无菌性测试
无菌检测是GMP的一项关键要求,旨在确认药品、医疗器械、生物制品以及细胞与基因疗法在用于患者之前不含活微生物。无菌检测失败——无论是真阳性还是假阳性结果——都会带来严重后果:产品召回、患者安全风险以及代价高昂的监管调查。
随着药典标准的不断演进和监管审查的日益严格,现代无菌检测计划必须应对三个相互关联的挑战:方法准确性、数据完整性以及放行速度。对于任何按照GMP运行的质量控制实验室而言,了解现有的无菌检测方法、其监管框架以及数字化工作流程和快速微生物检测方法的最新进展至关重要。
从根据您的产品和包装形式选择合适的检测方法,到满足监管机构在数据完整性和放行速度方面不断变化的期望,本指南将带您全面了解无菌检测的每个关键方面。
精选分类
药品无菌检测方法
药品的药典无菌检测方法由《美国药典》(USP)<71>、《欧洲药典》(Ph. Eur.)2.6.1 以及《日本药典》(JP)<4.06> 规定,这些标准要求将样品在两种不同的培养基中进行为期 14 天的培养。 使用两种培养基是为了确保对微生物进行全面检测:用于厌氧菌和需氧菌的硫代乙酸盐液体培养基(FTM)(32.5°C 培养),以及用于需氧菌和真菌的大豆酪蛋白水解物培养基(SCDM),也称为胰蛋白胨大豆肉汤(TSB)(22.5°C 培养)。 培养后若观察到任何浑浊现象,均表明可能存在微生物污染,必须进行调查。
有两种公认的药典方法:膜过滤法和直接接种法。 方法的选择取决于产品的性质、包装形式及其理化特性。如《美国药典》(USP)<71>、《欧洲药典》(Ph. Eur.)2.6.1 和《日本药典》(JP)<4.06> 所述,在产品性质允许的情况下,应优先选择膜过滤法,因其灵敏度更高且能有效去除抑制性物质。当无法进行过滤时,仍可采用直接接种法。
虽然14天的培养期仍是药典标准,但基于ATP生物发光技术的快速微生物检测方法(RMMs)正日益被监管机构接受,适用于包括细胞和基因疗法在内的短保质期产品。 新的《美国药典》(USP)<73>章——“基于ATP生物发光的短效产品污染检测微生物学方法”——为RMM的采用以及该技术的验证和实施提供了明确的监管框架,该章将于2025年8月生效。
无论选择何种方法,数据完整性要求均适用于所有无菌检测工作流程:从样本接收至最终结果记录,所有检测数据必须完全可追溯、可接受审计,并符合ALCOA++、21 CFR第11部分以及欧盟附件11的要求。
膜过滤无菌检测

根据《美国药典》(USP)<71>、《欧洲药典》(Ph. Eur.)2.6.1 和《日本药典》(JP)<4.06> 的规定,膜过滤是可过滤药品的首选检测方法。样品通过 0.45 µm 的膜滤器,微生物被截留其中,随后在适当的培养基中进行培养。
与直接接种法相比,该方法具有以下主要优势:
- 灵敏度更高——整个样品或混合样品通过单层膜过滤
- 抑制剂去除——可在培养前将抗生素或防腐剂等抗菌化合物冲洗掉,从而避免假阴性结果
- 封闭系统保护——现代封闭式过滤装置可确保产品在测试过程中始终与环境隔离,从而显著降低外来污染和测试结果无效的风险
在GMP无菌检测环境中,无论是层流罩还是隔离器内,使用封闭式一次性膜过滤装置均被视为最佳实践。
直接接种无菌试验
在直接接种无菌试验中,将少量样品在无菌条件下转移至合适的培养基中并进行培养。虽然该方法操作简便,但存在以下几点局限性,实验室应予以考虑:
- 灵敏度降低——仅能接种少量样本,从而增加了漏检低水平污染的风险
- 浊度干扰——本身呈浑浊或有色的产品可能在目视检查时掩盖微生物的生长
- 抗菌抑制——具有抗菌特性的产品必须在接种前进行中和处理,以避免出现假阴性结果

用于无菌检测的快速微生物学方法(RMM)
随着监管框架不断演进以适应创新发展,快速微生物学方法(RMM)作为经科学验证的传统药典无菌检测替代方案,正日益获得认可。对于保质期较短的产品——例如细胞和基因疗法、放射性药物以及短效生物制品——RMM尤为适用,因为14天的培养周期与产品放行时间表或患者治疗计划难以兼容。
在最成熟的RMM技术中,ATP生物发光法通过检测活微生物与生物发光试剂反应后发出的光,实现快速、灵敏且定量的污染检测。与传统的基于培养的方法不同,ATP生物发光法用定量的仪器测量取代了主观的目视浊度评估,从而能够更早地获得结果,并提高结果解读的一致性。
《美国药典》(USP)<73>——“基于ATP生物发光法的短效产品污染检测微生物学方法”将于2025年8月生效,其出台标志着监管领域的重大里程碑,为实验室实施和验证基于RMM的无菌检测提供了明确的药典框架。 与之相辅相成的是《美国药典》<1071>,该标准就快速微生物检测方法的实施和验证提供了更广泛的指导。
RMM 不仅适用于最终产品的无菌检测,还适用于整个生产流程中的生产过程生物负荷监测,为实验室在多种质量控制应用中提供了一种多功能且符合规范的解决方案。
