膜過濾法在生物負(fù)荷測試中的應(yīng)用
生物負(fù)荷測試
生物負(fù)荷：制藥與醫(yī)材安全的關(guān)鍵角色
生物負(fù)荷 (Bioburden)，也稱為生菌數(shù)或負(fù)荷菌，通常指的是產(chǎn)品、原材料或表面上存在的活體微生物總數(shù)量 (如細(xì)菌、真菌、病毒等)。它能有效評(píng)估和控制產(chǎn)品的微生物含量，不僅是確保產(chǎn)品質(zhì)量的基石，更是保障患者與消費(fèi)者安全的關(guān)鍵。
為什么生物負(fù)荷測試很重要?
生物負(fù)荷測試 (Bioburden testing)，又稱為生菌數(shù)測試 (total viable count, TVC) 或微生物限量(度)測試 (microbial limit testing)，是制藥與醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中關(guān)鍵的質(zhì)量控制過程 (quality control, QC)，用于偵測及量化產(chǎn)品在滅菌前的活體微生物含量，能夠反映原料質(zhì)量、生產(chǎn)流程潔凈度、污染控制狀況，并作為制定滅菌參數(shù)及驗(yàn)證滅菌效果的依據(jù)。
全球主要法規(guī)機(jī)構(gòu)，如美國食品藥品監(jiān)督管理局 (FDA) 和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO)，都明確要求需執(zhí)行生物負(fù)荷測試。例如：
· ISO 11737-1：被廣泛用作醫(yī)療器材的生物負(fù)荷測試標(biāo)準(zhǔn)，并被歐盟醫(yī)療器材法規(guī) (EU MDR) 和 美國食品藥物管理局 (FDA 510 (k)) 認(rèn)可為共識(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
· 美國藥典USP <61>, <62>, <1115>：涵蓋非無菌產(chǎn)品 (nonsterile products) 微生物限度與控制策略。
生物負(fù)荷測試被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器材、制藥、生物制劑和食品與保健品等高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)，做為確保產(chǎn)品安全與法規(guī)合規(guī)的關(guān)鍵步驟
生物負(fù)荷測試一般在最終滅菌程序 (terminal sterilization) 前、或在無菌制程 (aseptic processing) 中「無菌過濾或充填步驟」前進(jìn)行。測試結(jié)果所反映的微生物含量，即為整體制程潔凈度的指標(biāo)。因此，生物負(fù)荷測試被視為制程潔凈驗(yàn)證與污染控制策略中的關(guān)鍵步驟，其代表意義如下：
· 滅菌策略設(shè)定：
微生物的數(shù)量及類型會(huì)直接影響最終滅菌的有效性。如果生物負(fù)荷過高，即使按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行滅菌，也可能無法完全殺死所有微生物。因此，生物負(fù)荷水平越低，產(chǎn)品越容易滅菌。
· 質(zhì)量管理及控制：
透過定期監(jiān)測生物負(fù)荷水平能確認(rèn)制程潔凈度是否穩(wěn)定、指出制程中的破口，并且使最終產(chǎn)品的微生物含量符合規(guī)范范圍內(nèi)。
· 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：
生物負(fù)荷有助于評(píng)估產(chǎn)品對(duì)患者或消費(fèi)者的潛在感染風(fēng)險(xiǎn)。特別是醫(yī)療器材，若無法有效控制生物負(fù)荷，可能導(dǎo)致醫(yī)療相關(guān)感染 (Healthcare-associated infections, HAIs)。其特性分析有助于了解內(nèi)毒素 (endotoxin) 的存在，即使滅菌成功，部份細(xì)菌仍會(huì)釋出內(nèi)毒素，對(duì)患者健康造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。
· 法規(guī)要求：
許多國家和地區(qū)的法規(guī)，例如 ISO 11737-1，都要求醫(yī)療器材和藥品制造商定期進(jìn)行生物負(fù)荷測試，以符合相關(guān)的質(zhì)量和安全標(biāo)準(zhǔn)。
生物負(fù)荷的來源是什么? 如何控制負(fù)荷菌 (bioburden control) ?
