第三章灭菌制剂与无菌制剂

药剂学 pharmaceutics 第三章灭菌制剂与无菌制剂主讲教师：梁桂贤山西医科大学药剂教研室

本章学习要求： • 掌握：灭菌的概念和物理灭菌法；注射剂的概念、分类、特点及质量要求；掌握注射剂的附加剂；热原的概念、性质、污染途径及除去方法；掌握注射剂的制备过程。掌握渗透压的调节；掌握输液的概念和质量要求；滴眼剂的概念和质量要求；滴眼剂的药物吸收途径及影响因素。 2

熟悉：注射剂的给药途径；注射用水的概念及质量要求；熟悉滤过的原理、方法、影响因素及滤过器；输液种类、质量要求；注射用无菌粉末、冻干制品熟悉：注射剂的给药途径；注射用水的概念及质量要求；熟悉滤过的原理、方法、影响因素及滤过器；输液种类、质量要求；注射用无菌粉末、冻干制品 • 了解：浮尘浓度测定方法和无菌检查方法；注射用油及其它注用非水溶剂；空气净化技术和洁净室的设计；其它灭菌与无菌制剂。 3

教学内容 • 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 • 第六节眼用液体制剂 • 第七节其他灭菌与无菌制剂 4

第一节概述 一、基本概念 ★灭菌和无菌制剂：直接注入体内或直接接触创伤面、粘膜等的一类制剂。 • ★灭菌(sterilization)：应用物理或化学等方法将物体上或介质中所有微生物繁殖体及其芽孢全部杀灭或除去的手段。 • ★灭菌法(the technique of sterilization)：杀灭或除去所有微生物繁殖体和芽孢的方法或技术。 5

无菌(sterility)：在任一指定的物体、介质或环境中无任何活的微生物。无菌(sterility)：在任一指定的物体、介质或环境中无任何活的微生物。 • 无菌操作(aseptic technique)：在整个操作中利用或控制一定的条件，使产品避免被微生物污染的一项操作方法和技术。 6

消毒(disinfection)：以物理或化学等方法杀灭物体上或介质中的病原微生物。 • 消毒剂：对病原微生物具有杀灭或除去作用的物质。 • 防腐(antisepsis)：用物理或化学等方法抑制微生物的生长与繁殖，亦称抑菌。 • 防腐剂：对微生物的生长与繁殖具有抑制作用的物质，亦称抑菌剂。 7

二、灭菌制剂与无菌制剂的定义与分类 • 灭菌与无菌制剂分类 • 按给药途径：规定无菌制剂和非规定无菌制剂(即限菌制剂)。 • 按除去活微生物的制备工艺：无菌制剂分为灭菌制剂和无菌制剂。 • 广义上，无菌制剂和非无菌制剂都规定有染菌的限度，前者要求不得检出活菌，后者限制染菌的种类与数量。 8

定义 • 灭菌制剂：采用某一物理或化学方法杀灭或除去所有活的微生物繁殖体和芽孢的一类药物制剂。 • 无菌制剂：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孢的一类药物制剂。 9

注射用制剂：注射剂、输液、注射粉针等； • 眼用制剂：滴眼剂、眼用膜剂、软膏剂、凝胶剂等； • 植入型制剂：植入片等； • 创面用制剂：溃疡、烧伤及外伤用溶液、软膏剂、气雾剂等。 • 手术用制剂，止血海绵剂和骨蜡等。 10

灭菌与无菌技术 • 药剂学中灭菌法可分为三大类：即物理灭菌、化学灭菌、无菌操作法。 11

一、物理灭菌法 (一)干热灭菌法 1、干热空气灭菌法一般认为繁殖型细菌在100℃以上干热1小时即被杀死。耐热性细菌芽孢在120℃以下长时间加热也不死亡，在140℃前后则杀菌效率急剧增长。 12

干热空气灭菌条件 (1)干热灭菌条件，药典规定为180℃，1小时以上；有的为160-170℃，2-4小时，此是大致的标准而已，必须通过实验，在保证灭菌完全同时对灭菌物品无损害的前提下，制订该物品的干热灭菌条件。 (2)时间必须由灭菌物品全部达到特定温度的计算。 13

应用 • 适用于耐高温的玻璃制品、金属制品以及不允许湿气透过的油脂类(如油性软膏基质、注射用油等)和耐高温的粉末化学药品等。 • 热原经250℃30分钟，或200℃以上高温至少45分钟，可遭破坏。 • 缺点是穿透力弱，温度不易均匀，而且由于灭菌温度过高，不适用橡胶、塑料及大部分药品。 14

