药剂学 第三章 灭菌制剂和无菌制剂 长沙医学院药学系药剂教研室 黄明秋

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 第八节 灭菌与无菌制剂新进展

第一节 概述 基本概念 灭菌（sterilization)： 系指用物理或化学等方法杀灭或除去所有致病和非致病微生物繁殖体和芽孢的手段. 第一节 概述 基本概念 灭菌（sterilization)： An operation which renders an organism unable to procreate. 系指用物理或化学等方法杀灭或除去所有致病和非致病微生物繁殖体和芽孢的手段. 灭菌法（technique of sterilization) ： 系指杀灭或除去所有致病和非致病微生物繁殖体和芽孢的方法或技术

基本概念 无菌（asepsis，sterility)：系指在人一指定物体、介质或环境中，不得存在任何活的微生物. 无菌操作法（aseptic technique)： Aseptic technique refers to a procedure that is performed under sterile conditions. 系指在整个操作过程中利用和控制一定条件，使产品避免被微生物污染的一种操作方法或技术.

基本概念 防腐（antisepsis)：系指用物理或化学方法抑制微生物的生长与繁殖的手段，亦称抑菌.对微生物的生长与繁殖具有抑制作用的物质称抑菌剂或防腐剂. 消毒（disinfection)：系指用物理或化学方法杀灭或除去病原微生物的手段.对病原微生物具有杀灭或除去作用的物质称消毒剂.

一、灭菌制剂与无菌制剂的定义与分类 规定无菌制剂： 不得检出活菌. 药物制剂 非规定无菌制剂（限菌制剂）： 限定染菌的种类与数量.

定义 灭菌制剂：系指采用某一物理、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：系指采用某一操作方法或 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.

无菌制剂 注射剂、输液、注射粉针 注射用制剂 眼用制剂 植入型制剂 植入片 创伤用制剂 溃疡、烧伤及外伤用溶剂 手术用制剂 止血海棉、骨蜡 滴眼剂、眼用膜剂、软膏剂、凝胶剂 眼用制剂 无菌制剂 植入型制剂 植入片 创伤用制剂 溃疡、烧伤及外伤用溶剂 手术用制剂 止血海棉、骨蜡

二、灭菌与无菌技术 提高药物制剂的安全性 保护制剂的稳定性 保证制剂的临床疗效 目的

二、灭菌与无菌技术 干热灭菌法 热灭菌法 湿热灭菌法 物理灭菌法 射线灭菌法 过滤除菌法 灭菌方法 气体灭菌法 化学灭菌法 化学药剂灭菌法 无菌操作法

（一）物理灭菌技术 利用蛋白质与核酸具有遇热、射线不稳定的特性，采用加热、射线和过滤方法，杀灭或除去微生物的技术称为物理灭菌法，亦称物理灭菌技术. 热灭菌法 射线灭菌法 过滤灭菌法

1. 热灭菌法 火焰灭菌法 干热空气灭菌法 系指在干燥环境中进行灭菌的技术. 包括： 灭菌温度和时间： 135 ~ 145℃灭菌 3 ~ 5h； 160 ~ 170℃灭菌 2 ~ 4h； 180 ~ 200℃灭菌 0.5 ~ 1h

（1）干热灭菌法 火焰灭菌法 干热空气灭菌法 系指在干燥环境中进行灭菌的技术. 包括： 灭菌温度和时间： 135 - 145℃灭菌 3 - 5h； 160 - 170℃灭菌 2 - 4h； 180 - 200℃灭菌 0.5 - 1h

1)火焰灭菌法 系指用火焰直接灼烧灭菌的方法. 适用于耐火焰材质（如金属、玻璃及 瓷器等）的物品与用具的灭菌，不适 合药品的灭菌.

2)干热空气灭菌法 系指用高温干热空气灭菌的方法. 适用于耐高温的玻璃和金属制品以 不允许湿气穿透的油脂类（如油性软膏基质、 注射用油等） 耐高温的粉末化学药品的灭菌， 不适于橡胶、塑料及大部分药品的灭菌.

