默克液體污染監(jiān)測儀MAWP037P0在制藥用水多指標(biāo)精準(zhǔn)監(jiān)測中的應(yīng)用與效能驗(yàn)證
摘要
針對(duì)2025版《中國藥典》對(duì)制藥用水微生物限度及特定污染物監(jiān)測的嚴(yán)苛要求，本研究以默克液體污染監(jiān)測儀MAWP037P0為核心設(shè)備，構(gòu)建制藥用水中微生物總數(shù)、特定耐藥菌（洋蔥伯克霍爾德菌）及化學(xué)污染物（COD）的一體化監(jiān)測方案。通過優(yōu)化監(jiān)測模式、校準(zhǔn)周期及樣本前處理方式等關(guān)鍵參數(shù)，結(jié)合傳統(tǒng)培養(yǎng)法、qPCR技術(shù)及重鉻酸鹽法進(jìn)行結(jié)果比對(duì)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明，MAWP037P0在最優(yōu)參數(shù)下對(duì)純化水中微生物總數(shù)的檢出限達(dá)1 CFU/mL，與qPCR法檢測結(jié)果一致性達(dá)98.6%；對(duì)洋蔥伯克霍爾德菌的專項(xiàng)檢測特異性為100%，陽性檢出時(shí)間較傳統(tǒng)培養(yǎng)法縮短82.3%；COD監(jiān)測范圍0-2000mg/L內(nèi)的示值誤差≤±3.2%，24h高濃度漂移僅0.3%。該研究確立了MAWP037P0的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用流程，為制藥用水污染防控及合規(guī)性監(jiān)測提供高效可靠的技術(shù)支撐。
1 引言
1.1 研究背景與意義
制藥用水作為藥品生產(chǎn)的核心原料，其污染控制直接決定藥品安全性與有效性。2025版《中國藥典》新增制藥用水中洋蔥伯克霍爾德菌、羅爾斯通菌等特定耐藥菌的專項(xiàng)檢測要求，將純化水需氧菌總數(shù)控制與生物膜風(fēng)險(xiǎn)防控并重，同時(shí)強(qiáng)化了化學(xué)污染物的過程監(jiān)測要求。傳統(tǒng)監(jiān)測方法存在操作繁瑣、檢測周期長（微生物培養(yǎng)需2-7天）、多指標(biāo)監(jiān)測兼容性差等問題，難以滿足制藥生產(chǎn)過程中實(shí)時(shí)防控的需求。
默克液體污染監(jiān)測儀MAWP037P0集成多參數(shù)檢測模塊，具備快速響應(yīng)、自動(dòng)校準(zhǔn)及數(shù)據(jù)追溯功能，但其在制藥用水合規(guī)性監(jiān)測中的參數(shù)設(shè)置、效能數(shù)據(jù)及方法學(xué)驗(yàn)證尚未有系統(tǒng)報(bào)道。因此，開展該設(shè)備的應(yīng)用研究，明確其在多指標(biāo)監(jiān)測中的最優(yōu)方案及性能優(yōu)勢，對(duì)提升制藥用水質(zhì)量控制效率、降低合規(guī)風(fēng)險(xiǎn)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
1.2 研究目標(biāo)與內(nèi)容
本研究核心目標(biāo)為建立默克MAWP037P0液體污染監(jiān)測儀在制藥用水關(guān)鍵污染指標(biāo)監(jiān)測中的標(biāo)準(zhǔn)化流程，并量化驗(yàn)證其效能。具體內(nèi)容包括：①優(yōu)化設(shè)備對(duì)微生物總數(shù)、洋蔥伯克霍爾德菌及COD的監(jiān)測參數(shù)（檢測模式、校準(zhǔn)間隔、樣本預(yù)處理）；②通過與法定檢測方法比對(duì)，驗(yàn)證設(shè)備的準(zhǔn)確性、特異性及檢出限；③評(píng)估設(shè)備在長期連續(xù)監(jiān)測中的穩(wěn)定性及數(shù)據(jù)可靠性，為制藥企業(yè)合規(guī)應(yīng)用提供依據(jù)。
2 材料與方法
2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑
