XHP空间消毒可行性分析研究

XHP空间消毒可行性分析研究

符永坤  ,陈兴禹 ,吴小权

海南海灵化学制药有限公司， 海南 海口 570311

摘要：建造“环保、生态、绿色工厂”是国家工业制造的宏伟目标，也是未来制药企业发展信息智能化升级后的终极目标。本文结合分析了当前制药行业空间消毒方式的发展转变趋势，更加科学环保的XHP空间消毒具备众多可行性优势，列文对其不同作用类型、实施可行性等多维度进行剖析与对比，与同行共勉。

关键词：  XHP；空间消毒；可行性；科学；环保

1 背景和发展概况

1.1 甲醛是我国制药企业普遍使用的一种灭菌方法，因其价格低廉，杀菌能力出色，众多企业也还是均将其作为灭菌消毒方式的首选。然而，甲醛存在高毒性，危害性大，操作不便，损害员工身体的缺点，同时在甲醛消毒后对外排甲醛残留的处理问题等等正在被越来越多的企业所认知，甲醛在欧洲制药企业是禁止使用的。未来也可以确定，环保部门肯定会加强对制药企业对外排放气体的在线检测，届时这种有毒害性的灭菌方式也终将被摒弃。

1.2 在禁止使用甲醛的欧洲制药企业经过多年的使用及证明，使用过氧化氢化学消毒剂也同样可以将环境中的微生物杀灭或降低其在环境中的污染程度。同时过氧化氢消杀后的降解物质均为水和氧气，这也很大程度的解决了空间消毒后残留物质对环境、人员及设备厂房损害的风险。目前过氧化氢化学消毒剂用于环境消杀根据不同的灭菌原理，其主要分存在有：过氧化氢干雾灭菌/消毒（DMHP）、气化过氧化氢灭菌/消毒（VHP）和过氧化氢等离子灭菌/消毒（XHP）三种方式。

1.3每个制药企业都存在着多个车间及化验室等需要开展空间消毒，如采用甲醛空间消毒方式，每年在甲醛空间消毒上面的甲醛物料费用、能耗费用（每个空间甲醛消毒平均周期3天）及排残人工费用等，统计每年约耗费用不低。同时甲醛消毒方式布局采用为空调系统模式，开展消毒同步肯定会同时受限了很多关联的系统，对于制药企业整体的生产运行排产存在一定的影响。

1.4规定使用甲醛消毒排残后需监测空间甲醛残留符合规定标准后才能投入使用，但是在车间及化验室等功能间总会存在不同的角落空间，或是空调系统不能直排空间等地方还是存在着甲醛超标的风险，对于企业员工身体的影响存在一定的影响风险。

1.5 综上背景分析，甲醛消毒方式终究将被更加环保、科学的空间消毒方式所替代，同时运用过氧化氢化学消毒剂用于环境消杀已经不是新噱头的空谈技术，而是已经在欧洲制药行业运行几十年成熟经验，在国内制药企业也推行多年，国内众多知名药企均早已摒弃甲醛消毒方式，改用过氧化氢消毒灭菌的方式。

2不同的过氧化氢空间消毒方式对比分析

2.1过氧化氢干雾灭菌/消毒（DMHP）

工作原理：用恰当体积的杀孢子剂、过氧化氢形成雾化形态，将灭菌消毒环境表面润湿，杀孢子剂或过氧化氢的雾化液滴大小控制为7-30um，液滴细小和气体颗粒类似的表面充分接触，在空气中通过布朗运动不断弥散，使其在规定时间保持其浓度，达到空间环境的消毒和灭菌效果。

存在问题点：该方式消毒/灭菌效果很大程度受限于杀孢子剂效果，如果将杀孢子剂更换成一般的过氧化氢消毒液，则消毒/灭菌效果将会收到影响，而好的杀孢子剂价格成本不低。而实际喷雾粒径更小消毒/灭菌更好，但是很难论证和验证。另同样随着布朗运动，很多的液滴会不断的聚集（尤其在空间中湿度不断上升的情况下），产生出大量的凝结，一方面这会削弱灭菌/消毒的效果，另一方面也会带来潜在的对设施、电气的损坏腐蚀风险。

2.2气化过氧化氢灭菌/消毒（VHP）

工作原理：通过气化的过氧化氢会生成HO-、HOO-，它们会有效、快速地破坏微生物的DNA/RNA等组份，从而彻底地实现杀死微生物的作用。而与此同时，过氧化氢的快速半衰和良好的物质兼容性能够使其应用于许多需要低温、常温灭菌的领域。通过电加热对蒸发室加热，使得蒸发室温度均匀一致，将过氧化氢液体通过特殊的方式加入蒸发室内，利用蒸发室的热量将过氧化氢液体快速蒸发形成一定量的气体，再通过风机、压缩空气、真空等方式将生成的过氧化氢气化状态输入到被灭菌环境。

存在问题点：形成的气化气体是带有一定的热量，如果突然遇冷（刚刚形成气态的过氧化氢温度在100℃以上，在快速与被灭菌环境结合滞后，如果环境温度很低，容易达到结露温度）就会形成液体，此时形成的液体过氧化氢浓度远远高于30-60%，很可能是100%的高纯度过氧化氢液体，具有极强的腐蚀性。过氧化氢在高温情况下，极不稳定，浓度越高、温度越高，则其裂解速度越快。如何利用更少量的过氧化氢液体形成更高浓度的过氧化氢气体是矛盾的，而一旦达到过饱和便会产生巨大的腐蚀风险（对彩钢板有起泡现象）。