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无菌试验中的数据完整性与治理
无菌试验结果的可靠性取决于其背后的数据——全球监管机构均将数据完整性视为GMP微生物学合规的核心。 除了方法学之外,无菌试验数据在整个试验生命周期中的生成、记录和维护方式同样重要。包括美国食品药品监督管理局(FDA)、欧洲药品管理局(EMA)和日本药品医疗设备综合局(PMDA)在内的监管机构要求所有实验室数据均须符合ALCOA++原则:数据必须具备可追溯性、可读性、同时性、原始性和准确性,此外还对数据的完整性、一致性和可用性提出了额外要求。
在美国,《联邦法规》第21篇第11部分(21 CFR Part 11)明确了电子记录和电子签名的要求,使数字文档在法律上与纸质记录具有同等效力。在欧洲,《欧盟附录11》(EU Annex 11)对GMP环境中的计算机化系统制定了同等要求。 这些法规共同为质量控制实验室数据(包括无菌试验)的数据完整性确立了明确的框架:实时数据采集、自动生成审计追踪记录以及完整的端到端数字可追溯性——从操作员身份识别和仪器数据,到样品信息和最终结果——这些在GMP检查中越来越受到监管机构的重视,并被视为行业最佳实践。M-Trace®软件及移动应用程序可帮助您的实验室满足这些监管要求。
无菌检测工作流程
传统药典工作流程——膜过滤法
以下分步工作流程描述了根据《美国药典》(USP)<71>、《欧洲药典》(Ph. Eur.)2.6.1 及《日本药典》(JP)<4.06> 进行的膜过滤无菌试验。
试验准备 — 在受控环境(层流罩或隔离器)内组装膜过滤装置,并将软管连接至无菌试验泵
- 膜/滤器的冲洗与预润湿 — 对膜进行预润湿,以优化过滤效率并最大限度减少产品对滤器的吸附
- 样品过滤 — 将等体积的产品分别过滤至两个罐中;微生物将被截留于0.45 µm的膜
上 - 冲洗 — 使用经验证的冲洗液去除抑制性化合物,以防止出现假阴性结果
- 培养基灌装 — 将 SCDM(TSB)和 FTM 无菌培养基
注入膜过滤装置 - 培养 — 32.5°C(FTM)和22.5°C(SCDM)下培养14天。这些温度分别代表《美国药典》(USP)<71>、《欧洲药典》(Ph. Eur.)2.6.1和《日本药典》(JP)<4.06>
中规定的30–35°C及20–25°C药典范围的中点 - 结果检查——目视检查浊度;如有任何浊度,必须作为潜在微生物污染
进行调查 - 数字化测试记录——将所有测试步骤、操作员操作及仪器数据实时、自动捕获并整合到一份可审计的电子记录中,有助于符合《联邦法规》第21篇第11部分(21 CFR Part 11)、ALCOA++数据完整性原则,并确保满足监管检查要求
各步骤说明符合《美国药典》(USP)<71>、《欧洲药典》(Ph. Eur.)2.6.1 及《日本药典》(JP)<4.06> 的药典要求。步骤 8 体现了《美国联邦法规》第 21 篇第 11 部分和欧盟附件 11 对数据完整性的最新监管要求,其标准已超越药典要求。
快速无菌检测工作流程——ATP生物发光法
对于保质期较短的产品——包括细胞和基因疗法、放射性药物以及短效生物制剂——传统的14天培养周期往往与产品放行时间表不符。快速微生物检测方法(RMMs)提供了一种经过科学验证且符合监管要求的替代方案。
ATP生物发光是无菌检测领域中最成熟的快速微生物学方法(RMM)技术之一。该技术通过检测活微生物与生物发光试剂反应后发出的光,实现快速、灵敏且定量的污染检测。 新的《美国药典》(USP)<73>章——“基于ATP生物发光检测短效产品中污染物的微生物学方法”——为采用RMM提供了明确的监管框架,该章将于2025年8月生效。
典型的 ATP 生物发光快速无菌检测工作流程如下:
- 样品过滤——将样品通过专用膜进行过滤,保留存活微生物
- 添加ATP试剂——将生物发光试剂施加至膜上,针对活细胞
- 自动检测与定量 — 高灵敏度检测摄像头捕获并定量分析来自活微生物的光信号
- 5天内出具结果——比传统的14天药典方法快达75%。实际出结果时间取决于经验证的方法和产品类型。
- 电子检测记录 — 所有结果均记录在符合 21 CFR 第 11 部分要求、可完全追溯的数字记录中
该工作流程基于《美国药典》(USP)<73>中描述的ATP生物发光技术。第5步体现了《联邦法规第21篇第11部分》(21 CFR Part 11)和欧盟附件11(EU Annex 11)对数据完整性和电子记录保存的当前监管要求。
采用 ATP 生物发光技术的 RMM 既适用于无菌检测,也适用于生产过程中的生物负荷监测,为实验室在整个生产流程中提供了一种多功能、快速且符合法规要求的解决方案。
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