Сравнительная оценка различных способов стерилизации инъекционных растворов в промышленном производстве

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Сравнительная оценка различных способов стерилизации инъекционных растворов в промышленном производстве

Без надлежащей стерилизации в ампулах с инъекционными жидкостями могут оставаться патогенные микроорганизмы и их споры. При продолжительном хранении таких ампул даже единичные экземпляры микробов или спор могут размножаться до огромных количеств. Если впрыснуть больному препарат, содержащий некоторое количество патогенных микробов или их спор, то последние, найдя в организме человека хорошие условия для своего развития, могут быстро размножиться и явиться причиной новой болезни или даже смерти больного. При этом чем больше было введено болезнетворных микробов и их спор, тем больше опасность заражения больного.

Поэтому все инъекционные растворы должны быть абсолютно стерильными или, во всяком случае, не содержать вегетативных форм патогенных микроорганизмов и их спор.

На процесс стерилизации ампул с указанными жидкостями необходимо обращать сугубо серьезное внимание.

С одной стороны, необходимо уничтожить все вегетативные формы болезнетворных микроорганизмов и их споры, а с другой стороны, эту стерилизацию надо произвести таким образом, чтобы лекарственные вещества, находящиеся в инъекционных растворах, не подверглись химическому разложению и сами растворы не потеряли своих фармакологических свойств.

В зависимости от физико-химических свойств лекарственных веществ стерилизацию, ведут различными способами:

1. при повышенной температуре (физическими методами);

2. механическими методами;

3. химическими методами.

I.Физические методы стерилизации. Наиболее часто для стерилизации используют высокую температуру. Известно, что при температуре незначительно выше оптимальной жизнедеятельность микроорганизмов в той или иной мере подавляется. При дальнейшем повышении, например до 62--63°С, некоторые болезнетворные микробы уже погибают, вследствие того, что белки, входящие в состав их протоплазмы, свертываются. При температуре 70--75°С уничтожается уже большинство микроорганизмов, находящихся в вегетативном состоянии. Текучий пар (100° С) и кипящая вода убивают бактерии очень быстро. Только некоторые термофильные и термогенные микроорганизмы выдерживают такую температуру.

Споры бактерий являются более стойкими к высокой температуре. Высокая теплостойкость спор объясняется малым содержанием в них воды, а также плохой теплопроводностью их оболочки. Поэтому некоторые споры выдерживают нагревание в текучем паре при 100° С в течение часа, а в исключительных случаях -- в течение многих часов, особенно в вязких средах.

Насыщенный пар под давлением, т. е. выше 100°С, убивает микроорганизмы и споры быстрее, чем текучий пар. Однако в смеси пара с воздухом микробы и их споры погибают не так скоро, как в чистом насыщенном водяном паре. Так, в присутствии 20% воздуха в парах при 1 am температура оказывается на 3°С ниже, чем по показаниям манометра.

Сухой воздух (жар) убивает микроорганизмы при более высокой температуре, чем водяной пар. Для вполне надежного обеспложивания требуется нагревание в течение часа в сухом воздухе при температуре 150--180°С.

Низкие температуры действуют на микроорганизмы очень слабо, временно приостанавливая их размножение. При повышении температуры жизнедеятельность микробов восстанавливается. Некоторые споры даже при температуре --190°С несколько месяцев сохраняли способность к прорастанию. Следовательно, низкая температура не может служить обеспложивающим фактором.

В присутствии белков, различных коллоидов, Сахаров и некоторых других веществ микроорганизмы и их споры погибают медленнее. На скорость отмирания микроорганизмов оказывает также влияние реакция стерилизуемой жидкости; в кислой среде бактерии погибают быстрее. Характер и вязкость жидкости также могут влиять в той или иной мере на устойчивость микроорганизмов и их спор; например, в воде они теряют жизнеспособность скорее, чем в концентрированном растворе глюкозы; в водных растворах они погибают быстрее, чем в безводных (масляных), жидком парафине и т. д. Молодые бактериальные клетки и их споры менее устойчивы, чем старые.

II.Химический способ стерилизации. Многие растворы нельзя стерилизовать при высокой температуре. В этих случаях обеспложивание производится добавлением химических веществ, задерживающих развитие микроорганизмов. Чаще всего с этой целью добавляют 0,25--0,50% фенола (карболовой кислоты); другие вещества, как, например, сулема (0,02--0,10%), хлороформ, хлорэтон, тимол, салициловая кислота (до 0,1 %), употребляются реже.

