Методы стерилизации. 
Технология стерильных лекарств в аптеке и возможности совершенствования процесса их приготовления

Стерилизацией, или обеспложиванием, называется полное уничтожение в том или ином объекте жизнеспособной микрофлоры.

При изготовлении инъекционных растворов стерилизации подвергают посуду, вспомогательные материалы, исходные продукты и готовый раствор.

Таким образом, работа по приготовлению растворов для инъекций должна начинаться со стерилизации и заканчиваться ею.

Стерилизация осуществляется физическими, механическими и химическими методами.

Физические методы стерилизации.

К физическим методам стерилизации относится воздействие высокой температуры на стерилизуемые объекты (тепловая стерилизация), а также воздействие ультрафиолетовым излучением, токами высокой частоты, ультразвуковыми колебаниями, радиоактивным излучением, инфракрасными лучами и т. д.

В аптечной практике для стерилизации посуды и лекарств пользуются исключительно способами, основанными на воздействии высоких температур. Ультрафиолетовое облучение находит применение главным образом для обеззараживания воздуха аптечных помещений, тары и поступающих в аптеку рецептов.

Использование высокой температуры для стерилизации основано на необратимой коагуляции протоплазмы, пирогенетическом ее разрушении и на повреждении ферментных систем микробной клетки. Температура и длительность нагревания, необходимые для достижения стерильности, могут изменяться в зависимости от вида микрофлоры и других условий.

Большинство патогенных микроорганизмов погибают при температуре около 60 °C, но их споры выдерживают значительно более высокую температуру. Текучий пар и кипящая вода убивают микроорганизмы значительно быстрее, хотя многие споры и в этих условиях сохраняются несколько часов (особенно в вязких средах).

Чистый водяной пар действует сильнее, чем в смеси с воздухом. Пар под давлением (при температуре выше 100°С) убивает микроорганизмы быстрее. Сухой горячий воздух убивает бактерии и споры при более высокой температуре по сравнению с водяным паром. Выбор метода зависит от свойств стерилизуемого объекта. Выбирая метод стерилизации, стремятся к полной ликвидации живой микрофлоры и спор, сохраняя в то же врем неизменным лекарственное вещество. При выборе стерилизации руководствуются статьей ГФХ «Стерилизация».

В практике находят применение следующие физические методы стерилизации:

• 1. Стерилизация сухим жаром. Стерилизуемый объект нагревают в сушильном шкафу при температуре 180 °C в течение-20−60 мин. или при 200 °C в течение 10−30 мин. Сухим жаром стерилизуют:
  • а) стеклянных, металлических и фарфоровых предметов аптечного обихода — их стерилизуют при 180 °C в течение 20 мин. или при 200 °C — 10 мин.;
  • б) термостойких порошкообразных лекарственных препаратов (тальк, белая глина, окись цинка и др.);
  • в) минеральных и растительных масел, жиров, линолина, вазелина, воска.

Масла и жиры можно стерилизовать в автоклавах и при 119−121°С в течение 2 ч. Стерилизация горячим воздухом проводится в сушильных шкафах. В сушильных шкафах нельзя стерилизовать водные растворы в склянках, так как вода при высоких температурах превращается в пар и склянка может быть разорвана. Также водные растворы нельзя стерилизовать в сушильном шкафу потому, что растворы не прогреваются выше 60 °C, и стерилизация является неэффективной.

2. Стерилизация влажным жаром. При использовании этого способа стерилизации комбинируются воздействие высокой температуры и влажности. Если сухой жар вызывает главным образом пирогенетическое разрушение микроорганизмов, то влажный жар — коагуляцию белка, требующую участия воды. На практике стерилизацию влажным жаром производят при температуре 50−150°С и осуществляют следующими способами.

Кипячение. Этим способом стерилизуют резиновые предметы, хирургический инструментарий, стеклянную посуду. Применять кипячение для стерилизации инъекционных растворов не рекомендуется, так как по эффективности оно значительно уступает стерилизации паром.

Как правило, все микроорганизмы, в том числе споры" более чувствительны к действию влажного жара, чем сухого. По этой причине влажный жар является более принятым стерилизующим агентам, чем сухой. В фармацевтической практике находят применение следующие виды стерилизации влажным жаром: автоклавирование, стерилизация текучим паром и дробная стерилизация.

Автоклавирование. Этот вид стерилизации рассчитан на нагревание помещенного в герметическую камеру объекта чистым насыщенным паром при давлении выше атмосферного.

