药品生产中的微生物污染控制

药品生产中的微生物污染控制

内容： 一、微生物的概念

二、微生物与制药工业的关系

三、药品生产中的微生物污染控制及验证

四、无菌灌装系统、冻干机系统防止微生物污染的清洁验证、无菌的验证

—、微生物的概念

微生物(microorganism)是一群体形细小、结构简单、肉眼看不见，必须借助光学显微镜放大数百倍、数千倍甚至数万倍后才能观察到的微小生物。 微生物的特点

（一）种类繁多：至少10万种以上。按其结构、组成可分成三大类。 1． 非细胞型微生物：病毒属此类。

2． 原核细胞型微生物：细菌、支原体、立克次体、衣原体、螺旋体和放线菌。 按细菌形态可分：球菌、杆菌、弧菌、放线菌。 按革兰染色分为：革兰阳性菌、革兰阴性菌 3． 真核细胞型微生物：真菌属此类。

（二）分布广：土壤、水、空气中均有微生物的存在，空气中微生物主要来自尘埃与土壤，一般情况下不繁殖。 （三）多数对人有益，少数致病：

微生物与人类有着直接密切相关联系。在人及动植的表面以及人与动物同外界相通的腔道中，都寄生着不同种类和数量的微生物，称之为正常菌群。但是微生物中有少数微生物致病侵袭能力较强，如金黄色葡萄球菌、铜绿假单孢杆菌、沙门菌、痢疾杆菌、碳疽杆菌等较易侵袭人体引起疾病，这些微生物称为病原微生物。

二、微生物学与制药工业的关系 （一）有益的微生物利用技术

在制药工业中，有些药品和制剂，本身就是微生物，有些药品是以微生物的代谢产品作为原料或以其有效作用参与制药过程，在现代医药工业中，微生物利用技术的开发日益显示出其广阔的前景，不少药品及精细化学制品已可应用遗传工程的技术采用微生物进行生产。 （二）微生物对药品的污染

无处不在的微生物对药品原料、生产环境和成品的污染，是造成生产失败、成品不合格，直接或间接对人类造成危害的重要因素。。

三、药品生产中微生物污染防止措施及验证

药品生产中微生物污染来源：空气；环境；制药用水；药品原、辅料；设备；人员；药品包装材料。 药品生产中微生物污染防止措施：（按建厂开始）洁净室技术的应用；制药用水质量控制；卫生管理；灭菌方法；软件管理（规章制度、标准操作规程） （一）洁净室技术的应用 1、洁净室技术—现代空调技术

现代空调技术不仅包含调节空气的温度、湿度、速度的概念，而且还包含调节其洁净度、压力、以至成分、气味。 洁净度的要求主要从以下四方面提出： （1）现代加工的精密化要求。 （2）现代产品的微型化要求。 （3）现代产品的高纯度要求。 （4）现代产品的高可靠性要求。

洁净室技术已成为科学实验和生产活动现代化的标志之一。是药品清洁生产、防止微生物污染的必不可少的重要手段。

2、 洁净室技术的发展过程

美国和日本研制成0.1um级的超高效过滤器，使洁净室技术有了高手段，进一步达到高要求。（单个球菌的平均直

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径在1.0um左右，约0.8~1.2um，杆菌长2~3um，宽0.5~1.0um） 3、 洁净室技术在药品生产中的作用

从操作环境中去除微生物，防止微生物在调配、分装过程中进入最终成品。使药品生产环境设施（车间、厂房）的微生物污染达到了药品质量所要求的水平。目前，洁净厂房（室）已成为药品生产的基本要求。 4、 洁净室技术的基本原理和系统效应

基本原理：空气通过初效、中效、高效过滤器系列装置，使空气中的污染微粒被拦截、过滤、清除。 使洁净的空气以一定的温度、湿度、流向、速度及形成的一定正压覆盖受控环境，保护覆盖区域不受微粒（生物性及非生物性）污染。

5、 洁净室（区）洁净度验证

按国家技术监督局发布的中华人民共和国国家标准 [医药工业洁净室（区）悬浮粒子·浮游菌·和沉降菌的测试方法]规定的方法和我国GMP（1998）标准进行定期监测和验证。 名词定义：

·洁净室（区）clean room（area）──对尘粒及微生物污染规定需进行环境控制的房间或区域。其建筑结构、装备及其使用，均具有减少对该区域内污染源的介入、产生和滞留的功能。

