非最終滅菌無菌制劑的污染控制策略

錢楊華

上海示帕檢測技術有限公司

制定CCS 需要專業的技術和工藝知識，潛在的污染源可歸結為微生物和細胞碎片（如熱源、內毒素）以及顆粒物（如玻璃和其他可見異物和不溶性微粒）。歐盟在GMP 被廣泛接受和實施的情況下再強調CCS，說明GMP 及各種監管法規并不能夠完整地覆蓋CCS。所以在撰寫CCS 的時候，不能夠僅束縛于現有的監管法規，而是應該采用頭腦風暴來拓展思路，充分挖掘出污染風險的潛在因素。下文將展示如何用思維導圖來梳理人、機、料、法、環各個方面存在的產品污染的潛在風險。

1 操作人員方面

即便采用的是全自動無人操作的藥品生產線，設計人員的法規意識仍有可能會間接影響到其產品質量。所以對于人員在線操作的藥品生產線來說，人員更是與產品的質量密切相關。常言道，人員是生產過程中最大的污染源，因此也需要對于操作人員進行屏障隔離，以免操作人員本身產生對藥品的污染，以及高活性藥物生產時對操作人員的影響。

可以用如圖1 所示的思維導圖來梳理一下人員方面造成產品污染的潛在因素，這樣就便于采取措施來應對和化解風險，乃至于達到提前消除風險的目標。其中，屏蔽措施雖然講的是設備，但主要涉及到對人員的屏蔽，所以就將其安排在此處一并討論。

圖1 人員因素的污染風險分析

在圖1 的思維導圖中，涉及到的內容基本都是藥企容易理解并做到的，但還是有幾個方面需要特別提醒一下。據統計，潔凈室中空氣的發塵量占總體的5%～10%，裝修的發塵量占總體的20%～30%，氣體和液體的發塵量占總體的5%～10%，機器的發塵量占總體的20%～30%，人員的發塵量占總體的占30%～40%，由此可見人是潔凈室中最大的污染源；而且人體散發出來的粒子數量，還與人體行為和肢體幅度有關，詳見表1。所以操作人員在潔凈區域的肢體運動要盡量地遲緩，特別是在B 級區域的操作活動時更應該注意。在RABS 的B 級背景房間內，如果暫時沒有操作活動，需要人員盡量站立在下風側的回風口附近，但還不能阻擋回風通道，從而最大限度地減少人員對環境的負面影響。允許進入潔凈區域的人員數量，也需要與設計時的換氣次數相適應。

表1 人體粒子釋放與活動的關系

另外，傳統設計的O-RABS（B+A）系統，一般都是從B 級房間的送風口取風的，這就埋下了一個不可避免的隱患。由于RABS 系統內是層流，所以需要的風量較大，而B 級區域送風口的一次風滿足不了O-RABS 層流的需求量。因此O-RABS 系統會將其下部排出的風再次從上部吸入，在B 級背景房間的局部區域引起氣流由下往上的揚塵流形，這會將操作人員身體上脫落的顆粒物揚起。要避免這一弊端，O-RABS 系統需要直接通過靜壓箱來送風，而不再與B級背景房間搶風。

2 生產設備方面

生產設備可以再細分為生產用的工器具、工藝生產設備和公用工程設備，同樣也可以用思維導圖來梳理一下其污染控制的策略（如圖2 所示）。

生產用的工器具有些是直接與物料相接觸的，所以在材質的選用上必須采用316L 的不銹鋼。與物料相接觸的工器具則需要滅菌和除熱源。干熱除熱源的過程自然也能起到滅菌的作用，但干熱除熱源的溫度比較高，甚至會達到320℃的溫度，這么高的溫度并不是普通的316L 所能耐受的，所以不建議采用干熱滅菌柜來除熱源。按照FDA 的規定和新版GMP 指南中的要求，可以用無熱源的注射用水（WFI）淋洗工器具以除去熱源，然后僅用濕熱滅菌柜來進行滅菌處理。

雖然上文提到盡量不使用干熱滅菌柜來除熱源，但在生產無菌注射劑的時候還必須使用隧道烘箱來除熱源，這就給CCS 帶來了很大的麻煩。高效過濾器只能夠在室溫的狀態進行完整性檢測，從理論上講溫度上升后泄漏程度會增加。如果在隧道烘箱加熱段的高溫條件下，高效過濾器在工作時發生泄漏，這雖然不會引起無菌和熱源的問題，但必然會造成一定程度的粒子污染，最終會影響到可見異物和不溶性微粒的質量指標。目前，該污染雖然仍是無法完全避免的，但也不能夠放任自由、聽天由命，藥企需要對其污染的程度進行了解和掌握。由于篇幅的關系在此不詳細展開，讀者們可以根據自己的實際情況進一步研究。

