淺談VHP汽化過氧化氫滅菌第三代幹法閃蒸技(jì )術

新(xīn)版GMP對無菌藥品的生産(chǎn)提高了要求，而滅菌一直以來都是無菌産(chǎn)品的關鍵環節。目前我國(guó)大部分(fēn)生産(chǎn)企業對潔淨區(qū)域空間進行消毒滅菌，主要采用(yòng)甲醛熏蒸以及臭氧消毒的方式；對物(wù)體(tǐ)表面進行消毒滅菌，則主要采用(yòng)消毒液擦拭或者浸泡的方式。

發達國(guó)家已禁止在食品和藥品生産(chǎn)車(chē)間使用(yòng)甲醛熏蒸進行空間消毒，因為(wèi)其毒性很(hěn)大，長(cháng)期接觸會引發呼吸功能(néng)障礙和肝中(zhōng)毒性病變，選擇既安(ān)全有(yǒu)效又(yòu)衛生環保的消毒劑和消毒設備是衛生消毒領域發展的方向。

目前汽化過氧化氫滅菌法已成為(wèi)各國(guó)藥典、藥品生産(chǎn)質(zhì)量管理(lǐ)規範(GMP)、消毒滅菌技(jì )術規範所推薦的方法，滅菌工(gōng)藝已經非常成熟，重複性好，有(yǒu)專門的化學(xué)指示劑和生物(wù)指示劑驗證過氧化氫汽體(tǐ)分(fēn)布均勻情況和無菌保證水平。

▌汽化過氧化氫滅菌原理(lǐ)

過氧化氫因具(jù)有(yǒu)氧化還原作(zuò)用(yòng)而具(jù)有(yǒu)殺菌效果，汽化過氧化氫（VHP）滅菌技(jì )術，是利用(yòng)過氧化氫在常溫下氣體(tǐ)狀态比液體(tǐ)狀态更具(jù)殺孢子能(néng)力的優點，通過複雜的化學(xué)反應解離具(jù)有(yǒu)強氧化性的羟基，用(yòng)于攻擊細胞的成分(fēn)，包括破壞細胞膜、脂類、蛋白質(zhì)和DNA，達到完全滅菌的要求的一種技(jì )術。

▲ 圖1  VHP滅菌技(jì )術原理(lǐ)

▌幹法VS濕法

VHP滅菌技(jì )術目前主要分(fēn)為(wèi)兩大陣營，分(fēn)别為(wèi)幹法VHP（Vaporized Hydrogen Peroxide）滅菌技(jì )術和濕法HPV（Hydrogen Peroxide Vapour）滅菌技(jì )術。

表1.幹法VHP和濕法HPV的對比

	幹法VHP	濕法HPV
定義	通過氣化過氧化氫産(chǎn)生氧遊離基，作(zuò)用(yòng)于物(wù)體(tǐ)表面與環境中(zhōng)的微生物(wù)，作(zuò)用(yòng)于微生物(wù)内外部組織，起到滅菌作(zuò)用(yòng)。	微冷凝是濕法的一種，通過一種亞微米級的微冷凝膜覆蓋在物(wù)體(tǐ)表面，在凝結過程中(zhōng)使微生物(wù)失去活性。
原理(lǐ)	真正的幹法閃蒸技(jì )術，過氧化氫完全氣化，整個滅菌過程空氣中(zhōng)和物(wù)體(tǐ)表面均看不見任何液滴，在空間做布朗運動，分(fēn)布均勻。控制在氣化過氧化氫冷凝點以下，滅菌濃度低于飽和濃度，并在整個滅菌工(gōng)藝上控制不冷凝。	微冷凝技(jì )術，相對濕度在95%-120%之間才能(néng)達到最好滅菌效果，滅菌時可(kě)見小(xiǎo)液滴凝結附着與物(wù)體(tǐ)表面，易結露和産(chǎn)生腐蝕風險，滅菌濃度是飽和狀态的濃度。
工(gōng)藝	滅菌前需要除濕以控制濕度在50%以下，滅菌過程監控濕度，全程濕度維持在100%以下，不結露。	無需除濕，不控制濕度，高濕滅菌，會因為(wèi)天氣等原因而變化。
單台滅菌體(tǐ)積	最大可(kě)達600m³	最大350m³
材料兼容性	安(ān)全，不易腐蝕。	易腐蝕，對于彩闆、設備等材質(zhì)要求較高，高濃度的H2O2冷凝液在接觸表面會使橡膠材料變壞，腐蝕和損壞電(diàn)子産(chǎn)品。

