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)的微生物被用作检验标准。但随着时间的推移,科学家们发现这种细菌可以通过0.45微米孔径的滤膜,这导致了对过滤技术要求更加严格。
美国FDA的一位研究人员Bowman博士在1960年代后期提出了挑战,即使在高浓度下,也有可能存在穿透现象。他发现了一种名为缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta)的微小细菌,该细菌能够穿透原先认为足够密集的0.45微米滤膜。这促使人们采用更紧密且致密(如0.2或0.22微米)级别的滤料来确保更高程度的净化。
自那以后,缺陷短波单胞菌(B.diminuta ATCC®19146™)成为了检验除菌级过滤器效能的一个重要参考点。此外,一些最新研究揭示了一种能够穿越更窄孔径——甚至是0.1微米——设备内细胞培养基中的Leptospira licerasiae这一新的挑战。这些发现表明,我们对排除潜在污染源的手段可能需要进一步优化,并考虑额外措施,如巴氏消毒或紫外线消毒,以确保产品安全性。
那么,为何定义成为0.22μm?根据以下公式,可以计算出实际孔径大小:d = 毛细管直径 + k * 形状校正因子 + σ * 表面张力 - P * 克服压力 + θ * 液体与毛细管壁接触角。在这个过程中,不同条件下的表面张力和形状校正因子会影响最终结果,而不仅仅是理论上的孔径尺寸。
因此,“除菌”并不意味着特定的物理尺寸,而是一个功能性定义,它指的是一种经过测试并证明能够稳定产生无害液体流出的过滤设备。当使用ASTM F838-15标准进行挑战测试,其中包含大于等于10^7cfu/cm²有效面积上具有挑战性的缺陷短波单胞菌时,就能确定这种功能性的“除菌”水平。如果它成功地通过这样的考验,那么该设备就被认为具备了无害分离能力。
利用分离法去除了液体中的感染性生物最大优势之一,在保持物理、化学和生物学稳定性的同时,还能实现深入清洁。从巴斯德时代起,最早关于利用此类技术进行清洁处理可追溯至1884年,但直到二次世界大战之后,这项技术才得到了商业化发展和普及。而这段历史经历了从瓷质容器到石棉纺织材料,再到现代薄膜材料三阶段演变。(Levy, 2001)。