生物負(fù)荷：制藥與醫(yī)材安全的關(guān)鍵角色

生物負(fù)荷 （Bioburden），也稱為生菌數(shù)或負(fù)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(xì)菌、真菌、病毒等）。 它能有效評(píng)估和控制產(chǎn)品的微生物含量，不僅是確保產(chǎn)品品質(zhì)的基石，更是保障患者與消費(fèi)者安全的關(guān)鍵。

內(nèi)容大綱

為什么生物負(fù)荷測(cè)試很重要？

生物負(fù)荷測(cè)試 （Bioburden testing），又稱為生菌數(shù)測(cè)試 （total viable count， TVC） 或微生物限量（度）測(cè)試 （microbial limit testing），是制藥與醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中關(guān)鍵的品質(zhì)控制過(guò)程 （quality control， QC），用于偵測(cè)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(zhì)、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(yàn)證滅菌效果的依據(jù)。

全球主要法規(guī)機(jī)構(gòu)，如美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局 （FDA） 和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 （ISO），都明確要求需執(zhí)行生物負(fù)荷測(cè)試。 例如：

• ISO 11737-1：被廣泛用作醫(yī)療器械的生物負(fù)荷測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，并被歐盟醫(yī)療器械法規(guī) （EU MDR） 和 美國(guó)食品藥物管理局 （FDA 510 （k）） 認(rèn)可為共識(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
• 美國(guó)藥典USP <61>， <62>， <1115>：涵蓋非無(wú)菌產(chǎn)品 （nonsterile products） 微生物限度與控制策略。

生物負(fù)荷測(cè)試被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、制藥、生物制劑和食品與保健品等高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)，做為確保產(chǎn)品安全與合規(guī)的關(guān)鍵步驟。

生物負(fù)荷測(cè)試一般在*終滅菌程序 （terminal sterilization） 前、或在無(wú)菌制程 （aseptic processing） 中「無(wú)菌過(guò)濾或充填步驟」前進(jìn)行。 測(cè)試結(jié)果所反映的微生物含量，即為整體制程潔凈度的指標(biāo)。 因此，生物負(fù)荷測(cè)試被視為制程潔凈驗(yàn)證與污染控制策略中的關(guān)鍵步驟，其代表意義如下：

• 滅菌策略設(shè)定：
  微生物的數(shù)量及類型會(huì)直接影響*終滅菌的有效性。 如果生物負(fù)荷過(guò)高，即使按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行滅菌，也可能無(wú)法完全殺死所有微生物。 因此，生物負(fù)荷水平越低，產(chǎn)品越容易滅菌。
• 品質(zhì)管理及控制：
  透過(guò)定期監(jiān)測(cè)生物負(fù)荷水平能確認(rèn)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：
  生物負(fù)荷有助于評(píng)估產(chǎn)品對(duì)患者或消費(fèi)者的潛在感染風(fēng)險(xiǎn)。 特別是醫(yī)療器械，若無(wú)法有效控制生物負(fù)荷，可能導(dǎo)致醫(yī)療相關(guān)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(xì)菌仍會(huì)釋出內(nèi)毒素，對(duì)患者健康造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。
• 法規(guī)要求：
  許多國(guó)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(jìn)行生物負(fù)荷測(cè)試，以符合相關(guān)的質(zhì)量和安全標(biāo)準(zhǔn)。

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

微生物（microbial）可通過(guò)多種管道進(jìn)入產(chǎn)品或原料中。 從原物料、人員、設(shè)備，乃至整個(gè)制造過(guò)程，都必須透過(guò)嚴(yán)格監(jiān)控，使滅菌程序發(fā)揮*功效，制成使用安全無(wú)虞的產(chǎn)品。

常見(jiàn)的生物負(fù)荷來(lái)源及控制方式如下表所示：

常見(jiàn)的生物負(fù)荷試驗(yàn)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(cè)檢液。 若無(wú)適用方法，則應(yīng)建立適當(dāng)之替代序程。

2. 選擇適合的測(cè)試方法：
為了量化負(fù)荷菌，目前主流有四種定量分析方法，包含微孔濾膜過(guò)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(qǐng)根據(jù)檢液特性選用適合的測(cè)試方法：

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

3. 結(jié)果判定：
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判定產(chǎn)品是否符合法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，或用以評(píng)估*終滅菌所需之水平。

其中，微孔濾膜過(guò)濾法不僅是*常見(jiàn)的生物負(fù)荷檢測(cè)方法之一，也可以移除檢體中的干擾物質(zhì)。 若待測(cè)樣品中含有抑制微生物的生長(zhǎng)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(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偽陰性（即樣品中實(shí)際存在微生物，但因生長(zhǎng)受抑制而未被檢出）。 因此，當(dāng)檢體特性適合以微孔濾膜過(guò)濾法作時(shí)，該方法常被視為進(jìn)行生物負(fù)荷試驗(yàn)的*技術(shù)。 其方法是將檢液通過(guò)0.45μm的濾膜，捕捉大于孔徑的微生物，再將濾膜轉(zhuǎn)置至適當(dāng)培養(yǎng)基中培養(yǎng)，觀察菌落生長(zhǎng)情形。

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「生物負(fù)荷試驗(yàn)」與「無(wú)菌試驗(yàn)」的差異？ 

生物負(fù)荷試驗(yàn) （bioburden testing） 與無(wú)菌試驗(yàn) （sterility testing） 是醫(yī)療器械和制藥行業(yè)中，確保產(chǎn)品無(wú)菌性的兩個(gè)不同但相關(guān)的測(cè)試，其目的、執(zhí)行時(shí)機(jī)和方法有所不同。

總體而言，生物負(fù)荷試驗(yàn)是預(yù)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(wú)菌試驗(yàn)則是驗(yàn)證性和質(zhì)量保證的工具，目的為確認(rèn)*終產(chǎn)品在經(jīng)過(guò)滅菌處理后是否符合無(wú)菌要求

延伸閱讀：無(wú)菌試驗(yàn)

國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范

生物負(fù)荷的試驗(yàn)與結(jié)果判讀須依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。 國(guó)際間常見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)包含：
ISO 11737-1、美國(guó)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(guó)際規(guī)范外，中國(guó)臺(tái)灣亦有本國(guó)標(biāo)準(zhǔn)及指導(dǎo)文件可參考，如'中華藥典'、行政院頒布之'無(wú)菌作作業(yè)指導(dǎo)手冊(cè)'等，提供實(shí)務(wù)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(huì)依產(chǎn)品類型、使用途徑與滅菌方式不同而有所變動(dòng)。 產(chǎn)品若為非滅菌品，則必須證明其生物負(fù)荷處于可接受范圍，避免對(duì)人體造成危害。

應(yīng)用

• 醫(yī)療器材產(chǎn)業(yè)：如手術(shù)刀片、導(dǎo)管、縫線、人工關(guān)節(jié)等
• 制藥產(chǎn)業(yè)：無(wú)菌注射劑、藥品原料、生物制劑 （疫苗、抗體、細(xì)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(cè)等
• 化妝品：產(chǎn)品原料

參考文獻(xiàn)

• 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(wú)菌試驗(yàn)法
• 中華藥典（7007）非無(wú)菌產(chǎn)品微生物檢驗(yàn)
• 食品廠環(huán)境的微生物監(jiān)控，臺(tái)美檢驗(yàn)
• 無(wú)菌作作業(yè)指導(dǎo)手冊(cè)，民96，行政院衛(wèi)生署