灭菌工艺与灭菌柜风险评估

1、灭菌工艺与灭菌柜灭菌工艺与灭菌柜风险评估风险评估林祥喜2013年3月28日3/30/20222目录目录 灭菌工艺 灭菌柜灭菌柜验证案例324目录1灭菌柜改造前后风险评估案例3/30/20223/30/20223灭菌工艺灭菌工艺3目录目目 录录灭菌工艺灭菌柜灭菌柜改造前后风险评估案例灭菌柜验证案例3/30/20224灭菌工艺灭菌工艺4湿热灭菌工艺设计应考虑的因素灭菌工艺灭菌工艺概念、问题的理解常见方法过热水灭菌3/30/20223/30/20225灭菌工艺灭菌工艺5 几个基本概念和问题的通俗理解灭菌工艺明确几个基本概念和问题，以消除对灭菌知识的理解障碍，增强对灭菌知识的理解力和亲和力。几个基本概

2、念和问题的通俗理解 变量：温度、时间、微生物抗性 术语：F值、D值、Z值 便于直观判断和评价。3/30/20223/30/20223/30/20226灭菌工艺灭菌工艺6 几个基本概念和问题的通俗理解灭菌工艺 D值和Z值D值：以时间（min）为单位，使微生物降低90%或一个对数值所需要的时间。制药环境发现的微生物绝大多数是不耐热的，D值121度时小于0.5min（很少发现0.5min ），通常取1min。Z值：使D值变化10倍所需的温度，湿热时一般为10度，干热时一般为20度。3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20227灭菌工艺灭菌工艺7 几个基本概念和问题的通俗理

3、解灭菌工艺 F值和F0值，F08，F012 F值：以时间为（min）为单位，在一定温度下，作用于容器或产品单元的与之等量的时间。对湿热灭菌，以T=121.1度，Z=10度作参比，即F0 F0：指蒸汽灭菌时，与在121.1度灭菌效果等效的时间（对于干热，以FH计，与 170度等效）。 为何选121度：经济、易得、省时。 为何选121度15分钟：产品销往国际市场的条件（如欧盟最终灭菌制剂法规中，将过度杀灭定义为湿热121度15分钟）。3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20228灭菌工艺灭菌工艺8 几个基本概念和问题的通俗理解灭菌工艺 F08 无菌保值（SAL）：10-

4、6106个灭菌产品中存在活菌的产品不超过1个（每一批） 产品中一百万活的微生物中有少于一个微生物存活的机会（每一个）。 按GMP生产，实际微生物初始数量为每个容器1-100个菌（见附表） （1）要达到无菌保证值，必须：F0=D121（lgN0-lgNF）=1.0（lg106-lg100）=6（min）（2）要将容器中100个菌杀灭，必须：F0=D121（lg102-0）=2（min）（3）将100cfu/容器的污染达到无菌保证值必须：F0=F0+F0=6+2=8（min）3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20229灭菌工艺灭菌工艺9 几个基本概念和问题的通俗理解灭

5、菌工艺 F012 F0=12被认为是最小过度杀死周期；习惯被大多数企业作为进一步的无菌保证，即 灭菌工艺扩大一倍： 综上所述：F0=6，无菌保证值； F0=8，确保在GMP生产环境的产品无菌。 F0=12，最小过度杀灭周期，负荷和耐热性远高于实际（6+6,D=1)； 灭菌工艺扩大一倍。 F0=15，国际市场条件3/30/20223/30/20223/30/20223/30/202210灭菌工艺灭菌工艺10 几个基本概念和问题的通俗理解灭菌工艺 芽芽孢：微生物在恶劣环境下非正常分裂的产物，有较强的抗热性。 生物有示剂：一种微生物制品（通常为孢子），对灭菌工艺有明确和稳定的抗性。 为何要进行微生物