▌第三代幹法閃蒸工(gōng)藝

VHP滅菌技(jì )術主要利用(yòng)高溫閃蒸，将過氧化氫溶液滴加至加熱到一定溫度的光滑金屬物(wù)體(tǐ)表面使其瞬間汽化，再噴射到環境中(zhōng)進行消毒滅菌。滅菌後産(chǎn)物(wù)為(wèi)水分(fēn)和氧氣，環保無殘留。随着時間發展和技(jì )術進步，幹法閃蒸工(gōng)藝也在不斷發展完善，經曆了不同的階段，現在對市場上的工(gōng)藝做以總結：

• 第一代幹法閃蒸工(gōng)藝：

突出代表是一些小(xiǎo)型滅菌器，受限于軟件程序，設備體(tǐ)積構造等原因，在滅菌的全過程，隻能(néng)始終以唯一的注入速率向空間噴射過氧化氫，弊端：速率過大，引起腐蝕；速率過小(xiǎo)，滅菌效果難以保證。

• 第二代幹法閃蒸工(gōng)藝：

突出代表是部分(fēn)國(guó)産(chǎn)設備，相對于第一代工(gōng)藝，在過氧化氫注入速率的問題上得到改善，不同的階段以不同的速率噴射過氧化氫，如：快速注入階段以較高速率噴射過氧化氫，迅速将環境中(zhōng)過氧化氫氣體(tǐ)濃度拉升；慢速注入階段以較低速率噴射過氧化氫，維持環境中(zhōng)過氧化氫氣體(tǐ)濃度進行滅菌，完美解決了第一代工(gōng)藝的弊端。但第二代工(gōng)藝一般都是将閃蒸後的過氧化氫以滅菌設備為(wèi)原點不斷向空間進行噴射，其弊端也是顯而易見的：空間氣體(tǐ)分(fēn)布不均勻，在滅菌設備近處，過氧化氫氣體(tǐ)濃度極高，遠(yuǎn)端則濃度偏低；汽化不完全，工(gōng)藝不穩定，有(yǒu)腐蝕的風險。

▲ 圖2.實現變速注入後滅菌周期中(zhōng)環境VHP濃度及相對濕度變化

• 第三代幹法閃蒸工(gōng)藝：

在保留第二代工(gōng)藝的優點基礎之上，改變以滅菌設備為(wèi)原點進行噴射為(wèi)将滅菌空間的空氣進行加熱後，将閃蒸腔室内的過氧化氫氣體(tǐ)帶走，即改變第二代工(gōng)藝的開環原點式噴射為(wèi)閉環循環式噴射，這樣可(kě)保證汽化完全，不易凝結，同時濃度分(fēn)布更加均勻，材料兼容性更好，将腐蝕風險降低到最低。德(dé)國(guó)PEA的VHP幹法閃蒸即是采用(yòng)最新(xīn)的第三代工(gōng)藝，過程控制更加穩定，滅菌循環更安(ān)全，更高效。

