過氧化氫VHP消毒滅菌技術介紹
隨著新版GMP 的實施和推廣，對無菌藥品的生產也提高了相應的要求，而滅菌一直以來都是無菌產品的關鍵環(huán)節(jié)，為了提高產品的質量，選擇合適的滅菌方式就顯得尤為重要。
在各種滅菌技術當中，氣態(tài)過氧化氫（H2O2）滅菌技術被公認為理想的滅菌方式。過氧化氫蒸氣（VHP）消毒技術正迅速成為制藥、生物技術和醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)生物凈化方法的選擇，對與高壓鍋相同的生物指示劑 -嗜熱脂肪芽孢桿菌達到6-log 的殺滅率。這種滅菌方式目前已廣泛應用于制藥、生物科技、生物醫(yī)學、衛(wèi)生保健、生物、食品和環(huán)境保護等諸多方面。
過氧化氫消毒原理：
過氧化氫因具有氧化還原作用而具有殺菌效果，特別對厭氧芽孢桿菌殺滅效果好。過氧化氫的作用原理是通過復雜的化學反應解離具有高活性的羥基，用于攻擊細胞的成分，包括破壞細胞膜、脂類、蛋白質和DNA。
通過“閃蒸”將液態(tài)H2O2 轉化為VHP，此過程可在常溫常濕的環(huán)境下有效進行，所以不需要進行除濕等特別的預處理。VHP 被均勻的引入密閉空間，其內表面完全暴露于VHP 中，形成約1μm 的過氧化氫膜，附著在可能寄居微生物的表面，微生物自身會作為核心被形成的微冷凝所包裹，并迅速被此過程殺滅。
滅菌的目標定為生物指示劑BIs 達到6-log 的殺滅率，通常使用的BI 為嗜熱脂肪芽孢桿菌。完成消毒后的VHP 被催化分解為水蒸氣和氧氣，也可以使用強力通風裝置對其完全分解，或者使用建筑空調通風系統，對凍干機來說可以借用其抽真空系統迅速去除殘留的VHP。
過氧化氫蒸氣消毒過程
?。?）Conditioning 準備：約需5~10 min 時間使過氧化氫發(fā)生器的蒸發(fā)器穩(wěn)定在約120℃ ~130℃的溫度狀態(tài)。
?。?）Gassing 進氣：使用容易獲得的醫(yī)藥級的30%~35% w/w 過氧化氫溶液，在發(fā)生器中瞬間蒸發(fā)（閃蒸）后動態(tài)噴入目標區(qū)域，采用噴頭提高蒸汽流速以近30.48 m/s 的速度，同時水平及垂直轉動以保
證均勻的分布。
（3）Dwell 保持：過氧化氫蒸氣在目標區(qū)域保持一定的時間范圍以確保完全的生物殺滅，此過程使目標區(qū)域經過氧化氫蒸氣充分和額外的暴露，以保證得到成功的結果。
?。?）Aeration 通風：采用設施的通風系統將蒸汽從目標區(qū)域移除，或者兼用通風單元快速催化分解蒸汽為水和氧，在設施的通風系統沒有合適的閥門或者不易控制時，采用獨立的通風系統將很有意義。
H2O2 應用：
從VHP 滅菌概念產生以來，這項技術從注重小的封閉系統如：隔離器、傳遞艙等發(fā)展到更大的空間，如：房間、套間、乃至整個建筑。然而，隨著消毒體積的擴大也其特有的設置方面提出挑戰(zhàn)，需要針對VHP 滅菌對建筑系統進行獨特的設計。由此產生的驗證、健康與安全問題都需要被考慮到。VHP 已經被廣泛應用于凍干機、隔離器、房間、RABS、灌裝線以及不同配置的操作/ 生產領域。
凍干機的應用：
目前最通用的方法是采用蒸汽消毒，其操作是將凍干機內部的溫濕度增加121℃和25PSI，并保持一定的時間和循環(huán)，雖然使用蒸汽消毒對制藥企業(yè)來說沒有什么問題，但顯著增加了凍干機的安裝成本和復雜度，并需要很長的循環(huán)時間。凍干機通常是在極低的溫度和高真空度條件下運行，不需要耐壓級別，為了滿足高壓滅菌的要求，艙體必須作為壓力容器而顯著增加了生產成本，經常是達到了翻倍的程度，同時，需要輔助蒸汽發(fā)生器和不銹鋼管路系統。因為蒸汽滅菌成本的顯著增加，同時現有的凍干機不能改造成蒸汽滅菌型，采用過氧化氫蒸氣成為另外一種可行的方案。
大面積空間消毒：