濕熱滅菌設備在完成滅菌后需要進行冷卻，在冷卻的過程中箱內會產生負壓，這樣便可能會有從外界下水道吸入臟水和室內非無菌空氣倒灌的情況發生。按照GMP 的相關規定，防止下水道臟水的倒灌需要配置空氣阻斷。為了防止室內非無菌空氣的倒灌，就需要定期地對設備進行負壓檢漏，以達到一定的密閉程度。對于設備放空使用的無菌過濾器，也需要定期進行完整性的檢測。

另外，需要引起注意的一點是設備的故障，其本身或許不產生污染，但在維修的過程中可能會導致污染的發生，所以需要在編寫設備選擇的用戶需求說明（URS）開始便關注其可靠性。國際制藥工程協會（ISPE）在2020 年就頒布了設備的可靠性指南，在我國2023年新版的GMP 指南中也提出了以可靠性為中心的維修（RCM）的概念。藥企需要在維護的過程中利用RCM 的理念，提高設備的可靠性，避免設備在生產過程中發生故障。

3 原輔料方面

物料的污染控制需要從源頭開始。歷史上，在生產物料混淆方面曾發生過一起慘痛的事故：不法供應商將二甘醇冒充藥用輔料丙二醇出售給制藥廠，致使假冒輔料投料用于生產，制造出假藥“亮菌甲素注射液”并投入市場，最終釀成了極其嚴重的后果。所以在原輔料入廠的時候，必須嚴格把關，對每件原輔料都做好鑒別。對物料方面的風險采用思維導圖梳理，如圖3 所示。

圖3 物料因素的污染風險分析

對于多組份的復方制劑，在配料的時候需要額外地予以關注，如果流程設計不合理就容易導致混淆或者稱配錯誤。

生產介質也是直接與原輔料混合的，而且它的用量一般相對于原輔料來講還比較大，所以介質的質量控制至關重要。其中，純化水既是工藝介質又是基礎原料，注射用水和純蒸汽則是由純化水制備獲得的。注射用水主要用于關鍵區域的衛生和藥物的配料，純蒸汽主要用于設備的直接消毒，加濕用的純蒸汽會彌漫在整個潔凈區域內。

純化水中的微生物在蒸餾時能被高溫殺滅，但水中的革蘭氏陰性菌在殺滅后會釋放出內毒素。由于純化水的微生物檢測是滯后的，因此純化水中微生物的控制尤為重要。筆者曾經調研了國內14 家藥企的16 套純化水制備系統，表2 列出了這些系統的消毒周期和巴氏消毒的時間。

表2 調研16 套純化水系統的消毒數據

將表2 中的數據作圖得到如圖4所示的曲線，從圖4 中可以清晰地看到，巴氏消毒所維持時間的長短，與系統消毒周期的長短沒有明確的關聯性。但有一點是可以肯定的：采用全膜法制備純化水的工藝，其微生物的控制效果遠遠好于傳統的活性炭工藝。而且對于規模大一點的情況來說，全膜法的投資成本還低于活性炭工藝。

圖4 消毒時間與消毒周期的對應曲線

EU GMP 附錄1《無菌藥品生產》中還提到，注射用水循環分配系統的溫度達70℃即可。所以在實際的運行中，只要控制溫度≥75℃就可以了，沒有必要維持在80℃以上，否則既會增加能源成本還容易招致紅銹的產生。

4 工藝方法方面

工藝方法方面主要會涉及到清潔驗證和工藝控制參數，同樣也可以用思維導圖進行梳理，如圖5 所示。有些國家明文規定需要采用獨立的空調系統，那就不能夠用驗證來說明可以共用空調系統。對于培養基模擬灌裝試驗來說，需要模擬諸如人工干預等情況，但也不能夠夸張地來模擬試驗一些不符合實際的動作和情形。

圖5 工藝因素的污染風險分析

除菌過濾的溫度、壓力和時限是通過驗證確認的，最終的除菌過濾器應當盡可能接近灌裝點，即盡可能地省略除菌過濾后料液的中間儲存環節。如果除菌過濾裝置是離線滅菌的，那么在裝配的時候需要配置無菌連接器。

