脈動真空滅菌器液體程序最小裝載模式驗證的探索與研究

李欣　范宇　張彥文　錢磊

摘 要：從滅菌在醫(yī)藥食品行業(yè)的作用以及滅菌器原理出發(fā)，闡述脈動真空滅菌器的工作技術特點。通過溫度變化及最終滅菌溶液的檢測結果數(shù)據(jù)來衡量滅菌器的最小裝載量驗證，提供最小裝載驗證的可行措施，為企業(yè)生產過程中脈動真空滅菌器的驗證認證提供支持。

關鍵詞：滅菌；滅菌器；驗證；最小裝載

中圖分類號：R181.9? 文獻標志碼：A? 文章編號：1671-0797（2023）09-0063-03

DOI：10.10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.09.018

0? ? 引言

在醫(yī)藥食品領域，滅菌既是安全保障，也是生產的最基本需要。滅菌（Sterilization）是指用物理或化學方法殺滅全部微生物，包括致病和非致病微生物以及芽孢，使之達到無菌保障水平。滅菌常用的方法有化學試劑滅菌、射線滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌和過濾除菌等。滅菌的徹底程度受滅菌時間與滅菌劑強度的制約。脈動真空滅菌器采用濕熱滅菌法，廣泛應用于醫(yī)療食品行業(yè)，是通過蒸汽在高壓環(huán)境下對物品進行滅菌的重要設備。

1? ? 滅菌原理

微生物對滅菌劑的抵抗力取決于原始存在的群體密度、菌種或環(huán)境賦予菌種的抵抗力。濕熱滅菌有巴氏消毒法、蒸汽滅菌法以及過熱滅菌方式。其中脈動真空滅菌器的蒸汽加壓滅菌和過熱滅菌效果最好，脈動真空滅菌器能通過控制飽和蒸汽的溫度和時間，使蛋白質變性，從而將微生物殺死，并使耐熱芽孢在30 min內失去活性，從而達到滅菌的目的?，F(xiàn)階段，除具備滅菌功能的應用外，對某些易被高壓破壞的物質，如某些糖或有機含氮化合物，通過脈動真空滅菌器控溫功能將溫度控制在110 ℃以下，滅菌時長15～30 min，也可達到降低微生物負載的作用。

2? ? 法規(guī)要求

《歐盟人用和獸用藥品生產質量管理規(guī)范指南》（以下簡稱《歐盟指南》）[1]附錄提出：所有滅菌工藝都應建立經驗證的裝載模式，并且裝載模式應定期進行再驗證；還應考慮最大裝載和最小裝載，作為裝載驗證策略的一部分。在對《歐盟指南》要求進行分析時，成都生物制品研究所有限責任公司對現(xiàn)有脈動真空滅菌器執(zhí)行的滅菌固體、液體程序進行了梳理，并采取了相應措施。

3? ? 脈動真空滅菌器固體、液體程序的應用

固體程序采用脈動真空方式，通過真空泵將滅菌器內室氣體排出，達到脈動設定壓力限度后，從夾層往內室注入飽和蒸汽，一般整個過程脈動真空三次，以徹底消除內室冷點，并在此過程中排除溫度死角和小裝量效應。這個過程中壓力反復上升、下降，溫度曲線類似于脈沖波，故命名為“脈動”[2]。固體程序主要用于不銹鋼類、器械類、膠塞鋁蓋、塑料類材質物品滅菌，此類物品在低壓和高溫互相切換條件下較為穩(wěn)定，不易發(fā)生形變或析出顆粒等物質。同時，在固體程序中使用大小裝載模式進行滅菌，增加了滅菌次數(shù)，可能導致生產協(xié)調時間不足、浪費資源以及縮短滅菌物品壽命等問題。通過上述分析，判斷固體程序采用脈動真空方式不會對所滅菌物品產生影響。

液體程序采用氣體置換方式，因為液體一般放置于玻璃瓶中進行滅菌處理，若使用脈動真空方式，易將瓶內液體抽出，既損壞了待滅菌液體，又不能達到滅菌效果。置換程序主要如下：滅菌器在液體升溫階段，內室一邊從夾層進入蒸汽，一邊從排汽口排汽，依靠重力的作用逐漸將內室冷空氣置換出去，盡可能減少內室溫度死角。置換程序出氣方式與脈動程序不同，有效保護了待滅菌物體，但此種方式升降溫較為緩慢，滅菌時間長[3]。

4? ? 最小裝載的研究

液體程序滅菌時間長，待滅菌物品大多為培養(yǎng)基或生產使用的稀釋液等，長時間的高溫條件易使有配制濃度要求的稀釋液蒸發(fā)量增大，增加液體濃度，也可能使培養(yǎng)基等物質失活變性。成都生物制品研究所有限責任公司生產的23價肺炎球菌多糖疫苗使用的磷酸鹽緩沖液，每次用于多糖的配制，使用量約為10萬mL，在《歐盟指南》[1]附錄生效前，進行了最大裝載量驗證，且驗證完成后對磷酸鹽緩沖液取樣進行了檢測，檢測項目為pH和氯化鈉含量。為了響應對滅菌器最小裝載的驗證測試要求，增加最小裝載測試的研究工作，并擬在執(zhí)行裝載再驗證時進行應用。

