USP38 1072 消毒剂与抑菌剂

<1072>消毒剂与抗菌剂

序论

对于药品生产中所用的受控环境来说，需要一完善的清洁与消毒程序，以预防药品的微生物污染。无菌药品可以被它们的原料药，工艺用水，包材，制造环境，加工设备，生产操作所污染。现行药品生产管理规范（cGMPs）强调了建筑物的大小、设计、结构和位置以及结构材料，和适当的物料流程向，以便于清洁、维修以及药品生产的适当操作。当消毒剂应用于药品生产环境时，必须要注意以预防药品因化学消毒剂而受到污染，因为消毒剂有内在的毒性。

无菌操作要求包括：地板，墙和天花板（这些地方要求表面光滑，密闭，容易清洁）；粉尘，温度，和湿度控制；以及清洁与消毒规程，以产生和保持无菌状态。清洁卫生系统应该达到规定的清洁标准，来控制产品中的微生物污染，并且该系统的设计还能防止来自于药物原料，产品接触表面和/或设备，包材，和成品的化学污染。这些原则也适用于非无菌剂型的生产中，在该生产中我们可以通过选择适当的药物原料、厂房设施、生产环境、可靠的设备清洗规程，产品（特别是按照配方控制水的活性进行生产的产品），包含适当的防腐剂，和产品包装设计，来控制微生物污染。

除了消毒剂之外，抗菌剂用来清洁人的皮肤和暴露在外面的组织，可以用在人员进入生产区域前的清洁。化学杀菌剂可以用于生产和无菌试验的表面去污。此外，杀菌剂可以用于药品的杀菌，紫外线照射用于表面的消毒剂。

通则将会讨论选择适当的化学消毒剂与抗菌剂；它们杀真菌，杀细菌、霉菌，杀孢子的效果例证；消毒剂在无菌药物生产区域的应用；以及法规和安全方面的考虑。生物膜的形成以及它与消毒剂的关系不属于通则的范围。 未包括在此文中的其它信息，可以在有关消毒剂与抗菌剂的标准书中找到。

定义

抗菌剂－一种试剂，可抑制或破坏在活体组织上的微生物，包括皮肤、口腔以及开放性的伤口。

化学消毒剂－一种试剂，用于无生命的表面和物体上以破坏有传染性的真菌，病毒和细菌，但对其芽胞无效。杀孢子的和抗病毒试剂可以被认为是一种特殊类别的消毒剂。消毒剂经常根据医学（基于它们对不同微生物的效果）来分类，

该水平分为：高水平，中间水平和低水平。

清洁剂－一种用于除去厂房设施和设备表面存在的的产品残渣（此残渣可以使消毒剂失活或者藏有微生物）的试剂。

除污剂－通过消毒和杀菌除去微生物。

消毒剂－一种化学的或物理的试剂，在应用于表面时，可破坏或去除生长态的有害微生物。

除菌剂－一种试剂，用于无生命的表面，可减少各种形态的微生物（包括真菌、病毒、以及细菌）的数量。

杀孢子试剂－一种试剂，在足够高的浓度下使用规定的接触时间时，可破坏细菌与真菌。

杀菌剂－一种消灭各种微生物（包括真菌，病毒和各种形式的细菌及其孢体）的试剂。杀菌剂是液态的或气相的试剂。

不同微生物对消毒剂的耐受性也各不相同。临床上重要的微生物对化学消毒剂的耐受性的顺序从大到小的排列如表1所示。

表1 一些临床重要的微生物对化学消毒剂的耐受性（以递减方式排列）

Type of microorganisms微生物种类 Bacterial spores细菌芽孢 e xamples实例 Bacillus subtilis and clostridium sporogenes枯草杆菌，产孢梭菌 Mycobacteria分枝杆菌 Nonlipid-coated viruses亲脂病毒 Mycobacterium tuberculosis结核分枝杆菌 Poliovirus and rhinovirus脊髓灰质病毒，鼻病毒 Fungal spores and vegetative molds and Trichophyton, cryptococcus, and Candida yeast真菌孢子，生长态的霉菌与酵母spp发藓菌，隐球菌属，念珠菌属等 菌 Vegetative bacteria生长态的细菌 Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus Aureus, and salmonella spp绿脓杆菌，金色葡萄球菌，和沙门氏菌等等 Lipid-coated viruses 亲水病毒 herpes simplex virus, hepatitis B virus, and human immunodeficiency virus单纯性疱疹病毒，乙肝病毒，人体免疫缺陷病毒

