PP瓶包裝輸液產品滅菌工藝的可靠性探討

馬曉紅 王忠寶 張 剛 侯仁秀

（山東齊都藥業有限公司，山東淄博 255400）

0 引言

大容積水浴式滅菌器是目前國際上對輸液產品進行最后滅菌處理的最先進的設備，我公司生產PP瓶包裝輸液產品，根據其生產工藝及無菌藥品質量要求，采用大容積水浴式滅菌器對產品進行最終滅菌處理。滅菌工藝的目的是使具有一定微生物污染指數的產品，經過滅菌處理后，既能達到無菌保證水平要求的10-6，又能保證產品或PP瓶不因受熱而發生降解，確保用藥安全性?；陲L險的角度，本文以PP瓶包裝輸液大容積水浴式滅菌器為模型，對影響滅菌工藝可靠性的風險因素進行分析，并有針對性地制定風險控制措施，將影響最終滅菌效果的風險降到最低。

1 PP瓶輸液大容積水浴式滅菌器的構造及工作原理

大容積水浴式滅菌器由硬件系統和控制系統構成，過熱水噴淋式滅菌器的工作原理如圖1所示。

滅菌器的硬件部分包括主體、密封門、水泵、換熱器、滅菌車和管路系統，控制系統由現場控制系統（PLC）、上位機和記錄儀組成。采用高溫過熱水噴淋方式對輸液產品進行加熱和滅菌，特點是溫度分布均勻、溫度控制范圍廣，與蒸汽、冷卻水完全隔離，污染少，是一種高性能、高智能化的滅菌設備。由于滅菌過程中采用獨特的壓力平衡技術，從而保證了產品滅菌后仍能保持良好的形狀，是塑瓶產品的首選滅菌方法。

2 風險因素分析

滅菌工藝可靠性風險因素分析如圖2所示。

通過因素分析圖可以看出，滅菌設備的適用性、可驗證性、驗證狀態維護、工藝參數的科學合理性、監測系統的精度、人員操作的規范性和待滅菌產品的微生物污染指數及熱穩定性，都是影響滅菌工藝可靠性的主要因素。

2.1 風險控制

2.1.1 設備適用性是滅菌工藝可靠性的硬件保障

滅菌設備的適用性指滅菌器是執行滅菌工藝的能力，即滅菌設備的滅菌工藝各參數的控制準確度和精確度能否使任意位置的產品的實際F0值符合滅菌工藝規定的F0值范圍?；凇百|量源于設計”與“風險管理”的理念，充分理解工藝及設備驗證，設備供應商應根據URS（用戶需求）提供FAT（工廠現場測試）、SAT（終端用戶測試），且FAT和SAT的全部數據和測試報告應由終端用戶的質量部門批準[1]。關鍵。滅菌器作為PP塑瓶輸液產品生產過程中的關鍵設備，在進行了充分的滅菌器性能驗證、產品工藝驗證后，應按照驗證所確定的工藝參數、裝載方式、裝載量、取樣點等制定實用的SOP，操作人員經培訓具備相適應的操作能力，以便設備的日常運行保持在驗證范圍內。驗證狀態的維護關鍵在于日常操作規范化、設備校準實效化。

日常操作規范化，即進行正確的操作和必要的巡回檢查，班前班后對設備進行必要的衛生清理和清潔，每班對設備的易松動部件進行檢查和緊固，定期對設備進行預防性維護。設備校準實效化，即按照規定對設備的儀器儀表進行校驗，對設備的溫度控制系統進行定期校準，對設備的連鎖保護系統進行定期核查。同時根據GMP要求，每年對大容積水浴滅菌器進行再驗證，確保其性能滿足工藝要求。當設備發生重大變更或相應的裝載方式、裝載量發生變更時均需進行驗證，以保證滅菌工藝的可靠性，從而達到規定的滅菌效果。

2.1.2 確定滅菌工藝參數并進行監測和監控是確保滅菌工藝可靠執行的系統保障

根據待滅菌產品的特性，確定科學合理的滅菌工藝參數，并能準確有效地進行監測和監控，是確保滅菌工藝可靠執行的系統保障。

2.1.2.1 注射劑的不同分類

注射劑按照藥物制劑滅菌工藝的不同分為最終滅菌產品和非最終滅菌產品。我公司生產的PP塑瓶輸液產品，根據其生產工藝流程及無菌藥品質量要求，遵循“質量源于設計”的風險管理理念，按照“濕熱滅菌程序決策樹”[3]（圖3）的原則，綜合考慮PP塑瓶物理性質的影響（溫度、壓力的不當會導致容器變形），確定PP塑瓶輸液產品滅菌工藝采用過熱水濕熱滅菌程序，滅菌工藝參數確定為115℃、30/40 m in、F0≥8的殘存概率法進行滅菌程序的控制與實施。

