USP381072消毒剂与抑菌剂.docx
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USP381072消毒剂与抑菌剂
<1072>消毒剂与抗菌剂
序论
对于药品生产中所用的受控环境来说，需要一完善的清洁与消毒程序，以预防药品的微生物污染。
无菌药品可以被它们的原料药，工艺用水，包材，制造环境，加工设备，生产操作所污染。
现行药品生产管理规范（cGMPs）强调了建筑物的大小、设计、结构和位置以及结构材料，和适当的物料流程向，以便于清洁、维修以及药品生产的适当操作。
当消毒剂应用于药品生产环境时，必须要注意以预防药品因化学消毒剂而受到污染，因为消毒剂有内在的毒性。
无菌操作要求包括：
地板，墙和天花板（这些地方要求表面光滑，密闭，容易清洁）；粉尘，温度，和湿度控制；以及清洁与消毒规程，以产生和保持无菌状态。
清洁卫生系统应该达到规定的清洁标准，来控制产品中的微生物污染，并且该系统的设计还能防止来自于药物原料，产品接触表面和/或设备，包材，和成品的化学污染。
这些原则也适用于非无菌剂型的生产中，在该生产中我们可以通过选择适当的药物原料、厂房设施、生产环境、可靠的设备清洗规程，产品（特别是按照配方控制水的活性进行生产的产品），包含适当的防腐剂，和产品包装设计，来控制微生物污染。
除了消毒剂之外，抗菌剂用来清洁人的皮肤和暴露在外面的组织，可以用在人员进入生产区域前的清洁。
化学杀菌剂可以用于生产和无菌试验的表面去污。
此外，杀菌剂可以用于药品的杀菌，紫外线照射用于表面的消毒剂。
通则将会讨论选择适当的化学消毒剂与抗菌剂；它们杀真菌，杀细菌、霉菌，杀孢子的效果例证；消毒剂在无菌药物生产区域的应用；以及法规和安全方面的考虑。
生物膜的形成以及它与消毒剂的关系不属于通则的范围。
未包括在此文中的其它信息，可以在有关消毒剂与抗菌剂的标准书中找到。
定义
抗菌剂－一种试剂，可抑制或破坏在活体组织上的微生物，包括皮肤、口腔以及开放性的伤口。
化学消毒剂－一种试剂，用于无生命的表面和物体上以破坏有传染性的真菌，病毒和细菌，但对其芽胞无效。
杀孢子的和抗病毒试剂可以被认为是一种特殊类别的消毒剂。
消毒剂经常根据医学（基于它们对不同微生物的效果）来分类，该水平分为：
高水平，中间水平和低水平。
清洁剂－一种用于除去厂房设施和设备表面存在的的产品残渣（此残渣可以使消毒剂失活或者藏有微生物）的试剂。
除污剂－通过消毒和杀菌除去微生物。
消毒剂－一种化学的或物理的试剂，在应用于表面时，可破坏或去除生长态的有害微生物。
除菌剂－一种试剂，用于无生命的表面，可减少各种形态的微生物（包括真菌、病毒、以及细菌）的数量。
杀孢子试剂－一种试剂，在足够高的浓度下使用规定的接触时间时，可破坏细菌与真菌。
杀菌剂－一种消灭各种微生物（包括真菌，病毒和各种形式的细菌及其孢体）的试剂。
杀菌剂是液态的或气相的试剂。
不同微生物对消毒剂的耐受性也各不相同。
临床上重要的微生物对化学消毒剂的耐受性的顺序从大到小的排列如表1所示。
表1一些临床重要的微生物对化学消毒剂的耐受性（以递减方式排列）
Typeofmicroorganisms微生物种类
examples实例
Bacterialspores细菌芽孢
Bacillussubtilisandclostridiumsporogenes枯草杆菌，产孢梭菌
Mycobacteria分枝杆菌
Mycobacteriumtuberculosis结核分枝杆菌
Nonlipid-coatedviruses亲脂病毒
Poliovirusandrhinovirus脊髓灰质病毒，鼻病毒
Fungalsporesandvegetativemoldsandyeast真菌孢子，生长态的霉菌与酵母菌
Trichophyton,cryptococcus,andCandidaspp发藓菌，隐球菌属，念珠菌属等
Vegetativebacteria生长态的细菌
Pseudomonasaeruginosa,StaphylococcusAureus,andsalmonellaspp绿脓杆菌，金色葡萄球菌，和沙门氏菌等等
Lipid-coatedviruses亲水病毒
herpessimplexvirus,hepatitisBvirus,andhumanimmunodeficiencyvirus单纯性疱疹病毒，乙肝病毒，人体免疫缺陷病毒
消毒剂分类
化学消毒剂按他们的化学型分类。
其中包括醛，醇，卤素，过氧化物，季胺类化合物，和酚类化合物。
（见表格2）
表2抗菌剂，消毒剂，杀孢子剂的一般分类
Chemicalentity
化学个体
Classification
分类
Example
例证
Aldehydes醛
sporicidalagent杀孢子剂
2%glutaldehyde
