在医疗器械的诸多灭菌方法中，湿热灭菌是应用较广的灭菌工艺之一。笔者关注到药品从业人员对于湿热灭菌研究是比较充分的，而医疗器械从业人员对于湿热灭菌的原理知之甚少。如何根据产品特性选择合适的灭菌路径，既关乎无菌保证水平（SAL），也直接影响产品的理化性能。主流的环氧乙烷灭菌灭菌方法还是采用过度灭杀法，但对于湿热灭菌来说，根据 PDA TR1 药品湿热灭菌决策树及 ISO 17665:2024 附录B中的要求，目前主流的湿热灭菌验证方法包括两类：残存概率法（基于微生物负载的方法）与过度杀灭法。下面给大家扒拉一下这两种方法的原理和实操要求，希望对行业人员有所帮助。

01 残存概率法（生物负载法）

残存概率法，又叫生物负载法（bioburden based method ），主要针对热敏感产品（如医美行业的胶原类、透明质酸钠产品等）。由于这些产品无法承受长时间的高温，因此需要通过精确控制初始污染菌的数量和耐热性，来达到需要的无菌保障水平。

1. 基本原理与参数：
该方法通常要求灭菌过程的物理F0值至少大于 8 分钟。其主要原理是基于产品初始污染菌的数量和类型、结合所需要的无菌保障水平来计算灭菌杀灭时间F0值。

如何理解F0必须＞8min呢？首先，我们需要知道生物杀灭时间（Fbio）的公式,即将微生物从初始值杀到所需要的无菌保障水平所需要的时间。

Fbio=Dt*（LgN0-LgNr），其中N0代表微生物起始数量，Nr代表微生物灭杀数量或概率。Dt代表在t温度下，灭杀90%微生物所需要的时间。

我们现在先假设产品的初始污染菌（Bioburden）控制为102 （这是该方法最低的微生物控制要求）。理论上内控要控制在10CFU以内，再给一个挑战余量，设定在100CFU。同时还要设置警戒线和措施限（例如±3σ或其他控制方式）。

有一个理论非常重要，即通常来说自然界大部分微生物D(121℃）＜0.5min（具体可见ISO17665 附录B2.1以及PDA TR1 4.1.1.1））。也就是说说绝大部分微生物在121℃条件下仅能存活0.5min。

在正式实施灭菌验证前，若通过初期的蒸煮筛选实验（80-100℃ 煮沸10-15min）证实无细菌存活，则代表没有耐热菌产生，即D值＜0.5min。

为继续增加挑战，将 D（121℃） 值设定为 1min 进行计算，为了达到所需要的

10-6无菌保障水平，则最低所需要的物理杀灭时间为：

F0= Dt*（LgN0-LgNr）=1min*Lg（102-10-6）=Lg108=8min。这也是法规强调必须F0≥8min的来源。

若在筛选过程发现有耐热菌，则需要进行耐热菌D值的计算，评估灭菌所需要的F0值。

2. 管控要求：
无论是医疗器械还是药品，残存概率法均要求 F0≥8min。由于该方法对工艺余量的依赖较小，因此对生产环境、工艺流程中初始菌的种类筛选和数量控制有着极严的要求，必须定期监控以确保灭菌工艺持续受控。可借助SPC控制图方式，监控微生物数量。

在选择残存概率法时，BI的选择要适宜灭菌工艺，如果要选择D值＞1.5min的嗜热芽孢杆菌，则BI 的数量不能太大，否则无法杀灭，一般可选择BI为105的菌种 。

02 过度灭杀法

过度杀灭法适用于对温度不敏感的产品。其核心逻辑是提供远超灭菌所需的热量，以确保即便在极端条件下也能达到无菌要求。

1. 基本原理：
该方法基于“自然界中极少有微生物 D 值超过 1min”的共识。若假设初始污染菌为106 ，要达到

10-6的无菌保障水平，其计算公式为：

F0= Dt*（LgN0-LgNr）=1*Lg(1012)=12min

当物理 灭杀时间大于12min时，即可视为实现了过度杀灭。出于安全冗余考虑，欧盟药品GMP给出F0大于15min相关标准通常要求 。

2. 在医疗器械中的应用：
医疗器械常采用半周期法、全周期法进行验证（部分周期法也可用，但不常用），证实无菌保障水平达到指定要求。

首先，以半周期法为例，假设选用的BI的D值是1.5min（嗜热芽孢杆菌），初始菌量为106，半周期灭菌时间（将BI数量降为0）Fbio=1.5*Lg106=9min>6min(12min一半）, 则全周期灭菌维持时间至少为18min。运行3次半周期发现没有BI阳性，则可证明无菌保障水平达到要求。

其二，全周期过度灭杀依然遵循的F0大于12的原则。选用的BI的生物灭杀时间Fbio必须大于12min（如下表所示）。实际的物理杀灭时间Fphy>Fbio>12min。