Ни одно из дезинфицирующих средств в употребляемых концентрациях не гарантирует уничтожения стойких микробов, а только' приостанавливает их размножение. В то же время эти средства не безразличны для организма, а многие даже ядовиты; поэтому увеличение их концентрации невозможно, а применение в слабых концентрациях иногда не оказывает нужного действия на микроорганизмы и особенно на их споры. Помимо того, многие дезинфицирующие средства могут вступать в химическое взаимодействие с лекарственным веществом; так, например, растворы некоторых алкалоидов образуют с сулемой нерастворимые осадки, фенол с антипирином дает маслянистую жидкость, всплывающую на поверхность, и т. д.

Обеззараживающие средства добавляются к ампулированным растворам только по соответствующей официнальной прописи. При этом на этикетке должно быть указано наименование и количество взятого вещества.

Некоторые нетеплостойкие лекарственные вещества обладают сильными бактерицидными свойствами (уротропин, парааминосалициловая кислота). Поэтому растворы таких веществ допускаются к применению без стерилизации. Однако для большей предосторожности пустые ампулы, воду и другие вещества, входящие в соприкосновение с приготовляемым раствором, предварительно тщательно стерилизуют. Наполнение ампул и запайку их производят в асептических условиях.

В области химической стерилизации должны быть решены еще многие проблемы.

III. Механический способ удаления микроорганизмов из растворов. Многие растворы для впрыскивания нельзя нагревать из-за опасности их разложения. Поэтому иногда их стерилизуют путем фильтрования через специальные микропористые фильтры.

Эти фильтры, или так называемые свечи, имеют вид полых цилиндров; с одного конца они закрыты, а с другого в них сделаны отверстия. Фильтрование можно производить двояко: либо жидкость вводят внутрь фильтра, и она, просачиваясь через стенки, вытекает в стерильный сосуд, либо, наоборот, жидкость отсасывается через стенки внутрь свечи и оттуда вытекает через отверстие. Последний способ удобнее в том отношении, что фильтр легче очистить от приставших к нему загрязнений.

Такие свечи изготовляют из фарфора, а иногда -- из инфузорной земли.

Действие свечей тем совершеннее, чем меньше и равномернее их поры. Мельчайшая трещина в фильтре делает его непригодным к употреблению. Контроль целости стенок производится путем накачивания воздуха в свечу, погруженную в воду. Если в каком-либо месте быстро выходят многочисленные пузырьки воздуха, свечой пользоваться нельзя.

Бактерии задерживаются пористыми перегородками не потому, что диаметр капиллярных ходов фильтра меньше, чем поперечник бактерий, а вследствие молекулярного притяжения и прилипания взвешенных тел к внутренним стенкам пор. Этим объясняется так называемое прорастание фильтров при длительном фильтровании, когда микроорганизмы и споры постепенно начинают переходить в фильтрат; этим же объясняется проникновение через фильтры фильтрующихся вирусов и пирогенных веществ. Поэтому свечи необходимо периодически чистить и стерилизовать.

Асептический метод приготовления инъекционных растворов. Растворы, которые под действием высоких температур и даже при пастеризации изменяют свой состав, приготовляют асептическим способом. Этот метод требует особой аккуратности в работе. Все операции по приготовлению растворов, наполнению ими ампул и их запайке должны производиться в соответствующей комнате или в специальных помещениях, в которых приняты все меры чистоты и асептики (см. первую часть настоящей книги).

Стерилизация токами высокой частоты. Высокочастотная стерилизация ампул с инъекционными жидкостями принципиально ничем не отличается от применяемых физических или тепловых методов. Однако имеется ряд особенностей, касающихся самих установок для стерилизации, ибо в обоих случаях они весьма различны. Например, применяемые в настоящее время автоклавы-стерилизаторы относятся к аппаратам периодического действия. Установки же для стерилизации токами высокой частоты могут конструироваться непрерывно действующими, т. е. ампулы на транспортере беспрерывно проходят между двумя параллельными плоскими электродами. Попадая здесь в поле токов высокой или ультравысокой частоты, они в течение 50-- 60 сек (в зависимости от мощности генератора) нагреваются до 100° С. После стерилизации ампулы автоматически передаются на следующую стадию технологического процесса. Это позволило бы создать при ампулировании растворов поточную систему производства.

