灭菌理论深度解读

湿热灭菌的原理是使微生物的蛋白质和核算变性导致微生物死亡。

湿热灭菌分为过度杀灭法和残存概率法。

  过度杀灭法:被灭菌物品获得F0值至少为12分钟的灭菌程序。

注意这个定义里面包含一个假设条件,即物品初始含菌量小于等于1000000,并且微生物D值小于等于1。这就是GMP附录1第五十八条要求制药企业监测灭菌前产品生物负荷的原因。

欧盟对过度杀灭法的定义是:121摄氏度下湿热灭菌15分钟。

  残存概率法:不耐热物品考虑使用残存概率法灭菌程序,需研究物品生物负荷和耐热性来设计灭菌程序,保证PNSU小于0.000001。

PNSU(probability of non-sterile unit),翻译为非无菌单元概率。

注意这个定义是概率,而不是数值。千万不能简单的理解成生产一百万瓶无菌制剂可以允许一瓶染菌。否则你会死的很惨。

湿热灭菌的理论基础:单位时间内被杀灭的微生物数正比于t0时原有的数目。

D值:在一定温度下将微生物灭菌90%(即下降一个对数单位)所需的时间。

D值表示时间,单位一般用min。

D值是微生物的耐热参数,不同的微生物的D值不同。

D值越大,微生物越耐热。

相同微生物在不同温度下的D值不同。

相同微生物在不同溶液中、不同温度下的D值也不同。

从下图可以看出,温度越高,直线越陡,下降一个对数单位所需时间越短,即D值越小。

Z值:灭菌温度系数,系指使某一种微生物的D值变化一个对数单位,灭菌温度应升高或下降的度数。

Z值表示温度变化,单位一般用摄氏度。

Z值越大,微生物对温度变化的敏感性越弱。

Z值的作用是转换计算不同温度下的杀灭微生物的效果。

Z值可以通过耐热性曲线法实验数据计算得到,Z值是耐热性曲线斜率的负倒数。

F0值:Z值10℃时,一定灭菌温度(T)产生的灭菌效果与121℃产生的灭菌效力相同时所相当的时间。

F0值表示时间,单位一般用min。

干热灭菌的原理是利用高温使微生物的脱氧核糖核酸等高分子产生非特异性氧化而杀灭的方法。

干热灭菌并不严格服从对数下降规则。

用于计算Fh值的Z值通常取20摄氏度(PDA TR3,2013)

用于计算除热源工艺的Z值通常不低于46.4摄氏度(PDA TR3,2013)

讨论

  115摄氏度灭菌30分钟的灭菌工艺算不算最终灭菌?

这个问题的答案对于老板很关键,涉及到洁净厂房设计成B+A还是C+A,两者洁净工程建造成本和日常运行成本都差距很大。你替老板省钱,你就有钱途。

灭菌段 F0 = 0.251×30 = 7.53

积分累加上升温段和降温段F0达到11.4

115摄氏度灭菌30分钟,实际灭菌温度会略高于115,最后灭菌F0值可能会大于12min。这与灭菌柜的性能有关。

笔者认为从科学的角度来讲,升温段和降温段的F0值贡献不置可否,所以115摄氏度灭菌30分钟的灭菌属于最终灭菌。

灭菌决策树

无菌产品开发可能会用到灭菌方法选择决策树,下面两张图摘选自《药品GMP指南2010版》。

灭菌时间计算

不同灭菌温度的选择对应不同的灭菌时间,用对数函数公式手工计算非常麻烦,群友shark设计了Excel表格,填写灭菌温度后自动计算出最小灭菌时间。

需要使用这个Excel表格的朋友,请在微信公众号回复“灭菌公式”,获取下载链接。

灭菌相关参考书

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致谢:感谢涛哥、美发的认真校稿。

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