Alcohols醇
Generalpurposedisinfectant,antiseptic,Antiviralagent，
一般用途的消毒剂，抗菌剂和抗病毒试剂
70%isopropylalcohol,70%alcohol,
70％的异丙醇，70%的乙醇
ChlorineandSodiumHypochlorite
氯和次氯酸钠
sporicidalagent
杀孢子剂
0.5%sodiumhypochlorite 0.5％次氯酸钠
Phenolics
酚类化合物
generalpurposeDisinfectant
一般用途的消毒剂
50μgpergchlorocresol,500μgpergchloroxylenol
50μg/g氯甲酚，500μg/g对氯间二甲酚
Ozone
臭氧
sporicidalagent
杀孢子剂
8%gasbyweight
8％的气体（重量百分比）
HydrogenPeroxide
过氧化氢
vaporphasesterilant,liquidSporicidalAgent,antiseptic
蒸汽的杀菌剂，液体杀孢子剂，抗菌剂
4μgpergH2O2vapor,10%-25%solution,3%solution
4μg/g双氧水蒸汽，10％－25%溶液，3％溶液
Substituteddiguanides取代的二甲双胍
antisepticagent
抗菌剂
0.5%chlorhexidinegluconate
0.5％葡萄糖酸洗必太
Peraceticacid
过氧乙酸
liquidsterilant,VaporphaseSterilant
液体杀菌剂，蒸汽的杀菌剂
0.2%peraceticacid,1μgpergperaceticacid
0.2％peracetic酸，1μg/g过氧乙酸
Ethyleneoxide
环氧乙烷
vapor-phaseSterilant
蒸汽的杀菌剂
600μgpergethyleneoxide
600μg/g环氧乙烷
QuaternaryAmmoniumCompounds
季氨盐化合物
generalpurposedisinfectant,antiseptic
一般用途的消毒杀菌剂，抗菌剂
200μgperg
benzalkoniumchloride
200μg/g洁尔灭氯化物
β－propiolactone
β－丙内酯
sporicidalagent杀孢子剂
100μgperg
β-propiolactone
β－丙内酯
消毒剂的效果取决于它的内在杀生物活性，消毒剂的浓度，接触时间，所消毒表面的性质，用以稀释消毒剂的水的硬度、表面所存在的有机物的数量，以及所存在的微生物的类型与数量。
根据联邦杀虫剂、杀真菌剂和灭鼠剂条例，美国环保署登记了在美国市场上出售的化学消毒剂，并要求制造商提供有关稀释，所杀死的微生物类型以及所需的接触时间等信息。
食品与药物管理局对于某些用在关键或半关键性医疗器械上的液体化学杀菌剂做了明确的规定。
用于手部和外科消毒的抗菌剂的选择
在医院环境中手部和外科的消毒可以减少常居菌丛，除去短期菌丛（如：
化脓性链球菌）以及抗金黄色葡萄球菌与铜绿色假单孢菌（这两种菌与医院相关的感染有关联）的新青霉素i，试验证明，抗菌剂用于手部消毒，比用肥皂和水在减少皮肤细菌方面更加有效；重复使用抗菌剂能更多的减少细菌数量。
这些原理可以应用于制药工业的洁净室操作者的消毒。
普通抗菌剂包括4%的氯己定，10%的碘化聚乙烯吡咯酮，3%的六氯酚，70%的异丙醇和含0.5%的氯己定的95%的酒精液。
药物生产环境中消毒剂的选择
当选择用于药物生产区域的消毒剂的时候，下列问题应该被考虑：
将被控制的微生物的数目和类型；市场上可买到消毒剂的广谱活动范围；消毒剂供应商的口碑；作为一种杀菌剂的要求；由FDA注册署所提供的消毒剂和杀菌剂；浓度，应用方法和消毒剂的接触时间；被消毒的表面材料的性质和它与消毒剂配伍性；那些在表面上可能令消毒剂失去活性的有机化合物的数量；可能需要在表面保持消毒剂的后遗的杀菌能力；消毒剂的重复使用对设备的腐蚀；在应用消毒剂时针对操作人员的安全方面的考虑；消毒剂和清洁剂及其他一些消毒剂的配伍性；消毒剂的循环使用计划；为了避免使用消毒剂对药物产品的污染所设计的步骤。
消毒剂活性的理论依据
在每毫升消毒剂液体中存活的微生物数量的对数曲线表明，微生物随时间变化而减少的量基本符合一级动力学的理论。
实际上，该曲线更像“乙”字型曲线，起初微生物的数量随着时间的增加是慢慢减少的，然后随时间变化，微生物减少的量的速率增加。
消毒过程中速率常数，k,使用于可以用公式计算
（1/t）（logN0/N）
其中，t是微生物的数量从N0减少到N的时间，用分钟表示，N0是初始的生物数量，计量单位cfu/ml,N是生物的最终数量，单位cfu/ml.
