医疗器械微生物污染分析

不同医疗器械的微生物检查

摘要

微生物质量控制是药品和医疗器械（MDs）生产过程中的基石。在药品和医疗器械行业中，随着监管要求的不断发展，产品复杂性的提高使得维持微生物完整性的挑战日益增加。对于特定的灭活处理，细菌存活的概率取决于微生物的数量、微生物抗性以及微生物所处的环境。然而，无法绝对确保消毒产品群体中单个物品的无菌性。

首次从微生物学角度对不同医疗器械进行了分析。根据健康警告，检查了多种医疗器械，以调查其实际符合特定产品类别所要求的无菌性的情况。

根据《欧洲药典》，检测了嗜温可存活微生物、粪便细菌、霉菌和酵母菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌以及其他根据具体情况关注的微生物参数。进行了培养方法和生化确证试验。在测试的部分医疗器械（如隐形眼镜生理盐水溶液和牙科移植器械）中，预期的无菌性并未始终得到确认，并且分离鉴定了病原体。对于不要求无菌性的其他医疗器械（如耳烛、阴道冲洗器和义齿粘附粉），参照外用药品进行微生物学评价。在某些情况下，观察到较高的微生物数量，并鉴定出环境来源的潜在病原体。这些结果强调了良好生产规范在此类生产领域中的重要作用，并凸显了对生产链各个环节进行严格监控的必要性。

关键词 ：污染 医疗器械 微生物 质量控制 原生动物

1. 引言

医疗器械（MDs）涵盖用于治疗、缓解、诊断或预防疾病或异常生理状况的各类健康或医疗仪器[1,2]。根据不同国家的具体法律法规，医疗器械的定义和监管体系有所不同。然而，此类产品区别于药品的独特之处在于，医疗器械不通过在人体内或体表的化学作用或代谢来实现其主要预期用途。

为了评估其安全性、有效性和质量，在获准销售前，医疗器械必须由公告机构进行审查。

关于医疗器械的指令，各国各不相同，设定了若干产品必须符合的基本安全要求[3–5]。这些要求未提供符合性的具体技术细节。通用要求涉及安全和器械固有性能，并将其与健康和安全相关联患者和用户的风险分析、与使用相关的风险最小化、保证设备的性能。

与设计和构造相关的要求涉及技术设备的多个方面。根据具体情况，这些要求适用于各种类型的产品。它们既涉及化学、物理、机械、生物学特性（材料适用性、毒性、物质释放等），也涉及在适当且严格控制的生产条件下的感染/微生物污染，以及使用经验证的方法进行灭菌。

根据指令，制造商必须确保其产品符合基本要求，并编写有关设计、风险评估、生产、临床数据等方面的技术文件。

为实现质量目标，有必要控制医疗器械生产的所有阶段，这些阶段单独或共同影响产品质量，包括原材料、生产工艺和成品评估。微生物质量评估是医疗器械生产中的控制水平之一。微生物特性在医疗器械、药品、个人护理产品以及边缘产品的生产过程中可能构成重要问题，并可能影响整个生产链。

影响医疗器械中微生物出现的因素有多种：产品的性质可能支持或不支持微生物的生长生长、可能需要应用不同卫生程序（灭菌或消毒）的设备类型、防腐剂的可能存在情况。

处理、包装和储存是其他关键阶段，可能影响微生物特性。

医疗器械的微生物学评估尤为重要，因为微生物污染可能降低其医疗支持效果或引发感染。除了感染风险外，微生物还可能改变器械的化学、物理和感官特性，potentially将组分转化为有毒产物。此外，微生物还可能影响产品特性，并导致活性成分、辅料以及本应抑制其增殖的因素发生降解。

对于特定的灭活处理，细菌存活的概率取决于微生物的数量、微生物抗性以及微生物所处的环境。通常认为，无法绝对确保消毒产品群体中单个产品的无菌性。然而，微生物质量可能会影响医疗器械特性的改变。在发布健康警告后，针对多种医疗器械开展了调查，旨在评估其是否符合各特定产品类别所预期的微生物稳定性/无菌性要求。

