完整性测试原理

1、完整性测试原理完整性测试原理nto confirm the integrity of the filter prior to (out of box, after SIP/autoclaving) and after use (release requirement)nto detect system leaks (housings, tubes, o-rings, etc.)nas a SOP and auditing requirementnas a regulatory requirementIntegrity testing of filter is necessary. 在使用前在使

2、用前（开包装、在线蒸汽灭菌/高压灭菌） 和使用后和使用后（产品放行要求）验证过滤器的完整性。验证过滤器的完整性。 监测系统泄漏（钢壳、管道、监测系统泄漏（钢壳、管道、O形圈等形圈等） SOP和审计要求和审计要求 相关法规的要求相关法规的要求过滤器的完整性测试是必要的过滤器的完整性测试是必要的“Normally, integrity testing of the filter is performed after the filter unit is assembled and sterilized prior to use. More importantly, however, such te

3、sting should be conducted after the filter is used in order to detect any filter leaks or perforations that may have occurred during the filtration. Forward flow, bubble point and pressure hold tests are acceptable integrity tests.“FDA Guideline on sterile drug products produced by aseptic processin

4、g, 1987Regulations for Integrity Testing 法规要求（法规要求（1） FDA无菌工艺生产无菌药品指南，无菌工艺生产无菌药品指南，1987 通常完整性测试是在过滤器安装和灭菌之后、正式使用通常完整性测试是在过滤器安装和灭菌之后、正式使用 前进行的。另外，使用后进行完整性测试在发现过滤前进行的。另外，使用后进行完整性测试在发现过滤 过程中的意外泄漏或穿透现象显得尤为重要。过程中的意外泄漏或穿透现象显得尤为重要。 可接受的完整性测试方法如扩散流、气泡点测试、稳压测可接受的完整性测试方法如扩散流、气泡点测试、稳压测 试。试。完整性测试的相关法规完整性测试的相关法规

5、EC GMP (Annex 1, Filtration of medicinal products which cannot be sterilised in their final container, (June 2001)85. The integrity of the sterilised filter should be verified before use and should be confirmed immediately after use by an appropriate method such as a bubble point, diffusive flow or

6、pressure hold test. The integrity of critical gas and air vent filters should be confirmed after use. The integrity of other filters should be confirmed at appropriate intervals.“Regulations for Integrity TestingCritical gas and air vent filters: e.g. lyophilization, BFS, aseptic filling, long-term

7、application (WFI)完整性测试的相关法规完整性测试的相关法规法规要求（法规要求（2）EC GMP（附录附录1，不能在终端容器中灭菌的药品过滤，不能在终端容器中灭菌的药品过滤，1995）除菌过滤器在使用前和使用后及时用适当的方法进行除菌过滤器在使用前和使用后及时用适当的方法进行完完 整性测试，方法如：气泡点、扩散流、稳压测试整性测试，方法如：气泡点、扩散流、稳压测试关键的气体或空气过滤器在使用后应该进行完整性验证。关键的气体或空气过滤器在使用后应该进行完整性验证。 其他过滤器也应定时作完整性测试。其他过滤器也应定时作完整性测试。关键的气体或空气过滤器如：冷冻干燥、关键的气体或空气过

8、滤器如：冷冻干燥、 BFS、无菌无菌灌装、长期应用的液体（灌装、长期应用的液体（WFI）。）。United States Pharmacopoeia 24 (USP 24) Sterilization and Sterility AssuranceA membrane filter assembly should be tested for initial integrity prior to use, provided that such a test does not impair the validity of the system, and should be tested after

9、 the filtration process is completed to demonstrate that the filter assembly maintained its integrity throughout the entire filtration procedure. Typical use tests are the bubble point test, the diffusive airflow test, the pressure hold test, and the forward flow test. These tests should be correlat

10、ed with microorganism retention. Regulations for Integrity Testing法规要求（法规要求（3）美国药典美国药典 24 ( 24 (USP 24)USP 24) 灭菌和无菌验证灭菌和无菌验证 “膜过滤器在使用前应进行完整性测试，假使该测试不会削膜过滤器在使用前应进行完整性测试，假使该测试不会削弱系统的有效性，在过滤完成后也应该测试，以保证整个过弱系统的有效性，在过滤完成后也应该测试，以保证整个过滤装置在过滤过程中保持完整。滤装置在过滤过程中保持完整。经典方法如：经典方法如：气泡点、扩散流、稳压测试气泡点、扩散流、稳压测试和前进流测试。

11、这和前进流测试。这些测试方法应与细菌截留能力相关联些测试方法应与细菌截留能力相关联”完整性测试的相关法规完整性测试的相关法规Health Industry Manufacturers AssociationWashington, D.C. (April 1982)HIMA Document No. 3, Vol. 4Bacteria Challenge Test:Generally, a filter is considered to be a sterilizing filter when, after being challenged with 1.0 x 107 challenge or

12、ganisms per square centimetre of effective filter area (EFA), the resulting filtrate is sterile. This is sufficient to challenge any oversized pores in the filter because preferential flow would be throughoversized pores. . Pseudomonas diminuta (Brevundimonas diminuta, American Type Culture Collecti