·洁净度cleanliness──洁净环境内单位体积空气中（1立方米）含大于或等于某一粒径（0.5um）的悬浮粒子的允许统计数。

·单向流unidirectional air flow（曾称为层流laminar flow）──沿着平行流线，以一定流速、单一通路、单一方向流动的气流。

·悬浮粒子airborne particles—－可悬浮在空气中的尺寸为0.001－1000微米的固态和液态或二者的混合物质，包括生物性和非生物性粒子。

· 浮游菌airborne microbe－—悬浮在空气中的活微生物粒子，通过专门的培养，在适宜的生长条件下，繁殖到可见的菌落数。

· 沉降菌settling microbe—－在测试点将制备好的培养皿打开盖子，使培养基表面暴露0.5h，再盖上盖子后倒置，培养后，繁殖到可见的菌落数。

我国GMP空气洁净度标准及与国外GMP标准的比较

中国药品生产质量管理规范（GMP）1992版 洁净级别 尘粒数/m3 ≥0.5um 100级 10000级 100000级 ≤3500 ≤350000 ≤3500000 ≥5um 0 ≤2000 ≤20000 ≤5 ≤100 ≤500 垂直层流0.3m/s 水平层流0.4m/s ≥20次/h ≥15次/h 活微生物数个/ m3 换气次数/风速 （a）中国药品生产质量管理规范（GMP）1998修订 洁净级别 100级 10000级 100000级 300000级 尘粒最大允许数/m3 ≥0.5um 3500 350000 3500000 10500000 ≥5um 0 2000 20000 60000 微生物最大允许数 浮游菌/m3 5 100 500 － 沉降菌/皿 1 3 10 15 （b）WHO GMP（1992版，2000版草案同欧盟1997年）

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洁净级别 空气悬浮粒子最大允许数/m3 0.5-5um >5um 0 0 2000 20000 浮游菌限度个/ m3 换气次数/风速 A B C D 3500 3500 350000 3500000 <1 ≤5 ≤100 ≤500 垂直层流0.3m/s 水平层流0.4m/s >20次/h >20次/h >20次/h （c）欧盟GMP1997〔附录－无菌药品的生产1995年起要求动态测试〕 空气悬浮粒子最大允许数/m3 级别 静态 ≥0.5um A* B C D 区域 3500 3500 350000 3500000 ≥5um 0 0 2000 20000 动态 ≥0.5um 3500 350000 3500000 不作规定 ≥5um 0 2000 20000 不作规定 <1 ≤10 ≤100 ≤200 浮游菌限度 动态 个/ m3 （d）USP24<1116>浮游菌及表面微生物控制限度 允许≥0.5um粒子数/m3 浮游菌 设备表面微生物 （动态） （动态） 100级（M3.5） 10000级（M5.5） 100000级（M6.5） <3个/ m3 <20个/ m3 <100个/ m3 3个/接触碟（包括地面） 5个/接触碟；地面为10个/接触碟 关键区 控制区 控制区 （1） 对比以上我国（GMP）1992年版和1998年版表，从标准数据上看，可见1998修订版基本沿用了1992年

的标准，，百级的尘粒数及浮游菌数均与1992年版相同。

（2） 但是1998修订版增加了三十万级的标准，增加了沉降菌测试要求。并且参照欧盟GMP1997版见表（c）

及国际制药联合会局部层流的限度标准，取消了风速标准的指导值，同时取消了其他洁净控制区换气次数的要求。重点突出粒子及微生物指标的要求，建立了一个概念：洁净度级别是由尘埃粒子数和微生物数确定的。

（3） 表（b）WHO的GMP、表（c）欧盟1997 GMP、表（d）USP24都规定浮游菌限度而没有沉降菌，可见仅

我国有沉降菌测试要求。现在不少药厂由于不配备浮游菌测定仪，在验证中只提供沉降菌测试数据，是不符合规定的，因为沉降菌的可信率是浮游菌的13%。

（4） 并且欧盟GMP1997规定的是动态浮游菌限度，比静态符合实际。从而要求也更高。

（5） 表（d）USP24<1116>也是要求尘埃粒子数和浮游菌数，并且规定了设备表面微生物控制限度，标准更严

格。

（二）、制药用水的质量控制

水是药品生产中使用最广、用量最大的重要原料。水质的优劣直接影响药品的质量。

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2000年版中国药典在收载纯化水、注射用水的标准及使用范围时，就防止微生物污染问题提出原则的要求：“由于各种生产方法存在不同污染的可能性，因此对各生产装置要特别注意是否有微生物污染。对其各个部位及流出的水应经常监测，尤其是当这些部位停用几小时再使用时。”“注射用水必须在防止内毒素产生的设计条件下生产、储藏及分装”。

中国药典2000年版收载的制药用水系指纯化水、注视用水、灭菌注射用水三种。并规定：“制药用水的原水通常为自来水或深井水，其质量必须符合中华人民共和国国家标准GB5749—1985生活饮用水卫生标准。” 我国饮用水标准GB5749－1985 序号 检测项目名称 单位 国家标准 1 2 3－30 31 32 33－35 色度 浑浊度 （理化项目）略 细菌总数 总大肠菌群 略 度 NTU 个/ mL 个/L <15 <3 <100 <3 这个标准中规定细菌总数<100个/ml，总大肠杆菌<3个/L。 1．制药用水的污染途径 （1）水系统的外源性污染：

