第三章 灭菌制剂与无菌制剂

第三章灭菌制剂与无菌制剂第一节概述第二节注射剂第三节注射剂的制备第四节输液第五节注射用无菌粉末第六节眼用制剂第七节其他灭菌与无菌制剂第一节概述灭菌与无菌制剂主要是指直接注入体内或直接接触创伤面、粘膜等的一类制剂。由于这类制剂直接作用于人体血液系统，在使用前必须保证处于无菌状态，因此，生产和贮存该类制剂时，对设备、人员及环境有特殊要求。1．灭菌和灭菌法（1）灭菌（sterilization）：系指用物理或化学等方法杀灭或除去所有致病和非致病微生物繁殖体和芽胞的手段（过程）。（2）灭菌法（thetechniqueofsterilization）：系指杀灭或除去所有致病和非致病微生物繁殖体和芽胞的方法或技术。2．无菌和无菌操作法（1）无菌（sterility）：系指在任一指定物体、介质或环境中，不得存在任何活的微生物。（2）无菌操作法（aseptictechnique）：系指在整个操作过程中利用或控制一定条件，使产品避免被微生物污染的一种操作方法或技术。3．防腐和消毒（1）防腐（antisepsis）：系指用物理或化学方法抑制微生物的生长与繁殖的手段，亦称抑菌。对微生物的生长与繁殖具有抑制作用的物质称抑菌剂或防腐剂。（2）消毒（disinfection）：系指用物理或化学方法杀灭或除去病原微生物的手段。对病原微生物具有杀灭或除去作用的物质称消毒剂。一、灭菌制剂与无菌制剂的定义与分类《中国药典》对不同给药途径的药物制剂大体分为：规定无菌制剂和非规定无菌制剂（即限菌制剂）。限菌制剂是指允许一定限量的微生物存在，但不得有规定控制菌存在的药物制剂。如口服制剂不得含大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等有害菌。1．定义根据药物制剂除去活微生物的制备工艺，将无菌制剂分为灭菌制剂与无菌制剂。（1）灭菌制剂：系指采用某一物理、化学方法杀灭或除去所有活的微生物繁殖体和芽胞的一类药物制剂。（2）无菌制剂：系指采用某一无菌操作方法或技术制备的不含任何活的微生物繁殖体和芽胞的一类药物制剂。2．种类药物制剂中规定灭菌或无菌制剂包括：注射用制剂，如注射剂、输液、注射粉针等；眼用制剂，如滴眼剂、眼用膜剂、眼用软膏剂和凝胶剂等；植入型制剂，如植入片等；创面用制剂，如溃疡、烧伤及外伤用溶液、软膏剂和气雾剂等；手术用制剂，如止血海绵剂和骨蜡等。二、灭菌与无菌技术采用灭菌与无菌技术的主要目的是：杀灭或除去所有微生物繁殖体和芽胞，最大限度地提高药物制剂的安全性，保护制剂的稳定性，保证制剂的临床疗效。药剂学中灭菌法可分为三大类：即物理灭菌法、化学灭菌法、无菌操作法。（一）物理灭菌技术利用蛋白质与核酸具有遇热、射线不稳定的特性，采用加热、射线和过滤方法，杀灭或除去微生物的技术称为物理灭菌法，亦称物理灭菌技术。该技术包括干热灭菌、湿热灭菌、过滤灭菌法和射线灭菌。1．干热灭菌法系指在干燥环境中进行灭菌的技术。（1）火焰灭菌法（2）干热空气灭菌法。（1）火焰灭菌法系指用火焰直接灼烧灭菌的方法。该法灭菌迅速、可靠、简便，适用于耐火焰材质（如金属、玻璃及瓷器等）的物品与用具的灭菌，不适合药品的灭菌。（2）干热空气灭菌法系指用高温干热空气灭菌的方法。该法适用于耐高温的玻璃和金属制品以及不允许湿气穿透的油脂类（如油性软膏基质、注射用油等）和耐高温的粉末化学药品的灭菌，不适于橡胶、塑料及大部分药品的灭菌。在干燥状态下，由于热穿透力较差，微生物的耐热性较强，必须长时间受高热作用才能达到灭菌的目的。因此，干热空气灭菌法采用的温度一般比湿热灭菌法高。为了确保灭菌效果，一般规定为：135~145℃灭菌3~5h；160~170℃灭菌2~4h；180~200℃灭菌0.5~1h。2．湿热灭菌法系指用饱和蒸气、沸水或流通蒸气进行灭菌的方法。由于蒸气潜热大，穿透力强，容易使蛋白质变性或凝固，因此该法的灭菌效率比干热灭菌法高。。