作者：苗述（梅特勒－托利多） 来源：蒲公英
【导读】在纯化水和注射用水系统检测微生物负荷的方法，目前往往通过培养的方法来实现，而这种方法往往耗时并且非常容易出错。随着光谱技术的发展，现在有一种准确的、连续的、在线方式用于监测只要用水中的微生物和颗粒物污染情况。
《新技术：水系统微生物可以在线检测了》
日益激烈的竞争、专利的有效期和法规上的改变给予了制药企业前所未有的压力和紧迫感。这些紧迫感使得监管机构和制药企业越来越多的去关注先进的生产方式，它们可以在提高生产效率的同时兼顾产品质量。
FDA过程分析技术（PAT）、EMA的在线放行指南、ICH Q8-10等等，都为励志于提高生产效率的企业提供机会。然而这并不让人感到意外，因为现在越来越多的企业利用连续分析技术，从而快速的检测出超标情况，并且减轻了分析人员的工作负担。
实时微生物监控的要求
确保纯化水和注射用水符合标准对制药企业而言是至关重要的事情。目前，在线分析设备在监控电导率和总有机碳（TOC）上扮演了重要角色。然而，由于在微生物污染方面缺少测量设备，这一关键的检测项目一直都依赖于实验室培养法。正因为这种现状，导致微生物负荷超标的结果只有在数天后才能被发现。
更有甚者，手工取样以及数量繁多的使用点，常常会导致非常高的假阳性结果。对于这些假阳性结果的调查既费时，成本又高，有些企业估计每次调查需要花费5000-18000美元。
通常，对于生产车间，用水点数量很多，一些用水点的监测频率只有一个月数次。这样很难判断其微生物限度情况，并且发现之后也很难补救，而且检测结果仅代表很小的样品体积在某一时间点的状态，缺乏普遍性。
制药企业非常欢迎在当下发展起的对微生物限度检测的新方法从而逐步替代依赖于培养的传统方式。检测技术，例如PCR，比传统的实验室方法速度快了很多，但是它需要染色剂和其他试剂对水样进行处理，所以没办法在线使用。
制药企业工作组支持在线检测
2011年，FDA发布了《FDA高级法规技术》，其中FDA支持发展科学、快速的方法去检测、辨别、计算微生物污染并在评估产品无菌性的过程中验证其适用性。
在认清了制药企业对在线微生物检测设备的要求之后，一个由7家有主导地位的制药公司组成的工作小组（OWBA）于2013年成立。他们的目标就是为开发新型微生物检测手段的设备供应商提供指导，以保证新的设备满足企业和法规的要求。
“在线水系统微生物负荷检测设备的开发和应用将改善水系统的日常操作，降低成本并且保证水的质量。”OWBA认为制药企业可以通过在线实时微生物检测系统，从如下几个方便得到好处：
1. 通过降低实验室的工作，达到减少耗材，降低成本的目的。
2. 对微生物水平出现的问题，减少调查频率，提高响应速度。
3. 通过实时监控更好的把控生产环节和产品质量。
4. 可以即时对配制用水进行放行。
5. 在确认系统运行状态过程中减少消毒周期。
OWBA同时又对系统提出了其他的要求，比如设备灵敏度的确认，检测标准等问题。
光谱学的前沿技术
由激光介导的荧光技术（LIF）可以作为符合工业需求的检测微生物负荷的手段。所有的微生物都会进行新陈代谢（如，NADH，核黄素）来进行生长。这些新陈代谢的产物在被适当波长的光照射后会产生荧光。LIF就是通过这种现象来判断微生物，并且非常灵敏。使用LIF对空气进行检测的技术已经存在了很长时间，而现在随着科技的发展，这种技术可以运用到水中微生物的检测上。
微生物实时监测系统
梅特勒-托利多公司的7000RMS是一种在线的分析设备用于实时监测制药用水系统中的微生物。它就是运用LIF技术来检测微生物污染情况，并且不需要任何耗材和试剂。而且这台设备还可以用于检测水系统中，可能由于过滤器、O型圈等组件释放出来的微粒。
将这台设备与管路的取样口相连。一个能释放405nm的激光光源将对取样池进行照射，从而激发样品中微生物的代谢产物并使其发出荧光，这些荧光将会被一个电子元件探测到。同时，由于光线照射到颗粒物上会进行反射，这些反射光线也将会被另一个电子元件检测到，通过米氏散射原理，来测量颗粒物的大小。这两个检测通道的结果将会被系统记录下来并且通过运算，来进行判断。
大部分的颗粒物是不会产生荧光的，但是有一些会，比如聚合物，所以就会有一个风险，这些聚合物会不会被当成微生物呢？由于7000RMS利用双通道检测样品，通过其内部的算法，可以非常准确的进行区分。
更低的风险，更高的过程控制
“USP制药用水”建议制药用水系统应该定期监控从而确保系统处于可控状态，并能持续产出符合要求的制药用水。通则规定，监控设备必须连续有效，从而存储历史数据用于检查。随着时间的推移，趋势分析可以作为环路维护的依据。
7000RMS所提供的实时数据和历史记录可以快速的标识目前水系统是处于什么状态。在各个使用点上的使用以及对分配系统样品的检测，可以快速的确定问题所在并且供技术人员提供快速的相应措施。
7000RMS可以有效的降低风险，提高过程控制，大大减低操作成本。一家拥有8套制水系统的企业，采购了10台7000RMS，在一年内就可以收回成本。
总结
PAT和QBD理念的介入，以及越来越多的制药企业对实时监控手段的认可，促使更多的制药企业进行仪器化改革来减少对传统离线培养手段的依赖。
快速微生物检测技术具有很大的发展潜力。快速的响应，可以直接缩短产品的上市时间，并且加深企业对过程控制的理解。先进的LIF技术也促成了梅特勒-托利多公司7000RMS产品的诞生，为用户水系统提供可以在线实时准确的监控设备，从而有助于提高产品的质量控制，降低生产成本。
参考文献
(1)"Advancing Regulatory Science at FDA- A Strategic Plan: August 2011"
(2)"Novel Concept for Online Water Bioburden Analysis: Key Considerations,Applications and Business Benefits for Microbiological Risk Reduction"American Pharmaceutical Review, May/June 2013