消毒剂分类

化学消毒剂按他们的化学型分类。其中包括醛，醇，卤素，过氧化物，季胺类化合物，和酚类化合物。（见表格2）

表2 抗菌剂，消毒剂，杀孢子剂的一般分类

Chemical entity 化学个体 Aldehydes醛 Alcohols醇 Classification 分类 sporicidal agent杀孢子剂 Example 例证 2% glutaldehyde General purpose disinfectant, 70% isopropyl alcohol, antiseptic, Antiviral agent， 70% alcohol, 一般用途的消毒剂，抗菌剂和抗70％的异丙醇，70%的乙病毒试剂 Chlorine and Sodium sporicidal agent Hypochlorite 氯和次氯酸钠 Phenolics 酚类化合物 general purpose Disinfectant 一般用途的消毒剂 50μg per g chlorocresol, 500μg per g chloroxylenol 50μg/g 氯甲酚，500μg/g对氯间二甲酚 Ozone 臭氧 Hydrogen Peroxide 过氧化氢 sporicidal agent 杀孢子剂 8%gas by weight 8％的气体（重量百分比） 杀孢子剂 醇 0.5% sodium hypochlorite 0.5％次氯酸钠 vapor phase sterilant, liquid 4μg per g H2O2 vapor, Sporicidal Agent, antiseptic 10%-25% solution, 3% 蒸汽的杀菌剂，液体杀孢子剂，solution 抗菌剂 4μg/g 双氧水蒸汽，10％－25%溶液，3％溶液 Substituted diguanidesantiseptic agent 取代的二甲双胍 抗菌剂 0.5% gluconate chlorhexidine 0.5％葡萄糖酸洗必太 Peracetic acid 过氧乙酸 liquid sterilant, Vapor phase 0.2%peracetic acid, 1 μg Sterilant 液体杀菌剂，蒸汽的杀菌剂 per g peracetic acid 0.2％peracetic酸，1 μg/g过氧乙酸 Ethylene oxide 环氧乙烷 vapor-phase Sterilant 蒸汽的杀菌剂 600 μg per g ethylene oxide 600μg/g 环氧乙烷 Quaternary Ammonium Compounds 季氨盐化合物 β－propiolactone β－丙内酯 sporicidal agent杀孢子剂 100μg per g β-propiolactone β－丙内酯

消毒剂的效果取决于它的内在杀生物活性，消毒剂的浓度，接触时间，所消毒表面的性质，用以稀释消毒剂的水的硬度、表面所存在的有机物的数量，以及所存在的微生物的类型与数量。根据联邦杀虫剂、杀真菌剂和灭鼠剂条例，美国环保署登记了在美国市场上出售的化学消毒剂，并要求制造商提供有关稀释，所杀死的微生物类型以及所需的接触时间等信息。食品与药物管理局对于某些用在关键或半关键性医疗器械上的液体化学杀菌剂做了明确的规定。

用于手部和外科消毒的抗菌剂的选择

在医院环境中手部和外科的消毒可以减少常居菌丛，除去短期菌丛（如：化脓性链球菌）以及抗金黄色葡萄球菌与铜绿色假单孢菌（这两种菌与医院相关的感染有关联）的新青霉素i，试验证明，抗菌剂用于手部消毒，比用肥皂和水在减少皮肤细菌方面更加有效；重复使用抗菌剂能更多的减少细菌数量。这些原理

general antiseptic purpose disinfectant, 200 μg per g benzalkonium chloride 一般用途的消毒杀菌剂，抗菌剂 200 μg/g洁尔灭氯化物 可以应用于制药工业的洁净室操作者的消毒。