Рис. 1. — Медицинский автоклав:

Автоклавирование является основным методом термической стерилизации. Проводится в аппарате, называемом автоклавом, простейшая конструкция которого показана на рис. 1. Автоклав необходимо рассматривать как разновидность парового котла с тем же эксплуатационным режимом. В автоклавах стерилизуют:

• а) стеклянные, металлические и фарфоровые предметы аптечного обихода (склянки, колбы, цилиндры, воронки, ступки с пестиками и др.) — при 119−121°С (в течение 20−40 мин.);
• б) перевязочные материалы (вата, лигнин, марля), лигатурный шелк, белье, фильтровальную бумагу, корковые и резиновые пробки, пергамент, изделия из резины, целлюлозы, древесины — при 119−121°С в течение 20−30 мин.;
• в) растворы стойких лекарственных веществ для инъекций и воду — при 119−121°С в зависимости от объема жидкости: до 100 мл. — в течение 8 мин., от 101 до 500 мл. — 8−12 мин., от 501 до 1000 мл. — 12−15 мин.

В случае, если автоклавирование раствора лекарственных веществ проводится при 110 °C, экспозицию стерилизации увеличивают: для объема жидкости до 100 мл. — 30 мин., 101−500 мл. — 45 мин., 501 — 1000 мл- 60 мин.

• 3. Стерилизация текучим паром. Нагревание объекта текучим паром при 100 °C в течение 30−60 мин. Метод заключается в воздействии на объект непрерывной струи пара в атмосфере, насыщенной водяным паром, т. е., в сосуде, из которого вытеснен воздух. Такая стерилизация проводится в аппаратах, называемых текучепаровыми стерилизаторами. С этой целью в аптечной практике применяют стерилизатор Коха и стерилизационный аппарат. Текучим паром стерилизуют воду, водные растворы не вполне стойких лекарственных веществ: при объеме жидкости до 100 мл. — в течение 30 мин., 101−500 мл. — 45 мин. и 501−1000 мл. — 60 мин.
• 4. Дробная стерилизация (тиндализация). Растворы малостойких лекарственных веществ нагревают в воде при 60−65°С в течение 1 ч. 5 раз или при 70−80°С 3 раза через каждые 24 ч. с выдерживанием между нагреваниями при температуре, благоприятной для прорастания спор (25−37°С). Трех — пяти подобных циклов достаточно, чтобы все содержащиеся в растворе споры успели прорасти и погибнуть при последующем нагревании. Тиндализация по конечному эффекту не уступает автоклавированию, но длительна.
• 5. Стерилизация ультрафиолетовым излучением. Ряд лет в фармацевтической технологии для стерилизации используется ультрафиолетовое (УФ) (длина волны 253,7 нм) и г-излучение.

Установлено, что под влиянием ультрафиолетовых лучей микроорганизмы погибают, причем максимальная бактерицидная активность наблюдается у лучей с длиной волны 253,7−257,5 нм. Источником их являются ртутно-кварцевые и ртутные лампы, работающие на принципе газового разряда, возникающего в парах ртути при определенном напряжении тока, подаваемого на электроды лампы (127−230 В). Около 70% испускаемых лампой лучей составляет ультрафиолетовый спектр с длиной волны 253,7 нм.

Ртутно-кварцевые лампы обладают большей мощностью, но ртутные лампы дают излучение, сосредоточенное в спектральной линии, расположенной вблизи максимума бактерицидного действия, что делает ее более ценным и к тому же экономичным источником ультрафиолетовой радиации.

Лампа БУВ (бактерицидная увиолевая) представляет собой газоразрядную ртутную лампу низкого давления с колбой из увиолевого стекла, прозрачного для коротковолновых ультрафиолетовых лучей. Лампа изготовляется в виде стеклянной трубки, у концов которой имеются самозакаливающиеся оксидные электроды из двойной вольфрамовой спирали, покрытой карбонатами бария и стронция и подвергнутой термической обработке. В трубке находится небольшое количество ртути и инертный газ аргон при давлении в несколько миллиметров ртутного столба. При подаче на электроды напряжения происходит разряд в парах ртути, сопровождающийся ультрафиолетовым излучением.

В аптеках бактерицидные лампы применяют для стерилизации воздуха, стен и оборудования в стерилизационных комнатах, боксах и ассистентских комнатах. При использовании бактерицидных ламп для обеззараживания воздуха необходимо иметь в виду вредное воздействие длительного облучения их на человека.