13、on (ATTC) 19146) is commonly used. . Regulations for Integrity Testing HIMA 第第3号文件号文件 , 卷卷 4, 1982通常，当用通常，当用1.0 x 107/cm2有效过滤面积的有效过滤面积的缺陷型假单胞缺陷型假单胞菌菌（Brevundimonas Diminuta, ATTC 19146）作作挑战性试验，挑战性试验，过滤液为无菌时被认为是除菌级过滤器。这个数量足够用过滤液为无菌时被认为是除菌级过滤器。这个数量足够用来挑战滤器中过大的孔，因为它会优先通过过大的孔。来挑战滤器中过大的孔，因为它会优先通过过大的孔。缺陷型

14、假单胞菌缺陷型假单胞菌（Brevundimonas Diminuta, ATTC 19146）是常用的是常用的. . 完整性测试的相关法规完整性测试的相关法规法规要求（法规要求（5）nISO Aseptic processing of health care products 1993, 20.5In-process determinations of the physical integrity of process filters shall be conducted. Post filtration integrity evaluation shall be performed.Pre-

15、filtration integrity evaluation is recommended where process conditions permit.Regulations for Integrity TestingISO“保健品的无菌工艺保健品的无菌工艺”1993， 20.5 过滤器在使用过程中应进行物理完整性测试过滤器在使用过程中应进行物理完整性测试 过滤器在使用后应进行完整性测试过滤器在使用后应进行完整性测试 工艺条件允许的情况下，建议在使用前也进行一工艺条件允许的情况下，建议在使用前也进行一 次测试。次测试。完整性测试的相关法规完整性测试的相关法规法规要求（法规要求（4）破坏性

16、方法破坏性方法: : 非破坏性方法非破坏性方法: :滤芯生产厂家使用滤芯生产厂家使用 滤芯用户使用：在过滤前滤芯用户使用：在过滤前 和过滤后检测除菌滤芯和过滤后检测除菌滤芯 泡点法泡点法细菌挑战性试验细菌挑战性试验 扩散流法扩散流法 ( (根据根据 HIMA)HIMA) 压力降法压力降法 水侵入法水侵入法(WIT)(WIT) 完整性测试方法完整性测试方法 将微生物挑战试验的结果与完整性测试相对应将微生物挑战试验的结果与完整性测试相对应 证实除菌过滤器对微生物的截留能力证实除菌过滤器对微生物的截留能力 提供制造商和用户一个非破坏性的方法提供制造商和用户一个非破坏性的方法 来取代破坏性的微生物挑战

17、测试来取代破坏性的微生物挑战测试破坏性方法:细菌挑战性试验缺陷型假缺陷型假单胞菌单胞菌无菌水无菌水分析用过滤器分析用过滤器(0.45 m 硝酸纤维素) 107 CFU / cm有效过滤面积有效过滤面积混合泵 107 CFU/cm20.6 - 1.0 m0.3 - 0.4 m最差测试条件最差测试条件缺陷型假单胞菌(ATTC 19146)细菌挑战性试验细菌挑战性试验气泡点测试原理气泡点测试原理毛细管现象毛细管现象润湿润湿非润湿非润湿毛细管现象是液体在细小管路，狭缝或小毛细管现象是液体在细小管路，狭缝或小孔的行为，是由液体的表面张力引起的。孔的行为，是由液体的表面张力引起的。毛细管上升毛细管上升毛细

18、管下降毛细管下降理想的亲水性界面理想的亲水性界面:润湿角润湿角 = 0非润湿非润湿:润湿角润湿角 90 润湿润湿:润湿角润湿角 90 由于表面张力的作用，在没有外力的由于表面张力的作用，在没有外力的作用下，液体将以球体的形态存在。作用下，液体将以球体的形态存在。肥皂泡肥皂泡 或或悬挂的水滴悬挂的水滴气泡点测试原理气泡点测试原理表面张力表面张力 是液体表面的物理现象，它是液体是液体表面的物理现象，它是液体分子间相互作用使表面面积趋于最小化的结果。分子间相互作用使表面面积趋于最小化的结果。临界面临界面液体液体气泡点测试原理气泡点测试原理表面张力表面张力 的影响因素的影响因素表面张力是液体的特性参数

19、表面张力是液体的特性参数,随温度的升高而降低随温度的升高而降低.同时同时,如果液体如果液体 被污染或添加表面活性剂都将对表面张力的大小产生影响被污染或添加表面活性剂都将对表面张力的大小产生影响. 常见液体的表面张力值常见液体的表面张力值: 20 ，相对空气的相对空气的表面张力：汞表面张力：汞:0.475 N/m 水水:0.072 N/m 乙醇乙醇:0.022 N/m 乙酸乙酸:0.027 N/m标准湿润液体标准湿润液体: 对亲水性过滤材质对亲水性过滤材质:20 的去离子水的去离子水 对疏水性过滤材质对疏水性过滤材质:60/40 异丙醇异丙醇/水水气泡点测试原理气泡点测试原理气泡点测试原理气泡点

