浅谈医疗器械控制生物负载的重要性

张悦 沈以凌 李梦媛 北京市射线应用研究中心 （北京 100015）

内容提要： 医疗器械上/内的微生物数量和种类在医疗器械设定灭菌参数和日常质量控制中具有重要意义。文章介绍了生物负载在医疗器械辐照灭菌确认过程和日常质量控制中的重要性。

多年来，在医疗器械质量控制方面针对灭菌前后产品的微生物检验通常把重点放在无菌检验上，忽视了对产品的生物负载检测。其实，许多产品的灭菌参数都是依据其生物负载数据的情况来确定的。因此，对于常规生产后的产品，在灭菌前应进行生物负载检测。如果生物负载检测结果不合格，企业可以对产品暂停灭菌，针对问题查找原因，例如：寻找引入微生物的源头。可如果忽视了对生物负载的控制，不但会影响灭菌参数的设定，还可能对产品的灭菌质量造成重大影响。对企业来说，这不仅造成了经济损失，还给查找问题原因的工作带来了困难。因此，对医疗器械生物负载进行合理的、有针对性的控制是十分重要的[1]。

1.生物负载在产品辐照灭菌确认过程中的重要性

1.1 建立灭菌剂量

在开展产品辐照灭菌确认过程中，需要完成的一项重要工作就是“建立灭菌剂量”[2]。对于建立灭菌剂量来说，进行这项工作的首要环节是对企业的所有产品划分产品族。划分产品族主要根据产品中或产品内存在的微生物数量和类型。要充分考虑：原料的性质和来源，产品的构成，产品的设计和尺寸，生产过程，生产设备，生产环境，生产地址等因素对生物负载变化造成的可能影响。只有在产品生物负载的数量和种类相似时，才能归于一个产品族。

其次，需要在产品族中确定一个代表产品，用于完成建立灭菌剂量实验。那么，代表产品的确定仍然要依据产品上生物负载的数量和种类。要充分考虑以下因素：生物负载中微生物的数量，微生物存在的环境，产品的尺寸，产品的组件数量，产品的复杂程度，生产过程中的自动化程度，生产环境。通常采取评估产品族中每个产品的生物挑战的方式，由于微生物种类反映了其对辐射的抗力，须结合上述因素，同时对产品上的微生物数量和种类进行评价，选取生物负载挑战最大的产品作为代表产品。

确定代表产品后，依据ISO 11137-2:2013，结合代表产品的平均生物负载水平，选取合适的剂量建立的方法。若实验结果符合标准要求，可确定此产品族所需无菌保证水平对应的灭菌剂量。建立灭菌剂量实验中用于获得验证剂量的生物负载值，可作为此产品族的生物负载限值，用在产品的日常质量管理中。

1.2 灭菌剂量持续有效性的证明

建立灭菌剂量实验完成后，要在规定周期验证灭菌剂量是否持续有效。灭菌剂量持续有效性的证明方式有两种：方式一，确定生物负载以监视与生物负载规定限度相关的产品中存在的微生物数量；方式二，执行灭菌剂量审核以监视产品上的生物负载的辐射抗力。

针对方式一，需结合产品的平均生物负载水平、剂量建立的方法以及产品批的时间间隔，确定生物负载检测的频率。如果生物负载的检测结果超过建立灭菌剂量时的生物负载限值，且检测结果真实有效，则须立即进行灭菌剂量审核。针对方式二，开始确定灭菌剂量审核的频率时，可以选择3个月为剂量审核间隔，也可以依据生物负载限值、生物负载的数量和种类、生物负载的微生物抗力等因素确定剂量审核的最初的时间间隔。如果要延长剂量审核的周期，需要满足的条件之一就是：完成至少每3个月1次的生物负载检测，以及生物负载的特征描述，用这些数据证明在生物负载范围内的生物负载的稳定性。

因此，不难看出，生物负载的结果不管是在建立灭菌剂量实验中，还是在证明灭菌剂量持续有效性的实验中，均起着不可替代的作用。

2.生物负载在日常质量控制中的重要性

生物负载是指由多种微生物污染源所产生的微生物的总和，这些微生物污染源包括原材料、部件的制造、组装过程、制造环境、组装/制造辅助手段（例如：压缩气体、水、润滑剂）、清洁过程和成品的包装[3]。生物负载可用于许多方面的监测，例如：灭菌过程的确认与再确认；制造过程控制的常规监测；原材料、部件或者包装的监测；清洗过程效率的评估；总体的环境监测。企业可以根据自身的实际情况，在不同生产环节，设定不同的生物负载监控点，不仅可以对目前各个生产环节和成品的质量控制情况进行监测，便于查找问题原因，还可以积累大量数据，指导后续的质量控制工作。

对于医疗器械产品，在收集到足够数量的生物负载数据后，可以运用休哈特控制图的原理，帮助做好质量控制[4]。医疗器械生物负载多以定量数据为主，以正态分布为数学模型的控制图在生物负载数据统计中是较为常用的控制图。以平板计数的方法检测生物负载可以使用正态分布控制图描述生物负载的变化趋势，例如：随季节影响发生的变化[5]。通过大量的生物负载数据的积累，可以绘制出更为有效的控制图，结合控制图的判异准则，能够用于常规产品批灭菌前的微生物指标监控。同时，还可以依据控制图中的均值、控制限等结果，选取生物负载水平适宜的产品，开展建立灭菌剂量实验。参见EJ/T 1243-2017《医疗器械辐射灭菌 确认辐射灭菌剂量的生物负载数据分析方法》。

因此，有效地开展生物负载检测，合理地选取生物负载数据，对产品的质量保证是十分重要的。

3.关注产品上微生物种类的重要性

对生物负载检测的结果，通常关注的是微生物的数量，而忽视了对微生物种类的分析。在ISO 11737-1:2018中，有具体条款要求生物负载的微生物鉴定[6]。

微生物的种类反映了其对辐射的抗力。如果企业没有对微生物种类进行控制和监测，一旦产品上或内的微生物种类发生了改变，将有可能导致原先设定的灭菌参数失效，直接影响产品的灭菌质量，企业需要重新建立灭菌剂量。但如果企业对微生物的种类进行了有效地监控，会起到很好的预警作用。一旦发现产品上或内的微生物种类发生了改变，企业就可以根据实验结果进行追溯，找到引入新的微生物种类的操作环节，加以整改和控制，避免对产品的灭菌质量造成重大影响。

4.小结

综上所述，有效控制生物负载对保证医疗器械的最终灭菌质量起到了十分重要的作用。虽然目前仍有许多企业忽视了对产品生物负载的控制，或者有的企业只关注产品上微生物的数量，忽视了对微生物种类的监控。但是，近年来随着医疗器械监管要求以及生物负载检测标准普及程度的不断提升，已经有不少医疗器械企业意识到生物负载的监控在产品的质量控制过程中发挥了极其重要的作用，相信今后会引起更多的医疗器械企业的关注和重视，为产品的灭菌质量给予保证。