2.3过氧化氢等离子灭菌/消毒（XHP）

工作原理：利用低浓度的过氧化氢混合消毒液，通过高压电离电弧方式对喷射出的过氧化氢混合消毒液（8%过氧化氢+5%乙醇）进行电离产生：活性氧离子群（ROS，包括O2-等）羟基（HO-、HOO-）、臭氧（O3）、氮离子、负氧离子等多种灭菌、消毒成分组成的“协同正电”活性群效应的技术。静电荷消毒液气雾等离子体之间均带“正电荷”，根据同性电子相互排斥，不会凝结聚群。在保证同样灭菌效果时，使用更低的浓度、更低的环境腐蚀性、更好的离子分布均匀性，空间无死角覆盖，且最终产物是水和氧气。

存在问题点：XHP消毒方式没有除湿要求，应用起始温度与湿度一般为：20-30℃，30-70%RH。电离后的过氧化氢消毒液由于其均是同电荷相斥，与物体表面相吸（表面带负电）的特征，加上其无需环境控制，可以应用到更大的环境消毒/灭菌。相比较气化过氧化氢VHP（35%-60%过氧化氢消毒液），XHP仅采用8%左右的过氧化氢消毒液，除此之外VHP是一个高温离解（气化）过程，需要对环境进行温度、湿度调解，而XHP是一个常温离解（电离）过程，不需对环境进行任何更改。

2.4三种过氧化氢灭菌/消毒方式对比结论：选择过氧化氢等离子灭菌/消毒（XHP）方式是目前最适于制药厂的空间消毒方式。

3 XHP空间消毒可行性分析评估

3.1 XHP空间消毒的主要污染源与污染物：依据XHP空间消毒的工作原理，其电离气化后等离子之间均带“正电荷”，同性相互排斥的原理，不会凝结聚群再次合成过氧化氢混合消毒液（低浓度：8%过氧化氢+5%乙醇），对于完成空间消毒后空间通过多方位布点验证的方式来证实不存在过氧化氢混合消毒液。同时XHP过氧化氢混合消毒液的最终合成产物是水和氧气，是不存在对于空间环境、设备以及人员的污染源和污染物，即使用XHP空间消毒后不会对环境形成二次污染。

3.2 XHP空间消毒的安全消防评估：根据目前市场上面主流的XHP设备多为300M3和和100M3左右型设备，该设备基本为便携式的设备形态，所有该设备一般配备为220V电源，设备系统操作界面简便易懂。设备使用及管理过程不存在太多安全消防的隐患。同时过氧化氢混合消毒液（8%过氧化氢+5%乙醇）的配制均不属于剧烈化学反应，按照配比浓度混合反应即可。综上安全消防评估：在严格按照设备的标准操作规程和混合消毒液的配制步骤情况下，发生安全消防隐患极低，风险可控。

3.3 XHP空间消毒后的验证评估：对于使用XHP完成空间消杀后，同步根据“USP<1229.5>灭菌生物指示剂”[1]、“《中国药典》（2020版）四部9207 灭菌用生物指示剂指导原则” [2] 选择“嗜热脂肪地芽孢杆菌（ATCC7953）”开展微生物挑战验证。对于过氧化氢浓度分布进行确认，根据不同车间布局图和面积，相应点位放置过氧化氢指示卡，确认灭菌过程洁净室内的过氧化氢浓度分布情况均匀。同时对于不同点位使用手持式过氧化氢浓度检测仪进行残留监测：分别针对彩钢板、设备表面、车间空间中过氧化氢的残留检测，检测结果是：6个小时内过氧化氢残留均＜1ppm ，12个小时内均过氧化氢残留未检出（过氧化氢残留标准＜1ppm），验证结果灭菌效果均符合法定标准。

3.4 XHP空间消毒后的能耗评估：综合空间消毒涉及的消毒设备费用、消毒剂物料费用、排残所需人工费用、排残平均当天所需能耗费用和全面消毒频次等数据对XHP空间方式与原先的甲醛空间消毒方式的资源利用及能耗对比分析：（正常排产模式，10个消毒空间）全年甲醛空间消毒资源利用及能耗费用约858693元。XHP空间消毒方式全年消毒资源利用及能耗费用约482242元。在不计入购置XHP消毒设备成本情况下，同比XHP空间消毒设备全年消毒资源利用及能耗费用降低43.8%。

4 结语

综上，在未来更加环保、科学的法规监管政策加持下，环保部门肯定会加强对制药企业对外排放气体的在线检测，届时有毒害性的灭菌方式也终将被摒弃。通过不同类别的过氧化氢空间消毒技术可行性对比分析选择过氧化氢等离子灭菌/消毒（XHP）方式是目前最适于制药厂的空间消毒方式。也通过了上述XHP空间消毒可行性分析评估确认，XHP空间消毒方式对于制药企业实施更换新的空间消毒方式具有很好的可行性。

5 参考文献

[1]USP<1229.5>灭菌生物指示剂

[2]《中国药典》（2020版）四部9207 灭菌用生物指示剂指导原则