SterStar系统_电子束辐射技术在医药行业的新应用

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1、SterStar系统：电子束辐射技术在医药行业的新应用仲小燕梁毅中国药科大学医药产业开展研究中心 , 江苏南京 210009摘要讲述 SterStar 系统在医药产业的应用。由 Linac Technologies 公司研制的 SterStar 系统是一种利用了电子束辐射技术的消毒系统，它可以用来对即将进入无菌区的产品的外外表进行消毒以降卑微生物污染风险。此系统的优势在 于它能够实现产品的大量的、连续的、无菌的转移。关键词电子束辐射技术；电子束；灭菌； GMP中图分类号： TQ460.5文献标识码： A文章编号： 1008-455X(2021) 03-0032-03SterStar Syste

2、m: New Application of E-beam Irradiation Technology inPharmaceutical IndustryZhong XiaoyanLiang Yi(Research Center of Pharmaceutical Industry, China Pharmaceutical University Nanjing, 210009)Abstract: The application of SterStar in pharmaceutical industry was described in this article. SterStar deve

3、loped by LinacTechnologies Company is a sterilizing system using e-beam irradiation technology. It can be applied to sterilize the outer surface of the products which is entering the sterile zone so as to decrease the risk of biological contamination. The advantage of this system is to realize large

4、 amount of, continuous and sterile transmission of the products.Keywords: e-beam irradiation technique; electronic bean; sterilization; GMP在 医 药 行 业 中， 经 常 涉 及 到 将 药 品 或 医 疗 器械转移到无菌区进行处理，这就要求它们在转移到 无 菌 区 之 前 就 要 经 过 灭 菌 以 减 少 其 将 微 生 物 带 到 无 菌 区 的 风 险。 目 前 进 行 灭 菌 的 方 法 主 要 有 干 热 灭菌隧道、紫外消毒、快速传递系统 (r

5、apid transfer systems， RTP)、H2O2 等 传 统 方 法。 这 些 方 法 只 适 用 于 耐 热、 耐 高 压、 耐 腐 蚀 的 材 料， 例 如： 玻 璃。 而且这些方法不能保证灭菌效果到达要求，不能进 行连续、大量运输。为了到达 GMP 要求，减少药品或医疗器械在无 菌运输过程中的微生物污染风险，Linac Technologies 公司研制了一种利用多元低能电子束辐射进行外表 处理的系统SterStar 系统。这个系统不仅可以保 证灭菌效果，无残留，它的优势更在于能够连续不 间断地进行运输，处理量很大，不引起被处理的产品质量和外观变化，并且整个系统都由电脑控

6、制，进行实时监视，灭菌效果符合 FDA 和欧洲标准。 目前，SterStar 系统主要应用在注射器灭菌的无菌转移中装有注射器的塑料包装盒经过电子束 扫描后进入无菌区。本文以此为例，讨论 SterStar 系 统在此过程中的具体应用。1灭菌原理大量的研究证明 , 电子束辐射处理能够有效地 杀灭一些产品中的污染微生物 , 特别是一些致病菌， 如：大肠杆菌、沙门氏菌等。一般认为，微生物存 活 率 少 于 10-6 时， 即 达 到 灭 菌 效 果。Theo Sadat 和 Thomas Huber 通 过 实 验 证 明， 在 辐 射 剂 量 不 低 于25kGy 时，SterStar 系统能到达理

7、想的灭菌效果，“理 论上，此设备上可能存在的微生物数会少于 10-6。 在辐射工业中，因为短小杆菌的耐辐射能力强，所 以它常用来做为辐射灭菌指示剂。实验结果显示， 被辐射过的短小杆菌指示剂不能生长，但是阳性对 照品可以生长。2系统介绍SterStar 系统应用了电子束辐射技术进行物体的收稿日期 ：2021-02-09作者简介 ：仲晓燕1986-，女，硕士研究生。研究方向为药品质 量管理与监督。Tel ：025-87736311 E-mail: ly606sohu Pharmaceutical & Engineering Design 2021, 31(3)外表灭菌处理。这个系统对即将进入无菌区

8、的容器的外表进行灭菌，然后转移到无菌区，以保证容器 的外外表不对无菌环境产生任何微生物污染，从而 保证平安无污染。SterStar 系统由 3 个子系统组成，包括：电子束 辐射系统、自动传输系统、臭氧真空系统和消毒系统。 其中，电子束系统是产生电子束，在加速器作用下 辐射到产品上对产品进行灭菌的系统。自动传输系 统控制运输带的转运速度，从而控制产品暴露在电 子束下的时间。臭氧真空系统与消毒系统是与无菌 区相联系的系统，并利用层流引起压差将产生的臭 氧排出体系，并且可利用 H2O2 对整个装置内部进行 消毒。SterStar 系统的结构布局如图 1：能有效的防止电子束外泄，保护操作人员的平安。铅

9、合金的内外两面都用不锈钢进行包裹，方便清洁 消毒以到达 GMP 要求的洁净程度。2.3电子束辐射系统SterStar 系统里使用的是 KeVAC 加速器，每个 加速器的底座尺寸约为 4040 cm，高度 80 cm( 图 3)。 KeVAC 加 速 器 能 够 产 生 200 KeV、3.5 mA、700 W 的电子束流，扫描宽度为 20cm。为了不遗漏产品的 边缘，确保能扫描到包装盒外表的每个地方，采用 了特殊的正弦轨迹的扫描路线。图 3 KeVAC 加速器加 速 器 产 生 的 辐 射 剂 量 是 稳 定 的， 为 25kGy， 这个剂量不仅能够渗透到塑料包装材料里几个毫米， 使微生物个数

