一些VHP灭菌的干货

心甜ypn

从VHP杀灭原理和冷凝角度讲解VHP去污染过程
（大部分摘选自精密药事CF，部分为个人理解，如有侵权联系删除）
1杀灭原理
汽化过氧化氢(Vaporized Hydrogen Peroxide,即缩写VHP)灭菌技术的杀灭原理，主要通过释放强氧化的羟基，以及分解后产生的自由基团，来改变细胞结构（细胞壁、细胞）和攻击组成成分（蛋白质、DNA、RNA），破坏微生物的通透性屏障，最终导致微生物死亡。自由基是VHP消毒/灭菌的本质，是影响灭菌效果的直接因素，它受到诸多参数的影响，例如湿度、温度、饱和度等。
有研究表明，汽化状态下的过氧化氢生物杀灭可达到10^6，且杀灭细胞芽孢能力比液态过氧化氢强200倍。

VHP是气化过氧化氢，还是汽化过氧化氢？
VHP是汽化过氧化氢，不是气化过氧化氢。物质有三种状态：固态、气态和液态。而这里说的Vapor，是过氧化氢在温度低于临界点的状态，同时以气态和液态存在。各种品牌的过氧化氢发生器，生成过氧化氢Vapor都是H2O2和H2O分别在气态和液态两种状态下的混合物。35%过氧化氢溶液的沸点约为108℃，因此需要温度保持在108℃以上才能维持过氧化氢在气态状态，而这在实际环境下很难存在。实际的隔离器和洁净室在20~30℃之间，低于过氧化氢蒸发的临界温度点。
2冷凝
当温度低于露点温度时，气态开始凝结，甚至在低温的表面凝结成液滴。过氧化氢露点，通常是指在给定条件下，过氧化氢的饱和蒸汽与其他气体或空气中的水汽发生饱和以及凝结的温度，具体数值取决于温度和湿度条件。在净化过程中，H2O2和H2O的蒸汽在环境中总是存在冷凝，只是多少的问题。

微冷凝

有研究表明，微冷凝是杀灭循环的一部分，微冷凝发生在亚微米级别，肉眼不可见。业界关于冷凝的杀灭能力有不同说法，有干法和湿法的区别，这里仅针对湿法微冷凝来说明。因H2O比H2O2后发生冷凝，使得冷凝的浓度远高于过氧化氢溶液。过度的冷凝会腐蚀腔体和传感器等材料，且会延长通风时间，且由于过度冷凝导致灭菌效果不一致。因此要求汽化过氧化氢处于未饱和状态，或者临近饱和状态，未有明显冷凝的状态。有研究表明，低浓度H2O2需要依赖较高的湿度环境才能达到较好的杀菌效果；而较高的过氧化氢浓度仅需要较低的湿度水平。因此常见较经济的灭菌方案为，高过氧化氢浓度（e.g 800ppm）和低湿度，中等过氧化氢浓度（e.g. 600ppm）和中等湿度，低过氧化氢浓度（e.g.400ppm）和高湿度。目前业内在隔离器等小空间内选择的是中等过氧化氢浓度和中等湿度灭菌，因为浓度越高，过氧化氢浓度降低就越耗时；在空间灭菌等大空间选择的则是低过氧化氢浓度和高湿度，这种情况下灭菌效果很不错。低浓度意味着长时间，但对于厂房洁净区来说，一天的（或者一晚时间）用来灭菌和排除过氧化氢是完全可行的。

VHP隔离器

3 VHP杀灭优劣势优势：
光谱微生物杀灭，可以有效杀灭各种类型的微生物，包括细菌、孢子、真菌、霉菌、芽孢和病毒等。可以在常温条件下进行，VHP技术可在较低温度下获得较好的杀菌效果，从而可以应用于灭菌较为敏感的物品和设备。杀灭周期短，与环氧乙烷（Ethylene Oxide, EO，需要12~18小时）相比，VHP仅需要1~4小时（隔离器需要1~4小时，房间需要4~24小时）无环境污染，最终残留物仅为水和氧气与蒸汽灭菌相比，VHP减轻了腔室的压差变化，延长了设备的运行寿命和维修周期劣势：35%过氧化氢属于危化品，不易运输，不易保存有一定温湿度要求，温度低容易冷凝过氧化氢浓度处于一个动态平衡状态，仅能间接控制渗透性差，有研究表明，由于轻微的阻塞/覆盖会导致VHP失败，例如指纹脂肪酸和重叠孢子BI等