2.1.1.1 制造工廠現場測試

FAT即制造工廠現場測試，是設計確認的開始，是確認設備制造商是否按照已經過用戶確認的設計標準進行加工制造，應當由滅菌器供應商獨立完成，針對每個規格型號（或容積）的滅菌器通過較密集設置的溫度傳感器進行滅菌器內溫度分布研究，建議每立方米不少于1個傳感器，找出代表性的溫度點，即最快到達滅菌溫度的點、最慢到達滅菌溫度的點、降溫時最慢到達90℃的點、滅菌階段最冷點、滅菌階段最熱點等[2]，并通過多次運行證明其重現性，確定滅菌器控制傳感器的位置和數量。測試可以分次或分模塊進行，但每次測試應至少有2個傳感器放置在上一次測試的相同位置（其中1個放置在排水口），以證明重現性和分次試驗數據的相關性，還應當包含空載熱分布研究，給出滿載熱分布和熱穿透驗證時放置驗證傳感器的位置。

2.1.1.2 終端用戶測試

SAT即終端用戶測試，是在FAT測試結果符合設計標準后，設備運達用戶現場，并與用戶共同對公用系統能力進行確認，完成安裝后進行的測試。滅菌器供應商明確滅菌器內部及外部所有傳感器的數量和位置，并提供安裝位置的安裝依據和確認證明文件，根據雙方約定進行空載或滿載熱分布研究，提供水均勻的相關測試和證明文件，如柜內各個噴淋口、噴淋盤布水、滅菌車多層結構布水等均勻性證明，為驗證打好基礎。

2.1.1.3 驗證及驗證狀態維護

驗證及驗證狀態維護，是確保滅菌工藝可靠性的

2.1.2.2 滅菌工藝的無菌保證與產品穩定性

為充分保證待滅菌產品的無菌保證水平與滅菌后產品的穩定性，在進行產品滅菌工藝驗證時要充分考慮3批產品的熱穿透與生物挑戰性實驗。

熱穿透驗證項目應包括每種裝載容器（500 m L、250m L、100m L）的裝載方式、每種方式的運行次數、每種方式的冷點是否確定等，以及出現熱穿透偏差如何處理。若在同一滅菌柜進行多品種多規格的滅菌再驗證時應根據風險分析的方法，篩選出最有效、最經濟的驗證方案[3]。溫度測量系統（滅菌器的溫度傳感器和驗證儀Pt鉑電阻）應提供每一測點的溫度數據并進行數據分析，確定相對冷點對產品滅菌效果的影響及日常無菌取樣的位置，便于驗證后的無菌效果監測，同時確定相對熱點對產品性質的影響，避免造成產品的降解等反應。經過對熱穿透的總體評價確定最佳滅菌效果的裝載量，以指導今后的生產。

生物挑戰實驗：滅菌工藝與滅菌前微生物的控制也有較大的關聯，眾所周知，氣源性微生物革蘭氏陽性菌較多，它們可形成芽孢，水源性革蘭氏則陰性菌居多，不會形成芽孢，耐熱性差，但會產生細菌內毒素。影響芽孢耐熱性的因素主要是芽孢存在的介質、受熱時的濕度。當高溫破壞了細胞中起生命作用的蛋白質、酶及核酸時，細胞就會死亡。濕熱滅菌的原理也是基于此。

由于采取過度殺滅法（121℃、12m in）的滅菌程序能夠保證較高的無菌保證值，因此對被滅菌品不需要進行常規的初始菌監控。而殘留概率法由于其F0值＜8，就需要對被滅菌物品的微生物數量和耐熱菌進行控制。因此，塑瓶生產過程雖然經過配制過濾系統的除菌過濾，微生物初始數量較低，但是由于其滅菌工藝參數不是過熱滅菌的參數，因此確定對每批產品灌裝開始、中間、結束進行微生物限度的監測，并在進行產品滅菌工藝驗證時進行耐熱菌的檢查，通過監控初始微生物污染水平與檢出菌的耐熱性保證產品的無菌水平。

GMP要求在進行產品滅菌工藝驗證時必須使用生物指示劑監控滅菌工藝，因此必須做好生物指示劑的篩選與放置位置的評估確定[3]。通常根據產品的耐熱性及所篩選的滅菌參數，選擇與產品滅菌工藝參數相匹配的生物指示劑與產品一起滅菌，當生物指示劑培養結果為陰性時，結合滅菌前初始菌的微生物負荷和是否存在耐熱菌和生物指示劑的結果，為產品的無菌提供依據。

生物指示劑的選型與放置位置對驗證結果的準確性至關重要，濕熱滅菌耐熱性強的孢子主要有2個屬：梭菌屬，它一般是嚴格的厭氧菌（anaerobe）；芽孢桿菌屬，是需氧菌（aerobe），它可能是兼性厭氧菌。最常用的菌是枯草芽孢桿菌、嗜熱脂肪芽孢桿菌，PP塑瓶產品根據其產品特性通常使用嗜熱脂肪芽孢桿菌作為生物指示劑。其放置位置應根據被滅菌產品的情況而定，除了在滅菌器腔室內均勻分布外，還要考慮放置最難滅菌部位及冷點位置。同時應以冷點溫度作為程序控制的依據，當所有測試點均達到滅菌溫度時才計算標準滅菌時間。任何新的工藝都需驗證其有效性。

