Стерилизация растворов широко используется при приготовлении многих лекарственных форм, препаратов крови, кровезаменителей, питательных сред для культивирования и т.д.
В отличии других методов стерилизующая фильтрация позволяет обрабатывать растворы в медико-биологических целях, содержащая лабильные вещества.
Микробные клетки из споры можно рассматривать как нерастворимые образования с очень малым (1-2мкм) размером частиц.
Подобно другим включениям, они могут быть отделены от жидкости механическим путем – фильтрованием сквозь мелкопористые фильтры.
Этот метод стерилизации включен в ГФ–ХI для стерилизации термолабильных растворов.
По механизму действия фильтрующие перегонки, используемые для стерильной фильтрации, подразделяют на глубинные и поверхностные (мембранные) с размером пор не более 0,3 мкм.
Глубинные фильтры характеризуются сложным механизмом задержания микроорганизмов (ситовым, адсорбционным, инерционным). Введу большой толщины таких фильтров, удерживаются частицы меньшего размера, чем размер пор фильтрующей перегонки.
Глубинные фильтры классифицируют на: керамические и фарфоровые (размер пор 3-4мкм), стеклянные (около 2мкм), бумажно-асбестовые (1-1,8мкм).
Керамические фильтры.
Роль фильтрующих перегородок в них выполняют пористые керамические или стеклянные плитки, поэтому их часто называют патронами. Используются плитки диаметром 175мм, толщиной 20мм и размером пор до 40 мкм.
Указанные плитки изготавливают из кристаллов стекла, шамота(75%) и бентонита (25%) с последующим обжигом при 1300 0С.
Керамический фильтр, применяемый для фильтрации инъекционных растворов, представляет собой плотно закрываемый цилиндрический корпус, внутрь которого вставлена крестовина. В открытые торцевые стенки крестовины вставлены керамические плитки. Раствор под давлением через патрубок поступает в корпус, проходит через плитки во внутреннюю полость крестовины и выходит из нее через патрубок. Регенерируют керамические плитки промывкой их водой под давлением 1+1,5 бар в обратном направлении движению фильтра.
|
|
Патронные фильтры применяются в микробиологической промышленности для освобождения концентрата от взвешенных частиц и микроорганизмов. Элемент подобного фильтра изготавливают из пористой керамики или прессованного кизельгура в виде патронов диаметром 50мм, высотой 270мм и толщиной стенки 45мм. пористость патрона — 340 %. Элементы закрепляют в отверстиях решетки, установленной в корпусе. Очищаемый раствор под давлением 2+2,5 бар подается в нижнюю часть корпуса, поступает черезкапилляры во внутреннюю часть элемента, а затем выливается из него в верхнюю часть фильтра и эвакуируется через патрубок за пределы установки.
Недостатками керамических и фарфоровых фильтров является продолжительность стерилизации, потеря раствора в порах толстого фильтра, образование микротрещин из-за хрупкости материала и, следовательно, ненадежность стерилизации.
Стеклянные и бумажно-асбестовые фильтры.
Стеклянные микропористые фильтры изготавливают из сваренных зерен стекла с диаметром до 2 мкм. Фильтры имеют вид пластинок или дисков, закрепленных в стеклянных сосудах. Стеклянные фильтры по сравнению с другими мелкопористыми фильтрами более удобны для применения в аптечной практике.
|
|
Бумажно-асбестовые фильтры несовершенны. Стеклянные фильтры малопроизводительны, бумажно-асбестовые фильтры не рекомендуются для стерилизации инъекционных растворов, поскольку они состоят из волокнистых материалов, и имеется угроза отрыва волокон от фильтра. Попадая в организм с раствором, такие волокна могут вызвать различные патологические реакции.
Мембранные фильтры.
В последние годы большое распространение для стерилизующей фильтрации получили микропористые мембранные фильтры. Они лишены недостатков присущих стеклянным и бумажно-асбестовым фильтрам.
Мембранные фильтры представляют собой тонкие (100-150мкм) пластины из полимерных материалов, характеризующиеся ситовым механизмом задержания микроорганизмов и постоянным размером пор (около 3мкм). Во избежание быстрого засорения фильтра мембраны используют в сочетании с префильтрами, имеющие более крупные поры. При стерилизации больших объемов растворов оптимальным является применение фильтров обоих типов.
Стерилизующая фильтрация имеет преимущества по сравнению с методами термической стерилизации. Для многих растворов термолабильных веществ (апоморфина гидрохлорид, викасол, барбитал натрия и др.) его признают единственно доступным методом стерилизации. Метод весьма перспективен при производстве глазных капель.
Проведение стерилизующей фильтрации не является достаточным условием стерилизации, если возможна стерилизация продукта в окончательной первичной упаковке. Предпочтительным является метод стерилизации паром.
|
|
Если стерилизация продукта в окончательной первичной упаковке невозможна, то перед наполнением растворов или жидкостей в предварительно стерилизованную первичную упаковку их следует пропускать через стерильные фильтры с номинальным размером пор не более 0,22 мкм или с эквивалентными свойствами по удержанию микроорганизмов. Такие фильтры могут задерживать большую часть бактерий или плесневых грибов, но не все вирусы или микоплазмы. По возможности процесс фильтрации следует дополнять соответствующей термообработкой.
