湿热灭菌工艺的验证指南

1、湿热灭菌工艺的验证指南有关湿热灭菌协会标准 编制背景“欣弗”和“齐二药”的启示 国家审评中心的相关规定 GMP的改版国际国内的发展趋势起草单位编制协会的参考依据欧盟医药产品管理法规第四卷 欧盟有关人用和兽用医药产品 GMP 指南 (2008年 3月以及:附录 1 无菌药品的生产附录 20 质量风险管理FDA 的 CGMP (2004年 9月Validation of Aseptic Pharmaceutical Processes, Frederick J. Carleton & James P. Agalloco1998ISO 11134 Sterilization of health ca

2、re products-Requirements for validation and routine control-Industrial moist heatsterilizationISO 17665 Sterilization of health care products-Moist heat ISO 13408.1Aseptic processing of health care products Part 1 : General requirementsISO 11138 Sterilization of health care products-Biological indic

3、ators其他相关标准指南的结构范围目的定义产品与设备灭菌工艺的开发和验证 附录指南的内容常用的蒸汽灭菌器及灭菌程序FDA 与欧盟、 ISO 在湿热灭菌器验证方面的内容 EN285EN554CGMP 、 ISO 以及相关标准DQ 、 IQ 、 OQ 、 PQ关于湿热灭菌选择决策树欧盟PDA指南的内容关于湿热灭菌工艺验证以及方法学的研究各国 CGMP 以及药典ISO 11134; ISO17665PDA Validation of Moist Heat Sterilization Processes: Cycle Design, Development Qualification and Ong

4、oing ControlFDA 灭菌工艺检查指南过度杀灭法和生物负载法(残存概率法定义D 值测试方法与评价湿热灭菌工艺验证的内容DQ 、 IQ 、 OQ 、 PQ相关测试文件及培训等质量风险管理目的湿热灭菌验证的目的,就是通过一系列验证试验提供足够 的数据和文件依据,从而找到最有效最合理的灭菌参数, 并把已经验证过的饱和蒸汽灭菌设备和灭菌工艺参数应用 到药品生产的除菌过程中去,以证明用于药品生产过程中 的每一台饱和蒸汽灭菌设备都能起到灭菌的效果,并且对 不同灭菌物品的灭菌过程和灭菌效果具有可靠性和重现 性,即验证结果必须证明生产中所采用的灭菌过程对经过 灭菌的物品能够保证残存微生物污染的概率或

5、可能性低于 百万分之一。目的灭菌效果是通过饱和蒸汽、空气 -蒸汽混合物或过热水 等灭菌介质所含的热量与灭菌物品的热传递和产生冷 凝水的水合作用来实现的。冷凝水是在蒸汽回到它的 能量较低的液态时形成的。这种相变需要蒸汽潜热向 周围环境的转化,这样就加热了灭菌器和灭菌物品。 选择一种适合的蒸汽灭菌方式,能在满足产品本身性 能的情况下取得满意的灭菌效果,但是任何一种灭菌 方法,都必须在实际应用前予以验证。定义湿热灭菌周期的设计和开发与蒸汽灭菌器的性能以及 被灭菌产品的适用性有关。空气-蒸汽混合气体(air-steam mixture预真空过程过热水过程无菌保证水平(Sterility Assuran

6、ce Level, SALD VALUED 值在基础温度下减少一个 Log 菌数所需的时间。就是在一定温度下,将 微生物杀灭 90%(即下降一个对数单位所需的时间。 D VALUED 值微生物名称 温度 介质 D 值(分 嗜热芽胞杆菌 1055%葡萄糖 87.8 嗜热芽胞杆菌 1105%葡萄糖 32.0 嗜热芽胞杆菌 1155%葡萄糖 11.7 嗜热芽胞杆菌 1215%葡萄糖 2.4 嗜热芽胞杆菌 1215%葡萄糖乳酸液 2.1 嗜热芽胞杆菌 121注射用水 3.0 嗜热芽胞杆菌 1055%葡萄糖 1.3 嗜热芽胞杆菌 105注射用水 13.7 嗜热芽胞杆菌 115注射用水 2.1Z VALU

