药企常见的干热灭菌设备有干热灭菌柜和除热原隧道烘箱等。
一、背景介绍
1.灭菌的定义
灭菌系指用适当的物理或化学手段将物品中活的微生物杀灭或除去的工艺或过程。灭菌不仅要实现杀灭或除去所有微生物繁殖体和芽孢， 最大限度地提高药物制剂的安全性， 同时也必须保证制剂的稳定性及其临床疗效， 因此选择适宜的灭菌方法对保证产品质量具有重要意义。
2.灭菌方法
灭菌方法可分为两大类：物理灭菌法、 化学灭菌法。物理灭菌法是利用蛋白质与核酸具有遇热、 遇射线不稳定的特性， 采用加热、 射线和过滤方法， 杀灭或除去微生物， 包括干热灭菌、 湿热灭菌、 除菌过滤和辐射灭菌法等。化学灭菌法系指用灭菌剂直接作用于微生物而将其杀灭的方法。灭菌剂可分为气体灭菌剂和液体灭菌剂。
3.干热灭菌的原理与应用
(1)干热灭菌柜主要使用电加热对空气加热，利用风机循环，经过滤器后进入腔室对物品进行批量灭菌(除热原)。
(2)除热原隧道烘箱与干热灭菌柜原理一致，但可以连续对物品进行灭菌(除热原)。
该法适用于耐高温但不宜用湿热灭菌法灭菌的物品的灭菌，如玻璃器具、金属制容器、纤维制品、固体试药、液状石蜡等均可采用本法灭菌。
4.干热灭菌的条件
干热灭菌条件一般为160~170℃×120min以上、170~180℃×60min以上或250℃×45min以上，也可采用其它温度和时间参数。总之，应保证灭菌后的产品其SAL≤10-6。干热过度杀灭后产品的SAL应≤10-12，此时物品一般无需进行灭菌前污染微生物的测定。250℃ 45min的干热灭菌也可除去无菌产品包装容器及有关生产灌装用具中的热原物质。
采用干热灭菌时，被灭菌物品应有适当的包装和装载方式，保证灭菌的有效性和均一性。
干热灭菌法验证与湿热灭菌法相同，应进行热分布试验、热穿透试验、生物指示剂验证试验或细菌内毒素灭活验证试验。以确认灭菌柜中的温度分布符合设定的标准、确定最冷点位置、确认最冷点标准灭菌时间（FH）能达到设定标准并达到SAL要求。常用的生物指示剂为枯草芽孢杆菌孢子(Spores of Bacillus subtilis)。细菌内毒素灭活验证试验是证明除热原过程有效性的试验。一般将不小于1000单位的细菌内毒素加入待去热原的物品中，证明该去热原工艺能使内毒素至少下降3个对数单位。细菌内毒素灭活验证试验所用的细菌内毒素一般为大肠杆菌内毒素（Escherichia coli endoxin）。验证时，一般采用最大装载方式。
二、隧道烘箱常见的一些测试项目，隧道烘箱相对批量式干热灭菌器而言结构更复杂，所需确认、验证项目更典型、全面，下述内容多采用隧道烘箱作为示例说明
1.安装确认
安装确认是设备安装过程中进行的各种系统检查和技术资料的文件化工作。安装过程所处理的与工艺过程有关的设备、管道、电源等是否按图施工。也包括设备安装前的部分检查工作，如确认设备的型号、规格、备件、安装区域、环境等是否符合标准要求。
设备安装确认报告文件包括：设备资料文件整理、电气检查表、公用工程检查表、关键部件检查、关键材料检查（文件证明)，并建立操作规程。
2.运行确认
干热灭菌器通过各不同系统及整体设备的实际运转，证明其工作性能符合规定的范围、工艺要求。确认过程包括：控制仪表及记录仪进行校正和测试、控制器动作确认、整体空机系统确认，最大、最小装载条件下的运行确认。
2.1 电器元件、设备部件确认
当温度低于灭菌 / 除热原温度时是否可以报警。
程序控制器的确认。
垫片密封性确保设备中不同功能区的密封性符合要求。
通过挡板 / 连杆的调节实现空气平衡。
确认腔室内空气以一定的气流方向和速度进行循环，当层流风机风速低于规定值时能报警。
确认在各个灭菌过程中风阀调节器的振动处于最小值。
空气平衡是通过压差确认灭菌腔室处于正压实现，确保设备外界非洁净空气不会进入腔室。
确认所有加热元件运行正常。
确认传送带速度和传送速度记录仪可正常运行，如有传送速度异常时能报警。
2.2 过滤器完整性测试
干热灭菌器的出风系统必须保证符合A级洁净空气的标准，因此应对其高效过滤器定期进行完整性测试（如PAO测试)。
高效过滤器本身可能被高温破坏产生悬浮粒子，同时在使用过程中升温和降温速度对高效过滤器的寿命亦有很大影响，必须严格按照供应商规定的升温、降温速度范围设计和控制灭菌程序。
对于高效过滤器完整性测试的可接受标准，企业可以参考过滤器厂家提供的泄漏率可接受标准、GB/T 13554—2020、GB/T 6165—2021 以及 BS EN 1822《高效空气过滤器第1部分：分级、性能试验、标识》，并基于风险评估的结论建立企业内部的高温段高效过滤器泄漏率的可接受标准。
由于高效过滤器的生产厂家、出厂标准、过滤器截留效率、等级划分存在区别，PAO光度计法使用的0.01%的可接受标准有时候并不是适用的，建议包括高效过滤器的总体泄漏率和局部泄漏率，如高温段高效过滤器经常使用的H13和H14 的高效过滤器，H13高效过滤器的总体泄露率为≤0.05%，局部泄漏率≤0.25%，H14高效过滤器的总体泄漏率为≤0.005%，局部泄漏率≤0.025%。
2.3 空载热分布
空载热分布测试是为确定设备空载时的温度均匀度及设备“冷点”进行的测试，一般在运行确认时进行。通过一组经过校正的温度传感器测定灭菌器腔室内各不同部位温度，并根据所测数据绘制温度分布图，以便于发现灭菌腔室内的冷点和热点。