2. 材料与方法

继因某些类型医疗器械的微生物不合格报告及相关使用导致的健康不良事件引发健康警告后，查获了属于五种不同医疗器械类型的35个无菌和非无菌医疗器械样品（表1）。意大利卫生当局在国内市场进行采样以开展微生物检验：60%的样品来自意大利北部，10%来自中部地区，30%来自南部。每种产品类型的全部样品均属于同一批次生产批次。分析前检查的产品包装条件正常。

样品按照欧洲药典[11]公布的官方方法进行分析。根据所检测医疗器械的性质，采用不同的分析技术（液体样品使用膜过滤法，粉末和固体样品使用缓冲溶解法，随后采用培养方法）。每种样品均接种于伊红培养基中（1:10 体积比），并在30 °C下培养5–7天，以期中和防腐剂和抗菌剂。

进行了以下微生物检测：

• 需氧微生物总数（TAMC） ：在胰蛋白胨大豆琼脂（Oxoid, 英国）上于30 °C培养5–7天；计数所有菌落；
• 总酵母和霉菌数（TYMC） ：在沙氏葡萄糖琼脂（Oxoid, 英国）上于25 °C培养8周；通过经典表型标准对真菌分离物进行计数并鉴定；
• 肠杆菌科 ：在麦康凯琼脂（Difco, 法国）上于37 °C培养48 h；计数所有红色菌落；
• 铜绿假单胞菌（P/A试验） ：将 10 μL样本增菌培养物转移至伊红培养基中的铜绿假单胞菌CN琼脂（英国Oxoid公司）上，在37°C下培养24小时。所有呈蓝绿色荧光的菌落均视为铜绿假单胞菌；棕色或有荧光的菌落被视为疑似铜绿假单胞菌，并通过生化试验（氧化酶反应、乙酰胺产氨；荧光产生）进行确认；
• 金黄色葡萄球菌（P/A试验） ：将 10 μL样本增菌培养物转移至甘露醇盐琼脂（Oxoid，意大利）上，在35°C下培养24小时；周围有明亮黄色区域的菌落被视为疑似的凝固酶阳性球菌，并进行细菌鉴定；
• 沙门氏菌种（P/A测试） ：将样品增菌培养物的等分试样转移至拉帕波特‐瓦西里亚迪斯培养基（Biolife, 意大利）中，在42 °C培养24 h；然后将 10 μL接种于木糖赖氨酸脱氧胆酸盐琼脂（贝克顿‐迪金森, 意大利）上，在36 °C培养24 h；分离并鉴定所有红色中心带黑色的菌落；
• 白色念珠菌（存在/不存在测试） ：将 10 μL的样品增菌培养物接种于30°C的比吉琼脂（英国Oxoid公司）上，培养最长5天；分离并鉴定出具有轻微菌丝边缘的光滑、圆形、棕黑色菌落；

根据具体情况，还检测到了其他相关参数：

• 阿米巴原虫（用于隐形眼镜的生理盐水） ：在含有预先灭活的大肠杆菌的非营养性琼脂上培养，37摄氏度下培养3–5天；显微镜检查。

细菌鉴定 ：通过培养方法分离的菌株经革兰氏染色涂片的显微镜检查进行分型，并使用VITEK 2 Compact系统（生物梅里埃，法国）进行鉴定。

3. 结果与讨论

表2显示了所考虑的医疗器械微生物分析得出的平均值。对测试结果的分析表明，不合格样品的百分比很高（43%）。事实上，这些不合格样品超出了药典标准[11]的微生物数量限值，并检出病原体。