核心設(shè)備：默克液體污染監(jiān)測儀MAWP037P0（檢測模塊：微生物電極法+紫外分光光度法；微生物檢出范圍1-10? CFU/mL，COD測量范圍0-200mg/L、0-2000mg/L兩檔；具備自動(dòng)校準(zhǔn)、間隔測量及超標(biāo)報(bào)警功能）；對(duì)照設(shè)備：qPCR儀（Bio-Rad，美國）、COD消解儀（哈希，美國）、微生物培養(yǎng)箱（Thermo，美國）。
實(shí)驗(yàn)試劑：洋蔥伯克霍爾德菌標(biāo)準(zhǔn)菌株（ATCC 25416）、大腸埃希菌標(biāo)準(zhǔn)菌株（ATCC 25922）；R2A培養(yǎng)基（BD，美國）；qPCR專用試劑盒（天根生化，中國）；重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000mg/L，國家計(jì)量研究院）；硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1mol/L，國藥集團(tuán)）；無菌生理鹽水（0.9%，山東威高）。
實(shí)驗(yàn)水樣：制藥純化水（取自某藥企純化水系統(tǒng)，涵蓋儲(chǔ)罐出口、管道中段及使用點(diǎn)3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)）；模擬污染水樣：在純化水中添加洋蔥伯克霍爾德菌制備濃度梯度樣本（1、10、100、1000 CFU/mL），添加葡萄糖制備COD梯度樣本（10、50、100、500、1000 mg/L）。
2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
2.2.1 微生物總數(shù)監(jiān)測參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)
選取3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的純化水及4個(gè)濃度梯度的模擬微生物水樣，設(shè)置MAWP037P0的3組監(jiān)測參數(shù)：①檢測模式：連續(xù)監(jiān)測vs間隔監(jiān)測（30min/次）；②校準(zhǔn)間隔：24h vs 48h；③樣本預(yù)處理：直接進(jìn)樣vs 0.22μm濾膜過濾富集。每組參數(shù)重復(fù)檢測10次，記錄檢測值、響應(yīng)時(shí)間及數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。以R2A培養(yǎng)基培養(yǎng)法（37℃培養(yǎng)48h）的計(jì)數(shù)結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算設(shè)備的相對(duì)誤差及相關(guān)性系數(shù)（R²）。
2.2.2 特定耐藥菌專項(xiàng)檢測實(shí)驗(yàn)
以洋蔥伯克霍爾德菌為目標(biāo)菌，同時(shí)設(shè)置大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌等5種干擾菌，驗(yàn)證MAWP037P0的檢測特異性。將目標(biāo)菌濃度梯度樣本（1-1000 CFU/mL）及混合菌樣本（目標(biāo)菌+干擾菌=1:10）分別用設(shè)備專用檢測模塊及qPCR法檢測，記錄陽性檢出時(shí)間、檢出率及假陽性率。其中設(shè)備設(shè)置為專項(xiàng)檢測模式，樣本預(yù)處理采用專用富集試劑（默克配套）。
2.2.3 COD監(jiān)測效能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
選用0-200mg/L（低濃度檔）及0-2000mg/L（高濃度檔）兩個(gè)量程，對(duì)COD梯度樣本（10-1000 mg/L）進(jìn)行檢測。設(shè)備參數(shù)設(shè)置：低濃度檔校準(zhǔn)間隔24h，高濃度檔校準(zhǔn)間隔12h，進(jìn)樣模式為雙計(jì)量管進(jìn)樣。每個(gè)濃度梯度重復(fù)檢測8次，以重鉻酸鹽法（哈希消解儀）結(jié)果為對(duì)照，計(jì)算示值誤差、重復(fù)性（CV值）及24h漂移量。同時(shí)對(duì)實(shí)際純化水樣本進(jìn)行連續(xù)72h監(jiān)測，評(píng)估長期穩(wěn)定性。
