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避免水系统形成生物膜,警惕此类潜在污染源!!

 卓琦质量 2022-08-11 发布于上海

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案例导读


2016年,美国FDA给GSK英国工厂史克必成(SmithKline Beecham)开出了一封警告信。在该警告信中,FDA发现该工厂的水系统在不到一年的时间内,发生了至少25次微生物污染超标或超常事件。

警告信中具体说:从2014年4月20日到2015年2月17日,针XX厂房的水系统循环,你们调查了至少25次微生物污染,超出警戒限(XX CFU)或行动限(XX CFU)。你们使用了从该系统产生的水,来生产XX产品。值得注意的是,在你们的一些警戒限和行动限调查中,你们鉴别出了洋葱伯克霍尔德菌,这是一种水生微生物,已知在水系统中可以形成生物膜。

1、  什么是生物膜?


生物膜,也称为生物污染,是由原核生物和其他微生物(例如酵母菌、真菌、原生动物)以及其分泌出保护层的粘液组成的,可附着于有生命或无生命物体表面。

生物膜中存在各种主要的生物大分子如蛋白质、多糖、DNA、RNA、肽聚糖、脂和磷脂等物质。生物膜多细胞结构的形成是一个动态过程,包括细菌起始粘附、生物膜发展和成熟扩散等阶段。

生物膜会导致重大卫生问题,因为细菌(包括变质和致病生物)的含量可能非常高,根据生物膜形成的动态过程,这些细胞会逐渐分离,并再次生产。生物膜中的微生物紧密地包裹在基质中,一般具有很强的抗性,能抵挡一般消毒方法的冲击。作为清洁和消毒的障碍,因此很难去除已形成的生物膜。

2、  生物膜是如何形成的?


生物膜的形成是原核生物圈一个古老但又必不可少的组成部分,它是结构复杂的动态系统,具备原始多细胞生物和多层面生态系统的特点。它反映了细菌生长的一种保护模式,使其能在恶劣的环境下生存繁衍。

据专家估计几乎所有的细菌在一定的条件下都可以形成生物膜,包括革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、酵母菌和真菌,但有些微生物比其他微生物更容易形成,因为它们会产生细胞外附着物菌毛或鞭毛。单个微生物物种可能形成生物膜,但更常见的是,混合菌群参与形成生物膜。

微生物在活性或非活性物体表面,经过附着、聚集、成熟、脱落这些生物膜形成过程从而形成生物膜。

3、  纯化水系统中生物膜形成的原因?哪些位置容易形成生物膜?


纯化水系统中,原水中的一些微生物被吸附在活性炭、去离子树脂、保安过滤器的过滤膜以及其他系统设备表面,以及,在纯化水分配系统里,微生物也能在管道表面、阀门、储罐和其他区域生成菌落并大量繁殖,形成生物膜。

不充分的清洗温度、清洗流量、清洗时间或清洗剂和消毒剂浓度导致清洗不足有利于生物膜的形成。清洗不足的其他原因包括腐蚀或开裂造成的表面损坏,以及不适当的卫生设计,例如,储罐上的检修孔、管道连接和搅拌器周围。

通常储罐是一个关键位置,管道、阀门和泵也可能形成生物膜,此外,焊接不佳的点也容易发生生物膜堆积。其中,过滤膜是可能生物膜积累的重要位置,主要是因为它们比不锈钢表面更复杂,而且它们为微生物繁殖提供了较大的表面积,更容易产生生物膜。

4、  水系统中生物膜存在的风险?


生物膜可以保护存活其中的微生物,在此保护层中,细菌特性比起自由态(水性)来变成能非常能耐热、耐消毒剂和脱水反应。生物膜能减弱消毒剂的作用,成为细菌的温床。甚至即使膜中所有细菌全部被杀死,细菌多聚糖化合物仍保留在表面,为其它后来的细菌提供理想的营养地。这会形成纯化水设备系统的内部污染源,严重影响终端纯化水水质,最终影响药品或试剂产品的质量。

5、  如何清除水系统中生物膜?


从水系统中去除生物膜并不容易。因此防止水系统形成生物膜比去除生物膜要重要得多。但是,当生物膜已经产生,仅仅日常的消毒已经无法去除,这时需要用强酸(如硝酸),而后强碱(氢氧化钠),进行水系统酸碱处理,以去除生物膜。

6、  如何预防水系统产生生物膜?


系统设计,应对生物膜生成,有必要制订适当的水系统设计,例如,防止死管或可能无法排空的低点;储罐及管道材质的选用;焊接点的处理等。

运行维护,采取有效的灭菌措施,例如,热存贮、蒸汽、臭氧或紫外灭菌等;保证水系统内为“活水”, 停机总会带来更高的微生物生长风险,一个不受控的周末就足以导致严重的细菌污染。

总结:


1、  重视水系统形成生物膜的风险,借鉴FDA警告信案例分析。审视自身系统风险点,使系统更可靠。

2、  新系统的设计死角、施工过程的焊接不当、日常维护和监测的必要性,甚至微生物趋势分析中考虑生物膜的潜在风险点等。均是水系统质量有效性的手段。

3、  科学应对形成的生物膜,除了强酸强碱的及时处理,还应评估对管道使用寿命的评估。再次说明预防的重要性。



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