6、前负荷检测？ F0=D121（lgN0-lgNF）=D121（lg102- lg10-6)=8,耐热的设定值稍高， 故污染水平增加或耐热性增加都会造成灭菌程序目标的失败。类型有：孢子悬液的载体；孢子悬浮液；自含式生物指示剂。电离辐射短小芽胞杆菌环氧乙烷萎缩芽胞杆菌干热灭菌萎缩芽胞杆菌低于121.1湿热枯草芽胞杆菌低温蒸汽和甲醛消毒嗜热脂肪芽胞杆菌3/30/20223/30/20223/30/20223/30/202211灭菌工艺灭菌工艺11 灭菌工艺 灭菌常见方法简介 灭菌常见方法简介 3/30/20223/30/20223/30/20223/30/202212灭菌工艺灭菌工艺12 过热水灭菌

7、灭菌工艺 过热水灭菌：效率高；升、降温可控性强；介质污染小。最常见，湿热灭菌程序决策树：过热水灭菌3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202213灭菌工艺灭菌工艺13 湿热灭菌工艺设计应考虑的因素灭菌工艺 湿热灭菌工艺设计应考虑的因素 GMP描述：第六十一条 无菌药品应当尽可能采用加热方式进行最终灭菌，最终灭菌产品中的微生物存活概率（即无菌保证水平，SAL）不得高于10-6。采用湿热灭菌方法进行最终灭菌的，通常标准灭菌时间F0值应当大于8分钟，流通蒸汽处理不属于最终灭菌。 对热不稳定的产品，可采用无菌生产操作或过滤除菌的替代方法。第六十二条 .每一

8、种灭菌方式都有其特定的适用范围，灭菌工艺必须与注册批准的要求相一致，且应当经过验证。第六十三条 任何灭菌工艺在投入使用前，必须采用物理检测手段和生物指示剂，验证其对产品或物品的适用性及所有部位达到了灭菌效果。 第六十四条 应当定期对灭菌工艺的有效性进行再验证（每年至少一次）。设备重大变更后，须进行再验证。应当保存再验证记录。第六十五条 所有的待灭菌物品均须按规定的要求处理，以获得良好的灭菌效果，灭菌工艺的设计应当保证符合灭菌要求。第六十六条 应当通过验证确认灭菌设备腔室内待灭菌产品和物品的装载方式。第七十条 热力灭菌通常有湿热灭菌和干热灭菌，应当符合以下要求：（一）在验证和生产过程中，用于监测

9、或记录的温度探头与用于控制的温度探头应当分别设置，设置的位置应当通过验证确定。每次灭菌均应记录灭菌过程的时间-温度曲线。 采用自控和监测系统的，应当经过验证，保证符合关键工艺的要求。自控和监测系统应当能够记录系统以及工艺运行过程中出现的故障，并有操作人员监控。应当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进行对照。（二）可使用化学或生物指示剂监控灭菌工艺，但不得替代物理测试。（三）应当监测每种装载方式所需升温时间，且从所有被灭菌产品或物品达到设定的灭菌温度后开始计算灭菌时间。（四）应当有措施防止已灭菌产品或物品在冷却过程中被污染。除非能证明生产 过程中可剔除任何渗漏的产品或物品，任

10、何与产品或物品相接触的冷却用介质（液体或气体）应当经过灭菌或除菌处理。第七十一条 湿热灭菌应当符合以下要求：（一）湿热灭菌工艺监测的参数应当包括灭菌时间、温度或压力。 腔室底部装有排水口的灭菌柜，必要时应当测定并记录该点在灭菌 全过程中的温度数据。灭菌工艺中包括抽真空操作的，应当定期 对腔室作检漏测试。（二）除已密封的产品外，被灭菌物品应当用合适的材料适当包扎，所 用材料及包扎方式应当有利于空气排放、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 介质充分接触。产品：灭菌前生物负荷，产品稳定性 包装/容器：密封系统完整性 工艺：工艺设计、设备设计 理解产品灭