10、减少到 6-log，符合灭菌要求，而且又 缺乏以穿透塑料包装材料，不能到达里面的注射器。 所以，在使用这个剂量的时候，包装盒里不产生臭氧， 也不会造成注射器的着色。为了能够全面扫描到包装盒的每个面，此装置 使用 3 个加速器图 4，他们之间的角度为 120， 这样，就形成了一个电子束“屏障。当包装盒通过 “屏障时，电子束从三个方向立体扫描，确保每个 外表都到达灭菌效果。每个加速器都有单独的高压电源。三个加速器 的用电功率为 4kW，需要一个 400V、50/60Hz 的三 相电源。系统采用水冷，流量为 120 L/h。2.4自动传输系统SterStar 的传输系统使用了两个独立的传输带， 分别

11、位于电子束“屏障的两侧，两个传输带之间 相距 5cm。包装盒在穿越电子束屏障时，跨越了两图 1 SterStar 系统的装置布局2.1根本介绍SterStar 系统底面尺寸大约为 34 m，高约为 2.8 m，占地面积 12 m2图 2。另外，还配备有高压电 源和一个尺寸为 2.20.62.1 m 的电箱，电箱里面 装有监视控制屏幕，最远可以装在离主系统 10m 的 地方。整个装置重量到达 6 t。图 2SterStar 系统平面图2.2防护装置整 个 装 置 外 围 用 一 层 1.5cm 厚 的 铅 合 金 包 裹，2021年 第31卷 第3期 6月20日出版医 药 工 程 设 计 33P

12、harmaceutical & Engineering Design 2021, 31(3)2.6软件系统SterStar 系 统 装 备 了 可 编 程 序 控 制 器 (programmable logical controller，PLC), 用 来 控 制 加 速器参数、传输系统和辅助设施。基于 RS View 的 软件系统用来处理来自 PLC 的数据包括电子束扫 描 宽 度、 加 速 器 真 空 度、 传 输 速 度 和 其 他 参 数， 如：温度传感器数据和来自高压控制台的参数加 速器的电压、电流、扫描信息。这个软件的设计符 合 FDA 的要求，设有密码保护和批平安报告备份、 数据

13、可追溯，数据记录不易被改动。此软件系统符 合欧盟的电子系统平安标准 (CE mark)，并且通过了21 CFR Part II 的认证。3更加满足 GMP 标准SterStar 系统操作简单。对操作人员培训两天， 维修人员培训三天后就能进行生产操作。在控制屏 幕上按下“Production Start按钮，机器进入准备状 态，工作人员选择速度，然后按下按钮 “ON，自 动程序就开始工作了。整个系统不产生任何污染物 质，设置了有效的防辐射保护设施，不对环境产生 危害，到达绿色环保要求。SterStar 电 子 束 辐 射 表 面 处 理 系 统 的 一 个 优 势 是：它是一个连续不间断的处理系

14、统，在单位时间 中的处理量更大。在实际生产应用中，每小时可以 处理 36000 支注射器。电子束不对被处理产品的理 化性质产生任何影响，适用于各种无纺材料。个传输带之间的缝隙，不形成交叉污染，保证没有污染被带入无菌区。传输装置所有的部件都用耐 X 射线、耐臭氧的不锈钢制成，可以经受住辐射、臭 氧和双氧水。传输系统的马达安装在屏蔽装置的外 面，不对传输隧道产生污染。传输管道的内壁由不 锈钢覆盖，经过清洁后能到达 D 级洁净程度。图 4 多个加速器的布局图传输的运行速度由软件系统控制，根据不同的 处理量和暴露在电子束下的时间选择不同的速度。2.5臭氧真空系统和消毒系统 传输隧道与外界保持负压，防止

15、产生的臭氧泄露。隧道内装置有气压计、风扇、HEPA 过滤器和气密性 活塞，隧道的进口与入口处均有盖子以保持隧道清洁。 当系统内产生臭氧时，由无菌区传来的层流空气使隧 道内部产生压差，将臭氧排出隧道。图 5SterStar 系统进行消毒前，将所有阀门、臭氧真 空系统和传输隧道入口关闭，与无菌区形成一个封 闭的空间。臭氧由无菌区传输到此系统，灭菌过程 大约进行 3 h。在此过程中，运行传输系统，使传输 系统的每个部件都能灭菌。参考文献：1SterStar system: continuous sterile transfer by e-beam. DidierMorisseau, Fiona Ma

16、lcolm. Radiation Physics and Chemistry, 71 (2004) 553556.A new e-beam application in the pharmaceutical industry. Theo Sadat, Fiona Malcolm. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 240 (2005) 100104.E-Beam-a new transfer system for isolator technology. Theo Sadat, Thomas Huber, Radiation. Physics and Chemistry, 63 (2002), 587589.电子束辐射技术应用研究及开展前景 杜方岭，王志芬，王守经， 胡鹏，张奇志，山东农业科学 122021， 102-104.Linac Technologies 公司网站 linactechnologies .2345图 5 气流图34 医 药 工 程 设 计2021年 第31卷 第3期 6月20日出版