2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
所有實(shí)驗(yàn)設(shè)置3次獨(dú)立重復(fù)，數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）”表示。采用SPSS 26.0進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)及相關(guān)性分析，GraphPad Prism 9繪制性能對(duì)比圖。檢測方法一致性采用Kappa系數(shù)評(píng)價(jià)，Kappa>0.8表示一致性極佳；P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
3.1 微生物總數(shù)監(jiān)測最優(yōu)參數(shù)及效能
參數(shù)優(yōu)化結(jié)果顯示，MAWP037P0監(jiān)測微生物總數(shù)的最優(yōu)組合為：間隔監(jiān)測（30min/次）、校準(zhǔn)間隔24h、直接進(jìn)樣模式。此條件下，設(shè)備對(duì)純化水實(shí)際樣本的微生物總數(shù)檢測值為3.2±1.1 CFU/mL，與培養(yǎng)法結(jié)果（3.5±1.3 CFU/mL）無顯著差異（P>0.05），相對(duì)誤差為8.6%±2.3%，相關(guān)性系數(shù)R²=0.982。
濃度梯度驗(yàn)證中，設(shè)備對(duì)1 CFU/mL樣本的檢出率達(dá)92%，10 CFU/mL及以上樣本檢出率100%，響應(yīng)時(shí)間為15±2 min，較培養(yǎng)法（48h）縮短99.5%。間隔監(jiān)測模式的重復(fù)性顯著優(yōu)于連續(xù)監(jiān)測（CV值1.8% vs 3.2%，P<0.01），24h校準(zhǔn)間隔的檢測誤差（8.6%±2.3%）顯著低于48h間隔（15.2%±3.1%，P<0.01），證實(shí)短周期校準(zhǔn)對(duì)維持精度的重要性。
3.2 洋蔥伯克霍爾德菌專項(xiàng)檢測性能
特異性驗(yàn)證顯示，MAWP037P0對(duì)洋蔥伯克霍爾德菌的檢測特異性為100%，對(duì)5種干擾菌均無假陽性檢出（Kappa=0.96）。濃度響應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，設(shè)備對(duì)1 CFU/mL目標(biāo)菌樣本的陽性檢出率為88%，檢出時(shí)間為45±5 min；10 CFU/mL及以上樣本檢出率100%，檢出時(shí)間縮短至20±3 min，較qPCR法（120 min）縮短83.3%，較傳統(tǒng)培養(yǎng)法（72h）縮短99.8%。
混合菌樣本檢測中，即使干擾菌濃度是目標(biāo)菌的10倍，設(shè)備仍能準(zhǔn)確識(shí)別目標(biāo)菌，檢出率達(dá)96%，假陽性率為0，而qPCR法在相同條件下假陽性率為4%。這一優(yōu)勢源于設(shè)備專用檢測模塊對(duì)洋蔥伯克霍爾德菌特異性基因的精準(zhǔn)識(shí)別，避免了復(fù)雜菌群中的交叉反應(yīng)。
3.3 COD監(jiān)測精度及長期穩(wěn)定性
量程效能驗(yàn)證顯示，低濃度檔（0-200mg/L）對(duì)10-200 mg/L樣本的示值誤差為2.1%±1.0%，CV值為1.2%±0.3%；高濃度檔（0-2000mg/L）對(duì)200-1000 mg/L樣本的示值誤差為3.2%±1.2%，CV值為1.5%±0.4%，均優(yōu)于設(shè)備標(biāo)稱的±5%示值誤差要求。其中對(duì)50 mg/L以上COD樣本的相對(duì)誤差≤±4.8%，符合制藥用水化學(xué)污染監(jiān)測的精度標(biāo)準(zhǔn)。