При стерилизации обычными методами нагревание обусловливается теплопроводностью и протекает постепенно от периферии к центру вещества. На такой прогрев требуется продолжительное время. При стерилизации в поле токов ультравысокой или высокой частоты нагревание происходит без участия теплопроводности, потому что электрические силовые линии проходят через каждую точку тела почти одновременно, вследствие чего нагрев практически осуществляется сразу же как в центре, так и по краям а'мпул -- одинаково быстро в маленьких и больших ампулах или даже в значительной массе ампул. При этом имеется возможность сравнительно просто и быстро производить в широких пределах регулировку и контроль режима нагревания. Такой возможности нет при автоклавном методе стерилизации.

Стерилизация инфракрасными лучами. Инфракрасные, или тепловые, лучи составляют часть спектра световой радиации, простирающуюся от красного конца видимого спектра в область длинных волн.

Источником инфракрасных лучей являются любые нагретые тела. Практически для этой цели могут быть использованы специальные зеркальные тепловые лампы накаливания (термоизлучатели), выпускаемые отечественной промышленностью. Эти лампы могут быть использованы для трансформации электрической энергии в лучистую и тепловую, применяемую для стерилизации.

Особенность передачи лучистой энергии заключается в том, что промежуточный слой воздуха между термоизлучателем и облучаемым материалом не нагревается и теплопотери в окружающую среду невелики.

Скорость нагрева ампул с раствором зависит от следующих факторов:

1. плотности лучистой энергии на единицу поверхности;

2. температуры;

3. оптических свойств твердой и жидкой фаз;

4. отражательной и поглотительной способностей ампульного стекла и растворов;

5. диаметра (величины) ампул;

6. количества водяных паров и запыленности воздуха между лампой и нагреваемыми ампулами.

По отношению к инфракрасным лучам различают прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные вещества.

Ампулы с растворами лекарственных веществ относятся к полупрозрачным материалам, так как стекло, вода и пары над раствором сильно поглощают инфракрасные лучи. При нагревании инфракрасными лучами лучистая энергия превращается в тепловую во всей толще стекла и прилегающем слое жидкости глубиной около 3 мм, равномерно прогревая весь его объем только путем конвекции.

Для обеспечения равномерного прогрева инфракрасными лучами ампулы с растворами следует располагать на движущейся ленте в один слой.

Стерилизация ультрафиолетовыми лучами. Губительное действие ультрафиолетовых излучений на бактерии известно давно. Поэтому появление искусственных источников ультрафиолетового света, естественно, привлекло внимание бактериологов, эпидемиологов и гигиенистов к изучению его влияния на микроорганизмы.

Наибольшим бактерицидным действием обладает ультрафиолетовая радиация, лежащая в пределах длины волн 254--257 ммк (миллимикрон -миллионная часть миллиметра).

Различные типы бактерий в разной степени стойки к ультрафиолетовым излучениям; так, особо стойкими являются споры, многие из которых не теряют своих вегетативных свойств.

Высокая влажность воздуха повышает сопротивляемость бактерий, а в тонком слое воды на стерилизацию требуется примерно в десять раз больше энергии по сравнению с той, которая нужна для гибели тех же микроорганизмов в воздухе. С увеличением толщины слоя воды бактерицидные свойства ультрафиолетовых лучей приближаются к нулю. При погружении бактерицидных ламп в сосуды с молоком достигают весьма незначительных результатов в его стерилизации, и то при условии перемешивания.

Ампульное стекло практически непрозрачно для бактерицидной части ультрафиолетовой радиации.

Из приведенных данных видно, что стерилизация растворов при помощи ультрафиолетовых лучей пока не представляется возможной. Однако этот метод широко применяют для стерилизации воздуха в ампульном цехе при асептическом ампулировании растворов.

Стерилизация ультразвуковыми колебаниями. Ультразвуковые колебания -- это колебания с частотой выше воспринимаемой человеческим ухом (более 20 тыс. колебаний в секунду). Эти колебания вызывают мгновенный разрыв, разрушение и гибель микроорганизмов. Поэтому делались попытки использования ультразвуковых колебаний для стерилизации жидкостей.Однако применение ультразвука ограничивается воздействием его на лекарственные вещества, возможностью разрыва ультразвуковыми колебаниями химических связей макромолекулы, а также процессами окисления за счет активизации растворенного кислорода и других химико-физических процессов.