普通抗菌剂包括4%的氯己定，10%的碘化聚乙烯吡咯酮，3%的六氯酚，70%的异丙醇和含0.5%的氯己定的95%的酒精液。

药物生产环境中消毒剂的选择

当选择用于药物生产区域的消毒剂的时候，下列问题应该被考虑：将被控制的微生物的数目和类型； 市场上可买到消毒剂的光谱活动范围； 消毒剂供应商的口碑； 作为一种杀菌剂的要求；由FDA注册署所提供的消毒剂和杀菌剂；浓度，应用方法和消毒剂的接触时间； 被消毒的表面材料的性质和它与消毒剂配伍性； 那些在表面上可能令消毒剂失去活性的有机化合物的数量；可能需要在表面保持消毒剂的后遗的杀菌能力；消毒剂的重复使用对设备的腐蚀； 在应用消毒剂时针对操作人员的安全方面的考虑；消毒剂和清洁剂及其他一些消毒剂的配伍性；消毒剂的循环使用计划；为了避免使用消毒剂对药物产品的污染所设计的步骤。

消毒剂活性的理论依据

在每毫升消毒剂液体中存活的微生物数量的对数曲线表明，微生物随时间变化而减少的量基本符合一级动力学的理论。实际上，该曲线更像“乙”字型曲线，起初微生物的数量随着时间的增加是慢慢减少的，然后随时间变化，微生物减少的量的速率增加。

消毒过程中速率常数，k,使用于可以用公式计算

(1/t)(log N0/N)

其中，t是微生物的数量从N0减少到N的时间，用分钟表示， N0 是初始的生物数量，计量单位cfu/ml, N是生物的最终数量，单位cfu/ml.

像第一级化学反应一样，相同的消毒剂的浓度在高温能更迅速降低生物体的数量。 这个可以被表述出来：温度为T，温度每升高10度为系数Q10，按以下公式计算：在温度为T°时消毒的时间/在温度为T时消毒的时间，在公式中T

＝T°-10

一级反应是消毒作用不充分的描述的更进一步的证据是，化学反应和酶反应的Q10值分别是2到3， 而普通消毒剂酚和酒精Q10值分别为4和45。

对消毒剂的成功使用的关键是理解消毒剂浓度对微生物数量减少的效果的

影响。随时间变化在标准接种物中的微生物数量减少到零与消毒剂浓度的对数曲线是一条直线，斜率为浓度指数n. 公式表示如下：

n=(log of the kill time at concentration C2)-(log of the skill time at concentration C1)/(logC1-logC2)

n=（log在浓度为C2时的灭菌时间－log在浓度为C1时的灭菌时间）/(logC1-logC2)

C1和 C2分别是高浓度和低浓度的消毒剂浓度。

在浓度指数方面的巨大差异，不同的消毒剂在采用稀释法时，以及在使用稀释法来中和消毒剂（在消毒剂有效性检测和日常的生产环境的微生物检测中使用的消毒剂）时，有不同的效果，例如，浓度指数为1的氯化汞， 这样把消毒剂稀释3倍后它的活性会减至三分之一，浓度指数为6的苯酚消毒剂也作3倍稀释后，消毒杀菌剂的效用会减至1/729。具有高浓度指数或稀释系数的消毒剂当被稀释时会很快失效。一些常见消毒杀菌剂的浓度指数列在表3中。

表3. 常见抗菌剂，消毒剂，和杀菌剂的浓度指数。

Disinfectant 消毒剂 Hydrogen peroxide过氧化氢 Sodium hypochlorite次氯酸钠 Mercuric chloride氯化汞 Chlorhexidine氯己定 Formaldehyde甲醛 Alcohol乙醇 Phenol苯酚 Quaternary ammonium季氨 Compounds aliphatic alcohols 脂肪醇类化合物 Phenolic compouds酚类化合物 4 to 9.9 Concentration exponents浓度指数 0.5 0.5 1 2 1 9 6 0.8 to 2.5 6.0 to 12.7 另一项重要的考虑可能是消毒杀菌剂的pH值。 很多消毒剂以离子形式存在时更活跃，而其它的在非离子形式存在时会更活跃。 电离度将取决于该消毒剂的pKa 值和它所处溶液的pH值。 例如，苯酚，pKa 值为10， 在pH值低

