Методы стерилизации, используемые в фармации

     В последнее время показано, что  серийно выпускаемые в Институте  физико-органической химии АН БССР микрофильтрационные капроновые мембраны «Мифил» с размером пор 0,2 мкм  по своей стерилизующей эффективности, безвредности, механической прочности, устойчивости к автоклавированию н производительности не уступают лучшим зарубежным мембранным фильтрам.

     Перед мембранными фильтрами для задержки крупных частиц и предотвращения быстрого забивания фильтра помещают предфильтры с более крупными порами. Для этих целей могут быть использованы и асбесто-целлюлозные фильтры, специальные сорта картона, фильтровальная бумага, фильтры из полимерных материалов и др. [6, 7] 

     Устройства  и установки мембранной фильтрации. 

     Фильтрация  растворов через дисковые мембраны может осуществляться под вакуумом или под давлением.

     При фильтрации растворов под давлением  можно одновременно проводить расфасовку фильтрата во флаконы. При вакуумной  фильтрации расфасовка проводится после  окончания фильтрации.

     В первом случае установка включает фильтродержатель, воронку с уплотнителем, специальный зажим, пробку и колбу Бунзена (рис. 6), собранная установка может быть простерилизована с мембраной и без нее. Фильтрация под вакуумом (оптимально при 0,4—0,6 кгс/см ) используется для малых объемов хорошо фильтрующихся жидкостей и непригодная для вспенивающихся растворов.

     Чаще  стерилизацию фильтрованием проводят под давлением. Устройство для фильтрации под давлением — фильтродержатель — содержит два диска из нержавеющей стали. Снаружи верхнего диска ввинчен входной штуцер и предохранительный клапан. На нижнем диске закреплены выходной штуцер и три ножки. Между дисками помещена дренажная сетка, а на ней — опорная   сетка   с   мембраной. Диски   скреплены   быстросъемньми креплениями. Для   уплотнения   используются   кольцевые   прокладки   из тефлона или силиконовой резины.

     Контроль  качества мембранных фильтров осуществляется следующим образом. Перед началом  стерилизующего фильтрования и после  него проверяют герметичность собранной  установки и целостность мембранного фильтра, для чего чаще всего используют тест «точка пузырька».

     Поры  в мембранах можно рассматривать  как тонкие однородные капилляры. Тест «точка пузырька» основан на том, что жидкость в этих капиллярах удерживается силой поверхностного натяжения, и минимальное давление, требуемое для вытеснения жидкости из капилляров, обратно пропорционально диаметру пор.

     Тест  проводится следующим образом. Мембранный фильтр смачивают жидкостью и  постепенно увеличивают давление газа на смоченную мембрану, отмечая давление, при котором появляются пузырьки, что указывает на прохождение воздуха через капилляры мембраны.

     Появление пузырьков при давлении более  низком, чем указано в паспорте для данного фильтра, указывает  на наличие повреждений мембраны или утечки в собранной системе. Совпадение давления с указанным в паспорте подтверждает неповрежденность фильтра. Так, для «Владипор» типа МФА-А № 1 оно должно быть не менее 0,4 МПа (4,0 кгс/см²) для МФА-А № 2 — 0,32 МПа   (3,2 кгс/см²).

     Важнейшей характеристикой мембранного фильтра является его производительность, определяемая обычно по скорости фильтрации дистиллированной воды. Для мембран типа «Владипор» МФА-А № 1 она составляет от8 до 14 мл/см"-мин при давлении 0,05 МПа (0,5 кгс/см"), для мембран МФА-А № 2, имеющих большие размеры пор (0,5 мкм), она выше — от 17 до 25 мл/см"-мин при том же давлении. «Владипор» типа МФЦ при тех же величинах пор имеют примерно вдвое большую производительность. [8, 11]

     Мембраны  не должны быть токсичными по отношению  к лекарственным веществам, не должны содержать каких-либо вымывающихся в фильтрат веществ, выдерживать стерилизацию насыщенным паром при 121 °С. Время стерилизации (15, 30 или 45 мин) собранного фильтродержателя с мембраной зависит от диаметра фильтра (25, 142 или 293 мм, соответственно).