像第一级化学反应一样，相同的消毒剂的浓度在高温能更迅速降低生物体的数量。
这个可以被表述出来：
温度为T，温度每升高10度为系数Q10，按以下公式计算：
在温度为T°时消毒的时间/在温度为T时消毒的时间，在公式中T＝T°-10
一级反应是消毒作用不充分的描述的更进一步的证据是，化学反应和酶反应的Q10值分别是2到3，而普通消毒剂酚和酒精Q10值分别为4和45。
对消毒剂的成功使用的关键是理解消毒剂浓度对微生物数量减少的效果的影响。
随时间变化在标准接种物中的微生物数量减少到零与消毒剂浓度的对数曲线是一条直线，斜率为浓度指数n.公式表示如下：
n=（logofthekilltimeatconcentrationC2）-（logoftheskilltimeatconcentrationC1）/（logC1-logC2）
n=（log在浓度为C2时的灭菌时间－log在浓度为C1时的灭菌时间）/（logC1-logC2）
C1和C2分别是高浓度和低浓度的消毒剂浓度。
在浓度指数方面的巨大差异，不同的消毒剂在采用稀释法时，以及在使用稀释法来中和消毒剂（在消毒剂有效性检测和日常的生产环境的微生物检测中使用的消毒剂）时，有不同的效果，例如，浓度指数为1的氯化汞，这样把消毒剂稀释3倍后它的活性会减至三分之一，浓度指数为6的苯酚消毒剂也作3倍稀释后，消毒杀菌剂的效用会减至1/729。
具有高浓度指数或稀释系数的消毒剂当被稀释时会很快失效。
一些常见消毒杀菌剂的浓度指数列在表3中。
表3.常见抗菌剂，消毒剂，和杀菌剂的浓度指数。
Disinfectant消毒剂
Concentrationexponents浓度指数
Hydrogenperoxide过氧化氢
0.5
Sodiumhypochlorite次氯酸钠
0.5
Mercuricchloride氯化汞
1
Chlorhexidine氯己定
2
Formaldehyde甲醛
1
Alcohol乙醇
9
Phenol苯酚
6
Quaternaryammonium季氨
0.8to2.5
Compoundsaliphaticalcohols
脂肪醇类化合物
6.0to12.7
Phenoliccompouds酚类化合物
4to9.9
另一项重要的考虑可能是消毒杀菌剂的pH值。
很多消毒剂以离子形式存在时更活跃，而其它的在非离子形式存在时会更活跃。
电离度将取决于该消毒剂的pKa值和它所处溶液的pH值。
例如，苯酚，pKa值为10，在pH值低于7的溶液中的非离子态更加有效；乙酸将在pH值低于4的溶液中（此时为离子态）更加有效。
消毒剂活性的机理
表4列出了一些具有代表性的消毒剂的活性的作用位置和作用方式
表4.消毒剂对抗微生物细胞的活性的机理
Target目标
Disinfectant消毒剂
Cellwall
细胞壁
Formaldehyde,hypochlorite,andmercurials
甲醛，次氯酸盐，汞制剂
Cytoplasmicmembrane,actiononmembranepotential细胞膜，膜电位作用
Anilidesandhexachlorophene
苯氨，六氯酚
Membraneenzymes,actiononelectrontransportchain
糖皮质激素酶，电子转移作用
Hexachlorophene
六氯酚
ActiononATP三磷酸腺苷作用
Chlorhexidineandethyleneoxide
氯己定和环氧乙烷
Actiononenzymeswith–SHgroups
巯基酶作用
Ethyleneoxide,glutaraldehyde,hydrogenperoxide,hypochlorite,iodine,andmercurials
环氧乙烷，戊二醛，过氧化氢，次氯酸盐，碘，汞制剂
Actionongeneralmembranepermeability
一般膜渗透性作用
Alcohols,chlorhexidine,andquaternaryammoniumcompounds
乙醇，氯己定，季胺类化合物
Cellcontents,generalcoagulation
细胞内含物，一般凝固
Chlorhexidine,aldehydes,hexachlorophene,andquaternaryammoniumcompounds