测试过程中温度传感器至少10支以上。传感器安装时不应与腔室内金属（如内壁、架子等）接触，且测试中至少有一支传感器设置于设备自身控制系统的温度传感器附近。
正常情况下，腔室内各点温度值与设定值之间的误差均应在验证方案规定的范围之内，对于运行温度高于250℃的干热灭菌、除热原系统，其灭菌腔室内空载热分布的可接受的合格范围建议为设定值±20℃，或基于工艺需求和风险评估进行制定。
此试验应连续进行3次，以证明热分布的重现性。
3.性能确认
3.1.热穿透试验和满载（负载）热分布
热穿透测试通常应选择规格和类型有代表性的材料进行测试。热穿透研究可证实在最差操作条件（更高的传送带速度和更低的灭菌温度）下的最差装载方式能够达到并维持除热原的温度。对干热烘箱而言，设定温度和时间应该缩短。对隧道式烘箱，则尽可能提高输送带速度，降低设定温度。除了难于穿透的物料（如捆扎较紧的物质）外，代表性的装载还包括最小、最大两种装载。
由于空气导热性较差，不同灭菌物品中的冷点和热点有可能变动。如果每种物料以不同的速度加热则热点和冷点变动的情况更可能发生。因此对干热烘箱，每次试验过程中都应该适当改变温度传感器的位置，以完整地反映热穿透状况，并准确地确定“冷点”。
热穿透状况不仅取决于腔室内的热分布，也取决于灭菌对象的特性、包装情况，所以热穿透测试可更准确的反映出实际使用情况，此项测试更为重要。热穿透状况的数据可以通过将温度传感器放到容器、物料、西林瓶或其他物品的内部并使温度传感器与物品表面接触以反映物品内表面温度。
玻璃瓶通常以湿的状态进入除热原过程（无论是隧道还是烘箱），应进行评估，以适当确定对整体热输入的影响。在准备玻璃器具装载时，如果正常清洗过程中玻璃器具会有残留水，应考虑对前工序的洗瓶或玻璃清洗进行控制和要求，或者验证时需要在放置探头的物品中加入相应量的模拟残留水。
验证试验记录中必须有详细、准确的温度传感器分布图和相对应各点的温度值记录，并应在其分布上分别注明并找出装载状态下的热点和冷点，其热点对热敏感物质十分重要，而冷点则对于验证灭菌、除热原的效果十分重要。
装载热分布试验中使用的温度传感器安装时也需防止与固体表面接触，以确定装载对设备内空气热分布的影响。一种物品存在可能增强热分布的均一性，小的物品也可能成为最差的装载条件，因此需要测试系统是否反映出最差的作业条件和更大的工艺保证水平。
热穿透和热分布应同时监控。
在试验中记录空气和灭菌对象在升温、降温变化速度十分重要。指示热分布的温度传感器可以说明装载情况下空气温度达到灭菌温度设定值所需要的时间，而用于热穿透测试的温度传感器则反映灭菌对象达到灭菌暴露温度时所需要的时间。显然，灭菌对象达到最低灭菌温度的时间将滞后于腔室内热空气达到最低灭菌温度所用的时间，而滞后值在最大装载时最为明显。为了保证灭菌对象能够在灭菌温度下暴露足够长的时间，灭菌器控制系统的温度设定值常常高于灭菌、除热原过程所要求的最低温度值，产品暴露于最低灭菌温度的全部时间及累积FH值均应记录于验证文件之中。
容器类物品（如西林瓶）的灭菌过程，在热分布及热穿透测试中若发现若干个“冷点”，在随后的试验中，“冷点”区域的西林瓶或其他容器应有足够的温度传感器加以监测。当热分布和热穿透测试达到设计和验证方案规定的标准时，应连续运行3次，以证明灭菌器的灭菌、除热原过程具有重现性。在重复试验中，必须在“冷点”区域集中安放一定数量的温度传感器和细菌内毒素指示剂，以证明“冷点”区域的干热除热原效果达到规定要求。
3.2微生物挑战性试验
杀菌力应通过微生物或细菌内毒素挑战试验证实，可以和热穿透同步实施，也可独立实施。
对灭菌工艺验证而言，可以将生物指示剂放置在每一个冷点（FH值最小）进行测试；也可选择负载中最冷点和最小FH值放置，即最差条件情况。通常选择枯草杆菌黑色变种芽孢( Bacillus subtilis Spores ) 进行测试，浓度为106个/点。
对于除热原工艺的验证，生物指示剂一般选择大肠埃希菌内毒素（ Escherichia coli endoxin ）进行测试，即细菌内毒素灭活试验。一般将不少于1000单位的细菌内毒素加入待除热原的物品中，证明除热原工艺能够使细菌内毒素至少下降3个对数单位。
细菌内毒素灭活验证时，应在装载条件最差（通常为最大装载）、升温最慢的区域放置样品，每个点1~2个样品，且应有一只温度探头放置在物品内部。由于除热原的工艺条件比杀灭孢子的灭菌工艺条件要苛刻得多，故而干热灭菌工艺验证中实施细菌内毒素挑战性试验时，不必再进行生物指示剂挑战性试验。
除热原验证使用的细菌内毒素挑战试剂可使用直接采购的细菌内毒素挑战测试标准品，也可根据情况使用自制细菌内毒素挑战测试样品，但均需在测试前对细菌内毒素标示量进行复核。如果是将细菌内毒素接种/涂布在玻璃瓶中或其他除热原的容器中，推荐使用空气干燥的方法对样品表面的细菌内毒素进行处理，由于固定方法和表面类型有可能影响细菌内毒素的回收率，自制的细菌内毒素挑战的样品需要进行细菌内毒素回收率试验。如果使用直接采购的细菌内毒素标准品，需要对比研究两种容器的热容和传热性（有可能存在标准品容器的穿透性要比产品容器差)，用于评估除热原效果。