20、测试原理 - 小结小结气泡点是将润湿液体压出微孔滤膜上最大孔时对应的压力。气泡点是将润湿液体压出微孔滤膜上最大孔时对应的压力。气泡点与下列因素相关气泡点与下列因素相关:润湿液体润湿液体膜材质膜材质孔径孔径温度温度最小泡点值与微生物挑战测试的结果是对应的最小泡点值与微生物挑战测试的结果是对应的, e.g.3.2 bar for Sartobran P, 0.2 m (CA).检测最大的孔检测最大的孔适于从针头式滤器到单根滤芯的过滤系统适于从针头式滤器到单根滤芯的过滤系统p BP =2 cos r.KpBP: 气泡点压力气泡点压力 :表面压力表面压力 :润湿角润湿角r:管子半径管子半径K:孔道形状

21、相关系数孔道形状相关系数 r气泡点测试原理气泡点测试原理 - 小结小结润湿的滤膜润湿的滤膜压缩空气压缩空气空气优先穿透最大的孔空气优先穿透最大的孔压缩空气压缩空气气泡点测试气泡点测试膜孔累似毛细管膜孔累似毛细管产生连续气泡产生连续气泡气泡点如气泡点如CA, 0.2 m, 3.2bar 气泡点测试气泡点测试现在产生连续的现在产生连续的气泡了吗？气泡了吗？使用手动方法进行气泡点测试时使用手动方法进行气泡点测试时,会因操作者的不同判断产生主观误差。会因操作者的不同判断产生主观误差。气泡点测试气泡点测试赛多利斯的气泡点测试赛多利斯的气泡点测试使用手动方法进行测试需要在下游端连接管使用手动方法进行测试需

22、要在下游端连接管路而影响无菌度路而影响无菌度,因此我们不推荐手动方法。因此我们不推荐手动方法。自动的完整性测试仪在过滤系统的上游进行测试，自动的完整性测试仪在过滤系统的上游进行测试，因此避免了手动方法的可能带来下游污染的缺点。因此避免了手动方法的可能带来下游污染的缺点。Sartocheck 3，4 Sartocheck Junior BP plus扩散流测试原理扩散流测试原理亨利定律亨利定律 Law:气体在液体中的溶解度与压力成正比气体在液体中的溶解度与压力成正比大气压：在润大气压：在润湿介质中溶解湿介质中溶解性较差性较差测试压力：测试压力：2.5 bar在润湿介质中有良好在润湿介质中有良好的

23、溶解性的溶解性扩散流测试原理扩散流测试原理最大允许扩散流最大允许扩散流for 0.2 m2 : 5ml/min测试压力测试压力: 2.5 bar forSartobran P Capsule,CA, 0.2 m压缩空气压缩空气:= D L p FNtdN/t:单位时间内气体扩散的摩尔数单位时间内气体扩散的摩尔数 (mol/s)D:扩散系数扩散系数 (气气-液系统液系统)L:溶解度系数溶解度系数 (气气-液系统液系统)p:压差压差Differential pressure appliedF:气液接触面积气液接触面积d:液膜厚度液膜厚度 (过滤器过滤器) d扩散流测试原理扩散流测试原理扩散流测试小

24、结扩散流测试小结扩散流是压缩空气每分钟通过膜孔液体的分子流，扩散流是压缩空气每分钟通过膜孔液体的分子流，它由以下因素决定：它由以下因素决定：气气-液体系、压差、气液接触面积和滤膜的厚度液体系、压差、气液接触面积和滤膜的厚度扩散流测试与微生物挑战结果相对应：扩散流测试与微生物挑战结果相对应：e.g. 2.5 bar，Sartobran P, 10,0,2 m (CA),最大允许扩散流最大允许扩散流15 ml/min 扩散流测试扩散流测试适于囊式和标准滤芯和大系统测试适于囊式和标准滤芯和大系统测试疏水性空气滤芯的完整性测试方法疏水性空气滤芯的完整性测试方法以前以前: 异丙醇测试异丙醇测试由于疏水性

25、的多孔滤膜不能被水相溶液润湿，由于疏水性的多孔滤膜不能被水相溶液润湿，必须使用异丙醇必须使用异丙醇/水的混合溶液来润湿滤膜：水的混合溶液来润湿滤膜：e.g. 标准润湿剂标准润湿剂 60/40-异丙醇异丙醇/水混合液水混合液 异丙醇测试的缺点异丙醇测试的缺点: : 1.1. 过滤时疏水性是空气滤芯的特点但在测试时却过滤时疏水性是空气滤芯的特点但在测试时却 需要将滤芯亲水化需要将滤芯亲水化2.2. 通常滤芯必须从过滤滤壳中取出并在另一个独立通常滤芯必须从过滤滤壳中取出并在另一个独立的滤壳中测试，同时要求设备的防爆性能。的滤壳中测试，同时要求设备的防爆性能。3.3. 异丙醇测试只能在灭菌前进行异丙醇测试只能在灭菌前进行4.4. 异丙醇作为气体污染物必须被彻底去除异丙醇作为气体