氯己定，醛，六氯酚，季胺类化合物
Ribosomes核糖体
Hydrogenperoxideandmercurials
过氧化氢和汞制剂
Nucleicacids核酸
Hypochlorites次氯酸盐
Thiolgroups巯基
Ethyleneoxide,glutaraldehyde,hydrogenperoxide,hypochlorite,mercurials
环氧乙烷，戊二醛，过氧化氢，次氯酸盐，汞制剂
Aminogroups氨基
Ethyleneoxide,glutaraldehyde,andhypochlorite
环氧乙烷，戊二醛，次氯酸盐
Generaloxidation
一般氧化
Ethyleneoxide,glutaraldehyde,andhypochlorite
环氧乙烷，戊二醛，次氯酸盐
微生物对消毒剂的耐受性
微生物对抗生素产生耐受性的形成是一个很好描述的现象。
但微生物对消毒剂的耐受性却不太可能被很好描述出来，因为消毒剂是一种比抗生素杀灭能力更强的一种试剂，并且应高浓度使用来抑制少量通常不能活跃生长的微生物。
所以耐受性形成的选择性压力就变小了。
但是，根据环境监测程序，最常分离出来的微生物可以使用稀释法（此稀释法使用消毒程序中所用的试剂）来检测，以证实其灵敏度。
消毒剂的挑战试验
根据联邦杀虫剂、杀真菌剂和灭鼠剂条例，美国环保署要求，在销售产品之前，注册了公共卫生抗菌杀虫剂（包括消毒剂，清洁剂，杀孢子剂和杀菌剂）的公司产品要保证他们产品的安全和有效。
注册这些产品的公司必须注明他们的产品的化学成分，包括毒理学数据，用文件证明他们的产品如果按标签指导使用是安全的，包括功效数据，用文件证明他们对特别微生物的作用要求，并且支持标签中提供的使用说明。
虽然这些说明提供了有价值的信息，但是它们对这些产品作为生产环境里的消毒剂的使用可能没有帮助。
在美国，法定的消毒剂的测验方法被AOAC国际组织公布，并且包括酚系数测试，使用稀释的方法测试，硬的表面载体方法和杀孢子的载体测试。
提交给EPA审查的支持消毒剂注册的科学研究必须在一遵循GLP（21 CFR 58）的实验室中进行。
要想证明在药品生产环境中所用消毒剂的内在功效，进行以下测试是很有必要的：
（1）使用稀释测试（在不同的浓度和接触时间下，对较宽范围的标准测试菌和环境分离菌进行测试，根据消毒剂的功效来进行选择）；
（2）表面挑战试验（使用标准试验微生物和常见的环境分离菌，在使用浓度下将消毒剂敷于表面，在规定的时间内，确定挑战菌的对数减少情况）；（3）在使用新的消毒剂之前和之后，用统计法比较分离菌的频率以及所分离的微生物的数量。
我们认为这是很有必要的，因为关键的处理步骤（例如：
无菌的操作区域的消毒），就象GMP规程要求的那样，需要验证，况且美国环保署注册要求并未写明消毒杀菌剂如何在药物、生物和医疗器械工业中应用。
例如表面挑战测试，试验菌可使用擦拭法，表面冲洗法，或者接触碟法来列举。
使消毒剂失去活性的中和剂应该归入用于微生物计数的稀释剂或微生物培养基，或二者均是。
（见表5）。
关于消毒的中和的其它信息可以从药品中复苏微生物的验证一文找到<1227>。
表5.常用消毒剂的中和剂
Disinfectant消毒剂
Neutralizingagent中和剂
Alcohols
乙醇
Dilutionorpolysorbate80
稀释液或吐温80
Glutaraldehyde
戊二醛
Glycineandsodiumbisulfite
甘氨酸和亚硫酸氢钠
Sodiumhypochlorite次氯酸钠
Sodiumthiosulfate硫代硫酸钠
Chlorhexidine
氯己定
Polysorbate80andlecithin
吐温80和卵磷脂
Mercuricchlorideandothermercurials
二氧化汞和其他的汞制剂
Thioglycolicacid
巯基乙酸
Quaternaryammoniumcompounds
季胺类化合物
Polysorbate80andlecithin
吐温80和卵磷脂
Phenoliccompounds
酚类化合物
Dilutionorpolysorbate80andlecithin
