生产“安全”的药物:通过洁净室来控制微生物

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    近日,Tim SandleFrontiers for Young Minds上发表了一篇“Producing Safe Medicines: Cleanrooms Control Microorganisms“论文,本文的审稿人为一个9年级(15岁)的中学生。文章大道至简,是一篇科普性十足的文章。QCQA们可以给自己的孩子看看这文章,使他们感受到自己长辈所从事工作的价值和意义。

摘 要  

    药物是用于治疗、减缓或预防疾病的化学物质。一些药物被注射到血液中,因此生产设施必须确保这些药物不含微生物、毒素或颗粒。如果含有这些物质,药物可能会使人生病,甚至导致死亡,这与使用药物的初衷相反!这就是为什么全世界的药品生产都受到严格监控,以防止类似的不良事件发生!在本文中,我们讨论了如何控制药物生产中的微生物,确保药物对患者安全。





为什么药物需要无菌?

    当吞下药片或液体药物时,它们会进入胃和肝脏,在那里它们会被分解,并被送到体内需要作用的地方。胃中含有能杀死微生物的强酸,因此,制造商不必太担心控制口服药物中的微生物。然而,真菌可能会存在一定的风险,因此在生产非无菌口服药物时仍必须采取许多预防措施。

    另一类药物被注射到血液中,这有助于它们比口服药物更快地发挥作用。这些药物被称为非肠道药物(它们被注入血液或眼睛)。注射药物往往在患者病得很重、意识不清或无法吞咽时使用。因为这些药物要进入血液,所以它们必须是无菌的,这意味着它们必须不含细菌或其他活微生物。如果一种可注射的药物含有微生物,微生物会在体内传播并繁殖,使人生病。因此,被称为洁净室的生产设施是一种工程空间,它能保持空气中颗粒物的低浓度,从而大大减少微生物。使用特殊技术防止微生物进入药物。

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什么是洁净室?

    洁净室是过滤灰尘、微生物和颗粒物的特殊房间。定期更换空气,以尽可能保持该区域的清洁。洁净室根据室内允许的微生物和颗粒数量分为不同级别(A、B、C或D)。A级是“最干净”的洁净室,而即使D级是“最不干净“的,但仍然比你想象的要干净得多!即使洁净室受到高度控制,微生物和颗粒仍然可以潜入!图1显示了洁净室的外观。

图1 典型的洁净室。请注意光滑的表面、缺少窗台和天花板上的通风口

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洁净室污染源

    生产注射药物非常复杂!从开始到结束,注射药物生产需要高技能人员和特殊设备。微生物可以通过多种方式潜入洁净室,包括人体、水或空气、表面以及进出洁净室的物品运输。


1、 人体

    洁净室中的大多数微生物来自在这些区域工作的人员。机器人的使用有助于减少洁净室所需的人员数,但通常很多工作仍需要人来完成。对受污染洁净室的研究表明,大多数微生物是通常来源于人类皮肤 [2]。在洁净室工作时,人们必须穿着专门设计的衣服(无菌服)来控制污染(图2)。无菌服通常包括手套、口罩、鞋套、头套和一套看起来像睡衣的衣服。人类产生大量的皮肤细胞(每天50亿个),因此即使有了这些保护,微生物还可以搭上脱落的皮肤细胞的便车,污染洁净室。无菌服无法捕获每一个脱落细胞!

图2 无菌服通常包括安全眼镜、覆盖头发和前额的罩子、防止微生物通过呼吸逸出的面罩、防止皮肤细胞脱落或细菌传播的无菌手套、无菌服和鞋套。很少有皮肤暴露在洁净室中!

    在进入洁净室工作之前,人们必须接受专门的培训,以帮助减少污染。例如,他们必须非常缓慢地移动,尽量不要接触表面。研究表明,一个人移动得越多,产生的污染就越多。例如,一个人走路每分钟产生大约500万个粒子。静止的人每分钟只产生100000个粒子[3]。这就是为什么在洁净室工作的人只能在必要的时候活动,他们应该尽量减少说话、唱歌、吹口哨和咳嗽!如果人们感到不适,也不允许进入洁净室。


2、 水

    细菌有时会在水中生长。因此,在生产无菌药品时,一种特殊类型的水被称为注射用水(水质极高,无明显污染)。在微生物学中,可以生长的微生物的数量是用一种称为菌落形成单位的测量方法来估计的(CFU)。例如,在饮用水中,每毫升水允许达到500 CFU[4]。这意味着,在一杯饮用水中,可能有多达118000个微生物!然而,WFI必须基本上不含细菌,每毫升溶液<1CFU。因此,在一杯WFI中,最多只能有50个微生物,这证明了注射药物的水必须是多么干净!如果使用了错误类型的水,那么微生物可能会生长并影响药物质量,可能会使人生病。


3、空气和通风

    洁净室使用两种主要的通风系统:单向气流和湍流气流(图3)。单向气流用于封闭区域,创造A级(最清洁)环境。在单向气流中,设备以水平或向下的直线快速吹送空气(图3B)。天花板上有特殊的过滤器,地板和墙壁上有通风口,可以吸出空气中的任何微生物。湍流气流(图3A)用于房间内有大量设备和单向气流无法到达的难以到达区域。空气流经整个房间,并通过过滤器排出,过滤器可去除任何微生物。

图3-洁净室使用两种主要类型的通风系统:单向气流和湍流气流。(A)在湍流气流中,过滤后的空气与空气中的污染物混合,这些污染物通过排气系统排出。(B)在单向气流中,空气沿一个方向连续供应,并将污染物从洁净室环境中清除。


4、表面

    洁净室旨在防止微生物沉降和生长。洁净室中任何设备都是坚硬、光滑的材料制成的,比如不锈钢,这些材料不利于微生物的生长。设备表面也定期清洁和消毒。有时,抗菌剂能够破坏或抑制微生物的生长。像银这样的材料被添加到表面以阻止微生物生长。大多数洁净室表面是光滑的,因为微生物可以在粗糙的表面上沉淀和生长。微生物不太可能粘附在光滑的表面上,因此它们将被通风系统吸收,并通过过滤器排出[5]。

5、进出洁净室的物品运输

    材料必须经常进出洁净室,每次材料被移入时,微生物都有可能搭便车进入洁净室!为了控制这种情况,必须首先清洁进入洁净室的任何物品。这包括使用消毒剂溶液杀死微生物及其孢子。孢子由微生物释放,并有可能长成新的微生物。材料也通过具有单向气流的运输斜槽进入洁净室。在材料进入洁净室之前,通过清除表面上的微生物并进入通风系统,从而降低污染风险。

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总结

     在生产注射药品时,生产企业必须确保其环境清洁,每个人都必须尽力防止洁净室受到污染。通过这样做,企业可以确信药品对患者来说是安全的,并且会按照预期的方式工作。药品生产过程中严格的清洁措施意味着,如果发生污染,企业可以快速追踪污染源,并防止任何受影响的药品分发给患者,确保人们的安全。

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原文链接: 

https://kids.frontiersin.org/articles/10.3389/frym.2022.894320

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