最初的過氧化氫蒸氣消毒重點著眼于控制VHP濃度在整個過程不超過凝露點，如采用的方法是在循環(huán)開始前和進行中使用一個干燥筒消除環(huán)境中的濕氣，這種方法適用于對小體積的環(huán)境條件進行調節(jié)，但對幾十或者成百上千立方米的空間卻出現問題，不用說，局限了VHP 在大體積空間的應用。后來的研究證明這種方法在殺菌效率方面比目標空間達到凝露點時要低，研究發(fā)現當目標環(huán)境在循環(huán)過程中的濃度達到峰值時，會在所有暴露物體的表面形成一層看不到的沉積物，顯微鏡下是一個約2 μm 的冷凝薄膜，產生更為有效的殺滅作用。一旦過氧化氫分子接觸到物體表面，即刻產生氧化作用形成自由基攻擊微生物，達到高水平的消毒滅菌，并且對細菌、孢子、真菌、霉菌和病毒都廣譜有效。因此，成功進行大面積空間消毒時，消除對任何環(huán)境條件的限制是必需的，已經有了接近99100 m3 的成功案例。后來，受啟發(fā)于對滅菌房間的直接噴射（噴頭一般置于房間的中心位置，直接噴射VHP 進入環(huán)境，即不需要通過過濾器處理），對隔離器的滅菌處理也有了新的發(fā)展，過氧化氫蒸氣直接噴射進工作區(qū)，而不是通過供氣和排氣的高效過濾，加上去除了對環(huán)境條件的限制，循環(huán)時間在1 h 內得以完成成為可能，在某些環(huán)境下也明顯的改善了工作流程。
H2O2 消毒及滅菌效果驗證
驗證和確認消毒成功是非常重要的，不管應用范圍如何，使用過氧化氫蒸氣技術要求考慮環(huán)境的具體因素，如大小、結構和環(huán)境條件等。這些元素影響整個消毒循環(huán)的表現，能夠幫助確定一套特定的參數實現成功的消毒。雖然理論分析可以得出一個合理的開始參數，但其必須通過運行一個循環(huán)開發(fā)過程的實踐來確定。一旦這套參數在安全框架內完成 -并被確認，一個性能驗證循環(huán)的運行將得到最終的驗證循環(huán)。
滅菌階段VHP 濃度及分布驗證
均勻分布問題有時是個偽問題，因為不可能做到真正的均勻分布，就像甲醛滅菌一樣，甲醛是否是均勻分布誰也不知道。一般考慮最差點使用BI 進行生物挑戰(zhàn)。就像細菌或懸浮粒子測試一樣，考慮合適的位置測試。
滅菌效力驗證
對過氧化氫應用的微生物挑戰(zhàn)實驗采用嗜熱脂肪芽孢桿菌Geobacillus stearothermophilus[3]，在無菌操作環(huán)境要求達到6-log 的殺滅率，這種微生物也被廣泛認可作為蒸汽高壓滅菌的殺菌過程和效果證明挑戰(zhàn)中。過氧化氫蒸氣發(fā)生器中內置先進的控制系統，不同于甲醛使用時的各種不確定性。通過多種傳感器全可視化的持續(xù)反饋循環(huán)進程，也包括在必要時可以中斷、修改、放棄操作。同時高度自動化的生產過程控制，順從CFR 第11 章要求，符合當前的
良好生產規(guī)范GMP 要求。綜上所述，過氧化氫蒸氣很明顯不僅是甲醛的替代物，因為它的光譜殺菌效率，完整的安全管理特性和完美的過程控制，全程可以得到驗證支持，這項技術相比以往在制藥和生物科技領域，可以開發(fā)很多新的應用。這項技術的好處在于其不僅僅是在滅菌過程中殺滅區(qū)域中的微生物，不管在日?；蚓o急狀態(tài)，它能使整個生產和加工環(huán)境得到凈化，恢復和提升至標準工作狀態(tài)，過氧化氫蒸氣形成新的基準過程。
H2O2 殘留
過氧化氫蒸氣（VHP）消毒過程是快速、無殘留和安全的，生成產物只有水和氧氣。VHP 相比其他消毒劑也具有廣泛的材料適應性，意味著對建筑物造成損壞的風險更小, 可作為設施的固定裝置和設備。
H2O2 兼容性
過氧化氫在近十年或更長的期間被廣泛的應用于各種設施設備，對多種材料包括敏感的電子元件、顯微鏡、不銹鋼、高效過濾的兼容性都取得驗證。美國EPA2010 年發(fā)表了論文[4]：專門討論過氧化氫蒸氣的材料兼容性問題，進行了一年的重復滅菌的不斷操作，通過外觀和性能來檢查過氧化氫對材料的影響。
結論：
?。?）對各種金屬材料沒有影響；
?。?）對建筑本身的各種材料比如：防火探頭、插座等沒有影響；
?。?）對辦公用品比如光盤、傳真機、手機等沒有影響；
?。?）臺式機開機狀態(tài)進行滅菌，也沒有影響到臺式機的外觀 性能等。
也就是說：對這些設備和材料都可以很好的兼容。
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