Применение незащищенных («голых») бактерицидных ламп в присутствии людей не допускается. При работе с бактерицидными лампами глаза должны быть защищены очками из простого стекла.

Отечественная промышленность теперь выпускает более совершенные бактерицидные облучатели: стационарные НБО (настенный бактерицидный облучатель), ПБО (потолочный бактерицидный облучатель) и передвижной МБО (бактерицидный облучатель маячного типа).

Ультрафиолетовое излучение также используется для облучения рецептов, поступающих в аптеки. Стерилизация с помощью ультрафиолетовых лучей медикаментов и их растворов в ампулах и склянках невозможна, так как обычное стекло поглощает ультрафиолетовые лучи.

Механические методы стерилизации:

1. Стерилизация фильтрованием. Микроорганизмы, их споры и продукты жизнедеятельности являются нерастворимыми образованиями, которые могут быть отделены от жидкости чисто-механическим путем — фильтрованием сквозь микропористые фильтры.

В аптечной практике такие способы освобождения от микроорганизмов могут найти применение, хотя чаще используются в заводском производстве. Обеспложиванию механическими способами обычно подвергаются растворы веществ, но эти методы могут оказаться полезными и в случае применения их в качестве предварительной операции перед термической стерилизацией.

Основное действие применяемых в этом случае микропористых перегородок состоит не в механической задержке, а в адсорбции микроорганизмов на большой поверхности, образуемой стенками пор фильтра. Микробиологами показано, что адсорбционная способность фильтров может зависеть от вида микроорганизма, его концентрации в растворе и условий фильтрации.

Механическое обеспложивание раствора осуществляется с помощью керамических, стеклянных, мембранных фильтров и фильтров из волокнистых материалов.

Керамические фильтры. К таким фильтрам относятся так называемые бактериологические свечи, которые имеют вид полных цилиндров из неглазированного фарфора, открытых с одного конца. Фильтрование проводят двояко: либо жидкость вводят внутрь фильтра и она, просачиваясь через пористые стенки, вытекает в стерильный сосуд (свечи Шамберлана), либо, наоборот, жидкость просасывают через стенки внутрь свечи и оттуда она выводится наружу (свечи Беркефельда). Свечи работают под вакуумом (по типу воронок Бюхнера).

Стеклянные фильтры. Представляют собой пластинки, сваренные из стеклянных зерен. Выпускаются с порами различных размеров. Фильтры с большей величиной пор используются для предварительной (нестерильной) фильтрации. Отечественные фильтры № 5 с размером пор 0,7−1,5 мкм пригодны для стерильной фильтрации. Стеклянные фильтры удобны, дешевы и просты. Фильтрование производят под вакуумом.

Мембранные фильтры. Применяются для достижения полной стерильности. Фильтрующей частью является мембрана — пористый диск из эфиров целлюлозы, толщиной примерно 100 мкм, с порами размером от 0,2 до 3 мкм. Они устойчивы к действию воды, разбавленных кислот и щелочей, но чувствительны к спирту и эфиру. После высушивания мембранные фильтры становятся хрупкими, поэтому их хранят в дистиллированной воде с добавлением консерванта. Фильтры из волокнистых материалов. К этой группе бактериальных фильтров относятся фильтры Зейтца, а из отечественных — фильтр Сальникова (СФ). К группе фильтров из волокнистых материалов — бактериальных фильтров — относятся фильтры Зейтца и фильтры Сальникова (СФ).

Химические методы стерилизации.

Стерилизация химическим путем осуществляется воздействием на микрофлору химическими веществами. Одни из этих веществ уничтожают микроорганизмы, т. е., действуют на них бактерицидно. Такие химические вещества называют антисептиками. Другие вещества не убивают микроорганизмов, но приостанавливают их дальнейшее развитие. Такие вещества относят к консервантам. Современная медицина обладает обширным ассортиментом антисептических и консервирующих веществ.

В фармацевтической практике в качестве консервантов находят применение следующие вещества.

Нипагин — метиловый эфир параоксибензойной кислоты. Белый кристаллический порошок, малорастворимый в воде (0,25% при 20 °С), растворимый в спирте. Это ценный консервант, безвредный и дающий результаты уже в концентрации 0,05%. Применяется в концентрации до 0,25%. Бактерицидность выше, чем фенола, в 2,6 раза.