2、火焰灭菌法 • 系指火焰直接灼烧灭菌的方法。 • 灭菌迅速、可靠、简便，适用于耐火材质(如金属、玻璃及瓷器等)的物品与用具，不适合于药物。 15

(二)湿热灭菌法 ★系指利用饱和水蒸气、流通蒸气和沸水进行灭菌的方法。由于蒸气比热大，穿透力强，容易使蛋白变性，同时还有作用可靠，操作简便等优点，湿热灭菌法是应用最广泛的一种灭菌方法，本法包括热压灭菌法，流通蒸气灭菌法、煮沸灭菌法和低温间歇灭菌等方法。根据药品性质进行选用。 16

1、热压灭菌法 ★系指利用高压饱和水蒸气加热法杀灭微生物的方法。 • 本法一般公认为最可靠的湿热灭菌法。 • 应用大于常压的水蒸气如1kg/cm2热压蒸气以15-20分钟，能杀灭所有细菌增殖体和芽孢。 17

热压灭菌所需的温度及与温度相应的压力及时 间 • 116℃，1.7atm(67kPa，7.1kg/cm2)，40min； • 121℃，2.0atm(97kPa，11kg/cm2)，30min； • 126℃，2.4atm(139kPa，14.1kg/cm2)，15min。 • 湿热灭菌一般要求F0＝８－12分。 18

应用热压灭菌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、橡皮塞、滤膜过滤器等。 19

热压灭菌器 • 热压灭菌用的灭菌器种类很多，但其基本结构大同小异。 • 热压灭菌器密闭耐压，有排气口安全阀，压力表和温度计等部件。 • 有的通蒸气加热，有的用煤气、电热或木炭等加热。常用的有手提式热压灭菌器等。 20

热压灭菌器使用时应注意的问题： (1) 应先进行灭菌条件实验，确保灭菌效果。灭菌器的构造、被灭菌物体积、数量、排布均对灭菌的湿度有一定影响。 22

(2)必须将灭菌器内的空气排出。 • 如果灭菌器内的空气存在，则压力表上所表示的压力是灭菌器内蒸气和空气二者的总压而非单纯的蒸气压力。结果压力虽然到达预定的水平，但温度达不到。 • 若表指示一致。则有可能空气没有排尽，也可能压力表失灵，也可能不是饱和蒸气，应找出原因，加以解决。 23

由于水蒸气被空气稀释，妨碍了水蒸气与灭菌物品的充分接触，而降低了水蒸气的灭菌效果。附有真空装置的热压灭菌器，在通入蒸气前将室内空气抽出，可加快预热过程，缩短灭菌时间。减压还可有效地将多孔性物质中空气驱除，有利于水蒸气的穿透，同时灭菌器内温度均匀。由于水蒸气被空气稀释，妨碍了水蒸气与灭菌物品的充分接触，而降低了水蒸气的灭菌效果。附有真空装置的热压灭菌器，在通入蒸气前将室内空气抽出，可加快预热过程，缩短灭菌时间。减压还可有效地将多孔性物质中空气驱除，有利于水蒸气的穿透，同时灭菌器内温度均匀。 24

(3)灭菌时间必须由全部药液温度达到所要求的温度时算起，在开始升温时，要求一定的预热时间。 • 例如250-500ml输液瓶，预热时间为15-30分钟。 25

一般灭菌器上，均装有压力表和温度计，但通常是测定灭菌器内的温度，而不是被灭菌物内的温度，因此最好能设计直接测定被灭菌物内温度的装置。同时为了确保灭菌温度，常使用温度批示剂如利用某些熔点正好是灭菌所需温度的化学药品作指示，以判断灭菌湿度是否达到。一般灭菌器上，均装有压力表和温度计，但通常是测定灭菌器内的温度，而不是被灭菌物内的温度，因此最好能设计直接测定被灭菌物内温度的装置。同时为了确保灭菌温度，常使用温度批示剂如利用某些熔点正好是灭菌所需温度的化学药品作指示，以判断灭菌湿度是否达到。 26

