完整性測試原理

1、完整性測試原理完整性測試原理nto confirm the integrity of the filter prior to (out of box, after SIP/autoclaving) and after use (release requirement)nto detect system leaks (housings, tubes, o-rings, etc.)nas a SOP and auditing requirementnas a regulatory requirementIntegrity testing of filter is necessary. 在使用前在使

2、用前（開包裝、在線蒸汽滅菌/高壓滅菌） 和使用后和使用后（產(chǎn)品放行要求）驗(yàn)證過濾器的完整性。驗(yàn)證過濾器的完整性。 監(jiān)測系統(tǒng)泄漏（鋼殼、管道、監(jiān)測系統(tǒng)泄漏（鋼殼、管道、O形圈等形圈等） SOP和審計(jì)要求和審計(jì)要求 相關(guān)法規(guī)的要求相關(guān)法規(guī)的要求過濾器的完整性測試是必要的過濾器的完整性測試是必要的“Normally, integrity testing of the filter is performed after the filter unit is assembled and sterilized prior to use. More importantly, however, such te

3、sting should be conducted after the filter is used in order to detect any filter leaks or perforations that may have occurred during the filtration. Forward flow, bubble point and pressure hold tests are acceptable integrity tests.“FDA Guideline on sterile drug products produced by aseptic processin

4、g, 1987Regulations for Integrity Testing 法規(guī)要求（法規(guī)要求（1） FDA無菌工藝生產(chǎn)無菌藥品指南，無菌工藝生產(chǎn)無菌藥品指南，1987 通常完整性測試是在過濾器安裝和滅菌之后、正式使用通常完整性測試是在過濾器安裝和滅菌之后、正式使用 前進(jìn)行的。另外，使用后進(jìn)行完整性測試在發(fā)現(xiàn)過濾前進(jìn)行的。另外，使用后進(jìn)行完整性測試在發(fā)現(xiàn)過濾 過程中的意外泄漏或穿透現(xiàn)象顯得尤為重要。過程中的意外泄漏或穿透現(xiàn)象顯得尤為重要。 可接受的完整性測試方法如擴(kuò)散流、氣泡點(diǎn)測試、穩(wěn)壓測可接受的完整性測試方法如擴(kuò)散流、氣泡點(diǎn)測試、穩(wěn)壓測 試。試。完整性測試的相關(guān)法規(guī)完整性測試的相關(guān)法規(guī)

5、EC GMP (Annex 1, Filtration of medicinal products which cannot be sterilised in their final container, (June 2001)85. The integrity of the sterilised filter should be verified before use and should be confirmed immediately after use by an appropriate method such as a bubble point, diffusive flow or

6、pressure hold test. The integrity of critical gas and air vent filters should be confirmed after use. The integrity of other filters should be confirmed at appropriate intervals.“Regulations for Integrity TestingCritical gas and air vent filters: e.g. lyophilization, BFS, aseptic filling, long-term

7、application (WFI)完整性測試的相關(guān)法規(guī)完整性測試的相關(guān)法規(guī)法規(guī)要求（法規(guī)要求（2）EC GMP（附錄附錄1，不能在終端容器中滅菌的藥品過濾，不能在終端容器中滅菌的藥品過濾，1995）除菌過濾器在使用前和使用后及時(shí)用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行除菌過濾器在使用前和使用后及時(shí)用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行完完 整性測試，方法如：氣泡點(diǎn)、擴(kuò)散流、穩(wěn)壓測試整性測試，方法如：氣泡點(diǎn)、擴(kuò)散流、穩(wěn)壓測試關(guān)鍵的氣體或空氣過濾器在使用后應(yīng)該進(jìn)行完整性驗(yàn)證。關(guān)鍵的氣體或空氣過濾器在使用后應(yīng)該進(jìn)行完整性驗(yàn)證。 其他過濾器也應(yīng)定時(shí)作完整性測試。其他過濾器也應(yīng)定時(shí)作完整性測試。關(guān)鍵的氣體或空氣過濾器如：冷凍干燥、關(guān)鍵的氣體或空氣過

