生物負荷：制藥與醫(yī)材安全的關鍵角色

生物負荷 （Bioburden），也稱為生菌數(shù)或負荷菌，通常指的是產(chǎn)品、原材料或表面上存在的活體微生物總數(shù)量 （如細菌、真菌、病毒等）。 它能有效評估和控制產(chǎn)品的微生物含量，不僅是確保產(chǎn)品品質的基石，更是保障患者與消費者安全的關鍵。

內(nèi)容大綱

為什么生物負荷測試很重要？

生物負荷測試 （Bioburden testing），又稱為生菌數(shù)測試 （total viable count， TVC） 或微生物限量（度）測試 （microbial limit testing），是制藥與醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中關鍵的品質控制過程 （quality control， QC），用于偵測及量化產(chǎn)品在滅菌前的活體微生物含量，能夠反映原料品質、生產(chǎn)流程潔凈度、污染控制狀況，并作為制定滅菌參數(shù)及驗證滅菌效果的依據(jù)。

全球主要法規(guī)機構，如美國食品藥品監(jiān)督管理局 （FDA） 和國際標準化組織 （ISO），都明確要求需執(zhí)行生物負荷測試。 例如：

• ISO 11737-1：被廣泛用作醫(yī)療器械的生物負荷測試標準，并被歐盟醫(yī)療器械法規(guī) （EU MDR） 和 美國食品藥物管理局 （FDA 510 （k）） 認可為共識標準。
• 美國藥典USP <61>， <62>， <1115>：涵蓋非無菌產(chǎn)品 （nonsterile products） 微生物限度與控制策略。

生物負荷測試被廣泛應用于醫(yī)療器械、制藥、生物制劑和食品與保健品等高風險產(chǎn)業(yè)，做為確保產(chǎn)品安全與合規(guī)的關鍵步驟。

生物負荷測試一般在*終滅菌程序 （terminal sterilization） 前、或在無菌制程 （aseptic processing） 中「無菌過濾或充填步驟」前進行。 測試結果所反映的微生物含量，即為整體制程潔凈度的指標。 因此，生物負荷測試被視為制程潔凈驗證與污染控制策略中的關鍵步驟，其代表意義如下：

• 滅菌策略設定：
  微生物的數(shù)量及類型會直接影響*終滅菌的有效性。 如果生物負荷過高，即使按照標準流程進行滅菌，也可能無法完全殺死所有微生物。 因此，生物負荷水平越低，產(chǎn)品越容易滅菌。
• 品質管理及控制：
  透過定期監(jiān)測生物負荷水平能確認制程潔凈度是否穩(wěn)定、指出制程中的破口，并且使*終產(chǎn)品的微生物含量符合規(guī)范范圍內(nèi)。
• 風險評估：
  生物負荷有助于評估產(chǎn)品對患者或消費者的潛在感染風險。 特別是醫(yī)療器械，若無法有效控制生物負荷，可能導致醫(yī)療相關感染（Healthcare-associated infections，HAIs）。 其特性分析有助于了解內(nèi)毒素 （endotoxin） 的存在，即使滅菌成功，部分細菌仍會釋出內(nèi)毒素，對患者健康造成潛在風險。
• 法規(guī)要求：
  許多國家和地區(qū)的法規(guī)，例如 ISO 11737-1，都要求醫(yī)療器材和藥品制造商定期進行生物負荷測試，以符合相關的質量和安全標準。

生物負荷的來源是什么？ 如何控制負荷菌 （bioburden control） ？

微生物（microbial）可通過多種管道進入產(chǎn)品或原料中。 從原物料、人員、設備，乃至整個制造過程，都必須透過嚴格監(jiān)控，使滅菌程序發(fā)揮*功效，制成使用安全無虞的產(chǎn)品。

常見的生物負荷來源及控制方式如下表所示：

常見的生物負荷試驗流程及方法？

1. 收集樣品與處理：
依檢品之物理特性選用適用的前處理方式，取得待測檢液。 若無適用方法，則應建立適當之替代序程。

2. 選擇適合的測試方法：
為了量化負荷菌，目前主流有四種定量分析方法，包含微孔濾膜過濾法 （Membrane Filtration Method）、傾注培養(yǎng)法 （又稱混合稀釋法，Pour Plate Method）、表面涂布法 （又稱涂抹法，Spread Plate Method） 以及多重試管法 （又稱*確數(shù)法， Most-Probable-Number， MPN），請根據(jù)檢液特性選用適合的測試方法：

