【文章內(nèi)容簡介】 和 DNA 的共同特點是具有由磷酸二酯按照嘌呤與嘧啶堿基配對的原則相連的多核苷酸鏈，它對紫外光具有強烈的吸收作用并在 260nm有最大值吸收。在紫外光作用下，核酸的功能團發(fā)生變化，出現(xiàn)紫外損傷，當核酸吸收的能量達到細菌致死量而紫外光的照射又能保持一定時間時，細菌便大量死亡。 波長在 200300nm 之間的紫外線有滅菌作用，其滅菌效果因波長而異，其中以 254257nm 波段滅菌效果最好。這是因為細菌中的脫氧核糖核酸（ DNA）核蛋白的紫外吸收峰值正好在 254257nm 之間。如將該波段紫外線的滅菌能力定為100%，再同其他波長紫外線的滅菌能力作比較，其結果如表 所示。由表可以看出，超過或低于 254257nm的紫外線，隨波長的增加或減少，滅菌效果均急劇下降。 表 不同波長的紫外線滅菌能力 波長/nm 220 230 240 250 254 257 260 270 280 290 300 310 360 400 相對滅菌率 /% 紫外線的滅菌效果同紫外線的照射量不成線性關系，即被殺死細菌的百分數(shù)并不是與照射劑量成正比的（紫外線照射量等于紫外線的輻照度值乘以時間）。只有在照射量很低而細菌數(shù)目又很多的時候，紫外線照射量才同細菌的死亡率呈線性關系。當紫外線照射量加大后，每單位劑量的紫外線的增量，并不殺死一定數(shù)目的細菌，而是殺死當時還活著的細菌中間某一特定百分 數(shù)的細菌。從這個意義上看，在紫外線殺菌過程中，微生物的死亡也遵循濕熱滅菌的對數(shù)規(guī)則（參見中國藥典附則）。 即 N/N0=e KD 式中 N0—— 紫外線照射前的細菌數(shù)目； e—— 紫外線照射后的細菌數(shù)目； D—— 紫外線劑量大??； K—— 常數(shù)。 表 示出了紫外線不同照射量時的滅菌率。表中可清楚地看出，對不同細菌要達到同一滅菌率時，所需的紫外線照射量相差甚大。例如酵母菌要達到90%~100%的滅菌率時，需要紫外線照射量為 14700μ W s/cm2。而大腸桿菌則需 1550μ W s/cm2，二 者相差 10 倍。 表 紫外線不同照射量時的滅菌率 菌種 紫外線照射量 /（μ W s/cm2） 紫外線波長 /nm 滅菌率 /% 中國最大的管 理 資料下載中心 (收集 \整理 . 大量免費資源共享 ) 第 12 頁 共 29 頁 大腸桿菌 310 1550 500 3500 254 254 270 270 110 99100 20 80 金黃色葡萄球菌 440 3670 265 265 110 90100 綠濃桿菌 294 4400 265 265 110 90100 酵母菌 2570 14700 265 265 110 90100 巨大桿菌 390 2900 254 254 20 80 霍亂菌 450 265 110 不同種類的微生物在不同照射量下，被殺滅的程度各不相同。 （ 2）紫外線殺菌裝置 紫外線殺菌裝置結構，由外殼、低壓汞燈、石英套管及電氣設施等組成。外殼由鋁鎂合金或不銹鋼等材料制成，以不銹鋼制品為好。其殼筒內(nèi)壁要求有很高的光潔度，要求其對紫外線的反射率達 85%左右。 紫外線殺菌燈為高強度低壓汞燈，可放射出波長為 的紫外線，這種紫外線的輻射能量占燈管總輻射能量的 80%以上，為保證殺菌效果，要求其紫外線照射量大于 3000μ W s/cm2，燈管壽命一般不短于 7000h。 紫外燈的燈管是石英套管，這是由于石英的污染系數(shù)小，耐高溫，且石英套管對 90%以上，但石英價格較貴，質脆、易破碎。 紫外線殺菌裝置的電氣設施包括電源顯示、電壓指示、燈管顯示、事故報警、石英計時器及開關等。經(jīng)驗表明，使用紫外線滅菌時，由于長期使用紫外線，有可能使殺菌裝置或其附近的非金屬材料老化，使之降解，導致電阻率的改變。因此，對紫外殺菌器的質量要求主要有兩點：一是高的殺滅率，一般要求大于 %；二是當純水或高純變化的水通過該裝置后，電阻率降低值不得超過 CM（ 25℃ ）。 （ 3）紫外消毒的影響因素和注意事項 紫外線的強度、紫外線光譜波長和照射時間是紫外光線殺菌效果的決定因素。由于波長為 ，因此要求用于殺菌的紫外線燈的輻射光譜能量集中在 ，以取得最佳殺菌效果。 ①安裝位置 紫外線殺菌器的安裝位置一般離使用點越近越好，但也應留有從一端裝進或抽出石英套管和更換燈管的操作空間。由于被殺死的細菌尸體污染純水，因此要在紫外殺菌器后面安裝過濾器，一般要求濾膜孔徑 ≤ m。 ②流量 當紫外殺菌器功率不變、水 中微生物污染波動較小時，流量對殺菌效果有顯著的影響，流量越大、流速越快，被紫外線照射的時間就越短；細菌被照射的時間縮短，被殺菌的概率也因而下降。如流量不變，源水中微生物污染水平高時， 中國最大的管 理 資料下載中心 (收集 \整理 . 大量免費資源共享 ) 第 13 頁 共 29 頁 污染菌除去率也高，但出水中菌檢合格率可能下降。 ③水的物理化學性質 水的色度、濁度、總鐵含量對紫外光都有不同程度的吸收，其結果是降低殺菌效果。色度對紫外線透過率影響最大，濁度次之，鐵離子也有一定影響。紫外線殺菌器對水質的要求一般為：色度 15，濁度 5，總鐵含量，細菌含量≤ 900 個 /ml。盡管中國藥典收載的純化 水標準中沒有微生物污染控制的項目和限度，但一般地說，上述條件均能滿足。水的吸收系數(shù)越高，輻射強度就越弱，殺菌能力降低；由于光不能透過固體物質，故水中懸浮顆粒會降低紫外線的殺菌效率；水中鈣鎂離子對紫外線吸收很小，因此紫外燈滅菌特別適用于純化水系統(tǒng)。 ④燈管功率 燈管實際點燃功率對殺菌效率影響很大。隨著燈點燃時間的增加，燈的輻射能量隨之降低，殺菌效果亦下降。試驗證明， 1000W 的紫外線燈點燃 1000h后，其輻射能量將降低 40%左右。此外，還應注意保持穩(wěn)定的供電電壓，以保證獲得所需要的紫外線能量。 如上所述，隨 著時間的推移，紫外燈的功率會逐漸減弱，一般低于原功率的70%即應更換?，F(xiàn)國外使用的紫外燈均帶功率顯示器，不需要人工對使用時間進行累計和計算。當使用不帶功率顯示器紫外燈時，應以適當方式記錄紫外燈的累計工作時間，以防止燈管超過使用期而影響制藥用水系統(tǒng)的正常運行。 ⑤燈管周圍的介質溫度 紫外線燈管輻射光譜能量與燈管管壁的溫度有關。當燈管周圍的介質溫度很低時，輻射能量降低，影響殺菌效果。當燈管直接與低溫的水接觸時，殺菌效果很差。若燈管周圍的介質溫度接近 0℃時，紫外線燈則難以起動并進入正常殺菌狀態(tài)。若以燈管表面溫度 40℃時的殺菌效率定為 100%， 32℃及 52℃時的效率則只有 85%左右，所以通常將紫外燈管安置在一個開口的石英套管內(nèi)，以便使燈管與套管之間形成環(huán)狀空氣夾層，這樣，既可及時散發(fā)掉燈管本身的熱量，又可避免低溫水對紫外燈管發(fā)光功能的影響，并使其周圍的溫度保持在 2535℃左右的最佳運行狀態(tài)。 ⑥石英套管 石英套管的質量和壁厚與紫外線的透過率有關，石英材料的純度高，透過紫外線的性能好。使用過程中應定期將套管抽出，用無水乙醇擦拭，以保持石英套管清潔狀態(tài)。通常，清潔頻率為每年至少 1次。 紫外線殺菌燈最好長期連續(xù)運行， 在進行殺菌前，應預熱 1030min。應盡量減少燈的啟閉次數(shù)，燈每開關 1次，將減少 3h的使用壽命。另外要求網(wǎng)路電壓穩(wěn)定，波動范圍不得超過額定電壓的 5%，否則應安裝穩(wěn)壓器。 應當注意，水層的厚度同紫外線殺菌效果有很大關系。例如，對于水流速度不超過 250L/h 的管路，以 30W 的低壓汞燈對 1cm厚的水層滅菌時，滅菌效率可達 90%；對 2cm 厚的水層的滅菌效率在 73%；對 3cm厚的水層滅菌效率為 56%；對 4cm 厚的水層則下降到 40%。因此，在上述流速條件下，紫外線有效滅菌水層厚度不超過 。如果水中含有芽胞細菌 ，水層厚度應減少至 ，水的流速減少至 90L/h。如果水中含有泥砂污物，則有效水層厚度還應下降，水流速度亦減小。否則就達不到預期的滅菌效果。 中國最大的管 理 資料下載中心 (收集 \整理 . 