8、濾器如：冷凍干燥、 BFS、無菌無菌灌裝、長期應(yīng)用的液體（灌裝、長期應(yīng)用的液體（WFI）。）。United States Pharmacopoeia 24 (USP 24) Sterilization and Sterility AssuranceA membrane filter assembly should be tested for initial integrity prior to use, provided that such a test does not impair the validity of the system, and should be tested after

9、 the filtration process is completed to demonstrate that the filter assembly maintained its integrity throughout the entire filtration procedure. Typical use tests are the bubble point test, the diffusive airflow test, the pressure hold test, and the forward flow test. These tests should be correlat

10、ed with microorganism retention. Regulations for Integrity Testing法規(guī)要求（法規(guī)要求（3）美國藥典美國藥典 24 ( 24 (USP 24)USP 24) 滅菌和無菌驗(yàn)證滅菌和無菌驗(yàn)證 “膜過濾器在使用前應(yīng)進(jìn)行完整性測試，假使該測試不會(huì)削膜過濾器在使用前應(yīng)進(jìn)行完整性測試，假使該測試不會(huì)削弱系統(tǒng)的有效性，在過濾完成后也應(yīng)該測試，以保證整個(gè)過弱系統(tǒng)的有效性，在過濾完成后也應(yīng)該測試，以保證整個(gè)過濾裝置在過濾過程中保持完整。濾裝置在過濾過程中保持完整。經(jīng)典方法如：經(jīng)典方法如：氣泡點(diǎn)、擴(kuò)散流、穩(wěn)壓測試氣泡點(diǎn)、擴(kuò)散流、穩(wěn)壓測試和前進(jìn)流測試。

11、這和前進(jìn)流測試。這些測試方法應(yīng)與細(xì)菌截留能力相關(guān)聯(lián)些測試方法應(yīng)與細(xì)菌截留能力相關(guān)聯(lián)”完整性測試的相關(guān)法規(guī)完整性測試的相關(guān)法規(guī)Health Industry Manufacturers AssociationWashington, D.C. (April 1982)HIMA Document No. 3, Vol. 4Bacteria Challenge Test:Generally, a filter is considered to be a sterilizing filter when, after being challenged with 1.0 x 107 challenge or

12、ganisms per square centimetre of effective filter area (EFA), the resulting filtrate is sterile. This is sufficient to challenge any oversized pores in the filter because preferential flow would be throughoversized pores. . Pseudomonas diminuta (Brevundimonas diminuta, American Type Culture Collecti

13、on (ATTC) 19146) is commonly used. . Regulations for Integrity Testing HIMA 第第3號(hào)文件號(hào)文件 , 卷卷 4, 1982通常，當(dāng)用通常，當(dāng)用1.0 x 107/cm2有效過濾面積的有效過濾面積的缺陷型假單胞缺陷型假單胞菌菌（Brevundimonas Diminuta, ATTC 19146）作作挑戰(zhàn)性試驗(yàn)，挑戰(zhàn)性試驗(yàn)，過濾液為無菌時(shí)被認(rèn)為是除菌級過濾器。這個(gè)數(shù)量足夠用過濾液為無菌時(shí)被認(rèn)為是除菌級過濾器。這個(gè)數(shù)量足夠用來挑戰(zhàn)濾器中過大的孔，因?yàn)樗鼤?huì)優(yōu)先通過過大的孔。來挑戰(zhàn)濾器中過大的孔，因?yàn)樗鼤?huì)優(yōu)先通過過大的孔。缺陷型

14、假單胞菌缺陷型假單胞菌（Brevundimonas Diminuta, ATTC 19146）是常用的是常用的. . 完整性測試的相關(guān)法規(guī)完整性測試的相關(guān)法規(guī)法規(guī)要求（法規(guī)要求（5）nISO Aseptic processing of health care products 1993, 20.5In-process determinations of the physical integrity of process filters shall be conducted. Post filtration integrity evaluation shall be performed.Pre-