4残留
残留是目前VHP灭菌时间高于3小时的最大阻碍。因为过氧化氢灭菌过程大致分为准备阶段，浓度上升阶段，浓度平衡阶段，浓度下降阶段。准备阶段为调整空间内的温湿度，已获得更好的灭菌结果。浓度上升阶段为往空间中充入大量的过氧化氢蒸汽，使浓度升高，同时需控制湿度（较大湿度下充入过氧化氢蒸汽容易冷凝）。浓度平衡阶段为灭菌主要作用时间，这期间以较小的速度充入过氧化氢蒸汽，可使过氧化氢浓度维持在一个比较合适的浓度（因为过氧化氢蒸汽状态不稳定，伴随着过氧化氢的分解和微小的冷凝，故需不断地充入新的过氧化氢）。最后的浓度下降阶段及灭菌已完成，需将多余的过氧化氢蒸汽处理掉，比如内循环；利用过氧化氢分解模块进行分解，或者直接排出空间。但是，此过程中过氧化氢浓度并非很容易就降至人体接触限值1ppm。在低于20ppm后，过氧化氢浓度下降速度就开始变慢，可能是吸附在316L钢材或者高效上的过氧化氢开始缓慢析出（个人猜想）。

过氧化氢残留检测

空间VHP过程浓度曲线

5VHP是消毒还是灭菌？
VHP具有良好的微生物杀灭能力，既可以是消毒也可以灭菌。在制药行业，因常温常压VHP渗透性弱，不被接受作为直接/间接接触产品灭菌技术，法规/指南中介绍VHP时常使用去污染/净化（decontamination）而不是灭菌（sterile），不如湿热灭菌接受程度高。在医疗器械行业，FDA将VHP作为A类灭菌方法，在医疗器械的VHP灭菌中，常采用真空方法来抽取气体，确保VHP进入所有表面实现灭菌效果。VHP技术已经应用了20年之久，全球制药行业85%以上无菌隔离器使用VHP技术作为生物去污染的选择。迄今，VHP已经被广泛应用于隔离器、空气过滤器、无菌灌装线、高等级生物安全实验室、传染病病房、隔离担架、救护车等不同领域消毒处理。

Hannibaldii

感谢分享   

Sujieloq

感谢分享，讲得很透彻，学到了

心甜ypn

大家有什么关于VHP灭菌的问题可以在评论区提出，如果我了解的话一定会给与解答。大家相互学习，共同提升。

Jac

请教几个问题：
1、为什么杀灭效果会依赖湿度，高湿度不会导致过氧化氢过度冷凝影响汽化过氧化氢的分布均匀性吗？
2、文中提到，过氧化氢在冲入阶段需要控制湿度，而过氧化氢本身就容易冷凝、分解导致环境湿度升高，如何去控制环境湿度呢？
3、厂房进行过氧化氢消毒，验证中如何评估指示剂布点的位置。
4、汽化过氧化氢属于水蒸气，粒径在0.5微米以上，而h14高效过滤器过滤效率在99.995%以上，那汽化过氧化氢如何穿透高效的呢？
5、消毒效果验证时，如何确认vhp能杀灭物料/环境中各类的微生物/病毒，特别是耐受性强类型。
6、过氧化氢沸点108摄氏度，环境中温度才20-30摄氏度，在过氧化氢浓度低于20ppm时怎么会一直析出呢。那能否通过提高环境温度，加快分解或“析出”。

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屈景生

赶紧收藏，后续慢慢学习！

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心甜ypn

Jac 发表于 2024-4-13 06:53
请教几个问题：
1、为什么杀灭效果会依赖湿度，高湿度不会导致过氧化氢过度冷凝影响汽化过氧化氢的分布均匀 ...

