Стерилизация фильтрованием

Микробные клетки и споры можно рассматривать как нерастворимые образования с очень малым (1-2 мкм) размером частиц. Подобно другим включениям, они могут быть отделены от жидкости фильтрованием сквозь мелкопористые фильтры. Этот метод стерилизации включен в ГФ для стерилизации термолабильных растворов. Такими фильтрами могут быть перегородки из неглазурованного фарфора (керамики), асбеста, стекла, пленок, пропитанных коллодием, и другого пористого материала.

По конструкции фильтры подразделяют на 2 вида:

- глубинные (погружаемые в среду); - мембранные.

Глубинные фильтры редко используются для стерилизации. Они построены из беспорядочно ориентированных волокон или частиц (например, стекловолокно, фарфор, асбест), спрессованных с целью создания длинных извилистых каналов. Микроорганизмы или частицы застревают в объеме фильтрующего материала. Стерилизующие глубинные фильтры изготавливают из пористого стекла (фильтры Шотта), керамики (свечи Шамберлена), фарфора (фильтры Беркефельда), полимеров (лавсан, капрон, фторопласт).

Рис. 3.25.Биоиндикаторы паровой стерилизации; внешний вид и устройство

Для предварительной фильтрации, которая необходима для очистки растворов от крупных механических частиц, применяют бумажно-асбестовые фильтры в виде пластин. В качестве фильтродержателя используют фильтр Сальникова, который представляет собой металлическую раму, зажатую между 2 сферическими дисками.

Микрофильтрация(МФ) - технологический процесс разделения систем «жидкость-твердые частицы» через мембранный фильтр с целью получения фильтрата, очищенного от коллоидных или взвешенных микрочастиц размером 0,05-10 мкм, а также микроорганизмов.

В фармацевтической промышленности мембранная микрофильтрация является неотъемлемым этапом технологий переработки на стадиях осветления и стерилизации жидких лекарственных форм.

Мембранные микрофильтры широко применяют в процессах получения стерильной воды, офтальмологических растворов, диагностических реагентов, инфузионных и инъекционных форм, антибиотиков, культуральных сред, препаратов крови, биологических жидкостей.

Мембранные фильтры - тонкие (100-210 мкм) микропористые пластинки, изготовленные из различных пластмасс, характеризу- ющиеся строго постоянным размером пор и ситовым механизмом задержания микроорганизмов.

Промышленность выпускает фильтры со стандартными порами от 0,11 до 10 мкм. Мембранные фильтры с размером пор 0,22 мкм или меньше используются для стерилизации.

В зависимости от площади фильтрующей поверхности мембранные фильтры разделяют на 2 класса: плоские пластины (рис. 3.26), фильтроэлементы, изготовленные из мембран, свернутых в гофрированную поверхность. Обычно фильтроэлементы запаивают в фильтрующие блоки (свечи).

Рис. 3.26.Плоскопластинчатый мембранный фильтр

Рис. 3.27.Стерилизующая мембрана. Увеличение 1:1000

Полимерные микропористые мембраны являются тонкими (до 210 мкм) полимерными пленками, имеющими на микроскопическом уровне вид капиллярного, сетчатого или губчатого каркаса, отдельные элементы которого представляют собой неразрывное целое, а порами являются просветы между звеньями этого высокопористого каркаса (рис. 3.27). Исключение составляют ядерные

(трековые) мембраны, полученные путем облучения тонких (10- 20 мкм) полимерных пленок частицами высокой энергии и их после- дующей физико-химической обработкой.

Полимерные мембранные фильтры имеют разброс размеров пор в гораздо более узком интервале, чем глубинные, что позволяет достигать требуемой эффективности разделения, в том числе частиц размерами, аналогичными размерам бактерий (<0,2 мкм). Другим важным достоинством мембранных фильтров является возможность многократного использования неразрушающего метода контроля их качества.

Для стерилизующей фильтрации малых объемов растворов используются специальные насадки-фильтродержатели (рис. 3.28). Подключив насадку к вакуум-насосу и к стерильному флакону, получают стерильный раствор требуемого состава. Конечно, операции проводят в условиях ламинарного бокса (см. рис. 3.6).

Для фильтрации больших объемов жидкостей используются фильтроэлементы (рис. 3.29) с различной поверхностью фильтрации.

Фильтроэлементы имеют общепринятую в мировой практике конструкцию в виде цилиндра, который состоит из фильтрующего пакета, содержащего гофрированную мембрану

Рис. 3.28.Насадка на бутылку для стерилизации растворов в микр околичествах

Рис. 3.29.Фильтроэлементы (внешний вид) и укладка мембраны

в 1 или 2 слоя. Она расположена между 2 слоями нетканого полипропиленового или лавсанового полотна. Укладка мембраны М-образным профилем (рис. 3.30) исключает эффект «мертвой» площади, недоступной для потока.

Рис. 3.30.Принцип укладки материала мембраны

Прочностные характеристики, химическая стойкость мембраны и ее смачиваемость определяются именно свойствами материала, из которого она изготовлена. Основными современными материалами для изготовления стерилизующих мембран являются: нейлон, фторопласт, полисульфон, эфиры целлюлозы. Каждый из них имеет свои преимущества. По химической стойкости материалами-лидерами являются фторопласт, а также нейлон и полисульфон. Мембраны из эфиров целлюлозы менее прочны и нестойки к промывкам таким доступным, дешевым и эффективным регенерирующим средством, как раствор щелочи.

Наилучшие результаты прочности показывают патроны, собранные по технологии термопластической сварки (ни в коем случае

не склеивания). Фильтропатрон скреплен по краям термосваркой, помещен между 2 перфорированными опорными корпусами из полипропилена и герметизирован по торцам расплавом полипропилена. Фильтропакет должен выдерживать гарантированно минимум 10-кратную стерилизацию в автоклаве, а еще лучше - текучим паром.