三、参考法规/指南文件
国家食品药品监督管理局. 卫生部令第79号，药品生产质量管理规范 [S]. 2010.
MoH Order No.79, Good Manufacturing Practice for Pharmaceutical Products, State Food and Drug Administration (SFDA), 2010.
药品GMP指南 [M]. 国家药品监督管理局，2010.
NMPA Guidance of Good Manufacturing Practices for Drug, National Medical Products Administration (NMPA), 2010.
国家药典委员会，中华人民共和国药典 四部通则1421：灭菌法[S]. 2025.
CPC Pharmacopoeia of the People's Republic of China, VolumeⅣ, General rule 1421: Sterilization, Chinese Pharmacopoeia Commission (CPC), 2025
中华人民共和国工业和信息化部.JB/T20002.3-2011，安部隧道式灭菌干燥机[S].2011.
Ampoule Tunnel Sterilizing Dryer, JB/T 2ooo2.3-201, Ministry of Industry and Information Technology of the People's Republic of China. 2011.
中华人民共和国工业和信息化部.JB/T20093-2015，抗生素玻璃瓶表冷式隧道灭菌干燥机[S].2015.
Vials Exterior Cooling Type Sterilizing and Drying Tunnel, JB/T 2oo93-2015, Ministry of Industry and Information Technology of the People's Republic of China. 2015.
中华人民共和国工业和信息化部.JB/T20007.3-2021，口服液玻璃瓶隧道式灭菌干燥机[S].2021.
Oral Liquid Glass Bottle Sterilizing & Drying Tunnel, JB/T 2ooo7.3-2021, Ministry of Industry and Information Technology of the People's Republic of China. 2021.
中华人民共和国工业和信息化部.JB/T20033-2011，热风循环烘箱[S]-2011.
Hot Air Circulating Oven, JB/T 2oo33-2011, Ministry of Industry and Information Technology of the People's Republic of China. 2011.
四、旦霆科技案例(以下为部分相关案例)
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江苏万高药业股份有限公司（热风循环隧道灭菌烘箱PQ验证）
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天士力生物医药股份有限公司(天士力生物)（百级净化干热灭菌器PQ验证）
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远大医药黄石飞云制药有限公司（热风循环隧道灭菌烘箱PQ验证）
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南京驯鹿医疗技术有限公司（二氧化碳培养箱干热灭菌PQ验证）
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北京康益药业有限公司（干热灭菌隧道烘箱PQ验证）
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上海瑞宏迪医药有限公司（干热灭菌器IOPQ验证）
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养生堂有限公司（电热恒温鼓风干燥箱IOPQ验证）
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南通久和药业有限公司（干热灭菌柜IOPQ验证）
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南京北恒生物科技有限公司（干热灭菌柜IOPQ验证）
总体而言，选择合适的灭菌方法应根据具体的被灭菌物品的特性来确定。同时，在进行灭菌操作时，应严格按照相应的工艺和控制要求进行，确保灭菌效果可靠。
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