高效过滤器对隔离器灭菌时间的影响分析

引言

过氧化氢是一种强氧化剂,过氧化氢水溶液用于杀菌消毒已有很长的历史。由于过氧化氢在汽态情况下具有有效的广谱抗菌特性,可以杀灭细菌、真菌、病毒和高度耐药的孢子等,所以常被用于物品或设备的表面灭菌。同时,由于过氧化氢蒸汽分解产物为水和氧气,对环境没有危害,故正越来越多地取代其他气态灭菌剂,如臭氧、甲醛、环氧乙烷等。特别在制药行业内,过氧化氢蒸汽一直作为隔离器内最合适的灭菌剂而被广泛使用。

随着各国GMP要求越来越高,隔离器在制药行业中的应用也越来越广泛,过氧化氢蒸汽灭菌的应用也越来越多。与此同时,人们对过氧化氢蒸汽灭菌系统的要求也越来越高,其中的一个重要需求就是要缩短整个过氧化氢蒸汽灭菌周期所需要的时间。目前,在单机的隔离器上,过氧化氢蒸汽灭菌循环周期时间一般要2~3h,而在大型生产线的隔离器上,则一般要4h左右,甚至更长的时间,过长的灭菌时间,严重影响了制药企业的生产效率,所以隔离器厂家一直在研究快速灭菌的方法。

影响过氧化氢蒸汽灭菌循环周期时间的原因有很多,本文主要研究高效过滤器对灭菌时间的影响。

1材料与方法

1.1材料

本实验采用一台双面八手套层流无菌检查隔离器,内部总体积约3.0m3,隔离器采用集成式过氧化氢蒸汽灭菌系统,如图1所示。集成式过氧化氢蒸汽灭菌系统的原理是,将传统的过氧化氢蒸汽发生器分成两个部分,在隔离器外设置一个过氧化氢灭菌工作站,将过氧化氢蒸发系统安装在隔离器内部,灭菌时,通过设置在过氧化氢灭菌工作站上的蠕动泵将装在储罐内的过氧化氢溶液泵送至安装在隔离器内部的蒸发系统上,然后直接在隔离器内部蒸发产生过氧化氢蒸汽,并通过风机循环扩散到整个隔离器内部以实现对隔离器内部的灭菌。本次测试时,测隔离器安装于普通受控实验室内,测试过程中实验室温度控制在20~26℃,湿度45%~65%。隔离器内部安装有德尔格过氧化氢浓度探头,可以实时记录灭菌过程中的过氧化氢蒸汽浓度。测试过程使用的灭菌剂为35%过氧化氢分析纯,使用的生物指示剂是同一批次的ATCC22980嗜热脂肪芽孢杆菌。

1.2测试方法

典型的过氧化氢蒸汽灭菌循环一般分为预处理、充气、灭菌、通风四个阶段,不同厂家的设备,四个阶段的具体实施方式略有不同。本次测试用的隔离器的集成灭菌系统,四个阶段

图1隔离器与集成过氧化氢灭菌系统

的作用分别是:

(2)预处理:通过采用干燥无菌压缩空气对隔离器内部的空气进行置换的方式进行除湿,并对蒸发器进行预加热。

(2)充气:通过蠕动泵将过氧化氢液体注入到蒸发器上闪蒸成过氧化氢蒸汽,通过循环风机循环扩散至整个隔离器内部空间。

(3)灭菌:调低蠕动泵的转速,持续注入过氧化氢液体并闪蒸成过氧化氢蒸汽,直至达到6个对数降的杀灭效果。

(4)通风:通过从洁净室取新风、排风至室外的方式对隔离器内的过氧化氢蒸汽进行置换,快速降低隔离器内的过氧化氢蒸汽的浓度至设定安全浓度以下。

在隔离器中,一般都装有循环高效过滤器,过氧化氢蒸汽都要经高效过滤器过滤后才能进入隔离器工作区域进行灭菌。在本次测试中,为了研究高效过滤器对灭菌时间的影响,我们特意两次拆掉循环高效过滤器进行灭菌,以测试与装上循环高效过滤器后的区别。在实际测试时,分别对不装和装循环高效过滤器各进行两次灭菌过程,其中,第一次用于确认在同样的过氧化氢液体注入速度下,两种情况达到最大灭菌效力所需的时间:第二次用于测试在同样的参数下,两种情况对同一批次的生物指示剂的灭菌效果以及通风时间的影响。