7、EZ 值Z值是指使某一种微生物的D值下降一个对数单位时,灭菌温 度应升高的度数 。Z值对于比较不同灭菌过程温度的标准灭菌时间F 0 值计算是必须的 Z VALUEZ 值嗜热芽胞杆菌在不同溶液中的 Z 值 溶液 Z 值( 5%葡萄糖水溶液 10.3 注射用水 8.4 5%葡萄糖乳酸液 11.3 PH =7磷酸盐缓冲液 7.6 平均 9.4F 值F 值可用于衡量灭菌的有效性。 F(T,z是采用一定的 Z 值计算得到的一个容器或一个产品在 T 度下的等效灭 菌时间。可根据挑战的微生物数、微生物悬浮液的类 型、 D 值和 F 一起,来评估灭菌程序杀灭微生物的有效 性。当 Z 取 10,温度为 121.

8、1时,灭菌过程的杀灭 力(process lethality则为 Fo 。采用以下公式,或许 多公开的参考文献中可方便地计算出灭菌的杀灭力。LETHALITY (F 0 值 温度对 F值的影响For each minute at:每一分钟在 111.1 o C 115.0 o C 118.0 o C 119.0 o C 120.0 o C 121.1 o C 122.0 o C 131.1 o C equivalent F*:相应的 F0:o C 0.25 在 121.1 o C0.50.630.7611.2610*注:灭菌温度为 121.1 o C , Z =10定义初始菌(bioburde

9、n 生物指示剂(biological indicator 化学指示剂无菌灭菌工艺验证过程产品与设备产品以及包装的蒸汽灭菌适用性 灭菌选择决策树产品的包装适用性蒸汽灭菌器的安装、验证和维护 对蒸汽或过热水等灭菌介质的建议 用于验证的测试仪器关于蒸汽灭菌器的标准HIM 1020EN 285EN 554ISO 11134(GB 18278 ISO 17665其他 PDA 或 ISPE 指南湿热灭菌器验证的国际标准湿热灭菌的国际标准一般比较详尽和具备可操作性, 并且也代表了目前最先进的安装、运行、性能确认理 念。它们将灭菌过程的验证和常规控制的有关内容作 了更详细、更明确的规定,包括灭菌设备的确认、安

10、 装检查、包装适用性、装载试验、空气过滤器的检查、 蒸汽的质量及管理、真空检查和再验证周期等等内容。蒸汽灭菌器的DQDQ在选用蒸汽灭菌器时,首先应根据产品的工艺来考 虑蒸汽灭菌器的选型,主要是装量的大小、灭菌温 度与时间的可控制性、灭菌程序的可选择性、灭菌 时腔室内温度的一致性、升温与降温速率的稳定性、 控制及记录系统的可靠性等。蒸汽灭菌器的IQ/OQ/PQ 对蒸汽灭菌设备的各项控制内容详细定义:排水报警;空气去除;自动控制器;生物指示剂设备腔室的深度、宽度和高度;灭菌周期的设计、极限挑战周期的确认;蒸汽供应管路的检查;门的压力试验;等效灭菌时间、最小灭菌时间以及双倍最小灭菌时间; 失效的风险

11、以及管理;参考测点的位置;压力试验(真空度、泄漏率;安装偏差以及处理;蒸汽灭菌器的 IQ/OQ/PQ设备本身有足够的产热能力(容量,以便有利于灭 菌周期的设计和极限挑战周期的确认;有利于研究等 效灭菌时间、最小灭菌时间以及双倍最小灭菌时间。 例如:对蒸汽供应管路有相应的规定,并制订行之有 效的检查指南;对门的压力试验有相应的规定,并制 订行之有效的检查指南;各类报警失效的风险分析以 及管理;参考测点位置的确认;压力试验(真空度、 泄漏率;安装偏差以及处理等等。选择空气过滤器也必须考虑它的过滤效率,一般应不 小于 99.5%(0.3m 。蒸汽灭菌器的IQ/OQ/PQ如果选择预真空或脉动真空灭菌器