大量免費資源共享 ) 第 14 頁 共 29 頁 制藥用水熱原的去除 去除熱原是制藥用水系統(tǒng)設計建造的重要目標之一。自水的預處理開始，直到注射用水的使用點，水處理的許多工藝環(huán)節(jié)都考慮了去除熱原的要求，如活性炭過濾、有機物去除器、反滲透、超過濾及蒸餾。中國及美國現(xiàn)行版藥典中，對純化水尚沒有控制內(nèi)素的標準，但在歐洲藥典 2020 增補版中，已作出了“細菌內(nèi)毒素低于”的規(guī)定，這意味著對制藥用水內(nèi)毒素的控 制將會更加嚴格。至于對注射用水，中國藥典和歐美藥典對細菌內(nèi)毒素的控制標準已完全一致。現(xiàn)擬對制藥用水系統(tǒng)去除熱原常見的方法作一簡單介紹。 反滲透 反滲透膜的孔徑最小，按其阻滯污染物（包括熱原）的分子量大小計，一般在100~200 之間。由于熱原的分子量在 5 104以上，其直徑大小一般在 1~50μ m之間，因此能被有效去除。美國藥典將反滲透作為注射用水的生產(chǎn)方法，意味著反滲透技術在去除熱原方面的成熟。 超過濾 微孔濾膜過濾有某種去除熱原的功效。它利用篩分、靜電吸附、架橋，利用微孔濾膜攔截直徑比較大的那一部分 熱原物質。應當指出，這種去除是很不完全的，直徑比較小的熱原物質會通過 m的微孔濾膜，微小的熱原可以透過 m 的濾膜，最小的熱原體可以穿透所有的微孔濾膜，污染水體。由于熱原分子量越大，致熱作用就越強，因此利用微孔濾膜進行除菌過濾時，客觀上可能會起到某些截留熱原的積極作用，但它不能作為去除熱原的可靠方法而單獨使用。 其實，超過濾（ utra filtration 俗稱超濾）、微過濾（ micro filtration 俗稱微濾）和反滲透均屬于膜分離技術，它們之間各有分工，但并不存在明顯的界限。超濾 膜孔徑大的一端與微孔濾膜相重疊，小孔一端與反滲相重疊。從非勻質超濾膜電子掃描圖可以看到，超濾的過濾介質具有類似篩網(wǎng)的結構，而過濾僅限于濾膜的表面。 與反滲透不同，超濾不是靠滲透而是靠機械法分離的，超濾過程同時發(fā)生三種情況：被分離物吸附滯留 —— 被阻塞或截留在膜的表面，并實現(xiàn)篩分。超濾膜的孔徑大致在 ~1μ m 之間，細菌的大小在 ~800μ m 之間，因此用超濾膜可去除細菌。然而，對人體致熱原效應的熱原分子量為 80 萬 ~100 萬，自然存在的熱原群體是個混合體，小的一端僅為 103μ m，因此，用以截留熱原的超 濾膜的分子量級需小至1 萬 ~8 萬，方能有效去除熱原。以下舉了不同型號和規(guī)格的過濾器去除熱原的效果。表 中溶液細菌內(nèi)毒素量為 1μ g/ml，濾膜的規(guī)格分別以名義孔徑和分子量表示。 表 不同方式過濾后細菌內(nèi)毒素的濃度 中國最大的管 理 資料下載中心 (收集 \整理 . 大量免費資源共享 ) 第 15 頁 共 29 頁 樣品成分 濾液中細菌內(nèi)毒素的濃度 PVDF PVDF 聚砜 聚砜 聚砜 m孔徑 m孔徑 1000000 分子量 100000 分子量 10000 分子量 水 1000 鹽水 1000 氯化鎂 — — 乙二胺四乙酸 — 1000 — 脫氫膽酸鈉 — — 1000 10 脫氫膽酸鈉 +EDTA — — 1000 1000 超濾與微孔過濾的方式不同。微孔過濾為靜態(tài)過濾，將溶液攪拌，以消除濃差極化層；超濾則是動態(tài)過濾，濾膜表面不斷受到流動溶液的沖刷，故不易形成濃差極化層。 反滲透、超濾、微孔膜過濾有其相似之處，它們都是在壓差的驅動下，利用膜的特定性能將水中離子、分子、膠體、熱原、微生物等微粒分離，但它們 分離的機理及對象有所不同。上表列出了這類膜的孔徑以及被截留物質的粒度范圍。從表中可以看出，反滲透膜只允許 1nm 以下的無機離子為其主要分離對象，故有良好的除鹽作用，而超濾、微孔膜過濾并無除鹽性能。 吸附法除熱原 使用吸附的方法也可以有效的去除熱原，常用的材料是活性炭、陰離子交換樹脂、硫酸鋇、石棉等。 24 版美國藥典收載了活性炭、大分子