细菌污染程量仪

日前，加拿大一项堪称最大规模的调查显示，包括速8、喜来登以及假日酒店在内的6大连锁酒店用品，如床上用品、遥控器等都有细菌，威胁住客健康。其中，床上用品最脏。 　　“所有被调查的酒店用品都存在超级细菌”，调查人员称，“这不是吓唬人，这些细菌真的能导致疾病”。 　　报告显示 6大连锁酒店的物品 清洁后仍是污染“重灾区” 　　这项调查由加拿大广播公司(CBC)的《市场》(Marketplace)调查栏目进行，涉及加拿大境内6家连锁酒店的54个房间。被调查酒店包括经济型酒店速8、伊克诺(Econo Lodge)，中档酒店贝斯特韦斯特(Best Western)、假日酒店(Holiday Inn)以及豪华酒店费尔蒙(Fairmont)和喜来登。 　　报道称，这堪称是对加拿大酒店卫生方面最大的调查，针对顾客接触频率最高的810件物品经过7000多次取样后进行测试。结果显示，大部分清洁后的客房用品仍然为“高度污染”，细菌的超标程度已对客人健康构成威胁。 　　“我真没想到细菌这么多”，负责此次试验的微生物学家基思沃里纳说，“卫生水平这么差，着实让我吃惊，而房间收拾得看起来那么整洁，真是表里不一”。 　　更让人吃惊的是，高档酒店也没比经济型酒店更干净。报道说，“所有调查的高档酒店，检测结果一律都很差”。“如果你想多付钱住高档酒店，就别想卫生条件也跟着提高档次了。”沃里纳说。 　　床上用品、浴室水龙头和遥控器最脏 　　此次试验是通过ATP(三磷酸腺苷)荧光检测。ATP含量可以清晰地表明样品中微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。 ATP显示数字在300-999之间为警示，超过1000则是细菌太多，检测不过关。 　　调查发现，床上用品、浴室水龙头和遥控器是酒店房间内最脏的物品。细菌超标的床上用品占到了近一半。蒙特利尔速8酒店的床上用品污染水平最高，ATP数字达到26124，已经超过不达标水平线的25倍多。 　　“为了防止疾病，医生建议勤洗手，但酒店的水龙头本身就脏得要命。”测试中，不过关的超过30%。位于多伦多的假日酒店，水龙头ATP数字达到11374，超过不达标水平线的11倍多。 　　此外，超过70%的被测试的电视遥控器细菌污染水平超过1000，污染最严重的为温哥华的豪华酒店费尔蒙，ATP水平达到22292，超标21倍。 　　细菌可能致命 　　报道说，尽管各大酒店用品脏的程度不同，但都含有某种抗生素耐药性细菌，包括梭状芽孢杆菌和耐甲氧西林金葡菌。沃里纳称：“这两种细菌并不罕见，大约5%的人携带耐甲氧西林金葡菌没有任何症状。不过，一旦这些‘超级细菌’找对目标，就可能致命。” 　　根据美国疾病控制和预防中心报告，梭状芽孢杆菌每年导致1.5万人死亡，甚至超过艾滋病的致死人数。 　　中国落点 其中5家酒店在京有连锁店 　　美国速8国际有限公司是全球最大的经济型连锁酒店运营商之一。速8酒店在中国已经达到了逾百家，光在北京就有69家。 　　喜来登在 70 个国家和地区拥有 400 余家酒店，在北京有2家喜来登酒店。 　　费尔蒙酒店集团在中国有三家酒店：上海和平饭店、北京华彬费尔蒙酒店、昆山阳澄湖费尔蒙酒店。 　　2002年，贝斯特韦斯特酒店开始拓展中国酒店业市场，在北京开有三家会员酒店。假日酒店隶属于洲际酒店集团，在全球规模达到了1300家，大中华区酒店数量达60家，其中有14家在北京。

目前，核酸筛检系统(Nucleic Acids Testing，NAT)已广泛用于血制品常规病原体(乙肝、丙肝、艾滋、梅毒)的核酸检测，极大降低了相关疾病的输血传播。但是，在输血感染性风险中，血小板的细菌污染及相关败血症性输血反应仍是棘手的问题。将核酸筛检技术用于细菌污染检测还有不少困难，包括：1、细菌污染不像特定病原体，没有统一的标准品 2、缺少合适的内参质控排除假阳性或假阴性结果 3、核酸扩增聚合酶(Taq)大多是细菌来源，带有痕量的细菌核酸成分。　　近期，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所血液免疫学研究中心提出一种双重荧光定量PCR方法可提高细菌污染检测的可靠性：设计一条人工核酸序列(IRC)作为内参，其特点是IRC与靶基因共用同一对引物进行扩增，分别用不同荧光探针进行检测。通过精确控制IRC分子数达到阳性检出限，以其Ct(i)值作为阈值，只有样本检测的Ct(s)值小于或等于Ct(i)时，检测结果才可认定为阳性。