灭菌过程确认测试 - 中析研究所生物检测中心

灭菌过程确认测试：确保无菌屏障的关键步骤

在医疗器械、药品生产及相关生命科学领域，灭菌是保障产品安全、防止感染传播的核心环节。灭菌过程确认测试（Sterilization Process Validation）是一套严谨、科学的测试程序，旨在通过客观证据证明特定的灭菌工艺能够在所有预期条件下，持续、可靠地使产品达到预定的无菌保证水平（Sterility Assurance Level, SAL），通常为 ≤ 10⁻⁶。它不是单次测试，而是一个包含多阶段活动的系统工程。

确认测试的核心目标：

建立科学证据： 证明选定的灭菌工艺（如湿热蒸汽、环氧乙烷、辐射、干热等）对特定产品或材料有效且可控。
确保可重复性： 证明该工艺在规定的操作参数范围内能持续稳定地达到灭菌要求。
识别和控制风险： 明确关键工艺参数及其允差，识别潜在失效模式并制定控制措施。
满足法规要求： 符合各国药典（如USP, EP, JP）、GMP规范（如FDA 21 CFR Part 211/820, EU GMP Annex 1）以及ISO标准（如ISO 11135 EO, ISO 11137 辐射, ISO 17665 湿热）的强制性要求。
保障患者安全： 最终目标是确保投放市场的每一批次灭菌产品都具有可靠的无菌性。

确认测试的核心阶段 (IQ, OQ, PQ):

设计确认 (DQ - Design Qualification)：
- 目的： 确保灭菌设备、辅助系统及相关设施的设计符合用户需求规格（URS）和既定标准要求。
- 活动： 审查设备供应商提供的设计文件、图纸、规格参数；确认关键部件（如传感器、阀门、控制系统）满足工艺需求；评估设施布局、公用工程（蒸汽、水、气体、电源）供应是否匹配；确认安全特性符合法规。
安装确认 (IQ - Installation Qualification):
- 目的： 提供书面证据，证明灭菌设备及其辅助系统已按照供应商规范、采购订单、安装图纸和URS正确安装在指定环境中。
- 活动： 检查设备、仪表、管路的型号、序列号是否符合规格；核对安装位置、方向、连接；验证公用工程连接正确且符合要求；安装环境（如温度、湿度、洁净度）评估；关键仪器（温度、压力、时间、气体浓度、辐射剂量计等）的校准状态确认；收集整理制造商手册、图纸、软件版本等文件。
运行确认 (OQ - Operational Qualification):
- 目的： 提供书面证据，证明设备及其控制系统在空载状态下，能够在整个预期操作范围内按照设定程序正常运行。
- 活动： 测试设备控制系统的功能（启动、停止、报警、互锁）；确认各操作模式（如预热、灭菌、排气干燥、解析）；运行极限测试（参数上下限）和安全功能测试（如门联锁、压力释放阀）；验证传感器精度和响应速度；建立关键参数的运行控制范围。
性能确认 (PQ - Performance Qualification):
- 目的： 提供高度保证性的书面证据，证明在装载特定产品或模拟物品（挑战装置）的情况下，灭菌工艺能够持续、有效地达到预定的无菌保证水平（SAL ≤ 10⁻⁶）。这是确认的核心和难点。
- 关键活动：
  - 物理性能确认 (PPQ - Physicochemical Performance Qualification):
    - 热分布测试（适用于热力灭菌）： 在空腔和典型负载下，使用多个热电偶测量腔体内的温度分布，确定冷点位置及其与设定值的偏差。确保整个灭菌腔室温度均匀性满足要求。
    - 热穿透测试（适用于热力灭菌）： 将热电偶或无线数据记录仪放置在代表性产品的内部最难灭菌位置（如液体中心、导管管腔、包装中心、器械关节缝隙）。模拟实际生产负载运行灭菌程序，测量产品内部实际达到的温度-时间历程，确认其满足灭菌工艺要求（如F0值）。
    - 气体分布/穿透测试（适用于EO灭菌）： 测量灭菌腔室内湿度、温度和EO气体浓度的分布均匀性。将传感器放入产品最难接触位置，确保最不利点也能达到规定的浓度-时间（Ct值）要求。
    - 剂量分布测试（适用于辐射灭菌）： 使用剂量计（如薄膜、液体、丙氨酸剂量计）测量辐照场内剂量分布，确定最小和最大剂量点位置。确保产品最难照射点（基于装载方式和产品密度）接收到的剂量不小于灭菌剂量，同时最大剂量不超过产品或包装材料耐受剂量。
  - 微生物性能确认 (MPQ - Microbiological Performance Qualification):
    - 生物指示剂挑战试验： 这是最关键的部分。将具有高数量（通常初始菌落数 ≥ 1 x 10⁶）和已知高耐受力（如嗜热脂肪地芽孢杆菌孢子用于湿热，枯草芽孢杆菌黑色变种孢子用于EO，短小芽孢杆菌孢子用于辐射）的标准化生物指示剂（BI）放置在最难灭菌位置（由物理测试确定的冷点/难穿透/低剂量点）。运行灭菌程序后，按标准方法培养BI，必须达到完全无菌生长（无阳性），证明该位置也达到了 SAL ≤ 10⁻⁶。
    - 产品/过程生物负载监测： 在PQ过程中同时对产品或过程部件进行常规的生物负载监控，建立基线数据，并确认灭菌工艺对天然污染微生物的有效性（通常要求灭菌后无菌试验阴性）。
  - 周期再现性： IPQ通常要求连续成功运行3个独立灭菌周期（依据风险可能更多），以证明工艺的稳健性和可重复性。