首先對磷酸鹽的緩沖液裝載量進行評估，按照已完成最大量液體裝載要求，即每次使用10個20 L玻璃瓶進行滅菌工作，對液體受熱情況以及受熱作用時間進行分析，并按照滅菌難易程度，得出使用1瓶緩沖液作為脈動真空滅菌器最小裝載量，受熱更為充分，瓶內液體蒸發(fā)理論上更為明顯，故將此液體程序最小裝載量設置為1瓶緩沖液，液體濃度與正常生產濃度一致，按照pH為7和氯化鈉含量8.3 g/L配制磷酸鹽緩沖液。將磷酸鹽緩沖液配制好后，按照均勻性布點要求執(zhí)行脈動真空滅菌器熱分布布點，熱分布點位布置如圖1所示。

在熱分布點位布置完成后，根據(jù)實際情況，對最小裝載進行熱穿透探頭布置，布置點位信息如圖2所示。

針對最小裝載驗證工作，在進行驗證測試前，按照藥品管理指南規(guī)范（現(xiàn)行版）要求，完成脈動真空滅菌器驗證測試前的準備工作，進行BD測試、保壓測試、驗證用探頭的前校準工作，濾器在線SIP、空載熱分布測試。上述測試完成以后，進行最小裝載的熱分布和熱穿透（指示劑布點）測試，在驗證結束后還應對驗證用的探頭進行后校準工作。其他測試項目如報警聯(lián)鎖功能測試，可根據(jù)測試過程發(fā)生情況進行記錄，或穿插在上述測試中進行。

按正常生產模式，設置脈動真空滅菌器液體滅菌程序：置換1 800 s，滅菌時間3 000 s，滅菌溫度121.0 ℃，內室壓力限度110～120 kPa，夾層壓力限度90～120 kPa；將探頭放置于液體內部進行連續(xù)3次熱穿透測試，抽取樣品送檢進行檢測，獲得pH和氯化鈉結果如圖3所示。

經測試，探頭放置于液體內部，液體受熱蒸發(fā)溫度和時間均接近，磷酸鹽緩沖液pH和氯化鈉濃度均在內控要求的合格范圍內，pH合格范圍為6.0～7.5；氯化鈉含量合格范圍為7.6～10.0 g/L。由圖3可知，氯化鈉含量沒有變化，pH值接近一致，但略偏低，證明最小裝載測試有效，控制探頭放置于液體內部，液體受影響較小或無影響。

為確認是否因為探頭放置因素導致蒸發(fā)量發(fā)生變化，對脈動真空滅菌的探頭位置進行調整，此次探頭放置于液體外部，比較3次最大和最小液體裝載測試結果，如圖4所示。

經測試，探頭放置于液體外部，液體受熱蒸發(fā)溫度和時間產生差異，磷酸鹽緩沖液pH和氯化鈉濃度雖在內控要求的合格范圍內，但氯化鈉和pH含量因蒸發(fā)時間有異，均發(fā)生了變化，氯化鈉含量升高，pH值略偏低，雖均在可控范圍，但已出現(xiàn)時間和溫度差異影響。

5? ? 研究總結

經研究，若脈動真空滅菌探頭放置于液體內部，滅菌時長約4.5 h（自升溫開始到滅菌結束可開門情況）；而探頭放置于液體外部，滅菌時長約2 h。磷酸鹽緩沖液受溫度作用時間和液體蒸發(fā)因素影響，因裝載量不一致，整個滅菌時長不一，導致結果存在差異。

經過結果及液體性質分析，磷酸鹽溶液具有自我調節(jié)pH功能，無論大小裝載，pH結果均在合格范圍內，且變化較小；氯化鈉溶液因滅菌時長不一，大小裝載受熱蒸發(fā)程度不同，最小裝載因蒸發(fā)量過多，雖滅菌后的氯化鈉濃度在合格范圍內，但可能引起濃度升高等異常情況。同時，為避免因滅菌原因導致作用后的液體不符合要求，將溫度探頭放置于液體內部滅菌，是最符合條件也是最準確的滅菌方法。

6? ? 探索與展望

滅菌是獲得無菌的必要條件，也是食品工業(yè)和醫(yī)藥領域不可或缺的技術。高壓鍋的驗證、不同液體裝載模式的探索，滅菌所涵蓋的內容也比較廣泛，溫度條件、作用時間、冷熱鍋的啟動等都是需要探討與研究的問題。因此，成都生物制品研究所一直以來都力求及時跟進法規(guī)要求，為中國疫苗企業(yè)做好帶頭示范作用，積極奮進，為中國第一支走出國門的疫苗繼續(xù)把好質量關。

[參考文獻]

[1] 歐盟委員會.歐盟藥品管理規(guī)則 第4卷 歐盟人用和獸用藥品生產質量管理規(guī)范指南[S].

[2] 韓昆，宋寧科，劉凱.新華XGI-DM型脈動真空滅菌器原理、維護保養(yǎng)及故障處理[J].醫(yī)療裝備，2013，26（3）：90-91.

[3] 藺建平，郭建軍，亢和平，等.淺談脈動真空滅菌柜脈動滅菌和非脈動滅菌模式的不同及使用要點[J].中國新技術新產品，2022（3）：64-66.

收稿日期：2022-12-27

作者簡介：李欣（1986—），男，遼寧鐵嶺人，工程師，研究方向：生產工藝設備類驗證。

通信作者：錢磊（1988—），男，四川敘永人，工程師，研究方向：質量管理。