一种双样本混合的t测验(two samples pooled t-test)统计学方法可用于帮助判断两个Ct值的大小。IRC还可以包装成噬菌体，用于监控核酸样本提取过程。　　此外，该双重荧光定量PCR方法可通过分别检测细菌的DNA(脱氧核糖核酸)与RNA(核糖核酸)，计算不同Ct的比值，能判断细菌是处于生长繁殖期或者已经是死菌，从而帮助判断血制品灭活的效果。该方法不仅能用于血制品细菌污染检测，理论上也能开发成其他外源基因核酸定量检测的有效方法。　　图-1、IRC双重荧光定量PCR原理图　　图-2、IRC双重荧光定量PCR性能测试

监管机构更倾向于对注射药物进行灌装后灭菌。但是对于某些产品，例如生物药品，无法进行灌装后灭菌，因为这会对产品产生不利影响。在这些情况下，必须在100级或ISO-5环境中对产品进行无菌灌装。样品瓶必须清洗以去除颗粒，然后在填充之前进行灭菌处理。从历史上看，如果对产品进行灌装后灭菌，通常的做法是将西林瓶从清洗机中直接转移到灌装室。但是，2018年4月发布的《ISPE基线指南第3卷无菌产品制造设施1》中建议对所有西林瓶进行灭菌处理，即使产品会进行灌装后灭菌也是如此。灭菌是从西林瓶表面去除热原的过程，包括消除细菌内毒素。有几种不同的方法可以对西林瓶进行灭菌处理。非常常见和有效的方法之一是使用烘烤干燥。将样品瓶暴露于250°C以上的温度会破坏热原。大多数灭菌过程被设计为至少使内毒素减少至千分之一，甚至百万分之一。灭菌的两种最常见方法是灭菌烘箱和灭菌隧道（见图1），但是这两种方法的风险水平不同。使用灭菌隧道所涉及的风险主要来自隧道内气流的控制。用烘箱灭菌有关的风险包括手动操作西林瓶以及灭菌与灌装之间的停留时间。本文讨论了这些风险和解决方案。 图1 灭菌隧道灭菌隧道与灭菌烘箱灭菌烘箱或灭菌隧道（见图1）都可以完成样品瓶的灭菌工序。在使用灭菌烘箱过程时，在准备区域（通常为C级或ISO-7洁净室）中清洗西林瓶，放在托盘上，然后手动装入烘箱。烘箱位于准备区域和灌装线之间。设计良好的灭菌烘箱有两道门，一道通往准备区，另一道通往灌装线隔离器或无尘室。灭菌过程完成后，西林瓶需要手动转移到灌装线上。灌装工序可能需要几个小时后才能开始。Haag2（2011）的论文中强调了在灌装过程中由于容器内表面暴露在空气中而造成污染的风险，并论证了开口西林瓶与污染风险增加的相关性，即使在A级无菌环境中也是如此。但是在高效的灭菌通道中处理的西林瓶，经过约15分钟的冷却过程，就会自动送入灌装机，污染的风险大大降低。举例说明：我们现在考虑每批生产10,000瓶样品，生产线速度为每分钟50个(假定生产效率为80％)。在常见的商业灌装线上，从开口的西林瓶离开灭菌通道开始，到开始加塞的时间大约为8分钟。但是对于灭菌烘箱，相同批次的最末尾一个西林瓶从烘箱中出来的时间算，暴露时间可能长达250分钟甚至更久。更长的暴露时间使污染风险增加了30倍，这还不包括操作人员手动操作带来的相关污染风险。Rick Friedman（FDA / CDER科学与法规政策副主任）在2019年ISPE无菌会议上的开幕词中，谈到了做出积极选择以最、大的程度降低污染风险，并评论说“所有新的无菌灌装线设计均应采用灭菌隧道而不是灭菌烘箱。”预灭菌西林瓶可能产生的风险购买预先消毒的西林瓶是厂内灭菌工艺的替代方法。在这种情况下，西林瓶的清洗和消毒在另外的地方进行，然后将西林瓶装进双层袋中，然后运到生产现场。供应链复杂性的增加带来了不可避免的风险。比如说，必须对西林瓶供应商进行监控，以确保其在整个灭菌和包装过程中均遵循一定的质量标准。用于包装的薄膜尽量是无颗粒的，并且洗涤，灭菌和包装过程是自动化的，以减少人工操作。下一个要考虑的风险来自运输过程，在运输过程中，玻璃瓶之间的摩擦和碰撞会产生难以清除的玻璃颗粒和碎屑。操作员在手动开包的过程中需要遵循特殊的消毒程序，以确保外部包装上的污染物不会转移到西林瓶中。灭菌隧道相关的质量评估对于大批量生产，灭菌隧道是个显而易见的*选择。但是，从降低风险的角度出发，对于较小的生产规模，也应考虑使用灭菌隧道。专门为小批量应用设计的西林瓶清洗机和灭菌隧道组合占用的空间极小，仅占8英尺（2.5m）。灭菌隧道的主要目的是实现内毒素的对级降低。在选择隧道制造商时，至关重要的是评估制造商的气流设计，以确保洁净室和盥洗室内的压力波动不会影响灭菌过程。对空气质量要求最严格部分是灌装部分。相对于空气质量要求较低的的区域，该区域应始终处于较高的气压下，以防止空气倒流。