15、filtration integrity evaluation is recommended where process conditions permit.Regulations for Integrity TestingISO“保健品的無菌工藝保健品的無菌工藝”1993， 20.5 過濾器在使用過程中應(yīng)進(jìn)行物理完整性測試過濾器在使用過程中應(yīng)進(jìn)行物理完整性測試 過濾器在使用后應(yīng)進(jìn)行完整性測試過濾器在使用后應(yīng)進(jìn)行完整性測試 工藝條件允許的情況下，建議在使用前也進(jìn)行一工藝條件允許的情況下，建議在使用前也進(jìn)行一 次測試。次測試。完整性測試的相關(guān)法規(guī)完整性測試的相關(guān)法規(guī)法規(guī)要求（法規(guī)要求（4）破壞性

16、方法破壞性方法: : 非破壞性方法非破壞性方法: :濾芯生產(chǎn)廠家使用濾芯生產(chǎn)廠家使用 濾芯用戶使用：在過濾前濾芯用戶使用：在過濾前 和過濾后檢測除菌濾芯和過濾后檢測除菌濾芯 泡點(diǎn)法泡點(diǎn)法細(xì)菌挑戰(zhàn)性試驗(yàn)細(xì)菌挑戰(zhàn)性試驗(yàn) 擴(kuò)散流法擴(kuò)散流法 ( (根據(jù)根據(jù) HIMA)HIMA) 壓力降法壓力降法 水侵入法水侵入法(WIT)(WIT) 完整性測試方法完整性測試方法 將微生物挑戰(zhàn)試驗(yàn)的結(jié)果與完整性測試相對應(yīng)將微生物挑戰(zhàn)試驗(yàn)的結(jié)果與完整性測試相對應(yīng) 證實(shí)除菌過濾器對微生物的截留能力證實(shí)除菌過濾器對微生物的截留能力 提供制造商和用戶一個(gè)非破壞性的方法提供制造商和用戶一個(gè)非破壞性的方法 來取代破壞性的微生物挑戰(zhàn)

17、測試來取代破壞性的微生物挑戰(zhàn)測試破壞性方法:細(xì)菌挑戰(zhàn)性試驗(yàn)缺陷型假缺陷型假單胞菌單胞菌無菌水無菌水分析用過濾器分析用過濾器(0.45 m 硝酸纖維素) 107 CFU / cm有效過濾面積有效過濾面積混合泵 107 CFU/cm20.6 - 1.0 m0.3 - 0.4 m最差測試條件最差測試條件缺陷型假單胞菌(ATTC 19146)細(xì)菌挑戰(zhàn)性試驗(yàn)細(xì)菌挑戰(zhàn)性試驗(yàn)氣泡點(diǎn)測試原理氣泡點(diǎn)測試原理毛細(xì)管現(xiàn)象毛細(xì)管現(xiàn)象潤濕潤濕非潤濕非潤濕毛細(xì)管現(xiàn)象是液體在細(xì)小管路，狹縫或小毛細(xì)管現(xiàn)象是液體在細(xì)小管路，狹縫或小孔的行為，是由液體的表面張力引起的?？椎男袨椋怯梢后w的表面張力引起的。毛細(xì)管上升毛細(xì)管上升毛細(xì)

18、管下降毛細(xì)管下降理想的親水性界面理想的親水性界面:潤濕角潤濕角 = 0非潤濕非潤濕:潤濕角潤濕角 90 潤濕潤濕:潤濕角潤濕角 90 由于表面張力的作用，在沒有外力的由于表面張力的作用，在沒有外力的作用下，液體將以球體的形態(tài)存在。作用下，液體將以球體的形態(tài)存在。肥皂泡肥皂泡 或或懸掛的水滴懸掛的水滴氣泡點(diǎn)測試原理氣泡點(diǎn)測試原理表面張力表面張力 是液體表面的物理現(xiàn)象，它是液體是液體表面的物理現(xiàn)象，它是液體分子間相互作用使表面面積趨于最小化的結(jié)果。分子間相互作用使表面面積趨于最小化的結(jié)果。臨界面臨界面液體液體氣泡點(diǎn)測試原理氣泡點(diǎn)測試原理表面張力表面張力 的影響因素的影響因素表面張力是液體的特性參數(shù)