于7的溶液中的非离子态更加有效；乙酸将在pH值低于4的溶液中（此时为离子态）更加有效。

消毒剂活性的机理

表4列出了一些具有代表性的消毒剂的活性的作用位置和作用方式 表4.消毒剂对抗微生物细胞的活性的机理 Target目标 Cell wall 细胞壁 Disinfectant消毒剂 Formaldehyde, mercurials 甲醛，次氯酸盐，汞制剂 Cytoplasmic membrane, action on Anilides and hexachlorophene hypochlorite, and membrane potential细胞膜，膜电位作用 苯氨，六氯酚 Membrane enzymes, action on Hexachlorophene 六氯酚 Chlorhexidine and ethylene oxide 氯己定和环氧乙烷 Action on enzymes with –SH groups 巯基酶作用 Ethylene oxide, glutaraldehyde, hydrogen peroxide, hypochlorite, iodine, and mercurials 环氧乙烷，戊二醛，过氧化氢，次氯酸盐，碘，汞制剂 Action on general membrane Alcohols, chlorhexidine, and quaternary ammonium compounds 乙醇，氯己定，季胺类化合物 Chlorhexidine, hexachlorophene, and aldehydes, quaternary electrontransport chain 糖皮质激素酶，电子转移作用 Action on ATP三磷酸腺苷作用 permeability 一般膜渗透性作用 Cell contents, general coagulation 细胞内含物，一般凝固 ammonium compounds 氯己定，醛，六氯酚，季胺类化合物 Ribosomes核糖体 Hydrogen peroxide and mercurials 过氧化氢和汞制剂 Nucleic acids核酸 Thiol groups 巯基 Hypochlorites次氯酸盐 Ethylene oxide, glutaraldehyde, hydrogen peroxide, hypochlorite, mercurials 环氧乙烷，戊二醛，过氧化氢，次氯酸盐，汞制剂 Amino groups氨基 Ethylene oxide, glutaraldehyde, and hypochlorite 环氧乙烷，戊二醛，次氯酸盐 General oxidation 一般氧化 Ethylene oxide, glutaraldehyde, and hypochlorite 环氧乙烷，戊二醛，次氯酸盐 微生物对消毒剂的耐受性

微生物对抗生素产生耐受性的形成是一个很好描述的现象。 但微生物对消毒剂的耐受性却不太可能被很好描述出来，因为消毒剂是一种比抗生素杀灭能力更强的一种试剂，并且应高浓度使用来抑制少量通常不能活跃生长的微生物。所以耐受性形成的选择性压力就变小了。但是，根据环境监测程序，最常分离出来的微生物可以使用稀释法（此稀释法使用消毒程序中所用的试剂）来检测，以证实其灵敏度。

消毒剂的挑战试验

根据联邦杀虫剂、杀真菌剂和灭鼠剂条例， 美国环保署要求，在销售产品之前，注册了公共卫生抗菌杀虫剂(包括消毒剂，清洁剂，杀孢子剂和杀菌剂)的公司产品要保证他们产品的安全和有效。注册这些产品的公司必须注明他们的产品的化学成分，包括毒理学数据，用文件证明他们的产品如果按标签指导使用是安全的， 包括功效数据，用文件证明他们对特别微生物的作用要求，并且支持标签中提供的使用说明。虽然这些说明提供了有价值的信息， 但是它们对这些产品作为生产环境里的消毒剂的使用可能没有帮助。

在美国， 法定的消毒剂的测验方法被AOAC国际组织公布，并且包括酚系

数测试，使用稀释的方法测试，硬的表面载体方法和杀孢子的载体测试。提交给EPA审查的支持消毒剂注册的科学研究必须在一遵循GLP（21 CFR 58）的实验室中进行。

要想证明在药品生产环境中所用消毒剂的内在功效，进行以下测试是很有必要的： (1)使用稀释测试(在不同的浓度和接触时间下，对较宽范围的标准测试菌和环境分离菌进行测试，根据消毒剂的功效来进行选择)； (2)表面挑战试验 (使用标准试验微生物和常见的环境分离菌， 在使用浓度下将消毒剂敷于表面，在规定的时间内，确定挑战菌的对数减少情况)； (3)在使用新的消毒剂之前和之后，用统计法比较分离菌的频率以及所分离的微生物的数量。