     В последние годы широкое распространение  получили фильтродержатели, которые  используются совместно со шприцами и иглами для подкожных инъекций. Эти устройства, которые называют шприц-насадками, очень удобны для  быстрой стерилизации небольших  объемов растворов и широко применяются в медицине, фармации, различных лабораториях. Шприц-насадки выпускаются диаметрами 13, 25 и 47 мм, изготовляются из нержавеющей стали или пластмасс. Фильтродержатели имеют на входе охватывающую часть люеровского соединения, в которую вставляется шприц, а на выходе — входящую его часть для присоединения иглы.

     Различными  фирмами выпускаются два основных типа шприц-насадок: разъемные многократного  использования, а также предварительно простерилизованные шприц-насадки  разового использования с мембранами, имеющими размеры пор 0,22 или 0,45 мкм. Эти устройства очень удобны, если они применяются вместе с предварительно простерилизован-ными иглами и пластмассовыми шприцами одноразового использования. С их помощью вручную можно быстро простерилизовать растворы небольших объемов, используя одновременно несколько шприц-насадок.

     В ряде шприц-насадок мембрана имеет  подложку с двух сторон, поэтому  с их помощью фильтрацию можно  проводить в обоих направлениях. Так, используя эти насадки, можно либо засасывать раствор из флакона в шприц, либо, вводить его шприцем во флакон или другой сосуд. Выпускаются также одноразовые шприц-насадки в патронном исполнении с норами 0,22 мкм.

     При проведении так называемой асептической инъекции вначале заполняют шприц лекарственным раствором, затем из стерильной упаковки аккуратно извлекают шприц-насадку и присоединяют ее к шприцу. После этого шприц располагают вертикально, мембраной вверх, и медленно подают поршень вверх до полного выхода воздуха из шприца. В результате мембрана увлажняется. Такая операция позволяет исключить воздушные пробки.

     Возможна  и обратная процедура, т. е. засасывание  нестерильного раствора в стерильный шприц через стерильную шприц-насадку. По заполнении шприца снимают фильтродержатель, в шприц вставляют новую стерильную иглу, после чего можно осуществлять инъекцию уже стерильного раствора.

     Недавно показано, что при    использовании    разъемных шприц-насадок многократного  использования фирмы «Сарториус»  в сочетании с микрофильтрами «Владипор» типа МФА-можно эффективно освобождать инъекционные растворы как от мелких частиц, так и от возможной микрофлоры. Объем жидкости, которую можно пропустить через шприц-насадку, зависит от количества частиц в этой жидкости. Так, через шприц-насадку с диаметром 47 мм можно профильтровать 500—600 мл дистиллированной, 300—400 мл водопроводной воды   или 4—8 мл сыворотки.

     При внутривенном введении лекарств мембранные фильтры в качестве окончательных  можно размещать также на аппарате для внутривенных введений. Такие устройства, имеющие мембрану с порами 0,22 мкм, выпускаются, например, фирмой «Миллипор».

     Вторая  область широкого использования  шприц-насадок — стерилизация и  освобождение от механических примесей небольших объемов растворов  лекарственных веществ (антибиотиков, гормонов, витаминов и др., добавляемых к большим объемам инфузионных растворов, что широко используется за рубежом.

     Шприц-насадки  могут быть использованы для стерилизации при непрерывном розливе растворов. Для этих целей автоматический дозатор  помещают между шприцем и фильтродержателем.

     Оригинальная  модификация шприц-насадки применяется  в технологии глазных капель, изготавливаемых  в аптеках Польши. Мембранная стерилизующая  фильтрация широко используется также  при проверке лекарственных препаратов на стерильность, в особенности тех, которые содержат антимикробные агенты, ингибирующие рост микроорганизмов. Метод позволяет выделить микроорганизмы из препаратов, а затем определить возможное присутствие жизнеспособных микроорганизмов на самой мембране, поместив ее в питательную среду. Указанный метод недавно официально введен и в нашей стране. [17, 18]

     Методу  стерилизующей фильтрации наряду со многими достоинствами присущи некоторые недостатки, ограничивающие область и широту его применения. Главными из них являются следующие:

     1) меньшая   надежность   стерилизации   по сравнению    с тепловой стерилизацией конечного, готового, продукта в герметичной упаковке;

     2) высокая стоимость процесса, требующего  жестких условий по микробной  чистоте помещений;

     3)  трудности технического порядка (ограничение скорости фильтрации размерами пор, сравнительно небольшой срок службы мембран, проблемы контроля целостности фильтра и эффективности стерилизации).

     Тем не менее это направление очень  интенсивно развивается за рубежом и в нашей стране, многие недостатки преодолеваются, метод все шире используется на практике, в особенности когда нельзя применять методы тепловой или радиационной стерилизации, а также для освобождения от микрофлоры перед тепловой стерилизацией.