是药物制剂生产过程中最常用的方法。湿热灭菌法热压灭菌法流通蒸气灭菌法低温间歇灭菌法1煮沸灭菌法（1）热压灭菌法系指用高压饱和水蒸气加热杀灭微生物的方法。该法具有很强的灭菌效果，灭菌可靠，能杀灭所有细菌繁殖体和芽胞，适用于耐高温和耐高压蒸气的所有药物制剂，玻璃容器、金属容器、瓷器、橡胶塞、滤膜过滤器等。在一般情况下，热压灭菌法所需的温度（蒸气表压）与时间的关系为：115℃（67kPa）、30min；121℃（97kPa）、20min；126℃（139kPa）、15min。在特殊情况下，可通过实验确认合适的灭菌温度和时间。影响湿热灭菌的主要因素有1）微生物的种类与数量：微生物的种类不同，耐热、耐压性能存在很大差异，不同发育阶段对热、压的抵抗力不同，其耐热、压的次序为芽胞繁殖体衰老体。微生物数量愈少，所需灭菌时间愈短。2）蒸气性质饱和蒸气蒸气湿饱和蒸气过热蒸气饱和蒸气热含量较高，热穿透力较大，灭菌效率高湿饱和蒸气因含有水分，热含量较低，热穿透力较差，灭菌效率较低过热蒸气温度高于饱和蒸气，但穿透力差，灭菌效率低应采用饱和蒸气。3）药品性质和灭菌时间一般而言，灭菌温度愈高，灭菌时间愈长，药品被破坏的可能性愈大。因此，在设计灭菌温度和灭菌时间时必须考虑药品的稳定性，即在达到有效灭菌的前提下，尽可能降低灭菌温度和缩短灭菌时间。4）其他介质pH对微生物的生长和活力具有较大影响。一般情况下，在中性环境微生物的耐热性最强，碱性环境次之，酸性环境则不利于微生物的生长和发育。介质中的营养成分愈丰富（如含糖类、蛋白质等），微生物的抗热性愈强，应适当提高灭菌温度和延长灭菌时间。使用热压灭菌柜时，为保证灭菌效率，应注意的事项是：①必须使用饱和蒸气；②必须排尽灭菌柜内空气③灭菌时间应以全部药液温度达到所要求的温度时开始计时④灭菌完毕后必须先停止加热，逐渐减压至压力表指针为“0”后，放出柜内蒸气，使柜内压力与大气压相等，稍稍打开灭菌柜，10~15min后全部打开。若有空气存在，压力表的指示压力并非纯蒸气压，而是蒸气和空气二者的总压，灭菌温度难以达到规定值。实验证明，加热蒸气中含有1%的空气时，传热系数降低60%。因此，在灭菌柜上往往附有真空装置，以便在通入蒸气前将柜内空气尽可能抽尽；（2）流通蒸气灭菌法系指在常压下，采用100℃流通蒸气加热杀灭微生物的方法。灭菌时间通常为30~60min。该法适用于消毒及不耐高热制剂的灭菌。但不能保证杀灭所有的芽胞，是非可靠的灭菌法。（3）煮沸灭菌法系指将待灭菌物置沸水中加热灭菌的方法。煮沸时间通常为30~60min。该法灭菌效果较差，常用于注射器、注射针等器皿的消毒。必要时可加入适量的抑菌剂，如三氯叔丁醇、甲酚、氯甲酚等，以提高灭菌效果。（4）低温间歇灭菌法系指将待灭菌物置60~80℃的水或流通蒸气中加热60min，杀灭微生物繁殖体后，在室温条件下放置24h，让待灭菌物中的芽胞发育成繁殖体，再次加热灭菌、放置，反复多次，直至杀灭所有芽胞。该法适合于不耐高温、热敏感物料和制剂的灭菌。其缺点是费时、工效低、灭菌效果差，加入适量抑菌剂可提高灭菌效率。3．过滤灭菌法系指采用过滤法除去微生物的方法。该法属于机械除菌方法，该机械称为除菌过滤器。该法适合于对热不稳定的药物溶液、气体、水等物品的灭菌。常用的除菌过滤器有：0.22μm或0.3μm的微孔滤膜滤器和G6（号）垂熔玻璃滤器。过滤灭菌应在无菌条件下进行操作，为了保证产品的无菌，必须对过滤过程进行无菌检测。4．射线灭菌法系指采用辐射、微波和紫外线杀灭微生物和芽胞的方法。（1）辐射灭菌法：系指采用放射性同位素（60Co和137Cs）放射的γ射线杀灭微生物和芽胞的方法。本法适合于热敏物料和制剂的灭菌，常用于维生素、抗生素、激素、生物制品、中药材和中药制剂、医疗器械、药用包装材料及药用高分子材料等物质的灭菌。其特点是：不升高产品温度，穿透力强，灭菌效率高；但设备费用较高，对操作人员存在潜在的危险性，对某些药物（特别是溶液型）可能产生药效降低或产生毒性物质和发热物质等。