在所研究的医疗器械中，主要亚组为蜂蜡制成的耳烛，占测试样品的31%，而水性制剂占34%。

部分被分析的医疗器械无需无菌（83%）。因此，根据药典要求，它们被归类为非无菌药品[11]。对于此类医疗器械，不合格样品的百分比为66%。耳廓锥体和义齿粘附粉的需氧菌总数超过了推荐值。在其他非无菌产品中，检测到具有潜在致病作用的环境微生物。所有鉴定出的微生物菌株均为高度耐受的环境微生物：属于芽孢杆菌属的产芽孢细菌和球菌。在后一类中，分离并鉴定出多种葡萄球菌属的不同物种。葡萄球菌属的成员广泛存在于人类和动物体内作为共生菌，定植于皮肤或黏膜。然而，特别是从阴道冲洗器中分离出的凝固酶阴性表皮葡萄球菌，可作为感染因子发挥作用。近年来，该菌种已成为导管相关感染和败血症的常见原因，尤其是在免疫功能低下患者中。其他分离出的葡萄球菌属物种为机会致病菌，较少作为人类的感染因子被观察到。

对于其他类别的医疗器械（17%），其预期的无菌性未得到确认，并分离鉴定出致病性寄生虫和机会性致病细菌。不合格样品的百分比为33%。

从隐形眼镜生理盐水溶液中分离出了棘阿米巴。这种原生动物寄生虫可引起角膜炎，即角膜炎症，以及潜在的致盲性角膜感染，对人类构成严重风险。微生物性角膜炎常与受污染的护理产品有关。在发达国家，该疾病的发病率约为每百万隐形眼镜佩戴者中有1至33例。这种原生动物能够在环境中长期存活。

环境中的包囊对抗菌剂、热、紫外线辐射和伽马辐照具有高度抗性[10]。

这些阿米巴原虫不仅在极端自然栖息地（冰水、海水、炎热沙漠沙尘）中大量存在，也存在于人造栖息地中。

20世纪80年代，在发达国家，棘阿米巴角膜炎的发病率上升，并且在时间上与软性隐形眼镜的广泛使用同步。许多流行病学研究已开展，以调查风险因素并解释该诊断显著增加的原因[6,7]。所有类型的护理液，包括过氧化氢，即使在经验丰富且依从性良好的使用者中也已被证明会受到污染[6],，包括未开封的工厂密封瓶[8,9]。然而，非无菌眼科产品对角膜炎发病率的贡献较低，且无论如何都被低估了[7]。尽管如此，我们的研究结果证实了密封生理盐水瓶作为棘阿米巴来源的潜在作用。由于其包囊对消毒和物理处理具有非凡的抵抗力，任何抗菌剂都无法灭活这种原生动物。在整个生产链中实施严格而准确的质量控制是迫切必需的。研究结果强调了药品生产质量管理规范（GMP）在医疗器械生产领域中的核心作用。特别是对于必须无菌的MDs，必须将密切监控生产链视为强制性要求。由于如今MDs已实现工业化生产，控制的目标已转向对生产场地和生产过程的评估。

4. 结论

在非暴发情况下，关于医疗器械的微生物质量知之甚少，而且也难以将特定感染与其微生物污染相关联。此外，据我们所知，目前尚无关于不同类型医疗器械微生物特性的数据。本研究描述了对某些类型医疗器械微生物质量的调查。检测到了病原体，且部分数值超过了药典推荐的限值。

医疗器械的控制系统包括注册控制阶段、生产控制（原材料、生产工艺和成品）以及流通控制。这三个阶段共同作用，最终目的是防止缺陷产品进入市场。

我们的研究结果表明，不符合要求的医疗器械百分比为43%，因此可以得出结论：应按照GMP和药典要求，在生产的每个阶段（特别是最终产品放行前）进行医疗器械的微生物学控制。质量控制不仅对符合标准至关重要，而且还能降低对最终用户的潜在风险。所获得的结果有助于提高制药厂的生产质量，增强对每批药品生产过程中微生物学控制必要性的认识，从而提升药品的安全性和质量。