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在製藥領域，水的純度至關重要。微生物污染或生物負載對消費者健康和製藥公司的聲譽構成重大威脅。傳統的微生物檢測方法通常耗時、容易出錯且需要大量人力。 即時微生物分析儀 的出現為這些挑戰提供了有前途的解決方案，徹底改變了製藥商進行生物負荷控制的方式。
微生物污染，在製藥用水中也稱為生物負載，是指水樣中存在的活微生物（包括細菌和真菌）的數量和類型。這種污染是製藥公司非常關心的問題，因為微生物污染會損害醫藥產品的安全性和有效性。 製藥用水必須符合監管機構制定的嚴格純度標準 ，因為它們是藥物生產的關鍵組成部分。因此，嚴格的微生物檢測對於確保水純度、保護患者健康和製藥過程的完整性至關重要。
製藥用水中與微生物污染相關的風險怎麼強調都不為過。受污染的水對消費者健康構成直接威脅，尤其是對於免疫系統受損或正在接受關鍵治療的人。攝入或接觸被病原微生物污染的水會導致嚴重的健康併發症，例如血液感染、胃腸道疾病和其他危及生命的疾病。
對於許多製藥公司來說，水污染的影響在財務和聲譽損害方面同樣具有毀滅性。製藥行業估計，一次召回的成本可能從數十萬美元到數百萬美元不等，具體取決於問題的嚴重性和範圍。此類事件會通過侵蝕消費者信任和長期的負面品牌聯想來損害公司的聲譽。
在資訊通過社交媒體和在線平臺迅速傳播的時代，負面宣傳會導致銷售額、股價和投資者信心大幅下降。
對於製藥品牌來說，風險非常高：在保持運營效率和 確保符合最高水質標準的監管 之間取得平衡，是可持續成功的必要條件。
微生物檢測的歷史可以追溯到 19 世紀後期，當時微生物學領域正在蓬勃發展。Louis Pasteur、Julius Petri 和 Robert Koch 等先驅科學家為理解微生物在健康和疾病中的作用奠定了基礎。到 20 世紀初，隨著製藥工業開始發展，藥品生產變得更加複雜，對檢測產品（包括水）中微生物污染的可靠方法的需求變得顯而易見。
第一次生物負荷計數測試主要依賴於直接觀察和培養技術。直到 20 世紀中葉，才開發了定量水中微生物的標準化方法，從而建立了第一個藥典指南。在美國， 美國藥典 （USP） 開始概述藥品可接受的微生物限值和測試方法，強調生產用水品質控制的重要性。
直接平板計數包括收集水樣，在實驗室中培養，並對幾天內形成的菌落進行計數。雖然這些技術一直是標準做法，但它們具有很大的局限性：
膜過濾在 20 世紀中葉開始流行，特別是用於測試更大量的水。在這種技術中，水樣通過孔徑足夠小的篩檢程式，以捕獲微生物（通常直徑為0.45 μm）。然後將篩檢程式置於培養基上並孵育，類似於平板計數法。因此，膜過濾面臨類似的缺點：
雖然傳統的微生物負荷檢測方法多年來一直是關鍵工具，但它們具有很大的局限性，可能會危及水質，從而危及患者安全。提到的兩種技術都特別依賴於計數 菌落形成單位 （CFU）， 這需要時間讓微生物生長成可以物理計數的菌落。因此，這些技術是資源密集型的，需要大量的時間和人力來進行樣品採集、處理和分析，並且只能提供特定時刻微生物水準的快照。因此，它們不提供對水質的持續監測。在污染事件可能迅速發生併產生直接後果的行業中，獲得結果的延遲可能特別成問題。
此外，並非所有微生物都可以在實驗室環境中輕鬆培養，這意味著某些病原體可能仍未被發現。這種選擇性可能導致低估總微生物負荷， 因為樣品中存在的一些微生物可能無法在所選培養基上生長。
進入連續、 即時的微生物分析儀， 它為傳統方法帶來的挑戰提供了現代解決方案。這些先進的系統可立即檢測微生物污染，從而實現主動干預。
即時微生物檢測，如我們的 7000RMS 分析儀， 依賴於兩種成熟的光學測量技術：激光誘導螢光 （LIF） 和米氏散射。這些技術共同作用，以檢測和定量高純度水（如製藥生產中使用的水）中的微生物。