感谢您的提问，从问题的专业性而言，您对于VHP理解较为专业的。以下回答仅代表我个人理解，如有错误，敬请指正。
1杀灭效果依赖湿度的科学原理暂时尚不明确（至少我不知道）。高湿度会导致过氧化氢局部过度冷凝从而影响汽化过氧化氢的分布均匀性，因此在隔离器等小空间灭菌中空间小好控制，所以尽可能的不走高湿而选用中等浓度，中等湿度；而在空间灭菌，由于空间较大，我们一般灭菌前会进行前处理，将湿度控制在40%-60%,为过氧化氢蒸汽进入空间做准备。但是实际灭菌过程中，饱和度比我们计划中要更难以控制，通常很容易飙升至80%-90%。从灭菌结果而言，同样的浓度控制（180ppm)，高湿（其实是高饱和度）情况下灭菌效果更好。
2环境湿度的升高并非因为过氧化氢的冷凝，分解导致的。因为汽态过氧化氢与空气中的水分子存在形式比较类似，这里引入了一个饱和度来区分。相对湿度（RH）概念为纯水在该温度下空气中能容纳水的百分比。而饱和度（RS）则为空气中能容纳水和过氧化氢的百分比。也就是说，充入阶段，升高的是饱和度，相对湿度其实是不变的（有影响，但是变化小，不考虑）。所以前处理就是先把空气之中的水降低，后面可以进入更多的过氧化氢蒸汽。
3因为过氧化氢的特性，只能进行外表面消毒杀菌，“穿透性”较差，故我们布点时仅考虑灭菌区域内的表面空间，以厂房与设备的最远处，厂房的角落，厂房内的回风通道附近，厂房的核心区域，布点的高度等作为风险点进行布点即可。大量的铺点反而没有多大意义。
4实际上，通过H14的高效仅为小部分过氧化氢，大量的过氧化氢蒸汽都被拦截在高效上方了，至于具体的穿透原理，我暂时还不知道。
5消毒效果确认最新的药典内规定使用对过氧化氢有一定耐受的嗜热脂肪地芽孢杆菌（ATCC12980）为生物指示剂进行过度杀灭，以确认消毒结果。
6首先，析出是个人猜想。因为通风置换理论上很快就可以将过氧化氢蒸汽排出，但是实际上低于20ppm后的过氧化氢蒸汽的浓度下降趋势与高浓度完全不同。高效的拦截可能才是正真的原因，但是高效是不可能避免的，这里的析出指的就是积累在高效内部的过氧化氢被新鲜空气带出。但是高效内的过氧化氢如果不及时排出，长期对于高效也有影响。至于在高效后在增加一套监控浓度以保证高效内过氧化氢的排出，明显经济性不强。