▲ 圖3.PEA VHP滅菌技(jì )術為(wèi)完整的閉環循環

▌PEA VHP滅菌技(jì )術

德(dé)國(guó)PEA的VHP滅菌技(jì )術采用(yòng)最新(xīn)的第三代幹法閃蒸工(gōng)藝，在閃蒸的全過程，溫度可(kě)以設置在150℃以上，由西門子PLC精(jīng)确控制閃蒸速率及閃蒸腔室的溫度。随着過氧化氫溶液的注入，整個滅菌周期的閃蒸溫度維持動态變化，始終位于過氧化氫溶液的沸點以上，不僅可(kě)以實現過氧化氫溶液的快速、穩定汽化，更提高了對環境微生物(wù)的殺滅效率。

▲ 圖4  PLC精(jīng)确控制閃蒸溫度保證汽化速率穩定

▲ 圖5  PEA滅菌程序設置及對環境相對濕度和H2O2氣體(tǐ)濃度的控制

如下圖所示，為(wèi)某細胞治療企業GMP車(chē)間待滅菌區(qū)域布局圖，該區(qū)域面積125㎡，體(tǐ)積約為(wèi)325m³，根據車(chē)間體(tǐ)積大小(xiǎo)及布局情況，設置滅菌程序進行滅菌。

▲ 圖6  某細胞治療企業GMP車(chē)間待滅菌B級區(qū)

閉環循環式的氣體(tǐ)噴射方式使氣體(tǐ)分(fēn)布的均勻性得到了很(hěn)大提高，縮小(xiǎo)了設備遠(yuǎn)端和近端的氣體(tǐ)濃度差值，滅菌工(gōng)藝更加穩定，材料的兼容性也得到了改善。該車(chē)間的整個滅菌周期，環境中(zhōng)H2O2氣體(tǐ)（肉眼不可(kě)見）濃度最高達到256ppm，該濃度既可(kě)以保證滅菌效果，使無菌保證水平低于10-6，同時對于彩鋼闆以及車(chē)間設備都是安(ān)全的，不會引起任何腐蝕，PEA的VHP滅菌技(jì )術更加安(ān)全。

▲ 圖7  整個滅菌周期環境中(zhōng)H2O2氣體(tǐ)濃度變化曲線(xiàn)

德(dé)國(guó)PEA自創立以來就一直專注于過氧化氫滅菌技(jì )術的優化，密切關注客戶需求與技(jì )術創新(xīn)，為(wèi)實驗室、制藥工(gōng)業、科(kē)研院所、醫(yī)院、動物(wù)房、軍隊、公(gōng)共場所等領域的用(yòng)戶提供全方位的滅菌技(jì )術和滅菌設備。以下為(wèi)某抗體(tǐ)生産(chǎn)單位的PEA MLT17 zeta（專門用(yòng)于制藥行業空間滅菌）的PQ驗證數據及生物(wù)指示劑（BI）和化學(xué)指示劑（CI）布點情況及最終的實驗結果。

▲ 圖8  某抗體(tǐ)生産(chǎn)單位連續PQ驗證環境中(zhōng)VHP濃度及相對濕度控制

▲ 圖9  GMP車(chē)間PQ驗證現場BI及CI的布點情況

▲ 圖10  滅菌結束所有(yǒu)的CI變色明顯，BI培養結果呈陰性

VHP滅菌技(jì )術用(yòng)于空間的消毒滅菌，綠色、環保、安(ān)全可(kě)靠，是目前用(yòng)于可(kě)密閉空間( 如GMP車(chē)間、醫(yī)院病房、實驗動物(wù)中(zhōng)心、小(xiǎo)型倉庫等) 和各種人造設備( 如隔離器、冷凍幹燥機、孵化箱、傳遞窗、生物(wù)安(ān)全櫃、壓力蒸汽滅菌器、過濾器和各類風管及管道等) 的一種可(kě)靠的消毒滅菌方法，具(jù)有(yǒu)廣闊的發展前景，是取代甲醛和臭氧等傳統空間消毒滅菌的理(lǐ)想方法，也是今後空間消毒滅菌的發展趨勢。