2.1.2.3 自控系統的運行

滅菌工藝的可靠性是通過自控系統的穩定運行來實現的，而滅菌程序控制與記錄儀表、溫度傳感器的校驗是監測滅菌工藝可靠性的尺度。滅菌過程中，要使用適當精密度和準確度的設備對關鍵運行參數進行記錄，特別是在被滅菌品或滅菌腔室冷點處安裝溫度探頭，通過記錄儀記錄該點的溫度情況，該冷點通過驗證確定。為提高此溫度參數的可靠性，應在同一部位安放另一個獨立的測溫探頭，用顯示儀表顯示溫度數值，供操作人員直接與記錄儀記錄的趨勢圖進行對照。溫控儀趨勢圖應與滅菌圖譜同時納入批生產記錄中[4]。另外滅菌柜溫度傳感器的校準應每半年校驗1次，確保其準確度。特別是在使用過程中其導線部分，其材質必須耐溫、耐壓和耐濕。在使用過程中當導線軟管部分逐步老化時，其性能下降，水蒸氣就可能進入軟管內部，因此會導致電阻值漂移，干擾測量、控制系統的穩定性與準確性，因此要選用質量較好的測溫系統（包括控制、記錄）。測溫系統（通過變送器調節或在程序中進行補償）的校準需要由企業技術人員或更高等級并能溯源至國家標準的恒溫浴、干井等儀器完成。如果校準時發現滅菌器測溫系統的測量誤差超出最大允許誤差范圍，應進行風險評估，對之前滅菌的產品及運行參數進行追溯，以保證其不會危及產品的無菌性和穩定性。

2.1.3 設備是基礎，人員是關鍵

滅菌程序的可靠性源于自控系統的程序設計與運行過程的可靠，應綜合考慮溫控系統、動力系統、權限控制、動力故障、警告和報警、斷電保護等項目，全面評估后將其納入URS的要求中，在設計階段充分考慮風險及潛在風險，避免人員的誤操作或故障造成風險。為了降低人員帶來的風險，應當著力抓好人員資質管理與培訓，確保滅菌崗位操作人員經過必要的培訓考核合格后持證上崗。

滅菌程序要依靠滅菌設備的有效運行、溫控探頭的準確性來實施，因此所有涉及滅菌程序實施的蒸汽壓力、壓縮空氣壓力、水源、上位機控制系統、溫控系統、溫度傳感器等均需進行啟動前的確認，保證整個過程的實施符合工藝需求，因此設備的驗證、日常維護保養、巡檢應嚴格按照SOP執行，人員的操作、復核、升溫階段、滅菌階段、冷卻階段的觀察均嚴格按照SOP執行，不得私自采取手動操作，影響滅菌效果。工作人員應加強培訓與學習，微機操作人員要善于積累工作經驗，提高預防異常情況發生的能力。SOP的修訂要不斷地更新，使其更適應滅菌工藝的執行，人員的培訓應定期進行，確保執行滅菌工藝無偏移。

基于風險的理念，應定期對塑瓶輸液產品的焊蓋工藝的參數進行驗證，確保塑瓶的密封完整性，保證其在藥品有效期內有完好的密封性，防止滅菌過程、貯存過程微生物的侵入，可按照“藥品生產驗證指南”[5]的要求進行微生物挑戰實驗，確定其密封完整性。若焊蓋工藝發生變更時，必須評估其對密封完好性的影響，必要時對該項進行驗證。另外，為了防止產品經滅菌后受到二次污染的風險，應定期清潔、維護滅菌設備，檢測滅菌循環水的微生物限度，確保接觸被滅菌品的水質未發生微生物污染。

3 結語

綜上所述，PP塑瓶輸液產品滅菌程序的可靠性保證應重點做好滅菌設備的URS、FAT、SAT測試，做好滅菌設備驗證工作及溫度傳感器的校準，保持其驗證狀態，并根據產品特性進行滿載熱穿透實驗和生物指示劑驗證，確定產品滅菌工藝的可靠性。通過設備的穩定運行、人員的規范操作，嚴格執行滅菌工藝。定期對滅菌工藝、待滅菌產品的密封性、滅菌循環水的微生物負荷進行檢測，在保證滅菌程序可靠運行的基礎上，更好地保證PP塑瓶產品的穩定性。

［1］國家食品藥品監督管理局藥品認證管理中心.無菌藥品［M］.北京：中國醫藥科技出版社，2011

［2］中國醫藥設備工程協會.水浴式滅菌柜選型用戶需求（試行）［S］

［3］國家食品藥品監督管理局.藥品生產質量管理規范（2010年修訂）［S］

［4］中國醫藥設備工程協會.濕熱滅菌工藝驗證指南［S］

［5］國家食品藥品監督管理局藥品認證管理中心.藥品生產驗證指南［M］.北京：化學工業出版社，2003