19、表面張力是液體的特性參數(shù),隨溫度的升高而降低隨溫度的升高而降低.同時(shí)同時(shí),如果液體如果液體 被污染或添加表面活性劑都將對表面張力的大小產(chǎn)生影響被污染或添加表面活性劑都將對表面張力的大小產(chǎn)生影響. 常見液體的表面張力值常見液體的表面張力值: 20 ，相對空氣的相對空氣的表面張力：汞表面張力：汞:0.475 N/m 水水:0.072 N/m 乙醇乙醇:0.022 N/m 乙酸乙酸:0.027 N/m標(biāo)準(zhǔn)濕潤液體標(biāo)準(zhǔn)濕潤液體: 對親水性過濾材質(zhì)對親水性過濾材質(zhì):20 的去離子水的去離子水 對疏水性過濾材質(zhì)對疏水性過濾材質(zhì):60/40 異丙醇異丙醇/水水氣泡點(diǎn)測試原理氣泡點(diǎn)測試原理氣泡點(diǎn)測試原理氣泡點(diǎn)

20、測試原理 - 小結(jié)小結(jié)氣泡點(diǎn)是將潤濕液體壓出微孔濾膜上最大孔時(shí)對應(yīng)的壓力。氣泡點(diǎn)是將潤濕液體壓出微孔濾膜上最大孔時(shí)對應(yīng)的壓力。氣泡點(diǎn)與下列因素相關(guān)氣泡點(diǎn)與下列因素相關(guān):潤濕液體潤濕液體膜材質(zhì)膜材質(zhì)孔徑孔徑溫度溫度最小泡點(diǎn)值與微生物挑戰(zhàn)測試的結(jié)果是對應(yīng)的最小泡點(diǎn)值與微生物挑戰(zhàn)測試的結(jié)果是對應(yīng)的, e.g.3.2 bar for Sartobran P, 0.2 m (CA).檢測最大的孔檢測最大的孔適于從針頭式濾器到單根濾芯的過濾系統(tǒng)適于從針頭式濾器到單根濾芯的過濾系統(tǒng)p BP =2 cos r.KpBP: 氣泡點(diǎn)壓力氣泡點(diǎn)壓力 :表面壓力表面壓力 :潤濕角潤濕角r:管子半徑管子半徑K:孔道形狀

21、相關(guān)系數(shù)孔道形狀相關(guān)系數(shù) r氣泡點(diǎn)測試原理氣泡點(diǎn)測試原理 - 小結(jié)小結(jié)潤濕的濾膜潤濕的濾膜壓縮空氣壓縮空氣空氣優(yōu)先穿透最大的孔空氣優(yōu)先穿透最大的孔壓縮空氣壓縮空氣氣泡點(diǎn)測試氣泡點(diǎn)測試膜孔累似毛細(xì)管膜孔累似毛細(xì)管產(chǎn)生連續(xù)氣泡產(chǎn)生連續(xù)氣泡氣泡點(diǎn)如氣泡點(diǎn)如CA, 0.2 m, 3.2bar 氣泡點(diǎn)測試氣泡點(diǎn)測試現(xiàn)在產(chǎn)生連續(xù)的現(xiàn)在產(chǎn)生連續(xù)的氣泡了嗎？氣泡了嗎？使用手動(dòng)方法進(jìn)行氣泡點(diǎn)測試時(shí)使用手動(dòng)方法進(jìn)行氣泡點(diǎn)測試時(shí),會(huì)因操作者的不同判斷產(chǎn)生主觀誤差。會(huì)因操作者的不同判斷產(chǎn)生主觀誤差。氣泡點(diǎn)測試氣泡點(diǎn)測試賽多利斯的氣泡點(diǎn)測試賽多利斯的氣泡點(diǎn)測試使用手動(dòng)方法進(jìn)行測試需要在下游端連接管使用手動(dòng)方法進(jìn)行測試需