方法是将少量的药物封装于安瓿内，与灭菌物一起放入灭菌器的上下部位灭菌，灭菌后观察药品是否熔化。化学药品指示剂不能表明保持该温度的确切时间。将耐热的芽孢封装于安瓿内浸透于干纸条中，制成生物性指示剂，广泛地试验灭菌设备及方法。但用于药剂的常规生产中，应使用非致病性、有抵抗力、不产生热原的菌种，此外，国内现已采用灭菌温度和时间自动控制记录的装置。方法是将少量的药物封装于安瓿内，与灭菌物一起放入灭菌器的上下部位灭菌，灭菌后观察药品是否熔化。化学药品指示剂不能表明保持该温度的确切时间。将耐热的芽孢封装于安瓿内浸透于干纸条中，制成生物性指示剂，广泛地试验灭菌设备及方法。但用于药剂的常规生产中，应使用非致病性、有抵抗力、不产生热原的菌种，此外，国内现已采用灭菌温度和时间自动控制记录的装置。 27

（4)灭菌完毕后，停止加热，一般必须使压力表 所指示的压力逐渐下降到零，才能放出锅内蒸气，使锅内压力与大气压相等后，稍稍打开灭菌锅待10－15分钟，再全部打开。这样可避免内外压力差太大而使物品冲出锅外和使玻璃瓶炸裂。这点必须注意，以免发生工伤事故。为了缩短灭菌周期，也有对灭菌器内盛有溶液的容器喷雾水冷却，以加速冷却。 28

2、流通蒸气灭菌 • 流通蒸气灭菌是在不密闭的容器内，用蒸气灭菌。压力与大气压相等，即100℃的蒸气灭菌，时间30-60min。 • 缺点：不能保证杀灭所有的芽孢，如破伤风等厌气性菌的芽孢，制备过程中要尽可能避免污染，这点必须充分注意。 • 目前我国药厂生产注射剂，特别是1-2 ml注射剂及不耐高热的品种，可考虑采用这种灭菌法。 29

3、煮沸灭菌法 • 煮沸灭菌法就是把安瓿或其他物品(如注射器、注射针头等)放入水中煮沸灭菌，一般是100℃，30-60min。 • 此法灭菌效果差，必要时加入抑菌剂。 30

4、低温间歇灭菌法 • 低温间歇灭菌法：将待灭菌的制剂或药品，用60-80℃加热1小时，将其中的细菌繁殖体杀死，然后在室温或孵卵箱中放置24 小时，让其中的芽孢发育成为繁殖体，再二次加热将其消灭为止。加热和放置需连续操作三次以上，至全部芽孢消灭为止。 31

低温间歇灭菌法适用于必须用加热法灭菌但又不耐较高温度的制剂或药品。 • 缺点：时间长，消灭芽孢的效果不够完全。 • 应用本法灭菌的制剂或药品，除本身具有抑菌能力外，须加适量抑菌剂，以增加灭菌效力。 32

5、影响湿热灭菌的因素 （1）微生物的种类和数量： • 各类细菌对热的抵抗力相差很大，处于不同发育阶段，所需灭菌的温度与时间也不相同，繁殖期的微生物对高温比衰老时期的抵抗力大。 33

每个容器的细菌数，控制在10个以内为宜。 • 最初菌数愈少，达到灭菌时间愈短。 • 最初菌数增多也增加了耐热个体出现的机率。即使细菌全部杀灭，而注射液中细菌体过多，亦会引起临床上的不良反应，所以整个生过过程应尽可能避免微生物污染，尽可能缩短生产过程，并力求在灌封后立即灭菌。 • 抗热能力芽孢＞繁殖体＞衰老体。 34

（2)蒸气性质：蒸气有饱和、湿饱和、过热蒸汽三种，饱和水蒸汽灭菌效果最好。 （3)注射液的性质：注射液若含有营养物质，如糖类,蛋白质等，对微生物可能有一种保护作用，能增强其抗热性。 35

(4)pH：药液pH对细菌的活性也有影响。 • 一般微生物在中性液中耐热性最大，在碱性溶液中次之；酸性不利于微生物的发育。所以，一般在生物碱盐类的注射液，因pH 较低，用流通蒸气灭菌即可。 36

加有适当抑菌剂时，药液经100℃，30分钟加热， 可杀死抵抗力强芽孢。 • 所用的抑菌剂：甲酚(0.1-0.3%)、氯甲酚(0.05-0.1%)、三氯叔丁醇(0.2-0.5%)、苯酚(0.1-0.5%) 、硝酸苯汞或醋酸苯汞(0.001-0.002%)。 37