12、,则应确认真空度的范 围和控制指标。对蒸汽灭菌器的温度显示也有详细的规定,例如:温度显 示可以是数字的或其他类似物,范围在 50150K ,精度不 小于 1%;温度若数字显示,则不能小于 0.1K ;温度测量点 的响应时间不大于 5s ;灭菌时间显示的精度应在2.5%(5分钟以下 和 1%(5分钟以上含 5分钟等。对于一个完整的灭菌器使用的温度探头,除了温度探头外 还有一个不能忽视的地方是它的导线部分,导线外面的硅 胶管是抗高温,压力和湿度的。当导线的软管部分对于高 温,压力,水蒸气的抗性不好的时候,水蒸气就会进入软 管内部,对里边的导线的电阻产生影响从而产生较大的漂 移,而导致测量误差超过我

13、们规定的标准。灭菌介质和其他辅助设施对蒸汽质量的测试项目:过热值 (Superheat;蒸汽干燥值(Dryness value;不冷凝气体(non-condensable gases;清洁蒸汽测试(化学项目,含药典注射用水项下的绝大部分 内容SVMS -Steam Quality Test Apparatus Kit用于验证的测试仪器具备进行热均匀性试验的验证装置并符合规定要求:测量仪 器的精度大于被测灭菌设备的允差范围(一般小于 0.5灭菌工艺的开发及验证两种灭菌方法过度杀灭法残存概率法用于注射剂生产的辅助物料的灭菌工艺 用于注射剂的灭菌工艺灭菌工艺验证的方法灭菌验证形成的相关文件细菌的耐热

14、性湿热灭菌耐热性强的孢子主要有二个属:梭菌属 Clostridium ,它一般是严格的厌氧菌 (anaerobe;芽 孢杆菌属 Bacillus 是需氧菌 (aerobe,它可能是兼性厌 氧菌。最常用的菌是 Bacillus subtilis,枯草芽孢杆菌; Geobacillus stearothermophilus 嗜热脂肪芽孢杆菌, Bacillus coagulans(ATCC51232凝结芽孢杆菌, Clostridium sporogenes梭状芽孢杆菌,和 Clostridium thermosaccharolyticum 糖梭菌。过度杀灭法工业上蒸汽灭菌工艺的开发,灭菌周期的设

15、定 和应用,一般使用过度杀灭法(the overkill method 。使用过度杀灭法的目标是确保达到 一定程度的无菌保证,而不管装载物的实际负 载生物的数量多少和耐热性如何。SAL (无菌保证水平过度杀灭法F 0=D 121(LogN 0-Log NF =12分钟 很少发现自然生成的微生物拥有超过 0.5分钟的 D121值。过 度杀灭法假设的微生物负载数量和抵抗力都要高于实际。大 多数微生物的耐热性都要比这低,因此能够提供很高程度的 无菌保证。即便采用湿热灭菌工艺为过度杀灭法(the overkill method,仍然需要对被灭菌产品的初始菌进行周 期监测,并最好定期采用生物指示剂测试。

16、国际法规和标准简述WHO GMP 20065.1 Whenever possible, products should preferably be terminallysterilized by heat in their finalcontainer. Where it is not possible , a decision should be taken to use an alternative method of terminalsterilization following filtration and/or aseptic processing.5.2 Sterilization