微生物 (microbial) 可透過多種管道進(jìn)入產(chǎn)品或原料中。從原物料、人員、設(shè)備，乃至整個(gè)制造過程，都必須透過嚴(yán)格監(jiān)控，使滅菌程序發(fā)揮最大功效，制成使用安全無虞的產(chǎn)品。
常見的生物負(fù)荷來源及控制方式如下表所示：
常見的生物負(fù)荷試驗(yàn)流程及方法？
1. 收集樣品與處理：
依檢品之物理特性選用適用的前處理方式，取得待測檢液。若無適用方法，則應(yīng)建立適當(dāng)之替代序程。
2. 選擇適合的測試方法：
為了量化負(fù)荷菌，目前主流有四種定量分析方法，包含微孔濾膜過濾法 (Membrane Filtration Method)、傾注培養(yǎng)法 (又稱混合稀釋法，Pour Plate Method)、表面涂布法 (又稱涂抹法，Spread Plate Method) 以及多重試管法 (又稱最確數(shù)法，Most-Probable-Number, MPN)，請(qǐng)根據(jù)檢液特性選用適合的測試方法：
* 一般認(rèn)為多重試管法 (MPN) 是最不準(zhǔn)確的方法，因此本法僅于無其他方法適用時(shí)才予選用。
3. 結(jié)果判定：
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判定產(chǎn)品是否符合法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，或用以評(píng)估最終滅菌所需之水平。
其中，微孔濾膜過濾法不僅是最常見的生物負(fù)荷檢測方法之一，也可以移除檢體中的干擾物質(zhì)。若待測樣品中含有抑制微生物的生長與繁殖的成分，如抗菌劑 (antimicrobial agent) 或其他具抑菌活性 (antibacterial activity) 的成分，可能會(huì)導(dǎo)致檢測結(jié)果出現(xiàn)偽陰性 (即樣品中實(shí)際存在微生物，但因生長受抑制而未被檢出)。因此，當(dāng)檢體特性適合以微孔濾膜過濾法操作時(shí)，該方法常被視為進(jìn)行生物負(fù)荷試驗(yàn)的首選技術(shù)。其方法是將檢液通過 0.45 μm 的濾膜，捕捉大于孔徑的微生物，再將濾膜轉(zhuǎn)置至適當(dāng)培養(yǎng)基中培養(yǎng)，觀察菌落生長情形。
為加速過濾流程，洛科/ROCKER 提供多款真空過濾系統(tǒng) (vacuum filtration system)，皆兼容 0.45 μm 濾膜，并可搭配不銹鋼、塑料材質(zhì)漏斗，專為生物負(fù)荷測試設(shè)計(jì)。
生物負(fù)荷試驗(yàn)最佳首選：多連真空過濾系列，提升通量及效率
「生物負(fù)荷試驗(yàn) 」與「 無菌試驗(yàn) 」的差異?
生物負(fù)荷試驗(yàn) (bioburden testing) 與無菌試驗(yàn) (sterility testing) 是醫(yī)療器材和制藥行業(yè)中，確保產(chǎn)品無菌性的兩個(gè)不同但相關(guān)的測試，其目的、執(zhí)行時(shí)機(jī)和方法有所不同。
總體而言，生物負(fù)荷試驗(yàn)是預(yù)防性和制程控制的工具，用以了解和管理產(chǎn)品在滅菌前的微生物含量信息；而無菌試驗(yàn)則是驗(yàn)證性和質(zhì)量保證的工具，目的為確認(rèn)最終產(chǎn)品在經(jīng)過滅菌處理后是否符合無菌要求
應(yīng)用
§ 醫(yī)療器材產(chǎn)業(yè)：如手術(shù)刀片、導(dǎo)管、縫線、人工關(guān)節(jié)等
§ 制藥產(chǎn)業(yè)：無菌注射劑、藥品原料、生物制劑 (疫苗、抗體、細(xì)胞治療產(chǎn)品) 等
§ 食品產(chǎn)業(yè)：食品廠環(huán)境監(jiān)控、水樣監(jiān)測等
§ 化妝品：產(chǎn)品原料
生物負(fù)荷：制藥與醫(yī)材安全的關(guān)鍵角色
生物負(fù)荷 (Bioburden)，也稱為生菌數(shù)或負(fù)荷菌，通常指的是產(chǎn)品、原材料或表面上存在的活體微生物總數(shù)量 (如細(xì)菌、真菌、病毒等)。它能有效評(píng)估和控制產(chǎn)品的微生物含量，不僅是確保產(chǎn)品質(zhì)量的基石，更是保障患者與消費(fèi)者安全的關(guān)鍵。
為什么生物負(fù)荷測試很重要?