В настоящее время применяют стерилизационные камеры и стерилизационные туннели для гарантированной стерилизации ампул посредством вертикального ламинарного потока горячего стерильного воздуха. Воздух в таких стерилизаторах предварительно нагревается в ка-лорифере до температуры стерилизации (180--300 °С), фильтруется через стерилизующие фильтры и поступает в стерилизационную камеру в виде ламинарного потока (движущегося с одинаковой скоростью параллельными слоями). Во всех точках стерилизационной камеры поддерживается одинаковая температура. Подача воздуха с небольшим избыточным давлением и стерильное фильтрование обеспечивают отсутствие инородных частиц в зоне стерилизации.

Одной из последних разработок компании Marchesini Group, являющейся мировым лидером в области производства линий и машин для фармацевтической и косметической промышленности, стал стерилизационный туннель NLT60R. В таком туннеле стерилизация происходит за счет организации ламинарного потока горячего отфильтрованного воздуха (максимальная температура 350 °С).

Туннель разделен на три зоны: зона входа для предварительного нагрева и сушки; центральная зона для нагрева и стерилизации; выходная зона для охлаждения и баланса избыточного давления в стерильной зоне. Воздух забирается из помещения, предварительно фильтруется и при помощи вентиляторов с постоянным потоком подается в НЕРА-фильтры, а затем в вертикальном направлении -- на ампулы. В камере стерилизации ампулы нагреваются вертикальным потоком горячего воздуха. В конце фазы нагрева воздух при помощи вентиляторов подается с регулируемой скоростью сверху на ампулы. Поток воздуха контролируется автоматически в зависимости от изменений температуры. Нагревательные элементы расположены с обеих сторон туннеля для обеспечения равномерности нагрева. В камере охлаждения ампулы немедленно охлаждаются после зоны стерилизации, гарантируя соблюдение условий контроля загрязнений частицами. Холодный воздух подается на ампулы в вертикальном направлении. Для соблюдения условий стерильного процесса скорость потока воздуха регулируется.

Описанный стерилизационный туннель входит в состав автоматической комплексной ампульной линии производства инъекционных препаратов, которая будет описана далее.

Данный стерилизационный туннель, предназначен для сушки и стерилизации пенициллиновых флаконов, ампул, бутылок для инфузии и прочих стеклянных тар для медицинского назначения. Машина состоит из секции предварительного нагрева, секции стерилизации высокой температурой, секции охлаждения, системы подачи флаконов, контрольной системы. Машина автоматически выполняет подачу флаконов и ампул, предварительный нагрев, стерилизацию, охлаждение и выгрузку ампул и флаконов. Для каждой операции в составе машины предусмотрена отдельная секция.

Принцип действия аналогичен принципу, описанному выше, но есть свои особенности, такие как: стерилизация инъекционный ультразвуковой

* в секции предварительного нагрева предусмотрены термодатчики, которые дают сигналы на остановку нагрева, когда температура превышает предназначенные нормы. Это защищает НЕРА-фильтры от перегрева;

* патентованная технология регулирования равномерности потока применяется на выходе из высокотемпературного вентилятора до НЕРА-фильтра и на входе обратного воздуха. Такое решение повышает равномерность распределения тепла в потоке.

Все системы туннеля автоматизированы и имеют полезные опции, необходимые для проведения процесса стерилизации.

Инъекционные растворы в стеклянных ампулах также можно стерилизовать в специально предназначенных для этих целей паровых стерилизаторах серии GEA (объемов от 0,45 м3 до 6,52 м3). Поскольку к ампульной продукции предъявляется требование герметичности, для контроля последней стерилизатор оборудуется системами теста с помощью метиленового синего либо вакуум-теста.

Вывод

Стерилизационные туннели являются наиболее современным и эффективным способом стерилизации ампульных растворов. Учитывая тот факт, что данные туннели включают в себя несколько стадий, которые полностью автоматизированы, обеспечивает процесс стерилизации более высокой скоростью и максимально улучшает производительность.

Размещено на Allbest.ru