11、菌前的生物负荷、数量、种类（D值限度）它是灭菌周期开发的基础依据。常见微生物数100cfu/ml；D值0.5min3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202218灭菌工艺灭菌工艺18 湿热灭菌工艺设计应考虑的因素灭菌工艺微生物来源：微生物来源：原辅料和赋形剂（通常不应超过100CFU/g） 生产环境（按A、B、C、D控制，会较低） 生产设备、管道（包括压缩空气、惰性气体等） 人员（直接、间接） 灭菌前微生物越少，所需灭菌时间就越短；如果污染的各种来源没有被控制，灭菌 周期也可能是不适合的。 低污染水平：10CFU/100ml 微生

12、物污染风险控制措施有效：95%的样品为低污染水平产品稳定性产品稳定性 产品效价、降解产物、PH、颜色、储藏期稳定性、不溶性微粒等。 如：克林霉素磷酸酯、甘油果糖、盐酸氨溴索、氨基酸等。3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202219灭菌工艺灭菌工艺19 湿热灭菌工艺设计应考虑的因素灭菌工艺 容器密封系统可靠性、完整性容器密封系统可靠性、完整性1、灭菌时的污染和货架（贮存期）污染：防破坏密封系统结构导致灭菌介质污染及贮存污染2、灭菌过程中，橡胶和塑料密封受到热应力作用；3、现有密封型式（密封屏障）主要为：热融，胶塞和铝盖卷边；4、当

13、容器内压大于腔室2巴时：产品变形，损坏密封；5、暴露在最大灭菌条件下染料渗入试验，微生物挑战试验或物理完整性测试。3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202220灭菌工艺灭菌工艺20 湿热灭菌工艺设计应考虑的因素灭菌工艺 工艺设计、设备设计工艺设计、设备设计1、灭菌工艺设计选择应基于产品特定处方和包装材料考虑；2、溶液剂型产品灭菌选择决策树产品是否可以121度灭菌15分钟？121度15分钟灭菌；产品是否可以湿热灭菌F08，达到（SAL） 10-6？ 湿热灭菌F08分钟；是否可以过滤除菌？ 过滤除菌加无菌工艺；无菌配制和灌封。3、灭

14、菌设备适用性是指灭菌设备执行灭菌工艺的能力，即灭菌设备对灭菌工艺各参数的控制准确度和精确度能否使任意位置的产品的实际F0值符合灭菌工艺规定的F0值范围，灭菌工艺允许的F0范围越窄，对灭菌设备的控制精确度、热分布均匀的要求越高。3/30/20223/30/202222灭菌工艺灭菌工艺22生物挑战实验必要性和重要性 灭菌柜灭菌柜灭菌柜灭菌柜关于水浴灭菌柜水浴灭菌柜灭菌时存在的风险温度对F0值的影响3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202223灭菌工艺灭菌工艺23 关于水浴灭菌柜灭菌柜灭菌柜关于水浴灭菌柜 构成要素：构成要素： 符合法

15、规的容器（超50%的要求压力值） 安全门及其控制 过程控制系统和数据处理系统 辅助及管路系统（泵、管道、换热器、水位阀、喷头等） 货架/内车 安全泄压阀3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202224灭菌工艺灭菌工艺24 关于水浴灭菌柜灭菌柜灭菌柜 流程流程3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202225灭菌工艺灭菌工艺25 水浴灭菌柜灭菌时存在的风险灭菌柜灭菌柜水浴灭菌柜灭菌时存在的风险 冷点和温度均一性： 探头精度：固定温度探头（3个）与活动穿刺温度探头（4个以上

16、）精度一致； 温度探头选用PT100铂电阻（双芯8线，一组用于控制，另一组用于 记录），精度：A级（0.15），零漂移量（0.005/年）。 温度传感器、探头数量及布点：FAT和SAT计划应注明温度传感器的数量和位置 ，并陈述理由，进行统计分析，评价效果。 20m3以上内置探头不少于6组；60m3以上不少于8组；进水总管、排水口各一， 灭菌柜顶部12个热点温度控制和监测3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202226灭菌工艺灭菌工艺26 水浴灭菌柜灭菌时存在的风险灭菌柜灭菌柜 运行要求：所有温度探头数据达到灭菌温度时开始计时。保温