22、要在下游端連接管路而影響無菌度路而影響無菌度,因此我們不推薦手動(dòng)方法。因此我們不推薦手動(dòng)方法。自動(dòng)的完整性測試儀在過濾系統(tǒng)的上游進(jìn)行測試，自動(dòng)的完整性測試儀在過濾系統(tǒng)的上游進(jìn)行測試，因此避免了手動(dòng)方法的可能帶來下游污染的缺點(diǎn)。因此避免了手動(dòng)方法的可能帶來下游污染的缺點(diǎn)。Sartocheck 3，4 Sartocheck Junior BP plus擴(kuò)散流測試原理擴(kuò)散流測試原理亨利定律亨利定律 Law:氣體在液體中的溶解度與壓力成正比氣體在液體中的溶解度與壓力成正比大氣壓：在潤大氣壓：在潤濕介質(zhì)中溶解濕介質(zhì)中溶解性較差性較差測試壓力：測試壓力：2.5 bar在潤濕介質(zhì)中有良好在潤濕介質(zhì)中有良好的

23、溶解性的溶解性擴(kuò)散流測試原理擴(kuò)散流測試原理最大允許擴(kuò)散流最大允許擴(kuò)散流for 0.2 m2 : 5ml/min測試壓力測試壓力: 2.5 bar forSartobran P Capsule,CA, 0.2 m壓縮空氣壓縮空氣:= D L p FNtdN/t:單位時(shí)間內(nèi)氣體擴(kuò)散的摩爾數(shù)單位時(shí)間內(nèi)氣體擴(kuò)散的摩爾數(shù) (mol/s)D:擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù) (氣氣-液系統(tǒng)液系統(tǒng))L:溶解度系數(shù)溶解度系數(shù) (氣氣-液系統(tǒng)液系統(tǒng))p:壓差壓差Differential pressure appliedF:氣液接觸面積氣液接觸面積d:液膜厚度液膜厚度 (過濾器過濾器) d擴(kuò)散流測試原理擴(kuò)散流測試原理擴(kuò)散流測試小

24、結(jié)擴(kuò)散流測試小結(jié)擴(kuò)散流是壓縮空氣每分鐘通過膜孔液體的分子流，擴(kuò)散流是壓縮空氣每分鐘通過膜孔液體的分子流，它由以下因素決定：它由以下因素決定：氣氣-液體系、壓差、氣液接觸面積和濾膜的厚度液體系、壓差、氣液接觸面積和濾膜的厚度擴(kuò)散流測試與微生物挑戰(zhàn)結(jié)果相對應(yīng)：擴(kuò)散流測試與微生物挑戰(zhàn)結(jié)果相對應(yīng)：e.g. 2.5 bar，Sartobran P, 10,0,2 m (CA),最大允許擴(kuò)散流最大允許擴(kuò)散流15 ml/min 擴(kuò)散流測試擴(kuò)散流測試適于囊式和標(biāo)準(zhǔn)濾芯和大系統(tǒng)測試適于囊式和標(biāo)準(zhǔn)濾芯和大系統(tǒng)測試疏水性空氣濾芯的完整性測試方法疏水性空氣濾芯的完整性測試方法以前以前: 異丙醇測試異丙醇測試由于疏水性

25、的多孔濾膜不能被水相溶液潤濕，由于疏水性的多孔濾膜不能被水相溶液潤濕，必須使用異丙醇必須使用異丙醇/水的混合溶液來潤濕濾膜：水的混合溶液來潤濕濾膜：e.g. 標(biāo)準(zhǔn)潤濕劑標(biāo)準(zhǔn)潤濕劑 60/40-異丙醇異丙醇/水混合液水混合液 異丙醇測試的缺點(diǎn)異丙醇測試的缺點(diǎn): : 過濾時(shí)疏水性是空氣濾芯的特點(diǎn)但在測試時(shí)卻過濾時(shí)疏水性是空氣濾芯的特點(diǎn)但在測試時(shí)卻 需要將濾芯親水化需要將濾芯親水化通常濾芯必須從過濾濾殼中取出并在另一個(gè)獨(dú)立通常濾芯必須從過濾濾殼中取出并在另一個(gè)獨(dú)立的濾殼中測試，同時(shí)要求設(shè)備的防爆性能。的濾殼中測試，同時(shí)要求設(shè)備的防爆性能。異丙醇測試只能在滅菌前進(jìn)行異丙醇測試只能在滅菌前進(jìn)行4.4. 異丙醇作為氣體污染物必須被徹底去除異丙醇作為氣體污