尚在產品研發階段，就需要對除菌濾芯進行細菌截留試驗、化學兼容性試驗、可提取物或浸出物試驗、安全性評估和吸附評估等研究。對過濾過程中潛在可能引入的雜質和風險進行充分的評估。

同樣，內包材與藥物在產品研發時也需要進行相容性試驗，膠塞的基材有氯化和溴化兩種，一旦不兼容便會出現濁度不合格的情況，那就要使用覆膜或者鍍膜的膠塞。

5 生產環境方面

同樣，使用思維導圖對環境因素中的污染風險進行梳理分析，如圖6 所示。藥品生產的潔凈環境是保證產品質量的基本條件，除塵最終是依靠高效過濾器來完成的。特別是對于非最終滅菌的注射劑來說，高效過濾器的完整性是產品質量的關鍵因素。所謂的潔凈區域是具備自凈能力的，也就是說隨著時間的推移會越來越干凈。然而有些企業似乎每間隔一段時間，必須對區域進行一次熏蒸來殺滅微生物。這就說明了潔凈系統存在著問題，這有可能是高效過濾器泄漏，也有可能是系統設計存在“bug”——自凈存在死區。

圖6 環境因素的污染風險分析

有些藥廠的高效過濾器完整性數據，離奇得好，甚至于超過供應商標準一個數量級。數據高于標準一個數量級的高效過濾器可能并沒有問題，但是此時在同一系統中數據沒有高出一個數量級的高效過濾器很可能是有問題的，是個人檢測與標準的檢測間存在一個系統偏差，這個偏差可能來自于檢測器的類型、氣溶膠的粒徑。在標準EN 1822-42009 第40 頁的 Annex E.4 章節“Leak criteria”（泄漏標準）中有這樣的描述：“對于H13 級別過濾器（整體MPPS 效率大于99.95%，局部MPPS 效率大于99.75%）來說，對0.3 ～0.5μm 粒徑粒子的效率必須大于99.9996%”，可想而知粒徑對效率的影響有多大。

房間的氣流組織流形比換氣次數更加重要，如果做不到四面回風，至少也要保證有兩側的回風。房間內適度的高壓對于避免交叉污染是有利的，但壓力越高滯留房間的氣體就越多，這樣所造成的返流情況就會越明顯，反而會影響到房間的自凈效果。所以在設計房間壓力的時候，沒必要盲目追求很高的壓力，壓力過大還會影響建筑圍護的氣密性。

在有物理隔斷的時候，壓差能夠避免交叉污染的發生。一旦人員進出時門被打開，這個靜壓差便會陡然地降低。不能毫無理論依據地規定允許延時多長時間，門打開后需要能夠維持20 cm/s的風速，這樣也能夠避免交叉污染的發生，這在暖通泰斗許鐘麟先生的教科書中是有描述的。

有些藥企會模擬臨時停電，驗證來電后經過清潔衛生并自凈一段時間后即可恢復生產。這對于B+A 的區域來說風險是很大的，因為驗證是將系統作為“黑箱”來試驗的，其中存在很多的偶然情況。需要將系統作為“白箱”來試驗，這樣的驗證才有實際意義。

另外，如果采用的是RABS 的B+A 系統，在洗瓶間和灌裝間的入口需要設置兩個等壓的緩沖室；否則在隧道烘箱運行的時候，洗瓶間或（和）灌裝間人員進出的開門，將嚴重影響到隧道烘箱內的壓差平衡，從而影響到隧道烘箱的FH 值和除熱源的效果。關于這點可以參考國家實用新型專利CN203550481U“一種用于維持隧道烘箱兩端壓差穩定的系統”。

6 持續改進

法規要求積極審核并酌情更新CCS，所以在每年一度的質量回顧中，需要對關鍵質量數據進行統計學分析。畫出這些關鍵質量數據的控制圖，計算出其工序能力指數，來發現CCS 的薄弱環節甚至于是盲區。如上述提到的隧道烘箱高溫高效問題，就需要藥企對每一批次產品的特定參數進行統計學分析，以掌握其高溫高效的泄漏程度和污染風險。

可以借助于PDCA 循環的模型，持續不斷重復這個質量改進循環，達到降低產品風險、提高產品質量的最終目的。