一些制藥企業雖然安裝調試了純化水系統，但在其消毒周期內卻頻繁遇到微生物指標超出《中華人民共和國藥典》（以下簡稱“藥典”）規定的100?CFU/ml標準，最終被迫不斷縮短進行巴氏消毒的周期。曾有人對國內制藥企業的消毒周期進行了統計，得出純化水分配系統最長的消毒周期是6個月，最短的消毒周期是2周。頻繁的消毒不僅會造成水系統各部件功能下降，而且會對企業的生產排產計劃造成一定影響。那么如何才能做好純化水系統的微生物控制？本文接下來將對其進行探討。

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純化水系統總體分析純化水系統通常由制備和分配系統兩部分組成，制備系統的功能是通過多道工序步驟將原水（通常是自來水）處理為符合藥典標準的水。分配系統的功能是通過分配泵將符合藥典標準的水輸送到各個使用點。整個水系統的微生物控制不僅要求施工、安裝和運行參照GMP（藥品生產質量管理規范）法規、ASME/ISPE（美國機械工程協會/國際制藥工程協會）指南等要求進行，還要求在水系統設計階段就要對微生物控制加以考慮。

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制備系統微生物控制制備系統的目標是將原水中的微生物去除，從設計上要考慮的是通過不同工序步驟將微生物逐步去除，而不能僅僅用一個工序步驟進行去除，同時要盡可能避免自身微生物的快速滋生。常規純化水系統處理工序如圖1所示。圖1  常規純化水系統處理工序（RO：反滲透；EDI：電去離子）在制備系統中，多介質過濾器用于懸浮物、大顆粒物和膠體等雜質的初步去除；軟化器主要用于降低Ca²⁺和Mg²⁺等離子的濃度，從而降低水的硬度；活性炭過濾器的作用是去除余氯和降低TOC（總有機碳）——由于活性炭具有巨大的表面積，可以很好地吸附和降低TOC，但在吸附有機物的同時，這也導致活性炭過濾器成為微生物滋生的天然溫床。由于多介質過濾器、軟化器和活性炭過濾器自身都沒有去除微生物的能力，反而會導致微生物快速滋生，這就要求制藥企業定期對多介質過濾器、軟化器和活性炭過濾器進行巴氏消毒。活性炭過濾器由于更容易導致微生物的滋生，部分企業甚至不得不采用工業蒸汽的方法來保證微生物殺滅效果。基于“質量源于設計”的理念，我們應采用UF（超濾）膜替代多介質過濾器和活性炭，用電磁除垢儀替代軟化器，用中壓UV（紫外線）燈替代活性炭來去除余氯。推薦的純化水系統處理工序如圖2所示。圖2  推薦的純化水系統處理工序UF膜屬于一種膜過濾技術，采用錯流過濾方式。UF膜不僅對懸浮物、大顆粒物和膠體有一定去除能力，還可以對病毒和微生物等進行有效攔截和去除。為了防止膜絲表面污堵，UF膜需要定時進行氣水洗。在氣水洗過程中添加次氯酸鈉，就可以對膜絲表面的微生物進行殺滅控制。電磁除垢儀通過電磁感應線圈對水施加一定磁場來改變水及溶解離子特性，從而達到降低水硬度的目的。在降低水硬度的同時，磁場能量還能控制原水中微生物的繁殖和生存。UV燈的主要作用是去除余氯，保護后面工序的RO膜不被氧化。但是UV燈在去除余氯的同時也可以破壞微生物體內的RNA(核糖核酸)和DNA（脫氧核糖核酸），從而破壞細胞的代謝、遺傳和變異功能，最終導致細胞結構死亡。ISPE中推薦的用UV燈去除余氯的照射劑量是其消毒劑量的20倍以上，所以在用UV燈去除余氯的同時還可以將微生物殺滅，殺滅后產生的內毒素可以被后面工序的RO膜有效攔截去除。UV燈對微生物細胞破壞機理如圖3所示。圖3  UV燈破壞微生物細胞的機理本文推薦使用中壓紫外燈，這是因為中壓紫外燈相比低壓紫外燈具有一大優點：照射后的微生物細胞不可修復。中壓多普段和低壓單色紫外燈對微生物殺滅對比如圖4所示。圖4  中壓多普段和低壓單色紫外燈殺菌效果對比采用UF膜替代多介質過濾器和活性炭，用電磁除垢儀替代軟化器，用中壓UV燈替代活性炭后，整個制備過程中產生的微生物都可以得到逐步的去除。此時再輔以周期性對RO膜和EDI設備進行巴氏消毒或是化學消毒，整個制備系統中的微生物就可以得到很好的控制，其產水微生物數量即可遠低于藥典中的微生物指標。這里還需要特別說明一點，通常純化水制備系統在待機情況下，會設置小循環來防止微生物快速滋生。在小循環狀態下管路依舊達不到湍流狀態，因此最好在設計上取消小循環，通過其他手段來保證制備系統一直處于正常產水狀態。

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分配系統微生物控制在討論分配系統的微生物控制之前，我們需要先了解一下微生物的生長規律。典型的微生物生長曲線包括4個時期：遲緩期、對數期、穩定期、衰亡期，如圖5所示。 圖5  典型的微生物生長曲線•遲緩期在這一時期，微生物生長速率常數為0，菌體粗大、RNA含量增加，代謝活力強、對不良環境的抵抗能力下降。•對數期該時期是微生物生長速率最快的時期，在這時期微生物代謝旺盛、酶系活躍，活細菌數和總細菌數大致接近，細胞的化學組成形態、理化性質基本一致。•穩定期這一時期是活細菌數保持相對穩定、總細菌數達到、細胞代謝產物積累達到最高峰的時期，微生物營養的消耗大，營養物比例失調。•衰亡期在這一時期，細菌死亡速度大于新生長速度，整個群體出現負增長，細胞開始畸形，細胞死亡并出現自溶現象。純化水并不是無菌的物料，只是其中不含營養物質，不利于微生物生長而已。根據如圖6微生物控制曲線所示，分配系統必須有在線消毒措施和周期性消毒措施，在線消毒是將微生物壓制在遲緩期，而在系統微生物存在向對數期發展的趨勢時，則需要進行周期性的離線巴氏消毒。所以純化水分配系統消毒推薦采用在線中壓UV燈消毒+周期性離線巴氏消毒的方式。圖6  微生物控制曲線在分配系統中，如果能夠做好對微生物的控制和在線消毒，能夠始終將微生物壓制在遲緩期，那么就可以延長分配系統的離線消毒周期間隔。反之，如果分配系統中沒有降低微生物負荷的手段，又沒有在線消毒的配置，那么系統中的微生物將很快進入對數期，離線巴氏消毒的周期自然就會相應變短。這也是本文推薦在純化水分配系統中采用在線中壓UV燈消毒+周期性離線巴氏消毒方式的原因。

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結語做好整個水系統的微生物控制不僅要求制藥企業在系統施工、安裝和運行時參照GMP法規、ASME/ISPE指南等要求進行，還要求企業在制備系統設計工序上考慮采用多道工序對微生物進行逐步去除，在分配系統設計上考慮采用在線的消毒措施，再輔以周期性的巴氏消毒。只有這樣，微生物才可以得到很好的控制，系統的消毒周期可以得到一定延長。在本文中，筆者主要從純化水設計理念上提供了一些見解，希望能夠為制藥企業解決微生物控制提供有益的參考。