在20世纪60年代,膜过滤器的出现标志着一个新时代的开始,当时,0.45微米级别的膜被认为是“除菌级”的标准。这些薄膜过滤器广泛应用于生物制品和液体药品中,以去除细菌、酵母、霉菌以及非生物颗粒物。为验证过滤效果,一种名为粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)的细菌作为标准菌株而被采用。但就在60年代末期,一项令人震惊的发现提出了对过滤技术挑战。当时,美国FDA的一个研究人员Bowman博士发现,即使孔径达到0.45微米,有一种微小细菌——缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta)也能够穿透这种过滤层。此后,该细病成为检查和确认除菌效果的新标准。
随之而来的是更高级别的过滤材料需求,包括现在广泛使用的0.2或0.22微米孔径阈值。然而,就在不久前,一种能穿透0.1微米筛网的小型细核杆螺旋体(Leptospira licerasiae)在Genentech公司的一次细胞培养基实验中被检测到,这预示着未来可能会有进一步提高过滤要求或者增加附加消毒措施,如巴氏消毒或紫外线消毒,以确保产品质量。
那么为什么要定义为0.22μm呢?这个问题可以从理论角度出发来解答。在计算过程中,我们需要考虑毛细管直径、形状校正因子、润湿液体表面张力以及克服表面张力的压力等多个因素。尽管理论上我们可以通过公式来计算最佳孔径,但实际上,“除菌”并不是指某一特定的物理尺寸,而是一个功能性定义。在ASTM F838-15标准下,只要一个设备能稳定地排出无污染液体,并且能够抵御至少1×107cfu/cm²挑战水平的大量缺陷短波单胞虫,那么它就被认为是一台有效的“除菌”设备。
利用传统方法进行清洁处理最大的优点之一就是它既能去除生物污染,又能保持物理化学与生物学稳定性。这项技术源远流长,可追溯至19世纪巴斯德时代,但直到二次世界大战后才逐渐商业化和普及。在过去,从瓷质柱塞式过滤器到石棉纺织材料夹层,再到如今广泛使用的人工合成薄膜,每一步都代表了人类对卫生安全追求不断提升的一部分历史进程。
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