在医疗器械的诸多灭菌方法中，湿热灭菌是应用较广的灭菌工艺之一。笔者关注到药品从业人员对于湿热灭菌研究是比较充分的，而医疗器械从业人员对于湿热灭菌的原理知之甚少。如何根据产品特性选择合适的灭菌路径，既关乎无菌保证水平（SAL），也直接影响产品的理化性能。主流的环氧乙烷灭菌灭菌方法还是采用过度灭杀法，但对于湿热灭菌来说，根据 PDA TR1 药品湿热灭菌决策树及 ISO 17665:2024 附录B中的要求，目前主流的湿热灭菌验证方法包括两类：残存概率法（基于微生物负载的方法）与过度杀灭法。下面给大家扒拉一下这两种方法的原理和实操要求，希望对行业人员有所帮助。 注*：关于湿热灭菌的一些术语，参考往期文章。湿热灭菌 01 残存概率法（生物负载法） 残存概率法，又叫生物负载法（bioburden based method ），主要针对热敏感产品（如医美行业的胶原类、透明质酸钠产品等）。由于这些产品无法承受长时间的高温，因此需要通过精确控制初始污染菌的数量和耐热性，来达到需要的无菌保障水平。 1. 基本原理与参数： 该方法通常要求灭菌过程的物理F0值至少大于 8 分钟。其主要原理是基于产品初始污染菌的数量和类型、结合所需要的无菌保障水平来计算灭菌杀灭时间F0值。 如何理解F0必须＞8min呢？首先，我们需要知道生物杀灭时间（Fbio）的公式,即将微生物从初始值杀到所需要的无菌保障水平所需要的时间。 Fbio=Dt*（LgN0-LgNr），其中N0代表微生物起始数量，Nr代表微生物灭杀数量或概率。Dt代表在t温度下，灭杀90%微生物所需要的时间。 我们现在先假设产品的初始污染菌（Bioburden）控制为102 （这是该方法最低的微生物控制要求）。理论上内控要控制在10CFU以内，再给一个挑战余量，设定在100CFU。同时还要设置警戒线和措施限（例如±3σ或其他控制方式）。 有一个理论非常重要，即通常来说自然界大部分微生物D(121℃）＜0.5min（具体可见ISO17665 附录B2.1以及PDA TR1 4.1.1.1））。也就是说说绝大部分微生物在121℃条件下仅能存活0.5min。 在正式实施灭菌验证前，若通过初期的蒸煮筛选实验（80-100℃ 煮沸10-15min）证实无细菌存活，则代表没有耐热菌产生，即D值＜0.5min。 为继续增加挑战，将 D（121℃） 值设定为 1min 进行计算，为了达到所需要的 10-6无菌保障水平，则最低所需要的物理杀灭时间为： F0= Dt*（LgN0-LgNr）=1min*Lg（102-10-6）=Lg108=8min。这也是法规强调必须F0≥8min的来源。 若在筛选过程发现有耐热菌，则需要进行耐热菌D值的计算，评估灭菌所需要的F0值。 2. 管控要求： 无论是医疗器械还是药品，残存概率法均要求 F0≥8min。由于该方法对工艺余量的依赖较小，因此对生产环境、工艺流程中初始菌的种类筛选和数量控制有着极严的要求，必须定期监控以确保灭菌工艺持续受控。可借助SPC控制图方式，监控微生物数量。 在选择残存概率法时，BI的选择要适宜灭菌工艺，如果要选择D值＞1.5min的嗜热芽孢杆菌，则BI 的数量不能太大，否则无法杀灭，一般可选择BI为105的菌种 。 02 过度灭杀法 过度杀灭法适用于对温度不敏感的产品。其核心逻辑是提供远超灭菌所需的热量，以确保即便在极端条件下也能达到无菌要求。 1. 基本原理： 该方法基于“自然界中极少有微生物 D 值超过 1min”的共识。若假设初始污染菌为106 ，要达到 10-6的无菌保障水平，其计算公式为： F0= Dt*（LgN0-LgNr）=1*Lg(1012)=12min 当物理 灭杀时间大于12min时，即可视为实现了过度杀灭。出于安全冗余考虑，欧盟药品GMP给出F0大于15min相关标准通常要求 。 2. 在医疗器械中的应用： 医疗器械常采用半周期法、全周期法进行验证（部分周期法也可用，但不常用），证实无菌保障水平达到指定要求。 首先，以半周期法为例，假设选用的BI的D值是1.5min（嗜热芽孢杆菌），初始菌量为106，半周期灭菌时间（将BI数量降为0）Fbio=1.5*Lg106=9min>6min(12min一半）, 则全周期灭菌维持时间至少为18min。运行3次半周期发现没有BI阳性，则可证明无菌保障水平达到要求。 其二，全周期过度灭杀依然遵循的F0大于12的原则。选用的BI的生物灭杀时间Fbio必须大于12min（如下表所示）。实际的物理杀灭时间Fphy>Fbio>12min。 例如在设计灭菌方案时，选取的BI 的D值为2.1min，BI的数量为3.0*106，则 Fbio=2.1min*（Lg3.0*106）=13.6min>12min。因此选取的BI是合适的。假设物理灭菌维持时间＞13.6min，则可证明满足无菌保障水平的要求。 03 最后 在实际生产中，过度杀灭法因其较高的安全余量和较低的监控成本，仍是绝大部分医疗器械的首选。但随着医美及生物材料产品的增多，残存概率法的重要性也日益凸显。研发人员需根据产品的热稳定性，平衡灭菌参数与产品性能，从而选择最科学的灭菌路径。

例如在设计灭菌方案时，选取的BI 的D值为2.1min，BI的数量为3.0*106，则

Fbio=2.1min*（Lg3.0*106）=13.6min>12min。因此选取的BI是合适的。假设物理灭菌维持时间＞13.6min，则可证明满足无菌保障水平的要求。

03 最后

在实际生产中，过度杀灭法因其较高的安全余量和较低的监控成本，仍是绝大部分医疗器械的首选。但随着医美及生物材料产品的增多，残存概率法的重要性也日益凸显。研发人员需根据产品的热稳定性，平衡灭菌参数与产品性能，从而选择最科学的灭菌路径。

本文由广州佳誉医疗器械有限公司/佛山浩扬医疗器械有限公司联合编辑