无菌的、灭菌和无菌—保持物品无污染的用语

John Batts – Masterflex Bioprocessing 高级技术培训师

在生物制药过程中，最重要的是保持流体通道不受微生物污染。因此常常会听到 无菌的、灭菌和无菌等类似的术语。但是这些术语的含义是什么呢，它们如何帮助我们更好地实现消除生产产品污染风险的目标？

我们先来看看这些术语的官方定义，然后再进一步探讨它们的含义，从而更好地区分它们。

• 第一个术语是 “无菌的”。当某物“不含活性（活的）微生物”时，它就被认为是无菌的。
• 第二个术语是“灭菌”。 灭菌 是“一种经验证的过程，经过该过程的物品、表面或培养基中没有任何活微生物，无论植物状态还是孢子状态”。
• 第三个术语是“无菌”。 无菌 指“没有活微生物的状态”。

显然，这三个术语相互关联，下面让我们一起更深入地理解它们。

无菌的

“无菌的” 是一个绝对术语，一种几乎不可能实现的理想状态。如病毒、真菌和细菌等微生物在我们的世界中比比皆是，通常存活在大多数表面上，难以察觉。你可以在睫毛、皮肤细胞、灰尘颗粒中找到它们，更不用说在衣服、纸板和塑料包装等常见表面上。大多数时候，这些微生物的存在对我们的日常生活没有明显的影响。事实上，在许多情况下，这些微生物还是有益的。

但是，有时微生物的存在也可能是有害的。在生物制药研究和生产中尤其如此，在这些应用中，科学家们经常使用特定的生物材料菌株来生产生物治疗产品。在这些情况下，微生物产生的外来生物材料可能会损害最终产品的功效和安全性。

灭菌

为了去除这些微生物， 通常采用灭菌 技术。许多人倾向于首选高压灭菌法。虽然这是一种久经考验的技术，但也存在许多限制，在大规模生产环境中应用起来十分麻烦。大多数生物制药公司常采用其他几种灭菌技术，每种技术都有其自身的优点和局限性。

常见的灭菌技术之一是使用环氧乙烷（EO 或 EtO）。环氧乙烷是一种渗透性气体，可很好地浸入到大批量的产品表面上。此外，EO 通常与大多数表面化学兼容，但 EO 会在灭菌产品的表面留下残留物。EO 易燃又易爆，使用起来很危险。由于 EO 对温度和相对湿度敏感，这种灭菌过程整体复杂，可能需要数天才能达到最大效果。

由于 EO 灭菌法存在挑战，人们更加关注基于辐射的灭菌方法。这类替代方法有几个优点，包括复杂设置更少、操作时间更短以及对于非渗透性包装的处理能力（能够更有效地对最终包装中的成品杀菌）。其中一种方法称为电子束辐照（或 E-Beam）。电子束技术可使成品暴露在由加速器产生的高电荷集中电子流中。这种电子流会改变化学键，破坏可能存在的任何微生物的 DNA，从而损坏它们的繁殖能力。虽然电子束技术非常有效，但也存在局限性，包括可处理的批量限制，以及不适合处理具有复杂几何形状或由高密度材料组成的产品。

为了突破电子束技术的局限性，伽马辐射成为使用最广泛的灭菌技术之一。伽马辐射是一种穿透式电磁辐射。与电子束一样，伽马辐照会破坏污染物的 DNA 和细胞结构。根据辐射暴露水平，也可能杀死污染微生物。伽马辐照产生的能量可完全穿透高密度产品，因此适用于大批量产品杀菌。其他优点还包括不依赖于特定的化学物质或热量，也不受产品几何形状影响。伽玛辐射的主要限制是必须不时补充和重新验证辐射源，以及辐射会导致许多医药产品发生不良变化。正因如此，伽马辐射更常用于物理产品杀菌，如泵管组件、接头等。

如文中所述，这些灭菌技术的目标是帮助成品实现完全无菌并被标记为无菌成品。然而，这些灭菌过程在功能上无法保证 100% 消除微生物污染物。因此，无菌程度并不是指达到完全无菌的状态，而是以 无菌保证水平表示。

无菌保证水平 (SAL)

无菌保证水平 或 SAL 是灭菌后物品上出现单个活微生物的概率。在医疗器械市场，目标 SAL 为 10-6，这表明在灭菌结束后有机体存活的可能性为 1,000,000 分之一。虽然无法实现完全无菌，当 SAL 达到 10-6 时，成品上几乎没有污染残留，因此对于可能接触成品的人几乎不会造成伤害。

确保产品无污染是一个复杂的过程。虽然没有“一刀切”的解决方案，但有许多有效的灭菌技术可用于成品灭菌，以确保达到目标无菌水平，从而保障成品使用人和受益人的安全。