我们认为这是很有必要的，因为关键的处理步骤（例如：无菌的操作区域的消毒），就象GMP 规程要求的那样， 需要验证，况且美国环保署注册要求并未写明消毒杀菌剂如何在药物、生物和医疗器械工业中应用。 例如表面挑战测试，试验菌可使用擦拭法，表面冲洗法，或者接触碟法来列举。 使消毒剂失去活性的中和剂应该归入用于微生物计数的稀释剂或微生物培养基，或二者均是。（见表5）。 关于消毒的中和的其它信息可以从药品中复苏微生物的验证一文找到<1227>。

表5. 常用消毒剂的中和剂

Disinfectant消毒剂 Alcohols 乙醇 Glutaraldehyde 戊二醛 Sodium hypochlorite次氯酸钠 Chlorhexidine 氯己定 Mercuric chloride and other mercurials 二氧化汞和其他的汞制剂 Quaternaryammonium compounds 季胺类化合物 Neutralizing agent中和剂 Dilution or polysorbate 80 稀释液或吐温80 Glycine and sodium bisulfite 甘氨酸和亚硫酸氢钠 Sodium thiosulfate硫代硫酸钠 Polysorbate 80 and lecithin 吐温80和卵磷脂 Thioglycolic acid 巯基乙酸 Polysorbate 80 and lecithin 吐温80和卵磷脂 Phenolic compounds 酚类化合物 Dilution or polysorbate 80 and lecithin 稀释液或吐温80和卵磷脂 一般的中和剂肉汤培养基可以用不同的中和剂来配制。例如： Dey/Engley(D/E)肉汤培养基包含0.5%的吐温 80，0.7%的卵磷脂， 0.1%的巯基乙酸钠，0.6%的硫代硫酸钠，0.25%的重亚硫酸氢钠，0.5%的胰蛋白，0.25%的酵母提取液，以及1.0%的葡萄糖； letheen 肉汤培养基包含0.5% 吐温 80，0.07% 卵磷脂，1.0%的肽胺，0.5%的牛肉提取液，以及0.5%的氯化钠； 在胰蛋白胨－偶氮植物凝血素－吐温（TAT）肉汤培养基加上吐温20含有4.0%(v/v)吐温20，0.5%的卵磷脂和2.0%的胰蛋白胨。

实际上，足够的生物体需要被接种在一将被消毒的2英寸х2英寸的表面，例如，一个取样管，在预定的接触时间内（例如，10min以上，以及对所控制的消毒剂的使用进行观察，超过复苏的时间）证明至少减少了2个对数(对生长态的细菌来说)。

在使用稀释法或表面挑战研究期间，应证明中和剂的效果以及它们从物料中复苏所接种的微生物的能力。

应该注意的是消毒剂在对抗用于实验室的挑战性测试的较高数量的微生物，与它们对抗在清洁室找到的微生物相比，效果较小(见洁净室的微生物环境和其他控制环境评估<1116>); 来自对数生长期（－常用于实验室的试验）的接种物（孢子形成的静态阶段除外），与那些来自静态的或垂死的培养基或在环境中的挑战的微生物相比，更具有耐受性；并且微生物可在消毒剂实际应用于生产区域时生产时被自然地除去。

虽然并没有包括所有的，但比较典型的挑战生物体被列举在表格6。

表6. 典型的挑战菌

AOAC Challenge organisms AOAC挑战菌 Typical environmental isolates 典型的环境分离菌 micrococcus Luteus，Bactericide: escherichia coli,ATCC 11229 Bactericide: S.aureus, ATCC 6538 P.aeruginosa, ATCC 15442 杀菌剂：大肠杆菌，ATCC 11229； S.epidermdis, P.vesiclaris Coynebacterium jeikeium, 杀菌剂：藤黄微球菌， 上皮葡萄球菌

金黄色酿脓葡萄球菌，ATCC 6538； 绿脓杆菌，ATCC 15442 Fungicide:C.albicans, ATCC 10231 or 2091 Penicillium chrysogenum,ATCC 11709; aspergillus Niger, ATCC 16404 杀菌剂：白色念珠菌， ATCC10231或2091； 产黄青霉菌 ATCC 11709； 黑曲霉，ATCC 16404 Sporicide:B.subtilis,ATCC 19659 杀孢子剂：芽孢杆菌，ATCC19659 Sporicide: B.sphaericus, B.thuringiensis 杀孢子剂：球形芽孢杆菌，杀虫芽孢杆菌 Fungicide: P.chrysogenum, A. niger 杀菌剂：产黄青霉菌，黑曲霉 因为建筑的不同的材料被广泛使用在洁净室和其他受控区，每种材料都应该分别进行评估，以确定消毒剂对该材料的作用效果。表7包含了用于洁净室建设的常用材料目录