Нипазол-пропиловый эфир параоксибензойной кислоты. Растворимость в воде 0,03%. Бактерицидность превышает таковую фенола в 15 раз. Ввиду трудной растворимости рекомендуется применять 0,07% раствор смеси из 7 частей нипагина и 3 частей нипазола как весьма эффективный и надежный консервант. Этот раствор может служить растворителем при приготовлении ряда лекарств для 'инъекций с веществами, чувствительными к нагреванию и быстро разлагающимися.

Хлоробутанолгидрат (хлорэтон) — бесцветные кристаллы с запахом камфоры, растворимые в 200 г. воды, легко растворимые в спирте. Применяется в концентрации до 0,5%.

Трикрезол — метилфенол (смесь всех трех изомеров), обладающий большей бактерицидностью, чем фенол, и при этом значительно меньшей ядовитостью. Применяется в концентрации до 0,3%.

Фенол. Используется в концентрации до 0,5%.

Фенилэтиловый спирт широко применяется за рубежом. В СССР В. А. Мартынова предложила использовать его в количестве 0,3% для консервирования некоторых глазных капель.

Препараты типа цефирола — высокомолекулярные соединения, являющиеся производными солей четвертичного аммониевого основания:

Нашел применение также цефиран, представляющий собой лаурин-диметилбензиламмоний (или хлоридбензалконий). Оба препарата — бесцветные жидкости щелочных реакций. Действуют бактериостатически и бактерицидно на патогенных микроорганизмов. Применяются в гинекологии (0,5−1%), хирургии (0,1−0,5%), для мытья рук (1%), для дезинфекции инструментов. Как консерванты в лекарства вводятся в концентрации 1:10 000. Из консервантов необходимо указать также спирт, глицерин, прибавляемые иногда к водным извлечениям, хлороформ — в виде хлороформной воды (при производстве экстрактов), салициловую кислоту (0,1%) и некоторые другие.

Некоторые лекарственные вещества сами по себе оказывает бактериостатическое действие и их растворы не нуждаются в добавлении консервантов. «Самостерилизующими» являются, например, растворы гексаметилентетрамина.

Газовая («холодная») стерилизация. Этот вид химической стерилизации основан на применении летучих дезинфицирующих веществ, легко удаляемых из стерилизуемого объекта путем слабого нагревания или вакуума. Применяется для стерилизации чувствительных к нагреванию лекарственных веществ. На практике используются два вещества — окись этилена и р-пропиолактон. Их антимикробное действие основано на спонтанном гидролизе, которому указанные газы подвергаются в растворе, в результате чего образуются соединения, непосредственно действующие на микроорганизмы.

Окись этилена используют для стерилизации как термолабильных веществ, так и инструментов, аппаратуры, пластмасс, перевязочных материалов. Обработку осуществляют в специальных аппаратах с камерами, где поочередно создают вакуум и давление, после чего производят 2−4-кратную обработку стерильным воздухом. Для стерилизации растворов достаточно 400−500 мг. окиси этилена на 1 л. при 20 °C. Длительность экспозиции 6 ч. При гидролизе окиси этилена образуется этиленгликоль.

Далее р-пропиолактон представляет собой жидкость, кипящую при 153 °C. Растворяясь в воде, гидролизуется до (3-оксипропионовой кислоты. Для стерилизации растворов р-пролиолактон применяют в концентрации 0,2% по объему и инкубируют при 37 °C в течение 2 ч.

Газообразный р-пропиолактон оказывает мощное слезоточивое действие. Стерилизация токами высокой частоты.

Токами высокой частоты называются токи, образующие электромагнитное поле, которое меняется с большой частотой. Токи высокой частоты получаются с помощью машинных и ламповых генераторов. Принцип действия высокочастотного поля заключается в его активном воздействии на ориентацию молекул вещества. Изменение направления поля вызывает изменение ориентации молекул и поглощение части энергии поля веществом. В результате происходит очень быстрый (1−2 мин.) нагрев вещества во всех точках его массы. Таким образом, стерилизацию токами высокой частоты можно считать разновидностью термической стерилизации.

В промышленности и медицине токи высокой частоты нашли широкое распространение для прогрева различных материалов и в терапии воспалительных процессов. Идея стерилизации токами высокой частоты получила осуществление в пищевой промышленности при стерилизации консервов. Что касается медикаментов и их растворов, то для них сейчас разрабатываются конструкции аппаратов и устанавливаются условия стерилизации отдельных веществ (напряженность поля, частота и т. д.).