以下是該過程的工作原理：
激光誘導螢光 （LIF） 通過利用微生物代謝物（如 NADH 和核黃素）的天然螢光而佔據中心位置。當分析儀中的 405 nm 鐳射照射流經其中的水時，這些代謝物吸收光並進入激發態。當它們恢復到原始狀態時，它們以螢光的形式釋放能量，然後由 7000RMS 中的光電二極管捕獲。
米氏散射通過測量光如何與微生物本身相互作用來補充這一過程。當激光穿過水時，存在的任何微生物都會散射光。探測器記錄光是如何散射的，揭示有關顆粒大小和數量的關鍵資訊。 7000RMS 合成來自螢光和散射檢測器的數據。當兩個信號在特定標準下對齊時，分析儀將單個微生物識別為 自發螢光單位 （AFU）。結果實時顯示在使用者友好的觸摸屏介面上，提供對水質的清晰和即時的瞭解。
在基本層面上，AFU 計數就像立即拍攝一張充滿活力和細節的照片，而 CFU 計數就像等待渲染一個基本的空心草圖。這種即時功能對於快速檢測污染至關重要的製藥行業至關重要。
此外，AFU 允許對單個細胞進行直接計數方法，這與 CFU 計數不同，CFU 計數僅估計整個菌落的種群。後續的 AFU 測量可以直接在過程環境中進行，從而降低了與傳統採樣方法相關的污染風險。這種原位監測提供了對水質的持續洞察，提供了微生物活動的動態視圖
| 速度 | 連續的 | 直接測量 | 增強的靈敏度 | 立即行動 |
實時監測每兩秒出結果，可快速檢測污染。雖然平板計數可能需要 5-7 天，但 7000RMS 在同一時間段內捕獲了 216,000+ 次測量。 | 與在單時刻提供快照的靜態板計數不同，7000RMS 可持續分析水流，從而實現主動趨勢識別和早期干預。 | 先進的光學測量技術對單個微生物進行計數，不依賴於生長，消除了微孔板方法中菌落形成帶來的差異。 | 7000RMS 能夠檢測小至 0.3 μm 的微生物。該分析儀還揭示了活但不可培養 （VBNC） 細菌，即傳統方法可能會遺漏的微生物。 | 來自 7000RMS 的趨勢數據有助於確定何時需要對供水系統進行消毒，並有助於快速回應污染。這種積極主動的方法可以降低排放受污染水的風險，同時優化消毒頻率。 |
在製藥行業，純化水、超純水和注射用水的微生物監測不僅僅是一種良好的品質控制實踐;這是一項監管要求。 美國藥典 （USP） 制定的標準規定了必須檢測微生物污染的條件。
例如， USP <61> 概述了微生物限度的要求，規定了非無菌產品中可接受的微生物水準，並強調了水質的重要性。 USP <62> 詳細介紹了在無菌水中檢測特定病原體的方法，包括大腸桿菌、沙門氏菌和銅綠假單胞菌。此外，USP 關於製藥用水的 USP <1231> 一直支援對製藥用水進行在線、連續監測。這種方法可確保收集歷史過程中數據，從而有效控制供水系統，並保持水的生產符合可接受的質量標準。
7000RMS 符合 USP <1223> 標準，該標準鼓勵驗證在準確度和靈敏度方面具有優勢的替代方法。它還遵守 FDA 和 EMA 發佈的替代微生物測量方法指南，確保符合監管標準，同時改進監測過程。
梅特勒托利多 Thornton 的 7000RMS™ 是一款在線分析儀，用於實時測量製藥用水中的微生物污染（生物負荷）。基於鐳射的技術能夠直接從水樣中即時檢測和定量微生物，克服了耗時的基於生長的方法的局限性。
Areen Kalantari 在生物技術應用領域擁有豐富經驗，涵蓋細胞培養、發酵以及製藥用水系統。Areen 曾與全球製藥及生物技術客戶緊密合作，協助執行有效的 SOP（標準作業程序），並針對這些複雜的生物與製程操作對人員進行培訓。 他協助客戶導入製程控制儀器，幫助他們了解如何針對符合 USP（美國藥典）規範的用水系統，維持適當的製程控制與品質控制。