* 一般認為多重試管法 （MPN） 是*不準確的方法，因此本法僅于無其他方法適用時才予選用。

3. 結果判定：
根據(jù)試驗結果判定產(chǎn)品是否符合法規(guī)標準，或用以評估*終滅菌所需之水平。

其中，微孔濾膜過濾法不僅是*常見的生物負荷檢測方法之一，也可以移除檢體中的干擾物質。 若待測樣品中含有抑制微生物的生長與繁殖的成分，如*劑（antimicrobial agent）或其他具抑菌活性（antibacterial activity）的成分，可能會導致檢測結果出現(xiàn)偽陰性（即樣品中實際存在微生物，但因生長受抑制而未被檢出）。 因此，當檢體特性適合以微孔濾膜過濾法作時，該方法常被視為進行生物負荷試驗的*技術。 其方法是將檢液通過0.45μm的濾膜，捕捉大于孔徑的微生物，再將濾膜轉置至適當培養(yǎng)基中培養(yǎng)，觀察菌落生長情形。

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「生物負荷試驗」與「無菌試驗」的差異？ 

生物負荷試驗 （bioburden testing） 與無菌試驗 （sterility testing） 是醫(yī)療器械和制藥行業(yè)中，確保產(chǎn)品無菌性的兩個不同但相關的測試，其目的、執(zhí)行時機和方法有所不同。

總體而言，生物負荷試驗是預防性和工藝控制的工具，用以了解和管理產(chǎn)品在滅菌前的微生物含量信息; 而無菌試驗則是驗證性和質量保證的工具，目的為確認*終產(chǎn)品在經(jīng)過滅菌處理后是否符合無菌要求

延伸閱讀：無菌試驗

國內(nèi)外相關規(guī)范

生物負荷的試驗與結果判讀須依據(jù)國際標準進行，以確保結果的準確性。 國際間常見標準包含：
ISO 11737-1、美國藥典 USP<61>、USP<62>、USP <1229.3>，以及藥品優(yōu)良制造規(guī)范 GMP （Good Manufacturing Practice） 等。 除了上述國際規(guī)范外，中國臺灣亦有本國標準及指導文件可參考，如'中華藥典'、行政院頒布之'無菌作作業(yè)指導手冊'等，提供實務作與符合稽查要求的參考依據(jù)。

值得注意的是，微生物限度會依產(chǎn)品類型、使用途徑與滅菌方式不同而有所變動。 產(chǎn)品若為非滅菌品，則必須證明其生物負荷處于可接受范圍，避免對人體造成危害。

應用

• 醫(yī)療器材產(chǎn)業(yè)：如手術刀片、導管、縫線、人工關節(jié)等
• 制藥產(chǎn)業(yè)：無菌注射劑、藥品原料、生物制劑 （疫苗、抗體、細胞*產(chǎn)品） 等
• 食品產(chǎn)業(yè)：食品廠環(huán)境監(jiān)控、水樣監(jiān)測等
• 化妝品：產(chǎn)品原料

參考文獻

• Fundamentals of Bioburden testing, MERCK
• ISO 11737-1: Sterilization of health care products – Microbiological methods – Part 1: Determination of a population of microorganisms on products
• Somethin’ Buggin’ Ya? Get the Basics of Bioburden Testing, Sartorius
• Regulatory Standards for Sterility Testing, Sartorius
• USP <61> MICROBIOLOGICAL EXAMINATION OF NONSTERILE PRODUCTS: MICROBIAL ENUMERATION TESTS
• USP <62> MICROBIOLOGICAL EXAMINATION OF NONSTERILE PRODUCTS: TESTS FOR SPECIFIED MICROORGANISMS
• USP <1115> BIOBURDEN CONTROL OF NONSTERILE DRUG SUBSTANCES AND PRODUCTS
• USP <1229.3> Monitoring of Bioburden
• 中華藥典 （7001） 無菌試驗法
• 中華藥典（7007）非無菌產(chǎn)品微生物檢驗
• 食品廠環(huán)境的微生物監(jiān)控，臺美檢驗
• 無菌作作業(yè)指導手冊，民96，行政院衛(wèi)生署