17、段，腔室内温度波动范围应在设置值1.0间波动（需精确控温的灭菌 柜应达0.5），最冷点和最热点间温差2。灭菌周期中，喷淋水量的变化幅度、流速。喷淋 循环使用时，应有水温和水压监测以及报警装置 主循环管路上应带有喷淋水流量检测装置。喷淋方式。喷淋无死角。补充或排出空气的量的可接受标准。能源（蒸汽、冷却水）波动、装载方式。3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202227灭菌工艺灭菌工艺27 水浴灭菌柜灭菌时存在的风险灭菌柜灭菌柜 压力波动：对温度的影响；对包装容器的影响；保压实验。 喷淋水质。 关键点报警：蒸汽压力；喷淋水泵频率；压缩

18、空气压力；喷淋水电导 率；对灭菌柜外部公用系统进行实时监测，过高和过低都进行报警，并 且有记录。如蒸汽、冷却水、压缩空气、纯化水等。3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202228灭菌工艺灭菌工艺28 水浴灭菌柜灭菌时存在的风险灭菌柜灭菌柜 控制系统 PLC。 人机交互界面。 灭菌柜自带的本地操作面板。 批报告附件内容涵盖的信息：参数、时间、图表、报警记录等。 打印数据程序：每10秒实时打印。 独立的数据记录仪； 安全装置如门的控制。 警告和报警：可在人机交互界面面板上显示，由PLC产生； 报警记录与打印，自动决定灭菌周期继续与被

19、终止。3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202229灭菌工艺灭菌工艺29 水浴灭菌柜灭菌时存在的风险灭菌柜灭菌柜 安全门：垫圈介质及性能有利于泄漏控制，以保证灭菌阶段温度稳定； 门的声光报警。 安装及外观。 其它：升温、降温时间差异；柜内与袋内偏差；喷嘴流速及压力；灭菌车定位； 验证物与待灭物的差异；意外事件；物品大小、装载的类型及数量。3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202230灭菌工艺灭菌工艺30 水浴灭菌柜灭菌时存在的风险灭菌柜灭菌柜 验

20、证需求：验证需求： FAT（工厂现场测试）：柜内温度分布研究，每立方米不少于1个探头，找出代表 性的温度点：如最快达到灭菌温度、最慢到达灭菌温度 和降温时最慢到达90的点，确定控制探头的位置和数量。 FAT由灭菌柜供应商独立完成；应包括空载热分布研究，给出满载和热穿透验证 时探头位置。 灭菌柜的确认和验证应考察装载数量、装载方式、满载热分布和热穿透情况及重 现性。 11个探头+每个灭菌车上至少放置1个探头。 安装需求：2个压力传感器。温度对F0值的影响（温度均一性的重要性）3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20

21、2231灭菌工艺灭菌工艺31 温度对F0值的影响（温度均一性的重要性）灭菌柜灭菌柜 F0=t10（T-121.1）/Z 对一个121.1、15灭菌周期来说 F0=1510min1510) 1 .1211 .121( 若某个温度降为120.1，则沸点： F0=1510 85.1179. 01510) 1 .1211 .121(3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202232灭菌工艺灭菌工艺32 湿热灭菌工艺设计应考虑的因素灭菌柜灭菌柜3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/

22、20223/30/20223/30/202232灭菌工艺灭菌工艺32 温度对F0值的影响（温度均一性的重要性）灭菌柜灭菌柜温度时间（min）F0值F0差异121.115150120.11511.85-3.15119.1159.45-5.15122.11518.9+3.9同理，可算出某个温度119.1或122.1的F0值，列表如下：3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202233灭菌工艺灭菌工艺33 湿热灭菌工艺设计应考虑的因素灭菌柜灭菌柜3/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/20223/30/202233灭菌工艺灭菌工艺33 温度对F0值的影响（温度均一性的重要性）灭菌柜灭菌柜即在121.1附近，温度每增减1，F0值变化约3个单位，其对灭菌药效的影 响很大。 另外，不难看出，若温度为121.1，则时间每减少或增加1min，F0值变 化1个单位。 对于温度和时间的变化，（1）温度