17、 can be achieved by the use of moist or dryheat, .Where possible & practicable, heat sterilization is the method of choice. 5.1 可能条件下,采用最终容器中 进行热力灭菌的方法是无菌药品首 选的灭菌法。如 无法在最终容器 中采用热力方法灭菌时,则应在无 菌操作和 /或除菌过滤后采用其他 可选用的最终灭菌方法。5.2 可使用湿热、干热灭菌 。 只要条件允许,就应选用热力灭菌 法。WHO Sterilization by moist heat6.4 Sterilizatio

18、n by moist heat is suitable only for water-wettablematerials andaqueous formulations. . The temperature recorder should normally be independent of the controller, and there should be anindependent temperature indicator, the reading from which should be routinely checked against the chart recorder du

19、ring the sterilization period. For sterilizers fitted with a drain at the bottom of the chamber, it may also be necessary to record the temperature at this position throughout the sterilization period. There should be regular leak tests on the chamber when a vacuum phase is part of the cycle. 6.4 湿热

20、灭菌法 仅适用于水浸润性材料或水 溶液。 程序控制系统应独立于温度记录仪 表,并配置独立的温度显示器。灭菌过程中, 温度显示器的读数应与灭菌曲线记录对照。 腔室底部装有排水口的灭菌柜,有必要测定并 记录该点在灭菌全过程中的温度数据。如灭菌 程序中含抽真空,则应定期对腔室进行检漏试 验。WHO Sterilization by moist heat6.5 The items to be sterilized, other than products in sealed containers, should be wrapped in a material that allows the remo

21、val of air and the penetration of steam but preventsrecontamination after sterilization. All parts of the load should be in contact with water or saturated steam at the required temperature for the required time. 6.5 如被灭菌品不是最终灭菌产 品,则应使用合适的材料将其适当 包扎,所用材料及包扎方式应利于 排除空气,有利于蒸汽穿透并能防 止灭菌后的二次污染。在规定的灭 菌温度和灭菌

22、时间内,所有被灭菌 品应与水或饱和蒸汽相接触 .蒸汽的潜热为 540卡 /克,有空气 处灭菌效果差,脉动真空水喷淋 等就是要解决潜热问题WHO Sterilization by dry heat 6.7 Sterilization by dry heat may besuitable for non-aqueous liquids or dry powder products. The process include air circulation within the chamber and the maintenance of a positive pressure to prevent

23、the entry of non-sterile air. If air is supplied, it should be passed through a microorganism retaining filter . Where sterilization by dry heat is also intended to remove pyrogens, challenge tests using endotoxinswill be required as part of the validation. 6.7 干热灭菌适用于非水性液体或 干粉状产品。灭菌过程中腔室内的 空气需循环并保持

24、正压,以阻止非 无菌空气的进入;干热灭菌如有送 风,则空气应通过除菌过滤器 (HEPA 过滤。当干热灭菌用于 去除热原时,验证应包括内毒素挑 战试验欧盟 CGMP 中对蒸汽灭菌的规定 原则为降低微生物、微粒和热原污染的风险,无菌药品 的生产应有各种特殊要求。这在很大程度上取决于 生产人员的技能、所接受的培训及其工作态度。质 量保证极为重要,无菌药品的生产必须严格按照精 心制订并经验证的方法及规程进行。产品的无菌或 其它质量特性绝不能仅依赖于任何形式的最终操作 或成品检验。欧盟 CGMP 中对蒸汽灭菌的规定无菌药品生产所需的洁净区一般可分为 4个级别:高风险操作区,如:灌装区,放置胶塞桶、敞口安

25、瓿瓶、敞口 西林瓶的区域及无菌装配 /连接操作的区域。通常用层流操作台 /罩来维护该区的环境状态。层流系统在其工作区域必须均匀送 风,风速为 0.36-0.54m/s(指导值。应有数据证明层流的状 态并须验证。在密闭的隔离操作器或手套箱内,可使用单向流或较低的风速。指无菌配制和灌装 A 级区所处的背景区域。指生产无菌产品过程中重要程度较次的清洁操作区。欧盟 CGMP 中对蒸汽灭菌的规定最终灭菌产品28.原料和大多数产品的准备 /配制至少应在 D 级区进行,以降低粒子 和微生物污染的风险,并与过滤及灭菌操作的要求相适应。微生物污 染风险比较高时,如容易长菌的产品、配制后要等相当长时间方可灭 菌的