長期穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中，設(shè)備對(duì)實(shí)際純化水樣本連續(xù)72h監(jiān)測的COD平均值為12.3±0.5 mg/L，24h低濃度漂移為0.8%，48h漂移為1.5%，72h漂移為1.9%，均低于≤2%的控制閾值。雙計(jì)量管進(jìn)樣模式有效避免了樣本濁度帶來的誤差，與傳統(tǒng)方法的相關(guān)性系數(shù)R²=0.991，一致性極佳（Kappa=0.92）。
3.4 實(shí)際生產(chǎn)場景應(yīng)用驗(yàn)證
在某藥企純化水系統(tǒng)3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的應(yīng)用中，MAWP037P0成功在管道中段樣本中檢出低濃度洋蔥伯克霍爾德菌（2 CFU/mL），檢出時(shí)間38 min，后續(xù)經(jīng)qPCR驗(yàn)證確認(rèn)陽性，及時(shí)避免了污染擴(kuò)散。連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，設(shè)備報(bào)警響應(yīng)時(shí)間≤3 s，數(shù)據(jù)上傳成功率100%，完全滿足GMP對(duì)污染預(yù)警及數(shù)據(jù)追溯的要求。與企業(yè)原有監(jiān)測方案相比，多指標(biāo)綜合監(jiān)測效率提升75%，人力成本降低60%。
4 討論
本研究明確了默克MAWP037P0在制藥用水監(jiān)測中的核心優(yōu)勢：一是多指標(biāo)集成能力，實(shí)現(xiàn)微生物與化學(xué)污染物的同步監(jiān)測，解決了傳統(tǒng)方法需多設(shè)備聯(lián)用的弊端；二是快速響應(yīng)特性，微生物陽性檢出時(shí)間控制在1h內(nèi)，較傳統(tǒng)方法縮短99%以上，為污染溯源爭取了關(guān)鍵時(shí)間；三是高穩(wěn)定性，24h漂移量低于2%，滿足制藥用水連續(xù)監(jiān)測的合規(guī)需求。
參數(shù)設(shè)置的核心啟示：微生物監(jiān)測中，24h校準(zhǔn)間隔是平衡精度與效率的關(guān)鍵，延長至48h會(huì)導(dǎo)致誤差顯著升高；COD監(jiān)測需根據(jù)濃度選擇對(duì)應(yīng)量程，高濃度檔需縮短校準(zhǔn)間隔至12h。此外，專用耗材（如富集試劑、檢測模塊）對(duì)提升特異性至關(guān)重要，替代耗材會(huì)使洋蔥伯克霍爾德菌檢出率下降15%-20%。
應(yīng)用局限性方面，設(shè)備對(duì)高黏度樣本（如含截留物的管道死角水樣）需預(yù)處理后檢測，否則會(huì)導(dǎo)致進(jìn)樣誤差；對(duì)1 CFU/mL以下的極痕量微生物檢出率不足80%，后續(xù)可結(jié)合濃縮模塊進(jìn)一步提升靈敏度。同時(shí)，針對(duì)2025版藥典新增的其他高風(fēng)險(xiǎn)微生物（如羅爾斯通菌），需開發(fā)專用檢測模塊以完善監(jiān)測范圍。
5 結(jié)論
默克液體污染監(jiān)測儀MAWP037P0在制藥用水多指標(biāo)監(jiān)測中表現(xiàn)出優(yōu)異的精準(zhǔn)性、特異性及穩(wěn)定性，不同場景的最優(yōu)參數(shù)與核心效能指標(biāo)如下：①微生物總數(shù)監(jiān)測：間隔30min/次、24h校準(zhǔn)、直接進(jìn)樣，檢出限1 CFU/mL，與培養(yǎng)法相關(guān)性R²=0.982，響應(yīng)時(shí)間15±2 min；②洋蔥伯克霍爾德菌檢測：專項(xiàng)模式+配套富集試劑，特異性100%，10 CFU/mL樣本檢出時(shí)間20±3 min，混合菌檢出率96%；③COD監(jiān)測：低濃度檔24h校準(zhǔn)、高濃度檔12h校準(zhǔn)，示值誤差≤±3.2%，24h漂移≤0.8%。
該設(shè)備可有效滿足2025版《中國藥典》的合規(guī)要求，顯著提升制藥用水污染監(jiān)測效率，降低質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，適用于制藥企業(yè)純化水、注射用水等關(guān)鍵工藝用水的全過程監(jiān)測，也可拓展應(yīng)用于食品加工、醫(yī)療器械生產(chǎn)等領(lǐng)域的液體污染控制。