(5)药物的稳定性： • 温度增高，化学反应速度增加，时间愈长，起反应的物质愈多。因此，不能只看到灭菌杀死细菌的一面，也要看到保证药物有效性的一面。为此在能达到灭菌的前提下，可适当降低温度或缩短灭菌时间。 • 实践证明在力求避免微生物污染和严格质量控制的条件下，维生素C注射液用流通蒸气灭菌15分钟，氯化钠注射液用115℃，灭菌30分钟是可行的。 38

(三)射线灭菌 • 系采用辐射、微波和紫外线杀死微生物和芽孢的方法。 1、辐射灭菌 • 系采用放射性同位素素 (60Co和137Cs)放射的射线杀死微生物和芽孢的方法。辐射灭菌剂量一般为2.5×104Gy(戈瑞)。 39

应用与特点 • 适合于热敏物料和制剂，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。 • 特点是不升高产品温度，穿透力强，灭菌效率高，但设备贵，有潜在危险性，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。 40

2、微波灭菌 • 系采用微波(频率为300MHz-300kMHz)照射产生热能杀死微生物和芽孢的方法。 • 适合于液体和固体物料，对固体物料有干燥作用。 • 特点是能穿透到介质和物料深部，表里加热一致，且具有低温、常压、高效、快速(2-3min)、低能耗、无污染、易操作、易维护，产品保质期长(可延长1/3以上)等。 41

3、紫外线灭菌法 • 一般用于灭菌的紫外线波长是200-300nm，灭菌力最强的是波长为254nm的紫外线。 • 紫外线进行直线传播，其强度与距离平方成比例地减弱，并可被不同的表面反射。其穿透作用微弱，但较易穿透清洁空气及纯净的水，其中悬浮物或水中盐类增多时，则穿透程度显著下降。所以紫外线广泛作空气灭菌和表面灭菌之用。 42

一般在6-15m3的空间可装置30瓦(或36-48)紫外线灯一只，灯距离地面以2.5m到3m为宜。 • 湿度过大可降低灭菌效果，相对湿度以45％-60％比较适宜。温度宜于10-55℃范围。 • 紫外线灯管必须保证无尘油垢，否则辐射强度将大力为降低。 • 普通玻璃可吸收紫外线，因此安瓿中药物不能用此法灭菌。 43

紫外线的杀菌效率，还取决于微生物的敏感性。如在一平面上辐射强度为通常应用的最小强度 2mw/cm2 (30瓦紫外线灯于距1米处强度为85mw/cm2) 时杀死枯草杆菌芽孢需1100秒，而对溶血性链球菌，则仅需275秒。 • 可粗略认为在紫外线灯下直接暴露，一般繁殖型微生物约3-5分钟，芽孢约10分钟即可死亡。紫外线对酵母特别是霉菌杀菌力较弱。 44

紫外线对人体如照射过久，能产生结膜炎及皮肤烧灼等现象。一般均在操作前开启紫外线灯约半小时至一小时，然后进行操作。 • 各种规格的紫外线灯，皆规定了有效使用时间，一般为3000小时。故每次使用应登记开启时间，并定期进行灭菌效果的检查，也可用具有对254nm灵敏的照度计，来测定其辐射强度。 45

(四)过滤除菌法 • 过滤除菌法是使药物溶液通过无菌的特定滤器，除去活的或死的微生物而得到不含微生物的滤液。 • 适于不耐热的药液的灭菌。 46

过滤除菌的滤器要求： (1)能有效除净微生物，溶液通过滤器顺畅，滤器容易清洗，操作简便。 (2)孔径大小必须足以阻止细菌和芽孢进入滤孔之内，大约为0.2μm（芽孢体积大小约0.5μm)。 47

(3)采用微孔薄膜作灭菌滤器，一般选用孔径 0.22μm的滤膜。 (4) G6号垂熔玻璃漏斗，其滤孔直径在0.15μm以下，可以除去细菌，对药物不吸附，也不影响药液的pH，是常用灭菌滤器。 48

(五) 灭菌参数 1、 F与F0值在灭菌中的意义与作用 • 无菌检验往往难以检出极微量微生物，为了保证产品无菌，对灭菌方法的可靠性进行验证是很必要的。 • 主要原因：①灭菌温度多系测量灭菌器内的温度，不是灭菌物体内的温度；②无菌检验方法也存在局限性，难以用现行的无菌检验法检出微量的微生物。 49

2、D值 • D值为在一定温度下杀死被灭菌物品中微生物90％所需时间；也可定义为降低微生物一个十位数或一个对数值（如log100降低到log10）所需的时间。 50

第三章 灭菌制剂与无菌制剂