器设计的要求及属性认定

所有蒸汽灭菌周期都以待灭菌的物品与饱和蒸汽直接接触为基础, 饱和蒸汽是与液体状态的水保持平衡的水蒸汽, 温度及压力间的关系是固定的。灭菌效果是通过蒸汽与灭菌物品的热传递和产生冷凝水的水合作用来实现的。冷凝水是由于蒸汽回到它能量较低的液体状态时形成的。这种相变是蒸汽向周围环境释放潜热的过程, 它加热了灭菌器及灭菌物品, 但冷凝水的形成引起体积的减小达90 % 以上。经过冷凝补充的过程才能使蒸汽穿透所有物品的表面直至达到有效的灭菌温度。灭菌器及其周期的设计应保证饱和蒸汽达到这些表面。

利用过热蒸汽(即干燥蒸汽) 的灭菌过程是干热现象,比饱和蒸汽灭菌的效率为低, 这种现象必须避免, 可以用使蒸汽在蒸汽发生器中与水保持平衡的办法来解决, 还应对辅助加热原进行控制。制药工业中使用的较现代化的灭菌器, 有以下几个共同的要求: 能承受所需的内部蒸汽压力; 有蒸汽夹套及隔热层; 门的安全装置应防止在压力状态下打开灭菌器; 排放冷凝水的疏水器; 温度控制系统; 周期定时器, 通常还有程序控制器; 微孔透气过滤器; 腔体压力指示器。按要求设计并制成的高压灭菌器及其它的辅助设备的属性认定是要在灭菌周期验证以前进行的, 它包括安装认定及操作认定。

1. 安装认定: 一旦安装结束, 灭菌器必须由新的所有者进行彻底的检查, 可以由工程、制造、维修和验证方面的人员组成的一个小组来完成, 他们必须查对实物与图纸, 与技术要求的一致性及其加工的质量, 更重要的一点就是要充分理解系统安装时的状态及准备验证的状态。安装的一些记录必须编入文件并妥善保存。

2. 操作认定: 通常是把灭菌器关键的变量及其规格列成表格, 而这些变量是在操作条件下测得并记录下来的。要注意的是: 当设定了变量的最小值或变量的范围后, 把变量记录写成“ 符合要求”就不合适了, 必须记录实际数据。对操作认定加以强调还有一个原因, 理解消毒锅及其它的支持系统是如何工作的, 对工艺过程的开发及验证是十分重要的。对实际操作参数的了解有利于倾向分析, 它可以避免潜在的问题, 通过操作认定, 可以检查设备操作时各变量与设计标准的一致性, 并形成证明文件。

二、灭菌器的周期

在灭菌器设计中, 空气的排出是个普遍的问题。进入消毒物品中的空气使蒸汽温度降低并阻止其穿透至所有物体表面而使蒸汽与灭菌物品间的热交换效率降低。大多数熟知的灭菌工艺或周期均已设计成能将空气从灭菌器腔体中排出。

1. 重力置换: 老式的蒸汽灭菌器的周期是一种重力置换式的周期。它的原理是: 利用腔体中冷空气比重比进产腔体蒸汽的比重大, 将空气经腔体底部的排放口与冷凝水一起排出。

2.预真空周期: 在实际的灭菌周期开始以前, 用机械的方法把滞留在腔内的空气排除是比较有效的方法, 可以用蒸汽泵或蒸汽排放管来完成。这种工艺特别适用于多孔性的材料。

3. 脉冲周期: 由于排出空气所需的高真空状态很难获得, 所以又有一种脉冲系统, 它采用多重蒸汽脉冲及后续的排空, 可以有效地排除空气, 而不需要达到预真空所要求的真空度。4. 空气一蒸汽混合物: 虽然我们认为在蒸汽灭菌过程中空气是降低灭菌效率的祸首, 但有许多地方却需要它的存在。非肠道药品的水溶液在灭菌器中进行最终灭菌就是一例。产品可以灌装在硬质或软质的容器内, 在容器的上部总是存在着空气或氮气, 当溶液加热时, 这些气体膨胀的速率远大于等体积的水蒸汽, 所以容器中的压力要超过灭菌器腔体中的压力。在这种情况下, 塑料袋及半刚性的容器就可能会爆裂。为了避免这种情况就必须向灭菌器内注入空气,把腔内压力升高到饱和蒸汽的压力值以上。但为了保证向灭菌物品进行交换的均匀性, 这种“ 空气过压” 周期的设计目标就应保持一个混和良好的腔体。混和过程可以通过几种方式, 如在腔体顶部设置风扇或用外置式泵使腔体底部的冷凝水循环, 使腔体中的空气和蒸汽得到循环和混和。

三、灭菌周期的确定

灭菌周期的确定必须考虑几个因素, 其中有负荷的实质(是否多孔性或对热不稳定产品等)、灭菌器的类型、采用的容器和橡塞等。这些因素都会影响到排除空气的方法。当消毒物品为热稳定产品时, 可以采用过度杀灭的方法, 它可以保证灭菌后产品中微生物的存活概率不大于10一‘ , 同时与负荷中固有微生物的数量与耐热程度无关, 采用的F。值也较高, 可以选用使微生物数降低12 个对数的那个值。对热不稳定的物品, 我们必须开发一种能适当地杀灭微生物但又不使产品变质的灭菌工艺。这种周期的建立应以测得产品中微生物数量的生物负荷为基础。首先需要将微生物从产品中分离出来, 测定其耐热性(D 值和z 值) , 并可以与生物指示剂结果比较得出它们之间的相互关系。同时还必须应用生物指示剂证明灭菌周期(所要求的Fo 值)已经达到。