但是，例如在开关门时，空气处理系统的调节有滞后性，这个时候气压水平会发生波动。这种压力波动可能会影响设计不当的灭菌隧道的性能。一些隧道设计使气流从灌装区到清洗区进行分级流动（见图2）。灌装区域气压的波动会使得冷空气更多从寒冷区域进入热区域，消耗了高温灭菌所需要的热量。图2：从洁净室到热区的级联空气。蓝色区域=灌装区域（冷区），红色区域=热灭菌区域，橙色区域=预热区域更复杂的隧道设计会对隧道的加热灭菌区加压，从而西林瓶能够始终暴露于适当的温度下（见图3）。西林瓶传送带下方设计了一个气体返回装置，能够形成从冷却区直接到进料区的空气通道。此外，有些设计还配有风扇，可将新鲜空气从制备室通过预过滤器带入热区。对此气流进行严密监视，并精确调节风扇速度以抵消灌装室压力的任何变化。设计*的隧道，在热区加压的情况下，可以控制70Pa的灌装级联过程，而复杂程度较低的装置通常只能控制10-15Pa。热区加压的第二个好处是自然温度梯度，当热区空气与相邻区域的较冷空气混合时会出现自然温度梯度。这样可以提供逐渐变化的温度，从而将因温度剧变引起碎瓶的风险降低。图3：经过加压的热区。蓝色区域=灌装区域（冷区），红色区域=热灭菌区域，橙色区域=预热区域隧道设计中要考虑的另一个问题是穿过西林瓶传送带的空气速度。空气速度与温度成正比，因此从质量的角度来看，重要的是要尽量小化加热过程中的温度变化。对传送带上的风速进行统一控制的隧道，能够实现更好的过程控制和批次均一性。在隧道两侧都带有回风的隧道（与单侧回风相反）通常在整个传送带上的空气速度变化较小（见图4）。 图4 （左）两侧回风；（右）单侧回风一些单面回风隧道设计结合了气流控制，可以补偿压力梯度，并在传送带的整个宽度上产生非常一致的气流（见图5）。这样的设计能够产生极优结果，消除温度过低的位置，并提供一致的灭菌效果。 图5 速度补偿后的单侧回风 其次，应考虑对灭菌隧道中无法清除的颗粒数量进行原位监测。大多数灭菌通道的设计可在进料区和冷却区进行颗粒计数。但是，迄今为止，只有一家制造商提供了监视加热灭菌区中西林瓶颗粒数量的功能。从热区收集的空气通过热交换器流向颗粒计数器（以避免损坏传感器）。该过程通常记录冷区（灌装区）5秒钟的颗粒计数，再记录5秒钟的热区（加热灭菌区）颗粒计数，再记录5秒钟的进料区颗粒计数，然后在整个生产过程中重复该循环。该解决方案可对所有三个区域进行全面的原位颗粒监控，以实现极其*的过程中质量控制。总结生产注射药物时，必须始终将患者安全放在首位。药品的生产和包装过程很复杂，但是制药行业在降低产品污染风险方面已经取得了重大进展。操作人员是无菌过程中最常见的颗粒和污染物来源。自动化生产极大降低了人员污染的风险。自动化设备很容易用于大规模生产过程。但是，传统上较小规模的生产更多地是通过是手动过程进行的，因此受到污染的风险更高。随着生物药品的发展以及更多定制化药品的出现，药品每批次生产的数量随之降低，设备供应商也相应作出改变，提供机器人灌装设备为这类产线服务。在为小规模生产选择清洗和灭菌设备的时候，必须考虑质量控制问题。现在可以使用自动洗瓶机和灭菌隧道来适应这些高价值的小批量应用。在选择设备时，尺寸、处理量，还有气流设计，都是提供无菌和无颗粒物保证的关键考虑因素。SP隶属于SP Industries.Inc., 是一家知名的科学设备供应商，品牌包括SP VirTis，SP FTS，SP Hotpack，SP Hull，SP Genevac，SP PennTech，SP i-Dositecno等。涉及的产品包括冻干，无菌灌装生产线，离心浓缩，低温循环水浴，玻璃器皿清洗机，恒温恒湿箱等。SP的产品服务于制药，科学研究，工业，航空，半导体和医疗保健等行业。总部位于宾夕法尼亚州的沃明斯特（Warminster），在美国，西班牙和欧洲的英国设有生产工厂，提供遍布全球的销售和服务网络，并提供包括培训和技术支持在内的全面产品支持。参考文献 1.Baseline Guide Vol 3: Sterile Product Manufacturing Facilities, April 2018, ISPE. 2.Mattias Haag, 2011, Calculating And Understanding Particulate Contamination Risk. Pharmaceutical Technology Europe,Volume 23, Issue 3