橘子猫111

心甜ypn 发表于 2024-04-15 14:49
感谢您的提问，从问题的专业性而言，您对于VHP理解较为专业的。以下回答仅代表我个人理解，如有错误，敬请指正。
1杀灭效果依赖湿度的科学原理暂时尚不明确（至少我不知道）。高湿度会导致过氧化氢局部过度冷凝从而影响汽化过氧化氢的分布均匀性，因此在隔离器等小空间灭菌中空间小好控制，所以尽可能的不走高湿而选用中等浓度，中等湿度；而在空间灭菌，由于空间较大，我们一般灭菌前会进行前处理，将湿度控制在40%-60%,为过氧化氢蒸汽进入空间做准备。但是实际灭菌过程中，饱和度比我们计划中要更难以控制，通常很容易飙升至80%-90%。从灭菌结果而言，同样的浓度控制（180ppm)，高湿（其实是高饱和度）情况下灭菌效果更好。
2环境湿度的升高并非因为过氧化氢的冷凝，分解导致的。因为汽态过氧化氢与空气中的水分子存在形式比较类似，这里引入了一个饱和度来区分。相对湿度（RH）概念为纯水在该温度下空气中能容纳水的百分比。而饱和度（RS）则为空气中能容纳水和过氧化氢的百分比。也就是说，充入阶段，升高的是饱和度，相对湿度其实是不变的（有影响，但是变化小，不考虑）。所以前处理就是先把空气之中的水降低，后面可以进入更多的过氧化氢蒸汽。
3因为过氧化氢的特性，只能进行外表面消毒杀菌，“穿透性”较差，故我们布点时仅考虑灭菌区域内的表面空间，以厂房与设备的最远处，厂房的角落，厂房内的回风通道附近，厂房的核心区域，布点的高度等作为风险点进行布点即可。大量的铺点反而没有多大意义。
4实际上，通过H14的高效仅为小部分过氧化氢，大量的过氧化氢蒸汽都被拦截在高效上方了，至于具体的穿透原理，我暂时还不知道。
5消毒效果确认最新的药典内规定使用对过氧化氢有一定耐受的嗜热脂肪地芽孢杆菌（ATCC12980）为生物指示剂进行过度杀灭，以确认消毒结果。
6首先，析出是个人猜想。因为通风置换理论上很快就可以将过氧化氢蒸汽排出，但是实际上低于20ppm后的过氧化氢蒸汽的浓度下降趋势与高浓度完全不同。高效的拦截可能才是正真的原因，但是高效是不可能避免的，这里的析出指的就是积累在高效内部的过氧化氢被新鲜空气带出。但是高效内的过氧化氢如果不及时排出，长期对于高效也有影响。至于在高效后在增加一套监控浓度以保证高效内过氧化氢的排出，明显经济性不强。

厉害呀，大佬受教了。

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Jac

心甜ypn 发表于 2024-4-15 14:49
感谢您的提问，从问题的专业性而言，您对于VHP理解较为专业的。以下回答仅代表我个人理解，如有错误，敬 ...

感谢您，非常专业的解答。

小林77

请问大佬，出现VHP灭菌单点指示剂阳性的情况，如何进行后续调查和处理。感谢

心甜ypn

PDA TR51第八部分有描述D:\图片

心甜ypn

PDA TR51第八部分有描述，可见下图

阿泽·买买提

彩钢板不耐受，这是一大硬伤。两年后看结果，很惨

来自苹果APP客户端

霸波尔奔

心甜ypn 发表于 2024-4-15 14:49
感谢您的提问，从问题的专业性而言，您对于VHP理解较为专业的。以下回答仅代表我个人理解，如有错误，敬 ...

1、40-60%的湿度是干法控制条件。
2、H2O2与接触物的亲和性或影响灭菌效果。

心甜ypn

小林77 发表于 2024-4-16 09:30
请问大佬，出现VHP灭菌单点指示剂阳性的情况，如何进行后续调查和处理。感谢

12楼有回复

心甜ypn

阿泽·买买提 发表于 2024-4-16 16:08
彩钢板不耐受，这是一大硬伤。两年后看结果，很惨

因为之前的厂房建设并未引进VHP空间灭菌，老厂房确实很容易出现起泡问题，后面新建的厂房采用新型材料，可以很大程度的减轻这种现象。

心甜ypn

霸波尔奔 发表于 2024-4-16 17:09
1、40-60%的湿度是干法控制条件。
2、H2O2与接触物的亲和性或影响灭菌效果。

您对干法/湿法有了解吗？具体差别是什么？

小林77

心甜ypn 发表于 2024-4-16 17:20
12楼有回复

非常感谢！

阿泽·买买提

心甜ypn 发表于 2024-4-16 17:22
因为之前的厂房建设并未引进VHP空间灭菌，老厂房确实很容易出现起泡问题，后面新建的厂房采用新型材料， ...

说的就是新兴/新型材料，两年以后起泡泡

心甜ypn

阿泽·买买提 发表于 2024-4-17 10:05
说的就是新兴/新型材料，两年以后起泡泡

别这么悲观嘛，新材料彩钢板我们做灭菌感觉还可以，控制灭菌次数，说不定能多撑四年