稀释液或吐温80和卵磷脂
一般的中和剂肉汤培养基可以用不同的中和剂来配制。
例如：
Dey/Engley（D/E）肉汤培养基包含0.5%的吐温80，0.7%的卵磷脂，0.1%的巯基乙酸钠，0.6%的硫代硫酸钠，0.25%的重亚硫酸氢钠，0.5%的胰蛋白，0.25%的酵母提取液，以及1.0%的葡萄糖；letheen肉汤培养基包含0.5%吐温80，0.07%卵磷脂，1.0%的肽胺，0.5%的牛肉提取液，以及0.5%的氯化钠；在胰蛋白胨－偶氮植物凝血素－吐温（TAT）肉汤培养基加上吐温20含有4.0%（v/v）吐温20，0.5%的卵磷脂和2.0%的胰蛋白胨。
实际上，足够的生物体需要被接种在一将被消毒的2英寸х2英寸的表面，例如，一个取样管，在预定的接触时间内（例如，10min以上，以及对所控制的消毒剂的使用进行观察，超过复苏的时间）证明至少减少了2个对数（对生长态的细菌来说）。
在使用稀释法或表面挑战研究期间，应证明中和剂的效果以及它们从物料中复苏所接种的微生物的能力。
应该注意的是消毒剂在对抗用于实验室的挑战性测试的较高数量的微生物，与它们对抗在清洁室找到的微生物相比，效果较小（见洁净室的微生物环境和其他控制环境评估<1116>）;来自对数生长期（－常用于实验室的试验）的接种物（孢子形成的静态阶段除外），与那些来自静态的或垂死的培养基或在环境中的挑战的微生物相比，更具有耐受性；并且微生物可在消毒剂实际应用于生产区域时生产时被自然地除去。
虽然并没有包括所有的，但比较典型的挑战生物体被列举在表格6。
表6.典型的挑战菌
AOACChallengeorganisms
AOAC挑战菌
Typicalenvironmentalisolates
典型的环境分离菌
Bactericide:
escherichiacoli,ATCC11229
S.aureus,ATCC6538
P.aeruginosa,ATCC 15442
杀菌剂：
大肠杆菌，ATCC11229；
金黄色酿脓葡萄球菌，ATCC 6538；
绿脓杆菌，ATCC 15442
Bactericide:
micrococcusLuteus，S.epidermdis,Coynebacteriumjeikeium,P.vesiclaris
杀菌剂：
藤黄微球菌，上皮葡萄球菌
Fungicide:
C.albicans,
ATCC10231or2091
Penicilliumchrysogenum,ATCC11709;aspergillus Niger,ATCC16404
杀菌剂：
白色念珠菌，
ATCC10231或2091；
产黄青霉菌 ATCC 11709；
黑曲霉，ATCC 16404
Fungicide:
P.chrysogenum,A.niger
杀菌剂：
产黄青霉菌，黑曲霉
Sporicide:
B.subtilis,ATCC19659
杀孢子剂：
芽孢杆菌，ATCC19659
Sporicide:
B.sphaericus,B.thuringiensis
杀孢子剂：
球形芽孢杆菌，杀虫芽孢杆菌
因为建筑的不同的材料被广泛使用在洁净室和其他受控区，每种材料都应该分别进行评估，以确定消毒剂对该材料的作用效果。
表7包含了用于洁净室建设的常用材料目录
表7.在药物生产区域被消毒剂净化的典型表面
Material材料
Application应用
Stainlesssteel304L
And316Lgrades
不锈钢304L和316L级别
Worksurfaces,filling
Equipment,andtanks
工作台，填充设备，水槽
Glass玻璃
Windowsandvessels窗户和器皿
Plastic,vinyl塑料，乙烯树脂
Curtains帘
Plastic,polycarbonate塑料，聚碳酸酯
Insulationcoating绝缘包衣
lexanR（plexiglass）有机玻璃
Shields屏障
epoxyl-coatedgypsum
Wallsandceilings墙和天花板
fiberglass-reinforcedplastic
强化纤维玻璃塑料
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