（2）湿热灭菌法 系指用饱和蒸汽 、沸水或流通蒸汽进行进行灭菌的方法. 包括： 热压灭菌法 流通蒸气灭菌法 煮沸灭菌法 低温间歇灭菌法

1) 热压灭菌法 系指用高压饱和水蒸气加热杀灭微生物的方法.能杀灭所有细菌繁殖体和芽孢. Autoclaving---sterilization of materials by steam under pressure. An autoclave---is a device to sterilize equipment and supplies by subjecting them to high pressure steam at 121° C or more. It was invented by C. Chamberland in 1879. 系指用高压饱和水蒸气加热杀灭微生物的方法.能杀灭所有细菌繁殖体和芽孢. 适用于耐高温和耐高压蒸汽的所有药物制剂 、玻璃容器、金属容器、瓷器、橡胶塞、滤膜过滤器等. 灭菌温度（蒸气表压）和时间：

热压灭菌灭菌温度和时间： 115℃(67kPa)×30min； 121℃(97kPa)×20min； 126℃(139kPa)×15min

影响热压灭菌因素 1.微生物的种类和数量 耐热、压次序： 芽孢＞繁殖体＞衰老体 微生物数量 灭菌时间

影响热压灭菌因素 2.蒸气性质 热含量 热穿透力 灭菌效率 饱和蒸汽 蒸汽 湿饱和蒸汽 过热蒸汽

影响热压灭菌因素 3.药物性质和灭菌时间 灭菌温度愈高，灭菌时间愈长,药品被破坏的可能性愈大. 原则：在达到有效灭菌的前提下，尽可能降低灭菌温度和缩短灭菌时间.

影响热压灭菌因素 其他 中性 最耐热 介质pH值 碱性 次之 酸性 最弱 营养高 抗热性强 介质的营养成分

2) 流通蒸气灭菌法 系指在常压下，采用100℃流通蒸汽加热杀灭微生物的方法. 灭菌时间通常为30－60min. 适用于消毒及不耐高热制剂的灭菌.但不能保证杀灭所有的芽孢，不是可靠的灭菌法.

3)煮沸灭菌法 系指将待灭菌物品置沸水中加热灭菌的方法.煮沸 时间通常为30－60min.该法灭菌效果较差，常用于注射剂、注射针等器皿的消毒.必要时加入适量的抑菌剂，如三氯叔丁醇、甲酚、氯甲酚等，以提高灭菌效果.

4)低温间歇灭菌法 系指将待灭菌物置60－80℃的水或流通蒸气中加热60min，杀灭微生物繁殖体后，在室温条件下放置24h，让待灭菌物中的芽孢发育成繁殖体，再次加热灭菌、放置，反复多次，直至杀灭所有芽孢. 该法适用于不耐高温、热敏感物料和制剂的灭菌. 缺点是费时、工效低、灭菌效果差，加入适量抑菌剂可提高灭菌效率.

2. 射线灭菌法 系指采用辐射、微波和紫外线杀灭微生物和芽孢的方法. 包括： 辐射灭菌法 微波灭菌法 紫外线灭菌法

（1）辐射灭菌法 系指采用放射线同位素（60Co和137Cs）放射的γ射线杀灭微生物和芽孢的方法. 适用于热敏物料和制剂的灭菌，常用于维生素、抗生素、激素、生物制品... 辐射灭菌剂量一般为 25 kGy. Gy(戈瑞)---射线剂量单位，即1kg被辐照物质吸收1焦耳的能量为1戈瑞.

（1）辐射灭菌法 优点： 不升高产品温度，穿透力强，灭菌效率高. 缺点： 设备费用较高 对操作人员存在潜在的危险性 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.

（2）微波灭菌法 采用微波（频率为300MHz-300kMHz)照射产生的热能杀灭微生物和芽孢的方法. 该法适用于液体和固体物料的灭菌，且对固体物料具有干燥作用. 特点：微波能穿透到介质和物料的深部，可使介质和物料表里一致地加热；且具有低温、常压、高效、快速、低能耗、无污染、易操作、易维护、产品保质期长等特点.

微波灭菌法原理 高频电磁场作用下，极性分子取向按交变电磁的频率不断变化运动和相互摩擦产生热量. 热效应—使微生物中蛋白质变性而失活. 微波杀菌机理 非热效应—干扰了微生物正常的新陈代谢，破坏微生物的生长环境. 低温（70~80℃）即可杀灭微生物，不影响药物的稳定性.

（3）紫外线灭菌法 系指用用紫外线（能量）照射杀灭微生物和芽孢的方法.用于紫外灭菌的波长一般为200-300nm，最强灭菌力的波长为254nm. 该法适用于照射物表面灭菌、无菌室空气及蒸馏水的灭菌.不适合于药液的灭菌及固体物料深部的灭菌.

紫外线灭菌机理： 紫外线可导致核酸蛋白变性 使空气中氧气产生微量臭氧. 紫外线穿透能力弱，并能被普通玻璃吸收，装于普通玻璃容器中的药物不能用紫外线灭菌. 紫外线对人体有一定的伤害，照射过久易引起结膜炎、红斑及皮肤烧灼.