26、产品或因故主要不在密闭容器内进行配制操作的产品,配制必须 在 C 级环境中进行。29.最终灭菌产品的灌装应至少在 C 级区进行。30.当环境对产品污染的风险比较大时,例如灌装速度慢或容器是广 口瓶、或是须暴露数秒钟后方可压塞的产品,必须在 C 级区内局部 A 级条件下灌封。软膏、霜剂、悬浊液以及乳剂一般应在 C 级区配制和 灌封,然后作最终灭菌。欧盟 CGMP 中对蒸汽灭菌的规定80.应监控灭菌前产品的微生物污染水平并确立控制标准,此标准 与所采用灭菌方法的效果相关。必要时,还应监控热原。可能情况 下,应在紧挨灌装点的位置,用除菌过滤器将所有药液,尤其是大 容量注射剂进行除菌过滤。81.无菌操

27、作所需的物料、容器、设备和任何其它物品都应灭菌, 并通过与墙密封的双扉灭菌柜进入无菌操作区,或以其它方式进入 无菌操作区,但不得引入污染。非燃性气体应通过除菌过滤器进入 洁净区。82.任何新的工艺都须验证其有效性。应根据工艺及设备的实际运 行情况,定期进行再验证,确认已验证的状态,或在工艺及设备有 重要变更后,进行再验证。欧盟 CGMP 中对蒸汽灭菌的规定灭菌83.所有的灭菌工艺都应验证。应特别注意那些在现行的欧洲 药典中没有收载的灭菌方法或者被灭菌产品不是一种简单的水 溶液或油溶液时所采用灭菌方法。可能条件下,应尽量采用热 力灭菌法。任何情况下,所采用的灭菌工艺必须同时获得注册 和安监这个部

28、门的认可。84.任何灭菌工艺在投入使用前,都必须通过物理检测手段和 必要时的生物指示剂试验,来验证其对产品的适用性及灭菌效 果,即每种被灭菌品的所有部位都达到了设定的灭菌要求。应 对工艺的有效性定期进行再验证(一年至少一次。设备有重 要变更后,应进行再验证。应保存再验证的结果和记录。 85.所有的被灭菌品均须按规定的要求处理,以获得良好的灭 菌效果,灭菌程序的设计应确保灭菌完全。欧盟 CGMP 中对蒸汽灭菌的规定灭菌86.应通过验证确立所有灭菌程序的装载方式。87.应将生物指示剂作为灭菌监控的补充手段。应按供货商的 要求保存和使用生物指示剂,并通过阳性对照试验来确认其质 量。使用生物指示剂时,

29、应采取严格措施,防止由其所致的微生物 污染。88.应当有明确区分已灭菌产品和未灭菌产品的方法。每一车 (盘或其它装载设备产品或物料均应贴签,清晰地注明品名、 批号并标明是否已经灭菌。必要时,可用湿热灭菌指示带来指 示一批(或一个亚批是否已灭过菌,但事实上,灭菌指示带 并不能确保该批的无菌特性。89.每一个灭菌批次都应有灭菌记录。应把灭菌记录作为该批 产品放行与否的一个依据。欧盟 CGMP 中对蒸汽灭菌的规定热力灭菌90.每次热力灭菌均应用适当大小的记录纸记录灭菌过程的 时间 /温度曲线。也可用具有适当精确度和准确度的其他设备 记录。应通过验证确定监控和 /或记录灭菌温度探头的位置。 可能条件下

