淺析水分活度測定在非無菌制劑微生物控制中的應用

微生物指標是反映藥品安全性和有效性的重要指標，而水在藥品生產中用量大，使用廣，用于生產過程及藥物制劑的制備，藥品中不可避免地含有水分。長期以來，水分含量是反映藥品質量安全和穩定的一個重要參數。然而，用于控制微生物導致的變質，水分活度（water activity）是比水分含量更重要的一個參數 ， 它是產品中微生物可利用水的量度，是影響微生物生長的關鍵因素之一。

美國藥典USP 先將水分活度應用于制藥領域微生物控制，（USP）<1112> 水分活度測定在非無菌制劑中的應用于2006 年發布，用以指導水分活度在非無菌制劑微生物控制中的應用，包括一系列微生物生長需要的水分活度數據和基于產品水分活度的微生物限度檢查建議，推薦水分活度的測量方法等內容。

1　水分活度概述

水分活度（aw），是相同溫度下產品水蒸氣壓（P）與純水蒸氣壓（Po）的比值。它在數值上等于封閉系統中由產品產生的相對濕度（RH）的1/100。水分活度和平衡相對濕度（ERH）之間的關系由以下等式表示：ERH=aw×100  %

水分活度是物理化學術語，反映產品中水的能量狀態，表示水與產品成分之間結合的緊密程度，aw 值介于0~1。

水分活度測定一般采用物理或化學方法，常用的方法有水分活度儀測定法和恒定相對濕度平衡法（康衛氏皿擴散法）。國際上多采用儀器測定法。目前，水分活度測定常用的3 種方法是露點/ 冷面鏡法、電子濕度計法和相對平衡濕度法。露點/ 冷面鏡法是USP、歐洲藥典（EP）、日本藥局方（JP）、美國分析化學家協會（AOAC）、國際標準化組織（ISO）等推薦的測定水分活度的標準方法。

2　水分活度與微生物生長的關系

1953 年William James Scott 發現了水分活度影響微生物生長，1957 年提出了微生物生長所需的低的水分活度限值，并明確了是水分活度而不是水分含量影響微生物生長。目前這一概念已經作為預測微生物生長，反映產品穩定性和安全性的參數而被廣泛認可。降低水分活度將會導致微生物生長停滯期的延長，代謝活性的降低，生長繁殖速率的降低，細菌內生孢子和霉菌孢子活性的降低，產生毒素的減少，以及細菌孢子耐熱性增加等作用。

在微生物學中細菌、酵母菌和霉菌的新陳代謝、繁殖、孢子萌發和生存需要可利用水，水分活度是反映存在于產品中微生物新陳代謝的可利用水（非結合水或自由水）的量度。因此水分活度是預測產品中潛在微生物生長繁殖的有力工具。

3　水分活度在非無菌制劑微生物控制中的應用

通過測量和控制藥品處方的水分活度，可以減少或消除微生物增殖風險。在穩定儲存條件下，水分活度是藥品的固有屬性。在科學的微生物風險評估的基礎上，可根據水分活度制定有針對性的個性化微生物控制方案，如全面的微生物限度檢查或減少日常檢查。應注意的是使用水分活度進行微生物控制，必須遵循嚴格的GMP，以確保微生物的低負載。USP<1112> 提供了藥品處方對微生物污染影響的指導，降低藥品水分活度對預防潛在微生物的增殖大有裨益；非無菌制劑的處方、生產步驟和測試應反映這一參數。

水分活度遠低于0.75（例如：片劑，膠囊，非水液體藥品，軟膏和栓劑等劑型）的藥品將是減少微生物限度檢查和穩定性評價較好的研究對象。在進行藥品生產時如原輔料微生物指標優良，生產環境不產生微生物污染，本身具有減少微生物的生產過程，制劑有抗微生物活性，以及生產場所已建立了與其產品相關的低生物負載的歷史測試數據時，建立合理的微生物風險評估體系，通過水分活度反映微生物穩定性十分有效。

4測定水分活度的意義

微生物生長有低水分活度要求，低于此要求的微生物將不能生長。因此，水分活度控制作為微生物風險控制的關鍵環節，也是影響藥品穩定性的關鍵參數。通過設計和控制藥品水分活度，優化處方，可準確的評估藥品的安全性和穩定性，降低微生物增殖風險。不同水分活度的藥品中的微生物生存行為對于藥品微生物控制非常重要。

對于制藥工業，非無菌制劑水分活度與以下方面有關：（1）藥品處方以及抑菌體系的抑菌有效性；（2）藥品處方中易于化學水解的活性藥物成分的降解；（3）藥品處方（尤其是液體、膏、乳液和霜）易受微生物污染的程度；（4）提供了減少微生物限度檢查，依照通則非無菌制劑微生物限度檢查法篩查藥品有效性、穩定性和控制菌釋放的理論依據。低水分活度會防止微生物在藥品上的生長繁殖。

意大利Steroglass斯特洛WaterLab 高精度露點水分活度儀，采用鏡面冷卻露點傳感器和創新的智能控制模式，分辨率高達0.0001aw，準確性0.003aw，，5min之內即可完成測試，可以準確、快速測出樣品的水活度值（aw）。

并且，該設備運用新的校準和精確的溫度控制系統，可以使樣品倉內溫度迅速達到一定溫度（如25℃）。另外，該設備可控制樣品室內溫度：15-50℃，并帶有TEST LIFE模擬程序，可以幫助用戶測定不同溫度條件下樣品的水分活度，為產品的儲存溫度和包裝條件提供有效的判斷依據，對于判斷產品真實貨架壽命具體實際的參考意義。