     Заводы Шотта (ГДР) выпускают стеклянные бактериологические фильтры-воронки, впаянные в колокол. В качестве фильтрующего материала используются стеклянные пластины с диаметром пор 0,7—1,5 мкм. Фильтрование осуществляется при помощи вакуума. Склянка для сбора стерильного фильтрата помещается внутрь колокола под фильтр-воронку. Разрежение создается через трубку в боковой поверхности колокола. Стеклянные фильтры-воронки перед, употреблением стерилизуют паром при избыточном давлении при температуре 120+2°С в течение 20 мин или воздушным методом при температуре 180 °С в течение 1 ч.

     Фильтрационные  пластины сразу же после работы должны быть промыты струей воды дистиллированной для удаления механических частиц с  поверхности. Если же пластины будут  использоваться для растворов с разным составом, то их необходимо подвергнуть химической очистке. Для этого фильтрационные пластины заливают смесью равных частей 2 % раствора натрия или калия нитрата и перхлората в концентрированной кислоте серной, подогретой до температуры 100 °С, и оставляют на ночь. Затем пластины промывают горячей водой дистиллированной под вакуумом до отсутствия в промывных водах ионов сульфата, определяемых раствором бария хлорида. Продукты реакции при обработке фильтрационных пластин указанной смесью легко растворяются в воде и не адсорбируются фильтром. Нельзя использовать для очистки пластин смесь калия бихромата с кислотой серной, так как ионы трехвалентного хрома прочно адсорбируются фильтром.

     Недостатками  керамических и фарфоровых фильтров является продолжительность стерилизации, потеря раствора в порах толстого фильтра, образование микротрещин из-за хрупкости фильтров и, следовательно, ненадежность стерилизации. Кроме того, при длительной эксплуатации фильтры могут прорастать микроорганизмами. Очистка фильтров от остатка раствора весьма затруднительна, поэтому для каждого раствора необходимо иметь отдельный фильтр. [17, 18]

     Бумажно-асбестовые фильтры в виде пластин применяют  в качестве фильтрующей поверхности  в фильтре Сальникова, который  представляет собой металлическую раму, зажатую между двумя сферическими дисками. Другой разновидностью фильтров из волокнистых бумажно-асбестовых материалов является фильтр Зейца— пластины из клетчатки и асбеста с размерами пор 1 —1,8 мкм. Эти фильтры часто применяют при изготовлении растворов для инъекций в заводских условиях, но они могут быть использованы и в крупных аптеках лечебно-профилактических учреждений.

     Бумажно-асбестовые фильтры не рекомендуют для стерилизации инъекционных растворов, поскольку  они состоят из волокнистых материалов, имеется угроза отрыва волокон от фильтра. Попадая в организм с раствором, волокна могут вызывать различные патологические реакции.

     Получившие  в последние годы большое распространение  для стерилизации фильтрованием  микропористые мембранные фильтры лишены этих недостатков. Мембранные фильтры представляют собой тонкие (100—150 мкм) пластины из полимерного материала, характеризующиеся ситовым механизмом задержания микроорганизмов и постоянным размером пор. Принято считать, что средний размер пор фильтра, гарантирующего получение стерильного фильтра А, составляет 0,3 мкм. Во избежание быстрого засорения фильтра мембраны используют в сочетании с предфильтрами, имеющими более крупные поры. При стерилизации больших объемов растворов оптимальным является применение фильтров обоих типов.

     Разрабатываются микропористые фильтры на основе различных полимеров. Мембранные фильтры «Владипор» из ацетата целлюлозы типа МФА могут быть использованы для очистки от механических примесей и микроорганизмов растворов лекарственных веществ, имеющих рН в пределах от 1,0 до 10,0. Фильтры «Владипор» имеют 10 номеров or 0,05 до 0,95 мкм. Для стерилизации растворов лекарственных веществ предназначены фильтры МФА-3 и МФА-4 со средним размером пор соответственно 0,25—0,35 и 0,35—0,45 мкм. Выпускаются они в виде пластин и дисков разного диаметра. Фильтры типа МФА до фильтрования стерилизуют насыщенным водяным паром при избыточном давлении, температура 120+2 °С или сухим горячим воздухом при температуре 180°С, обработкой формальдегидом, этанолом, водорода пероксидом, окисью этилена, УФ или радиационным методом.