生物負(fù)荷測試 (Bioburden testing)，又稱為生菌數(shù)測試 (total viable count, TVC) 或微生物限量(度)測試 (microbial limit testing)，是制藥與醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中關(guān)鍵的質(zhì)量控制過程 (quality control, QC)，用于偵測及量化產(chǎn)品在滅菌前的活體微生物含量，能夠反映原料質(zhì)量、生產(chǎn)流程潔凈度、污染控制狀況，并作為制定滅菌參數(shù)及驗(yàn)證滅菌效果的依據(jù)。
全球主要法規(guī)機(jī)構(gòu)，如美國食品藥品監(jiān)督管理局 (FDA) 和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO)，都明確要求需執(zhí)行生物負(fù)荷測試。例如：
· ISO 11737-1：被廣泛用作醫(yī)療器材的生物負(fù)荷測試標(biāo)準(zhǔn)，并被歐盟醫(yī)療器材法規(guī) (EU MDR) 和 美國食品藥物管理局 (FDA 510 (k)) 認(rèn)可為共識(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
· 美國藥典USP <61>, <62>, <1115>：涵蓋非無菌產(chǎn)品 (nonsterile products) 微生物限度與控制策略。
生物負(fù)荷測試被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器材、制藥、生物制劑和食品與保健品等高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)，做為確保產(chǎn)品安全與法規(guī)合規(guī)的關(guān)鍵步驟
生物負(fù)荷測試一般在最終滅菌程序 (terminal sterilization) 前、或在無菌制程 (aseptic processing) 中「無菌過濾或充填步驟」前進(jìn)行。測試結(jié)果所反映的微生物含量，即為整體制程潔凈度的指標(biāo)。因此，生物負(fù)荷測試被視為制程潔凈驗(yàn)證與污染控制策略中的關(guān)鍵步驟，其代表意義如下：
· 滅菌策略設(shè)定：
微生物的數(shù)量及類型會(huì)直接影響最終滅菌的有效性。如果生物負(fù)荷過高，即使按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行滅菌，也可能無法完全殺死所有微生物。因此，生物負(fù)荷水平越低，產(chǎn)品越容易滅菌。
· 質(zhì)量管理及控制：
透過定期監(jiān)測生物負(fù)荷水平能確認(rèn)制程潔凈度是否穩(wěn)定、指出制程中的破口，并且使最終產(chǎn)品的微生物含量符合規(guī)范范圍內(nèi)。
· 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：
生物負(fù)荷有助于評(píng)估產(chǎn)品對(duì)患者或消費(fèi)者的潛在感染風(fēng)險(xiǎn)。特別是醫(yī)療器材，若無法有效控制生物負(fù)荷，可能導(dǎo)致醫(yī)療相關(guān)感染 (Healthcare-associated infections, HAIs)。其特性分析有助于了解內(nèi)毒素 (endotoxin) 的存在，即使滅菌成功，部份細(xì)菌仍會(huì)釋出內(nèi)毒素，對(duì)患者健康造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。
· 法規(guī)要求：
許多國家和地區(qū)的法規(guī)，例如 ISO 11737-1，都要求醫(yī)療器材和藥品制造商定期進(jìn)行生物負(fù)荷測試，以符合相關(guān)的質(zhì)量和安全標(biāo)準(zhǔn)。
生物負(fù)荷的來源是什么? 如何控制負(fù)荷菌 (bioburden control) ?