3. 过滤灭菌法 系指采用过滤法除去微生物的方法.该法属于机械除菌方法，该机械称为除菌过滤器.该法适用于对热不稳定的药液、气体、水等物品的灭菌. 对灭菌用过滤器应有较高要求. 常用的除菌过滤器：0.22µm的微孔滤膜器和0.3 µm G6垂熔玻璃滤器.

（二）化学灭菌法 系指用化学药品直接作用于微生物而将其杀灭的方法. 杀菌剂是指对微生物具有触杀作用的化学药品.分为气体杀菌剂和液体杀菌剂. 杀菌剂只对微生物繁殖体有效，不能杀灭芽孢. 杀菌效能决定于微生物的种类与数量、物体表面光洁度或多孔性以及杀菌剂的性质等.

气体灭菌法 该法适用于环境消毒和不耐热的医用器具、设备和设施等的消毒，亦用于粉末注射剂的消毒 气体灭菌法 该法适用于环境消毒和不耐热的医用器具、设备和设施等的消毒，亦用于粉末注射剂的消毒.常用的气态杀菌剂：环氧乙烷、甲醛、丙二醇、甘油、过氧乙酸. 药液灭菌法 该法常作为其他灭菌法的辅助措施，适用于皮肤、无菌器具和设备的消毒.常用的消毒液有：75%乙醇、1%聚维酮碘溶液、0.1~0.2%新洁尔灭溶液、酚或煤酚皂溶液等.

（三）无菌操作法 系指整个过程控制在无菌条件下进行的一种操作方法. 该法适用于一些不耐热药物的注射液、眼用制剂、皮试液、海绵剂和创伤制剂的制备. 无菌操作法包括无菌操作室的灭菌和无菌操作两个环节.

1. 无菌操作室的灭菌 常采用紫外线、液体和气体灭菌法对无菌操作室环境进行灭菌. 常用甲醛溶液加热熏蒸法. 湿度﹥60%温度﹥25℃ 液态甲醛 鼓风机 25%氨水 气体发生装置 （蒸气加热夹层锅） 无菌室关闭熏蒸12-24h 甲醛蒸气 除气

2. 无菌操作(aseptic technique) Aseptic technique---refers to a procedure that is performed under sterile conditions. 无菌操作的场所 无菌操作室、层流洁净工作台、无菌操作柜. 无菌操作的所用物品、器具、环境 操作人员

（四）灭菌参数（F值和F0值） D值---在一定温度下杀灭90%微生物（或残存率为10%）所需的灭菌时间. 杀灭微生物复合一级动力学过程: dN/dt=-kN lgN0-lgNt=kt/2.303 t = 2.303/k(lg100-lg10) = 2.303/k = D D值---降低被灭菌物品中微生物数至原来1/10或降低一个对数单位（lg100降至lg10）所需的时间.

不同灭菌法不同微生物不同制剂组分的D值 灭菌方法 微生物 温度 介质或样品 D值（min） 蒸气灭菌 嗜热脂肪芽孢杆菌 105 5％葡萄糖 水溶液 87.8 121 2.4 注射用水 3.0 产芽胞梭状芽孢杆菌 1.3 干热灭菌 枯草芽胞杆菌 135 纸 16.6 红外线灭菌 160 玻璃板 18秒

Z值 降低一个lgD值所需升高的温度,即灭菌时间减少到原来的1/10所需升高的温度. Z＝(T2－T1)／(logD2－logD1)

F值 在一系列灭菌温度（T）下给定Z值所产生的灭菌效力与在参比温度（ To）下给定的Z值所产生的灭菌效力相同时， To温度下所相当的灭菌时间. 常用于干热灭菌，Z=20℃,单位：min.

F0值 在一定灭菌温度（T）、Z值为10℃所产生的灭菌效果与121 ℃、 Z值为10℃所产生的灭菌效果相同时所相当的时间. 物理F0值数学表达式： 生物F0值数学表达式： F0=D121℃×(lgN0-lgNt) 为灭菌后预计达到的微生物残存数，即染菌度概率.

F0值特点 F0值仅限于热压灭菌，生物F0值相当于121℃热压灭菌时，杀灭容器中全部微生物所需要的时间. F0值体现了灭菌温度与时间对灭菌效果的统一，数值更为精确、实用. 为了确保灭菌效果，应适当增加安全系数，一般增加理论值的50%.