В связи с тем, что у метода фильтрации есть дополнительный риск загрязнения микроорганизмами по сравнению с другими способами стерилизации, непосредственно перед наполнением можно рекомендовать повторную фильтрацию продукта через дополнительный удерживающий микроорганизмы стерилизующий фильтр. Окончательную стерилизующую фильтрацию продукта следует проводить как можно ближе к месту наполнения.
Перед использованием стерилизующего фильтра и сразу после его использования следует проверить отсутствие у него повреждений таким методом, как тест на "точку пузырька", методом диффузионного потока или выдержкой под давлением.
При аттестации следует измерять время, необходимое для фильтрации раствора заданного объема, и перепад давления на фильтре. Любые значительные отклонения в процессе производства от аттестованных показателей следует регистрировать и анализировать. Результаты этих проверок должны быть включены в протоколы на серию продукции. Сразу после использования следует подтверждать целостность критических газовых и воздушных фильтров. Целостность других фильтров необходимо подтверждать через соответствующие интервалы времени.
Не допускается использовать один и тот же фильтр в течение более одного рабочего дня, за исключением случаев, когда более длительное его использование подтверждено аттестацией (валидацией).
Применяемый фильтр не должен оказывать влияние на продукт, задерживая его компоненты или выделяя в него какие-либо посторонние вещества
Одной из важных операций в процессе получения растворов лекарственных веществ для парентерального введения является стадия фильтрования. Проведенные исследования фильтровальных перегородок из отечественных материалов (нетканого нолипропилена в 5—7 слоев и мембранных фильтров «Владипор») показали их эффективность для тонкого и стерилизующего фильтрования растворов.
Эффективность фильтрования определяется не только степенью очистки, фильтрата, но и производительностью фильтра. От гидродинамических свойств фильтровальных перегородок зависят их сопротивления току фильтруемой жидкости, скорость фильтрования, возможность получения максимального количества фильтрата с единицы фильтрующей поверхности. Практическому применению фильтрационных характеристик посвящены исследования процесса фильтрования растворов лекарственных веществ в химико-фармацевтической промышленности, в том числе инъекционных растворов.
В настоящее время было проведено сравнительное изучение свойств различных выпускаемых промышленностью фильтров с созданными в Институте физико-органической химии АН БСССР и серийно выпускаемыми капроновыми микрофильтрационными мембранами (Мифил).
Экспериментальная часть
В работе использованы мембранные фильтры фирм «САРТРИУС» (ФРГ), GS, «ДЮРАПОЛ» фирмы «МИЛЛИПОР» (США), МФА-1 (г. Владимир) и капроновые мембраны «МИФИЛ» с размером пор 0,2мкм. Оценку фильтрующих свойств мембран во всех случаях проводили на установке для стерилизующей фильтрацией под давлением 0,1МПа с применением инертного газа (гелий). Фильтрацию осуществляют на фильтродержателе с диаметром фильтра 47мм. Перед использованием все фильтры многократно отмывали дистиллированной водой, высушивали, помещали в фильтродержатель и стерилизовали при 1,1+0,2кгс/см2 и температуре 120+2 0С в течение 30мин.
Для оценки стерилизующей оценки фильтров применяли синтетические питательные среды (минимальная среда Игла, среда Лейбовица, среда 199), физиологические растворы, сыворотки крови (крысиная, эмбриональная теленка, плацентарная человека). Опыты проведены с нативными инактевироваными нагреванием (56 0С, 30мин) сыворотками предварительно центрифугированными (24 000g) и пропущены через пакет предфильтров (диаметр пор 1,2, 0,8 и 0,45мкм). Применены как неразведенные сыворотки, так и после разведения одной из питательных сред (10 и 20% сыворотки в окончательном объеме).
Стерилизующую способность оценивали путем фильтрации предварительно контаминированных Pseudomonas diminuta ATSS № 11568 Е.coli ATSS №11775 (103-104 бактерий/мл) растворов, которые затем помещали в термостат при 37 0С. Наличие загрязнения определяли через 2 недели.
Экспериментальные данные по оценке производительности фильтров и динамике скорости фильтрации обработанной на компьютере HP-9845 (США) с использованием метода регрессионного анализа и последующей аппроксимацией данных аналитическими функциями.
Электронно-микроскопические исследования поверхности фильтров выполнены на сканирующих электронных микроскопах «Opton» (ФРГ) Jem-100 CX («Jeol», Япония) с приставкой «Acid 4 D».
Тест - объектами для изучения возможного цитотоксического влияния материала фильтров «Мифил» служили первичные культуры заднекорешковых ганглиев эмбрионов цыплят, тригеминальных ганглиев новорожденных крыс, а также перевиваемые линии клеток VERO, HeLa, HEP, MDSK