1.3测试过程

1.3.1达到灭菌最大效力的充气时间确认

根据实践经验,在同样灭菌参数设置的灭菌循环下,达到最大灭菌效力的标志为内部过氧化氢蒸汽浓度达到某个值并基本稳定,所以,达到灭菌最大效力的充气时间即指充气到浓度基本稳定时所需的时间。在本次测试中,我们先分别测定在拆掉和装上循环高效过滤器的情况下,各自达到基本稳定浓度所需的时间,测试循环中设定的灭菌参数如表1所示。

测试结果为:在拆下循环高效过滤器时,充气阶段达到的基本稳定浓度约655mg/m3,耗费时间为4.5min:在装上循环高效过滤器后,充气阶段达到的基本稳定浓度约269mg/m3,耗费时间为8.5min。

1.3.2灭菌效果测试参数确定

根据上一步测试的结果,为便于效果对比,我们将拆下和装上循环高效过滤器两种情况下的充气时间都设定为5min,最终确定的灭菌效果测试参数如表2所示。

1.3.3灭菌效果测试

本次测试的主要目的是分析高效过滤器对灭菌时间的影响,所以在实际测试时,并不以对整个隔离器内部均达到灭菌效果为测试依据,而是选取了隔离器内部容易达到灭菌效果的点作为测试点。根据多年的验证经验,我们选取了靠隔离器中间位置的均流膜下方约300mm高度的位置作为测试点。测试时,在测试点位置放置架子,然后将10组,每组共3个生物指示剂吊装在架子车上,并对各个生物指示剂进行编号,分别为B1-1-1,B1-1-2,B1-1-3,B1-2-1,B1-2-2,B1-2-3,…。

按1.3.2确认的灭菌参数,分别在拆下和装上循环高效过滤器的情况下,启动隔离器的灭菌循环,对隔离器进行灭菌效果测试。在灭菌阶段持续6min后开始通过验证口取出第一组生物指示剂,之后每隔2.5min再取一组生物指示剂,直至全部取出。

1.3.4通风测试

灭菌阶段结束后,隔离器进入通风阶段,根据报表记录,通风结果如下:在拆下循环高效过滤器时,灭菌阶段达到的最高浓度为660mg/m3,通风至浓度低于1.52mg/m3时耗费的时间为46min:在装上循环高效过滤器后,灭菌阶段达到的最高浓度为349mg/m3,耗费时间为113min。

1.3.5灭菌效果分析

将取出的生物指示剂进行培养,并根据培养结果,对比两种灭菌情况下的不同,测试的结果如表3、表4所示。

2结果

对比拆下和装上循环高效过滤器的情况,两次测试的结果分析如下:

(1)在同样的充气时间和注入同样的过氧化氢溶液的情况下,拆下循环高效过滤器时,所有位置点的生物指示剂全部达到6个对数降所需的灭菌时间更短。

(2)在通风阶段所需的时间上,拆下循环高效过滤器时通风到1.52mg/m3比装上循环高效过滤器时时间短了67min,而这还是两者灭菌阶段时间一样的情况下的结果。实际灭菌时,由于拆下循环高效过滤器时达到6个对数降所需的灭菌阶段时间更短,所需的过氧化氢溶液也会更少,循环高效过滤器上吸附的过氧化氢蒸汽就会更少,所以在实际灭菌时,拆下循环高效过滤器的情况下,通风的时间将会更短。

从本次测试的结果可以看出,隔离器在使用过氧化氢蒸汽灭菌系统时,在达到同样灭菌效果的前提下,拆下循环高效过滤器时,灭菌和通风阶段所需的时间会短很多。究其原因,主要是因为过氧化氢蒸汽在穿过高效过滤器时,会有大量的过氧化氢蒸汽被过滤器吸附,使有效参与隔离器内部灭菌的过氢化氢的量减少,导致灭菌需要的时间加长,灭菌过程所需的过氧化氢的耗量加大。同时,在通风阶段,高效过滤器上吸附的过氧化氢蒸汽又重新缓慢挥发,导致通风所需时间大大增加,延长了隔离器在整个过氧化氢蒸汽灭菌周期所耗费的时间。

3结语

虽然本次测试只选取了一个点,得出的数据不能作为实际隔离器灭菌验证的依据,但是根据测试结果,仍可初步判断在装上高效过滤器后,确实会明显增加隔离器内过氧化氢灭菌周期的时间,特别是通风阶段的时间。但是在现阶段隔离器的实际设计中,大部分隔离器的循环高效过滤器仍是不可或缺的,所以,对于隔离器生产企业,如何降低高效过滤器对过氧化氢灭菌周期时间的影响,是一个需要进一步研究和探讨的课题。