（2）微波灭菌法采用微波（频率为300MHz~300kMHz）照射产生的热能杀灭微生物和芽胞的方法。该法适合液态和固体物料的灭菌，且对固体物料具有干燥作用。其特点是：微波能穿透到介质和物料的深部，可使介质和物料表里一致地加热。（3）紫外线灭菌法系指用紫外线（能量）照射杀灭微生物和芽胞的方法。用于紫外灭菌的波长一般200~300nm，灭菌力最强的波长为254nm。该方法属于表面灭菌。该法适合于照射物表面灭菌、无菌室空气；不适合于药液的灭菌及固体物料深部的灭菌。（二）化学灭菌法化学灭菌法系指用化学药品直接作用于微生物而将其杀灭的方法。对微生物具有触杀作用的化学药品称杀菌剂，可分为气体灭菌剂液体灭菌剂1．气体灭菌法系指采用气态杀菌剂（如环氧乙烷、甲醛、丙二醇、甘油和过氧乙酸蒸气等）进行灭菌的方法。该法特别适合环境消毒以及不耐加热灭菌的医用器具、设备和设施等的消毒，亦用于粉末注射剂，不适合对产品质量有损害的场合。同时应注意残留的杀菌剂和与药物可能发生的相互作用。2．药液灭菌法系指采用杀菌剂溶液进行灭菌的方法。该法常应用于其他灭菌法的辅助措施，适合于皮肤、无菌器具和设备的消毒。常用消毒液有：75%乙醇、1%聚维酮碘溶液、0.1%～0.2%苯扎溴铵（新洁尔灭）溶液、酚或煤酚皂溶液等。（三）无菌操作法无菌操作法系指整个过程控制在无菌条件下进行的一种操作方法。该法适合一些不耐热药物的注射剂、眼用制剂、皮试液、海绵剂和创伤制剂的制备。按无菌操作法制备的产品，一般不再灭菌，但某些特殊（耐热）品种亦可进行再灭菌（如青霉素G等）。1．无菌操作室的灭菌（1）甲醛溶液加热熏蒸法：该方法的灭菌较彻底，是常用的方法之一。液态甲醛甲醛蒸气进风道无菌室关闭密熏12~24h清除甲醛蒸气开启排风设备通入无菌空气。加热夹层锅鼓风机室内湿度60%，温度25℃25%的氨水经加热（2）紫外线灭菌是无菌室灭菌的常规方法，该方法应用于间歇和连续操作过程中。一般在每天工作前开启紫外灯1h左右，操作间歇中亦应开启0.5~1h，必要时可在操作过程中开启（应注意操作人员眼、皮肤等的保护）。（3）液体灭菌是无菌室较常用的辅助灭菌方法，主要采用3%酚溶液、2%煤皂酚溶液、0.2%苯扎溴铵或75%乙醇喷洒或擦拭，用于无菌室的空间、墙壁、地面、用具等方面的灭菌。2．无菌操作主要场所:无菌操作室、层流洁净工作台和无菌操作柜无菌操作所用的一切物品、器具及环境，均需按前述灭菌法灭菌操作人员:进入无菌操作室前应洗澡，并更换已灭菌的工作服和清洁的鞋子，不得外露头发和内衣，以免污染。（四）灭菌参数（F值和F0值）为了保证产品的无菌，有必要对灭菌方法的可靠性进行验证.F与F0值即可作为验证灭菌可靠性的参数。1．D值研究表明，微生物受高温、辐射、化学药品等作用时就要被杀灭，其杀灭速度符合一级过程，即：或lgNt＝lgN0-kt/2.303式中，N0—原有微生物数；Nt—灭菌时间为t时残存的微生物数；k—杀灭速度常数。lgNt对t作图得一直线kNdtdN1．D值令斜率的负倒数为D值，即：D=2.303/k=t/lgN0-lgNt=t/(lg100-lg10)在一定温度下，杀灭90%微生物（或残存率为10％）所需的灭菌时间。D值随微生物的种类、环境和灭菌温度变化而异。2．Z值灭菌条件不同，其灭菌速率也不同。当温度升高时，速度常数k增大，因而D值（灭菌时间）随温度的升高而减少。在一定温度范围内（100～138℃）lgD与温度T之间呈直线关系。Z=T1-T2/，降低一个lgD值所需升高的温度，即灭菌时间减少到原来的1/10所需升高的温度。lgD2-lgD1D2/D1=10T1-T2/Z设Z=10℃，T1=110℃，T2=121℃。按3-4式计算可得：D2=0.079D1。即110℃灭菌1min与121℃灭菌0.079min的灭菌效果相当。3．F值在一定灭菌温度（T）下给定的