魏佳鸣
（上海市食品药品包装材料测试所 上海 201203）
【摘要】 一种新的直观的评价医院或药厂环境微生物水平的技术正在应用和推广中，它就是空气微生物检测系统(IMD-A)，它能连续和瞬时地捕捉和鉴别空气中浮游的生物和非生物颗粒，并能同时读出微生物颗粒的数据以及进行趋势分析。与传统的空气浮游菌采集方法完全不同的地方在于采用纯光学技术，测试原理是依据细菌或活性物质本身分泌出含荧光的核黄素的特征，空气微生物检测系统(IMD-A)使用紫外检测器捕捉微量核黄素来确认细菌或微生物的存在，它可以实时地，不间断地，精确至颗粒地分析空气中的各种微生物数量。本文旨在通过对该项技术的解读和研究，以及它与传统空气浮游菌采集方法的比较，就该方法本身具有的实时检测、连续监控和风险降低等功能进行论证，并分析其在医院或药厂的环境控制上的应用前景。
【关键词】 环境控制；微生物瞬时检测方法；浮游生物颗粒；核黄素；光谱学；实时监测
【中图分类号】R319 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2016）12-0373-04
Evaluation of the BioVigilant IMD-A for Environmental Monitoring of Viable Particles in future
【Abstract】A novel optical assessment technology is being used to hospital and pharmaceutics plants of viable particles in environmental. It is named the BioVigilant IMD-A. The technology is advantage for the detection, sizing, quantification of both viable and nonviable particles in continuous and real-time, which can analyses with trend of nonviable particles. It is different with conventional air sampling system. BioVigilant IMD-A introduces spectroscopy as test element, according to character of bacteria or viable particles included NADH or riboflavin and has been detected in real-time. BioVigilant IMD-A detects significantly greater number of viable particles when monitoring all other sampling locations. This document describes and studies the BioVigilant IMD-A by comparative of a prototype design with conventional method, and demonstrates function of continuous test or cutting down risk. Evaluation of the BioVigilant IMD-A for environmental monitoring in future.
【Key words】Environmental monitoring; Rapid microbiological Methods:; Suspended biological particles; Riboflavin; Optical spectroscopy; Real-time detection
1.导言
传统空气微生物的采样方法分为浮游法和沉降法两种。这两种采集方式基于长久以来微生物培养技术的应用，分为二部分，其一是使用经验证合适的培养基制成平板培养皿，然后进行空气样本的采集；其二是采集完毕的培养皿放置在规定的温度中培养1～7天，取出后对在平板上生长的显著菌落计数，获得空气微生物的浓度。1997年美国亚利桑那大学“Allergsmart”光学实验室发现了空气中微生物的荧光光谱以及捕捉技术，2002年以后，为了反恐和安全的需要，该实验室开始研究粉末和空气中超微颗粒含活性物质的研究，例如炭疽病毒等，获得技术上成功，并接受美国国防部的委托，开始进行测试仪器的研发，2003年出品了空气微生物瞬时检测系统IMD-A，并成立了生物预警系统公司(BioVigilant Systems, Inc.)，该产品2004年在美国陆军实验室US Army Dugway Proving Ground获得认可，2005年初该项技术解禁并投入商业推广和应用。
一般来说，传统方法从开始监测到得到结果花费的时间需要1～7天，采用常规方法若出现偏差则可能产生更多生产中断机会，偏差发生后还需增大对监控区域的监测和污染机会，由此大大增加生产成本和降低生产效率。常规方法要一段时间去判断修复是否成功，从而拖延做出判断，并使它更加难以确定造成污染的原因。而IMD-A的连续监测大大增加了对环境监测的准确性，可以及早地动态预先发现问题，从而降低污染的机会和生产处理的难度；可减少停机时间和降低所需补救的时间。
美国独立药品和生物安全实验室Nelson laboratory对空气微生物瞬时检测系统IMD-A的鉴定结论是：
1，从统计学意义上，IMD-A与Andersen（浮游菌采样器）的细菌采集结果相同；
2，IMD-A的统计偏差系数优于Andersen（浮游菌采样器）
在此以后，IMD-A系统在Lilly、拜耳、阿斯利康等药厂应用并获得认可。
欧盟医药产品管理法规第四卷 欧盟有关人用和兽用医药产品GMP指南