·原水的污染，国标中允许细菌总数<100个/ml，总大肠杆菌<3个/L ·储罐的排气口无保护措施或使用了劣质的空气过滤器； ·用于混合阴阳离子树脂的压缩空气中污染微生物； ·水从污染的出口倒流； ·地漏有缺陷；

·更换活性炭和去离子树脂时带来的外界污染。 （2）水系统的内源性污染

·水系统中蒸馏水机、储罐及管路所用材料的标准或安装，不符合工艺规定要求，出现局部腐蚀、长菌。

·被吸附于活性炭、去离子树脂、过滤膜和系统内壁上的原水中的微生物，适应了低营养环境而发生应变—形成生物膜，膜中的微生物受到膜的保护，使一般消毒剂对它不起作用，一些从生物膜中脱落的微生物可随水流转移到系统其他区域形成菌落，从而成为下游纯化设备和分配系统的污染源。

·分配系统管道内壁、阀门和其他区域形成的菌落大量繁殖，形成生物膜，从而成为持久性的污染源。使用浓度达百万分之三百的（游离氯）氯水能消除生物膜。然而如此高浓度的氯会损伤管道、设备的内表面，使粗糙而更有利于新生物膜的形成。

2．制药用水系统微生物控制要点

·有序处理：过滤－有机物去除器－水软化器除钙、镁－离子交换－反渗透－除菌过滤－蒸馏器

过滤分深层过滤与筛网式过滤，常规用深层过滤，使水中粒子靠陷入介质内部曲折的孔道而被阻留。按顺序：常规深层过滤→微滤→超滤→反渗透，可将被过滤客体中的粒子由大→小→微得以去除。 反渗透膜是一种只允许水通过而不允许溶质通过的半透膜。

按化学成分分主要有醋酸纤维素膜（简称CA膜）和芳香族聚酰胺膜两大类。

水透过反渗透膜的作用机理目前有两种理论：氢键理论，选择吸附—毛细流动理论

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由于反渗透膜的孔径小于10×10m，因此能滤除各种细菌、病毒、热原。至今在我国注射用水均采用蒸馏法，这与我国反渗透器的质量有关。

·水系统消毒方法：

热力消毒——纯蒸汽发生器消毒法、巴氏消毒法。能有效控制生物膜的生成和发展。 紫外消毒——用波长254nm及185nm紫外线消毒。因在水中穿透力差而对浮游微生物 杀灭效果不好。常与巴氏消毒法和化学消毒法联合使用。

化学消毒——分氯类、氧类两种。可形成氧化物和自由基氧化细菌和生物膜，也可直接

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氧化细菌、病毒的核糖核酸、分解DNA、RNA、蛋白质等而杀灭微生物。

3、 验证和监控

制药用水系统最大的问题是微生物和细菌内毒素，如人为地接种入微生物和细菌内毒素是不切实际的试验方法。应当采用

（一） 定期监测微生物，记录常见污染菌种类及污染水平的波动范围。

（二） 在特定部位安装监控设备，对水各有关部位取样检验以确保整个系统始终达标运行。 （三）建立警戒限度和纠偏限度，设定消毒频率确保系统在微生物受控状态下运行。 监测标准：三次连续试验所得数据的累计频数95％必须符合以下标准： 注射用水系统：小于100CFU/1000ml

纯 水 系 统 ： 小于10000CFU/1000ml 水系统的再验证：

定期监测微生物定期监测微生物有下述情况之一发生均需进行再验证 ·所用消毒剂配方改变 ·消毒程序改变

·厂房设施于设备的涉及发生改变

·常规微生物监测中发现异常变化趋势（如出现耐受菌株）。 4、监测标准与纠偏限度的来源依据：

纯化水的 中、欧、美、现行药典规定对比表 中国药典（2000版） 欧洲药典（2000增补版） USP24 本品为蒸馏法、离子交换由符合法定标准的饮用由符合美国环境保护协来源 法、反渗透法或其他适宜方水经蒸馏、离子交换或其会或欧共体或日本法定法制得 他适宜方法制得 要求的饮用水或适宜方法制得 性状 无色澄明液体，无臭，无味 无色澄明液体，无臭，无味 / 酸碱度 符合规定 / / 氨 0.3ug/ml / / 氯化物、硫酸盐与钙盐、亚硝酸盐、二氧符合规定 / / 化碳、不挥发物 硝酸盐 0.06ug/ml 0.2ug/ml / 重金属 0.5ug/ml 0.1ug/ml / 铝盐 / 用于生产渗析液时方控制此项目 / 易氧化物 符合规定 符合规定 / 总有机碳 / 0.5mg/L 0.5mg/L 电导率 / 4.3us/cm（20℃） 符合规定 细菌内毒菌 / 0.25E.U./ml / 无菌检查 / / 符合规定（用于制备无菌制剂时控制） 5

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