30、,在验证过程中,应在同一部位安放另一支独立的 测温探头作对照。91.可使用化学或生物指示剂,但它们不得替代物理测试。 92. 应留有足够时间保证所有被灭菌品都达到设定的灭菌温度 后,才开始计算灭菌时间。每种装载方式所需升温时间均须测 定。93. 在灭菌高温阶段后,应有措施防止冷却过程中已灭菌品遭 受污染。任何与产品相接触的冷却用液体或气体都应当是灭过 菌的,除非能证明任何渗漏的容器不可能被批准投放市场。欧盟 CGMP 中对蒸汽灭菌的规定湿热灭菌94. 湿热灭菌程序监控的参数应包括灭菌温度和压力。程序控制 仪表通常应独立于监控及记录仪表。如采用自控和监测系统,该 系统应经过验证,以确保符合关键工

31、艺的要求。该系统应能记录 系统本身以及工艺运行过程中出现的故障,操作人员应监控这类 故障的发生。应定期将独立的温度显示器的读数与灭菌过程中记 录获得的图谱对照。对腔室底部装有排水口的灭菌柜而言,可能 需要测定并记录该点在灭菌全过程中的温度数据。如灭菌程序中 包括抽真空操作,则应经常对腔室作检漏试验。95. 被灭菌品如果不是密封容器中的产品,则应用合适的材料将 其适当包扎,所用材料及包扎方式应有利于空气排放、蒸汽穿透 并在灭菌后能防止污染。在规定的温度和时间内,被灭菌物品所 有部位均应与灭菌剂充分接触。96. 应注意,灭菌用蒸汽应达到适当的质量标准。蒸汽中含添加 剂的量不应给产品或设备造成污染。

32、欧盟灭菌选择决策树欧洲药典(2006年版 决策树IQ/OQ/PQ必须包含:杀死率研究(Lethality 包含最小装载、饱和装载和大致装载三种; 极限最低温度与最大值相差不大于 3K ;等效灭菌时间的偏差不大于 15s (对最大的灭菌设备不大于 30s ; 对于参考测点,在前 60s 内温度最大偏差不大于 5K ,在保温段温度最大偏 差不大于 2K (对于不同的装载稍微有点细小变化;空气过滤器的流速应不大于 0.13Kpa/min;空气移除速度的检查;生物指示剂的分层布置(建议灭菌物品的厚度不大于 30mm ;若必需,则需测物品的微生物负载;要做包装适应性研究;以最小值为控制温度;验证应分为试

33、运行(OQ 和性能确认(PQ ,而 PQ 应包含物 理性能和微生物杀灭试验;OQ 包含以上第 3条的全部内容外,还应有验证计划(操作指令、 备品和维修资料检查核实、测试规程、每种装载的试验计划、测试 设备的校准规程和自动控制系统的性能确认;OQ 还包含:蒸汽、水的质量控制、测量设备必须包含 12个以上的温 度传感器,并应进行至少 3次的重复试验;真空度试验;PQ 应包含极限装载试验、空气探测器的检查及报警、报警及处理、 再确认程序等;热穿透试验的详细记录以及培训记录总体评价并指导最佳灭菌效果的装载量。验证研究的目的是为了论证灭菌程序的效用。在一定的周期 之后,必须进行再验证。装载产品的情况,生物指示剂以及 温度探头的位置应该被记录在验证记录中。根据验证中的装 载形式,用来指导并应该记录后续生产的所有批次的装载情 况。在蒸汽灭菌程序中,从灭菌腔体内去除空气是一个重要的环 节。因为空气隔热的特性,使得能量不容易传递,所以其得 到的热致死率比纯蒸汽要小。同时必须注意到,微生物的热 抵抗能力随着不同的被灭菌的物质不同而不同。由于这个原 因,在灭菌验证中,必须仔细考虑包裹生物指示剂的材料的 特性和类型,以保证其具有代表性。应该评估灭菌器或灭菌车(运用于在线灭菌内热量 难以达到的潜在点。例如,在管道内安装过滤器会导 致压差的出现,这会显著的导致在下游形成温度降。 我们推荐在过滤器