（2008）附录1－无菌药品的生产” 中明确指出：第9条 “应对A级区域中关键工艺操作的整个过程进行粒子监控”；第18条“为了控制无菌操作区的微生物状况，应对微生物进行动态监测”；FDA的无菌药品的CGMP（Sept, 2004）第IV章“厂房与设施”中提出了“严格区域（100级区）的空气监视应该不产生微生物污染。在环境中出现的污染应该引起足够的重视”。应当说，无菌药品的生产核心区微生物污染的监测和控制是产品质量的关键点，空气微生物瞬时检测系统IMD-A的出现正逢其时，它的即时性、精确性和几乎没有人工干扰的优越特性极其适合，若与悬浮粒子的即时监控系统同时获得粒子和微生物的实时数据，则对无菌核心区的环境监控更有意义。
2.空气浮游菌瞬时检测系统IMD-A
空气微生物瞬时检测系统IMD拥有19项专利设计，它属于美国生物预警系统公司(BioVigilant Systems, Inc.) 。空气微生物瞬时检测系统(IMD)是一个最初为国防工业生物反恐（例如炭疽病毒等）而开发，现在正在被推广应用于医院或制药行业的全光学技术监测系统设备。它无需配制培养基或准备其他任何微生物实验所必须的工作，也不必采样后培养几天再计数等，因采用光谱技术，它可以实时地，不间断地，精确至每个颗粒地分析空气中的微生物数量。生物预警系统公司(BioVigilant Systems,Inc.)推出的IMD-A是一种便携式空气监测设备，它应用于环境监测中已开发有以下用途：
（1）作为一种监视空气中细菌的预警设备；
（2）作为一种连续性的趋势监控分析设备；
（3）分析导致细菌污染问题的根本原因以及核实灭菌消毒过程是否成功。
IMD-A可以将用户定义的空气容量样本化，或提供连续性的，实时的结果分析手段。随系统提供的PharMamaster软件提供了图形化的样本环境，从而一旦检测到任何问题，就可以立即采取行动。绿灯表示操作是在确定的操作范围内，黄灯表示超过了警戒水平，而红灯则表示到了应采取措施的时候。
IMD-A提供连续性的微生物的探测，监测和趋势分析手段。现有的常规方法无法做到这一点，IMD-A还能提供空气中微生物监测过程分析工具。通过PharMamaster软件，用户可以独立地浏览控制线图显示的结果：
1)所有小于0.5微米粒子；
2)所有大于5.0微米粒子；
3)所有具有生物学活性粒子。
在一个用户定义取样空间里，如果发生超过了预先定义的检测标准，管理员将得到报警通知。通过PharMamaster的使用，用户可以选择查询生物和粉尘检测，系统提供结果从0.5微米到15微米的六种不同尺寸。
IMD-A可作为诊断工具，以确定问题所在。随着对指定范围环境的监控记录，历史数据可以重放和分析。使用系统摄像机，这些数据还可以可视性地分析监控时发生的情况，从而用户能轻易知道到底发生了什么事情导致问题的出现。在问题解决后，IMD-A可作为降低风险的工具。
IMD-A的PharMamaster软件提供了操作界面：
以上数据可以看出，IMD-A与MG的数据趋势是一致的；IMD-A的分辨率和精确度更高；同时，从IMD-A监测到的≥5μm/m3的颗粒与微生物的对应数值来看，IMD-A检测到的粒子数据和微生物数据有内在联系，具有实时监控能力。
3.2 药厂的环境测试数据
测试仪器：MAS（浮游菌采样器，采样流量100升/分，培养皿直径90mm）
空气微生物瞬时检测系统IMD-A（采样流量1.6升/分）
CLiMET激光粒子计数器（采样流量2.83升/分）
被测环境：某药厂100级(Grade A) 区域Filtration area
10000级(Grade C)区域Preparation room
100000级(Grade D)区域Gowning room
空气过滤器过滤效率：99.99％
检测时间4小时
测试数据：见下表：
以上数据看出：
IMD-A与CLiMET、MAS的数据趋势一致，分辨率更高；
IMD-A对小于5μm的活性颗粒具有鉴别能力；
IMD-A对药厂关键区域（Grade A）和核心辅助区（Grade C）的实时监控较MAS有明显优势。
4.结果和讨论
4.1 通过对医院和药厂环境的实时测试和与传统浮游菌采样结果的比较，证实空气微生物瞬时检测系统IMD-A具有直观性、精确性和数据跟踪分析能力，这项技术与传统方法需要等待2～7天才能获得结果优势明显；
4.2 实时分辨鉴别微生物的技术是前所未有的，这项技术既无需准备合适的培养基，也无需采样后的培养和计数，采样等人工干预造成的干扰几乎没有，方便高效的实时监测性能使得它应用于药厂的生产环境能极大降低操作风险，产品的生产全过程是否始终处于受控环境一目了然，同时可作为参数放行的证据；还可作为生产开始前的环境验证，省去微生物培养的时间，有利于流程管理；
1）IMD-A能同时获得非生物颗粒和生物颗粒的数据，并能获得6种粒径的数据，出现偏差的话现场即可进行排查，原因更容易追溯，如果传统方法结果几天后才被获知，到时候追溯原因的话可能更加复杂和困难；IMD-A还可随时查阅历史记录，这可能是未来应用于对颗粒和微生物需设置警戒限度和纠偏限度的制药生产环境最好的技术之一；
2）IMD-A设计和操作的先进性基于它的创新，将细胞的新陈代谢产物用荧光光谱技术捕捉，并对采集到所有颗粒进行鉴别，包括由于采样原因、培养基原因、微生物代谢原因或其他原因未能顺利生产的生物粒子，因此它比传统方法获取的数据群更广泛更精确，对制剂生产无菌核心区的环境控制将更有说服力；
3）IMD-A的有价值之处还在于对空气中粒径在0.5～1μm的活性细胞的鉴别力，未来随着设计和技术的成熟，更小粒径活性物质的探测也大有可能，这对药厂关键区的环境控制特别实用和必要。研究表明，活性颗粒（包括细菌和病毒）正有变得越来越小化的趋势，仅仅这个理由，已足以引起药厂对该项技术的偏好。
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论文作者:魏佳鸣
论文发表刊物:《医药前沿》2016年4月第12期
论文发表时间:2016/5/20
标签：微生物论文; 空气论文; 环境论文; 药厂论文; 颗粒论文; 粒子论文; 技术论文; 《医药前沿》2016年4月第12期论文;