微生物 (microbial) 可透過多種管道進(jìn)入產(chǎn)品或原料中。從原物料、人員、設(shè)備，乃至整個(gè)制造過程，都必須透過嚴(yán)格監(jiān)控，使滅菌程序發(fā)揮最大功效，制成使用安全無虞的產(chǎn)品。
常見的生物負(fù)荷來源及控制方式如下表所示：
| 來源 | 控制方式 |
| 原材料 | 對(duì)原材料進(jìn)行微生物檢測和控制 |
| 制造環(huán)境 | 維持潔凈的生產(chǎn)環(huán)境，例如：使用無塵室、空氣過濾系統(tǒng)等 |
| 人員 | 穿著無菌服裝，并遵守嚴(yán)格的衛(wèi)生程序 |
| 設(shè)備與工具 | 定期對(duì)設(shè)備和工作表面進(jìn)行徹底清潔和消毒 |
| 制造過程 | 遵守?zé)o菌操作規(guī)范，并選擇產(chǎn)品合適的滅菌方法 |
常見的生物負(fù)荷試驗(yàn)流程及方法？
1. 收集樣品與處理：
依檢品之物理特性選用適用的前處理方式，取得待測檢液。若無適用方法，則應(yīng)建立適當(dāng)之替代序程。
| 樣品 | 檢液配制 |
| 水溶性檢品 | 以適當(dāng)緩沖液或培養(yǎng)基溶解 |
| 非油性不溶于水檢品 | 以適當(dāng)緩沖液或培養(yǎng)基溶解，可添加界面活性劑 |
| 油性檢品 | 檢品溶解于適當(dāng)酯類溶劑，再以預(yù)熱稀釋液稀釋檢品 |
| 噴霧式液體/固體檢品 | 將容器中檢品移入微孔濾膜過濾裝置 |
| 貼片檢品 | 具有黏性之面朝上放在無菌容器中，覆蓋無菌多孔材料，再將貼布移入適當(dāng)稀釋液中，振蕩至少30分鐘 |
2. 選擇適合的測試方法：
為了量化負(fù)荷菌，目前主流有四種定量分析方法，包含微孔濾膜過濾法 (Membrane Filtration Method)、傾注培養(yǎng)法 (又稱混合稀釋法，Pour Plate Method)、表面涂布法 (又稱涂抹法，Spread Plate Method) 以及多重試管法 (又稱最確數(shù)法，Most-Probable-Number, MPN)，請(qǐng)根據(jù)檢液特性選用適合的測試方法：
| / | 微孔濾膜過濾法(Membrane Filtration Method) | 培養(yǎng)皿法 / 平板法 (Plate Count Methods) |
多重試管法 (Most-Probable-Number, MPN) |
|
| 傾注平板法 (Pour Plate Method) |
表面涂布法 (Spread Plate Method) |
|||
| 原理 | 檢液以 0.45 μm 濾膜過濾后，將濾紙置于培養(yǎng)基上，進(jìn)行培養(yǎng) | 將檢液與未凝固之培養(yǎng)基一起倒入培養(yǎng)皿中，進(jìn)行培養(yǎng) | 將檢液涂抹于培養(yǎng)基中，進(jìn)行培養(yǎng) | 將檢液進(jìn)行至少3個(gè)連續(xù)10倍之序列稀釋，進(jìn)行培養(yǎng) |
| 適合樣品 | 可過濾之大量液態(tài)、生物負(fù)荷較低的樣品 | 無法過濾之樣品，如凝膠、黏膠物質(zhì)等 | 無法過濾之少量樣品 | 生物負(fù)荷極低的產(chǎn)品 |
| 適用熱敏感物質(zhì) | 是 | 否 | 是 | 是 |
| 準(zhǔn)確度 | 高 | 高 | 高 | 低 |
| 培養(yǎng)時(shí)間 | 約 5~7 天 | 約 3~7 天 | 約 3~7 天 | 約 3~7 天 |
| 結(jié)果單位 | 菌落形成單位 (CFU) |
菌落形成單位 (CFU) |
菌落形成單位 (CFU) |
依最確數(shù)表推估 |
3. 結(jié)果判定：
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判定產(chǎn)品是否符合法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，或用以評(píng)估最終滅菌所需之水平。
其中，微孔濾膜過濾法不僅是最常見的生物負(fù)荷檢測方法之一，也可以移除檢體中的干擾物質(zhì)。若待測樣品中含有抑制微生物的生長與繁殖的成分，如抗菌劑 (antimicrobial agent) 或其他具抑菌活性 (antibacterial activity) 的成分，可能會(huì)導(dǎo)致檢測結(jié)果出現(xiàn)偽陰性 (即樣品中實(shí)際存在微生物，但因生長受抑制而未被檢出)。因此，當(dāng)檢體特性適合以微孔濾膜過濾法操作時(shí)，該方法常被視為進(jìn)行生物負(fù)荷試驗(yàn)的首選技術(shù)。其方法是將檢液通過 0.45 μm 的濾膜，捕捉大于孔徑的微生物，再將濾膜轉(zhuǎn)置至適當(dāng)培養(yǎng)基中培養(yǎng)，觀察菌落生長情形。
為加速過濾流程，洛科/ROCKER 提供多款真空過濾系統(tǒng) (vacuum filtration system)，皆兼容 0.45 μm 濾膜，并可搭配不銹鋼、塑料材質(zhì)漏斗，專為生物負(fù)荷測試設(shè)計(jì)。
生物負(fù)荷試驗(yàn)最佳首選：多連真空過濾系列，提升通量及效率
| 洛科 MultiVac 301 – MB – A 多連真空過濾系統(tǒng) |
洛科 SolarVac 1201 – MB – T 旋轉(zhuǎn)多連真空過濾系統(tǒng) |
 |
 |
| · 直接排水設(shè)計(jì)、省空間、省時(shí)間 · 極速拆裝設(shè)計(jì)，SS316 不銹鋼制作 · 專利旋卡緊扣設(shè)計(jì) · 可選擇三連、六連座 |
· 旋轉(zhuǎn)盤設(shè)計(jì)方便操作，避免交叉污染 · 大容量 PP 真空瓶含可快速直接排廢液 · SS316 及硅膠材質(zhì)，可高溫高壓滅菌 · 可選擇六連、十二連座 |
「生物負(fù)荷試驗(yàn) 」與「 無菌試驗(yàn) 」的差異?