影响F0值因素 容器大小、形状，热穿透性. 灭菌产品性质，装量. 容器在灭菌器内位置及数量

灭菌验证 生物指示剂—活微生物制品. 湿热灭菌，嗜热脂肪芽孢杆菌孢子；干热灭菌，枯草芽孢杆菌孢子. 指数存活曲线 exponential survival curve 化学指示剂—利用某些熔点正好是灭菌所需温度的化学药品作指示剂. 升华硫（115℃）、安替匹林（110－120℃）、碘仿（115℃）、氯基比林（107－109℃）、苯甲酸（121℃）等，并可加着色剂如亚甲蓝、甲紫等以便于观察.

三、空气净化技术 （一）概述 空气净化系指创造洁净空气为目的的空气调节措施. 空气净化技术系指为达到毛中净化要求所采用的净化方法. 工业净化—除去悬浮尘埃粒子 生物净化—除去悬浮尘埃粒子微生物

（二）空气净化标准 1.含尘浓度 是指单位体积空气中所含粉尘的个数（计数浓度）或毫克量（重量浓度）. 2.净化级别 主要指标 采用的技术 1.含尘浓度 是指单位体积空气中所含粉尘的个数（计数浓度）或毫克量（重量浓度）. 2.净化级别 主要指标 采用的技术 初效过虑 （1）一般净化 温度、湿度 初、中效二级过滤 温度、湿度，对含尘量和尘埃粒子有一般要求 （2）中等净化 温度、湿度，对含尘量和尘埃粒子有严格要求 初、中、高效三级过滤 （3）超净净化

洁净室的净化度标准 洁净级别---每立方英尺中≥0.5μm尘粒最大允许数. 沉降菌落数---直径为9厘米的双碟露置于空气中0.5h后落下的菌的个数. 洁净度级别 尘粒最大允许数/m3 微生物最大允许数 ≥0.5μm ≥5μm 浮游菌/m3 沉降菌/皿 100 3,500 5 1 10 000 350,000 2,000 3 100 000 3,500,000 20,000 500 10 300 000 10,500,000 60,000 — 15

（三）尘埃浓度测定方法、无菌检查法 1.尘埃浓度测定方法 （1）光散射式粒子计数法 （2）滤膜显微镜计数法 （3）光电比色计数法 2.无菌检查法 （1）直接接种法 （2）薄膜过滤法

（四）空气净化技术 1. 过滤方式： （1）表面过滤 （2）深层过滤

2. 过滤机理与影响因素 过滤机理： （1）拦截作用 （2）吸附作用 影响因素： 粒径、过滤风速、介质纤维直径和密实性、附尘.

3.空气过滤器及其特性 （1）空气过滤器 板式过滤器—初效过滤，预过滤器,d>5m 契式过滤器—中效过滤,d>5m

（2）空气过滤器的特性 1）过滤效率() 单个过滤器=1-C2/C1 C1，C2过滤前后空气含尘量. 多级串联过滤器 =(C1-Cn)/C1 =1-(1-1)(1-2)(1-n) 2）穿透率(k)和净化系数(kc) ⑴ 穿透率：过滤后、过滤前空气含尘浓度比k= C2/C1=1-  ⑵ 净化系数：过滤前、过滤后空气含尘浓度比kc=1/k= C1/C2

3）容尘量：系过滤器允许积尘的最大量. 一般容尘量定为阻力增大到原来的两倍或过滤效率降至初值的85%以下的积尘量.

（五）洁净室的设计 生产区域洁净度要求： 一般生产区 控制区(10万级) 洁净区(1万级) 无菌区(100级)

1、洁净区基本布局

2. 人员、物件及内部结构要求 1）对人的净化 2）对物的净化 3）内部构造的要求 地板 墙 顶棚

3.空气净化系统设计及要求 1）空气净化系统的设计要求： 高效空气净化系统采用三级过滤装置 (初效－中效－高效)； 中效空气净化系统采用二级过滤装置 (初效－中效).

局部净化：洁净工作台

（2）气流组织 层流(laminar flow)---气流线呈平行状态(100级). 垂直层流 vertical laminar flow 水平层流 horizontal laminar flow

2)乱流turbulent flow(紊流，1000-100 000级)

四、冷冻干燥技术 冷冻干燥---将含有大量水分的物料预先进行降温，冻结成冰点以下的固体.在真空条件下使冰直接升华，以水蒸气形式除去，得到干燥产品的一种技术.亦称升华干燥.

技 术 原 理 water phase diagram

冷冻干燥过程曲线

技术装备 加热系统 干燥箱 捕 水 器 控 制 系 统 真 空 系 统 制冷系统

冷冻干燥机

大型冷冻干燥机