关键要素贯穿始终：

负载配置： PQ必须在真实代表最大、最小及常规生产负载（包括产品、包装、托盘、架子）下进行。负载配置图应详细记录。
最冷点/最难灭菌点： 物理和微生物测试必须明确识别并挑战这些位置。
文件化： 所有计划、方案、原始数据、报告必须清晰、准确、完整、及时地记录归档。这是GMP的基本要求。
变更控制： 任何可能影响灭菌效果的因素变更（如设备改造、工艺参数调整、产品设计/材料/包装变更、装载方式改变、关键供应商变更）必须进行评估，并可能触发再确认（全部或部分）。

再确认与持续监控：

定期再确认： 即使无变更，也应基于风险评估（通常1-2年）进行定期再确认，重复部分或全部PQ测试，以确保工艺持续可靠。
日常监控： 每个生产灭菌周期必须监控所有关键工艺参数（CPP）。对于参数放行工艺，物理参数（如F0, Ct, 剂量）达标即可放行。对于非参数放行，还需进行成品无菌检验（抽样统计意义有限，仅作为附加保证而非替代）。
生物指示剂挑战： 通常作为工艺监控的一部分定期进行（如每个灭菌柜每月或每季），或在灭菌柜大修、工艺重大变更后进行。
生物负载监测： 持续监控原材料、环境、中间品和灭菌前的产品生物负载水平，评估其趋势和波动，作为灭菌工艺效果和环境卫生状况的指标。

总结：

灭菌过程确认测试是一个严谨的、基于科学证据的生命周期管理活动。它始于设备的设计安装，通过IQ、OQ、PQ（物理和微生物）的严格测试建立工艺有效性证据，并通过持续性监控与定期再确认确保工艺在整个产品生命周期内的稳健运行。忽视或简化确认的任何环节，都可能引入无法接受的无菌保障风险，危及患者安全并带来严重的法规后果。因此，投入充分的资源、遵循科学方法、严格执行确认程序，是确保最终产品无菌性的基石。实施时务必结合具体的灭菌方式、产品特性、包装系统及适用的法规和标准要求。