表7.在药物生产区域被消毒剂净化的典型表面

Material材料 Stainless steel 304L And 316L grades 不锈钢304L和316L级别 Glass玻璃 Plastic, vinyl塑料，乙烯树脂 Plastic, polycarbonate塑料，聚碳酸酯 lexanR（plexiglass）有机玻璃 epoxyl-coated gypsum fiberglass-reinforced plastic 强化纤维玻璃塑料 tyvek R terrazzo tiles水磨石 Equipment wraps设备外壳 Floors地板 Application应用 Work surfaces,filling Equipment, and tanks 工作台，填充设备，水槽 Windows and vessels窗户和器皿 Curtains帘 Insulation coating绝缘包衣 Shields屏障 Walls and ceilings墙和天花板 Wall paneling墙格 在清洁卫生处理中使用的消毒剂

恰当的消毒剂的选择和通过表面挑战测试验证他们的效力在制订清洁卫生程序方面是很关键的。

与此程序的成功的实施相关的问题是：制订书面程序，人员培训，循环使用消毒剂的确定， 应用使用方法和接触时间的机构，用来指示消毒剂功效的环境检测，及人员安全。

cGMP（21 CFR 211.67），设备清洁和保养，详述了对药品生产设备的清洁，保养和卫生处理的书面程序的要求。 这些程序应该注明责任的分派，制定时间表，清洁操作的具体步骤，使用之前的清洁设备的保护措施，即将进入使用之前的清洁检查，及清洁和卫生处理记录的保留。

涉及消毒工作的人员必须经过培训，这些培训包括微生物学，清洁卫生处理的工业操作，浓缩的消毒剂的安全操作，消毒剂的准备和处理，以及正确的使用方法。

应该强调用正确稀释方法来制备是很关键的，因为很多消毒剂失效可能归因于使用浓度太稀的消毒剂。通常用在无菌操作和灌装区域的消毒剂要用无菌蒸馏水来稀释，并且无菌配制。 另外，消毒剂可以被用纯化水稀释， 然后采用无菌过滤来除去消毒剂中可能残存的微生物。 稀释的消毒剂必须经过有效性研究后指定起始的有效日期。

连续使用单一消毒剂可导致生产区域的微生物对其产生耐受性，在某些方面提倡消毒剂的轮换，这在理论上讲是很有可能的。但是，根据可靠文献，在洁净室内暴露在设备和器具的表面的低数量微生物，（在洁净室微生物不能够活跃繁殖），将不会出现在抗生素中所看到的耐受性。

把杀孢子剂放到杀菌的消毒剂的日常应用中（每周一次或每月一次）要非常谨慎。杀孢子剂的日常应用一般情况下是不受欢迎的，因为他们有腐蚀设备的趋势，以及因为操作者长期暴露其中而产生地潜在的安全问题。在对环境监控的历史数据的进行考察的基础上，其他消毒循环方案也可以被支持。 应用于产品接触面上的消毒剂通常用70%的酒精擦除。 为了预防产品污染，被除去的消毒杀菌剂的量和残留的消毒剂的量一定要作效用监测。

最大的安全隐患是：浓缩的消毒剂的处理和互不相容的消毒剂的混合。

例如， 浓缩的次氯酸纳溶液(浓度高于5%) 是非常强的氧化剂并且在加热，接触酸，和受光照的影响后会分解，产生有毒的和腐蚀性的气体，其中包括氯气。 相反，稀溶液(浓度低于0.5%)相对来说比较安全。 不同的浓度消毒剂无论如何都不应该混合在一起。 操作和使用这些试剂的人员的手上都应该有生产区域内使用的所有消毒剂的“安全数据表”。

必须为操作和制备消毒杀菌剂的人员发放适当的安全设施，例如面罩，安全眼镜，手套和制服， 并且在正确使用这些设施方面必须对这些人员进行培训。 在消毒剂溶液制备作业的地方，必须安装安全淋浴和眼睛清洗设施。

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