生物負(fù)荷試驗(yàn) (bioburden testing) 與無菌試驗(yàn) (sterility testing) 是醫(yī)療器材和制藥行業(yè)中，確保產(chǎn)品無菌性的兩個(gè)不同但相關(guān)的測試，其目的、執(zhí)行時(shí)機(jī)和方法有所不同。
| / | 生物負(fù)荷試驗(yàn) (bioburden testing) |
無菌試驗(yàn) (sterility testing) |
| 目的 | 量化并監(jiān)控制程中的活體微生物總量 | 確定最終產(chǎn)品的無菌性 |
| 執(zhí)行時(shí)機(jī) | 產(chǎn)品最終滅菌前的制程中設(shè)立檢查點(diǎn) | 產(chǎn)品經(jīng)最終滅菌后 |
| 操作環(huán)境 | 一般層流柜 (laminar flow) | 無菌檢測隔離器 (Isolator) |
| 潔凈度 Class 100 (A級(jí)) | ||
| 測試方法 | 微孔濾膜過濾法 傾注平板法 表面涂布法 多重試管法 |
微孔濾膜過濾法 直接接種法 |
| 測試對(duì)象 | 未經(jīng)滅菌前的產(chǎn)品 非要求無菌之產(chǎn)品 |
最終產(chǎn)品 要求無菌之產(chǎn)品 |
| 樣器類型 | 藥品 (固體及液體) | 藥品 (固體及液體) 醫(yī)療器材 |
| 測試結(jié)果 | CFU 數(shù)值 (微生物含量) | 是/否無菌 |
| 結(jié)果應(yīng)用 | 評(píng)估滅菌劑量和參數(shù)；微生物監(jiān)測和趨勢分析、制程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 | 驗(yàn)證產(chǎn)品無菌性，最終放行產(chǎn)品的依據(jù)之一 |
| 標(biāo)準(zhǔn)依據(jù) | ISO 11737-1 USP <61> USP <62> |
ISO 11737-2 USP <71> |
| 中華藥典 | (7007.1) 微生物計(jì)數(shù)法 (7007.2) 特定微生物檢驗(yàn)法 |
(7001) 無菌試驗(yàn)法 |
總體而言，生物負(fù)荷試驗(yàn)是預(yù)防性和制程控制的工具，用以了解和管理產(chǎn)品在滅菌前的微生物含量信息；而無菌試驗(yàn)則是驗(yàn)證性和質(zhì)量保證的工具，目的為確認(rèn)最終產(chǎn)品在經(jīng)過滅菌處理后是否符合無菌要求
應(yīng)用
§ 醫(yī)療器材產(chǎn)業(yè)：如手術(shù)刀片、導(dǎo)管、縫線、人工關(guān)節(jié)等
§ 制藥產(chǎn)業(yè)：無菌注射劑、藥品原料、生物制劑 (疫苗、抗體、細(xì)胞治療產(chǎn)品) 等
§ 食品產(chǎn)業(yè)：食品廠環(huán)境監(jiān)控、水樣監(jiān)測等
§ 化妝品：產(chǎn)品原料
標(biāo)簽：
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