生物制品生產設備檢查要點探析

顏若曦

國家藥品監督管理局 食品藥品審核查驗中心，北京 100076

生物醫藥產業是關系國計民生、國家安全的戰略性新興產業，其創新發展是健康中國建設的重要內容。生物制品與化學藥品、中藥相比，其生產質量管理的特殊性主要集中在生產工藝、生產設備、分析檢測等生物相關專業技術內容[1]，其中生產設備是生物制品生產必不可少的要素，涉及到所有的生產和包裝工序，也是特殊性較凸顯的方面。近年來，隨著生物工程技術、一次性使用系統的快速發展和應用，生物制品生產設備也展現出了新的變化和特點，特別是歐洲藥品管理局、藥品檢查合作計劃（PIC/S）和世界衛生組織新修訂的無菌藥品附錄發布后，對生產設備污染控制要求進行了進一步提升和細化[2]。無論是人工操作的簡單設備，或是由計算機化系統控制的自動化復雜設備，其生產設備必須符合藥品生產質量管理規范（GMP）的要求，必須符合其預定用途，且不對藥品質量產生任何不利影響，其設計、制造、安裝和改造必須能防止對藥品的污染和交叉污染，并便于維護和清潔。國內外生物制品GMP 規定對生物制品生產設備的核心要求可以概括為4 個方面：一是生產設備設計和安裝必須符合其預定用途，且便于清潔和維護；二是生產設備被正確的安裝，且在其設計的標準范圍內運行、使用；三是制定了預防性維護和校準活動計劃，且按計劃開展，并在標準操作規程中予以規定；四是生產設備不會對生物制品帶來毒害物質（如一次性使用系統的可提取物和浸出物研究、設備的潤滑劑、冷卻劑等），且在運行使用（包括維護、校準）中能防止對產品的污染。

近年來，在國內外生物制品生產現場檢查中發現生產設備方面的問題較為突出，對世界衛生組織生物制品檢查的缺陷統計顯示涉及生產設備的缺陷居于首位[3]，這體現出在生物制品行業中一些生產企業在生產設備生命周期管理中存在的不足。對生物制品生產設備的檢查是基于GMP 標準規定開展的，檢查內容主要包括生產設備管理與程序規定、設計與選型、確認與校準、使用與監測、維護與維修（即預防性維護、糾正性維護）、清潔、標識、數據和記錄、退役管理等方面。從生產設備生命周期角度進行考慮，結合近年來檢查中的常見問題[1,3-4]，本研究從藥品檢查角度對生物制品生產設備進行分析，通過以疫苗、抗體類藥物為代表的無菌生物制品常用生產設備的要點和問題的研究，重點從生產設備符合其預定用途、有效防止污染和交叉污染兩個核心角度對無菌生物制品原液生產設備、制劑生產設備和一次性使用系統的檢查要點進行總結和分析，并列舉了國內外生物制品檢查典型問題，探討在各類檢查和自查中如何提高對生物制品生產設備的檢查實效，同時也為生物制品行業進一步加強生產設備的管理提供參考。

1 生物制品原液生產設備檢查分析

目前較典型的疫苗、單克隆抗體等生物制品原液生產通常由上游工藝（如菌毒種復蘇和擴增、工作細胞復蘇、細胞擴增、發酵培養和收獲等）、下游工藝（如離心、深層過濾、親和色譜、病毒滅活、離子交換色譜、納濾、超濾濃縮等）和原液制備工藝（如配制、除菌過濾、灌裝等）組成，其中常見生產設備包括培養箱、生物反應器、離心機、深層過濾系統、色譜系統、病毒滅活設備、除病毒過濾系統、超濾系統、除菌/減菌過濾系統。針對液體除菌/減菌過濾系統的要求在原液、制劑階段基本一致，原液生產中需要額外注意的是不能忽視對培養基、緩沖液除菌過濾系統的驗證、使用、監測和評估。

1.1 培養箱

主要用于生物制品生產早期階段菌毒種、細胞的復蘇、擴增，重點關注內容考慮：（1）設備確認是否包括適宜的空載和滿載溫度分布試驗、滿載熱穿透試驗、振搖速度、CO2濃度（適用時）；（2）設備使用過程中的溫度、振搖速度、CO2濃度監測和記錄。參考缺陷：規定每3 年對細胞復蘇用培養箱進行一次確認缺少依據和合理評估；在設備確認或常規監測中均未進行過CO2的測量和記錄。

1.2 生物反應器

對于生物發酵工序（包括分批、補料和灌流培養），關鍵參數和指標通常包括溫度、pH 值、培養時間、空氣/氣體噴射速度（溶氧值）、攪拌轉速（波浪式生物反應器為搖擺角度、速度）、進料/灌流成分和速度、目標種子/細胞密度、膜尺寸（對于灌流培養）、質量或體積、密封性。重點關注內容考慮：（1）對關鍵參數和指標的校準、確認、監測和記錄，其中注意監測、取樣可能導致污染的控制；（2）清潔和滅菌，包括驗證、程序規定、實施情況和效果。參考缺陷：確認存在多項不足，包括未對滅菌后保壓性能進行確認、噴淋球覆蓋效果確認照片（核黃素熒光下）顯示僅覆蓋部分內表面、生物指示劑未放置于末端管路。

1.3 離心機

離心是收獲階段常用方式之一，主要用于自細胞基質中分離產品，從操作方式上一般包括間隙式離心機、連續流離心機兩類。重點關注內容考慮：（1）離心時間/進料速度、離心間隔/排放間隔、離心轉速、離心溫度等參數的監測和確認；（2）離心機清潔、消毒、污染和交叉污染控制，包括對離心操作中可能形成氣溶膠的控制措施和評估。參考缺陷：碟片離心機清洗驗證未對設備內部葉片等最難清洗位置進行檢查和確認；收獲間現場標識已清潔的2 臺落地離心機轉子內部仍殘留少量菌泥。

1.4 深層過濾系統

通常采用分子大小、分子間相互作用原理在生物制品發酵后去除細胞、碎片等雜質，重點關注內容考慮：（1）過濾膜包的管理，包括驗收、使用、清潔和對應的驗證；（2）過濾參數設置和過程監測。參考缺陷：深層濾板的清洗程序描述不詳細，如未詳細規定氫氧化鈉浸泡后深層濾板的沖洗方式、未規定最終沖洗用冷注射用水溫度；清潔驗證中未規定最終沖洗水的細菌內毒素標準，且缺少評估。

1.5 色譜系統

主要用于分離、富集所需產品，一般包括分子排阻色譜、親和色譜、離子交換色譜、反相色譜和疏水色譜。重點關注內容考慮：（1）色譜柱填料，包括填料類型、填料體積、裝填過程的體積流量和壓力、可浸出物檢測情況、純化曲線一致性、單產品單工序專用情況、使用次數的驗證和評估；（2）日常使用、清潔和維護，包括色譜關鍵參數標準（如上樣體積、線體積流量、洗脫體積流量、填料高度、柱高度、梯度、溫度等）和收集標準，色譜系統的準備、拆卸、使用前對填料和色譜柱檢查的程序文件，清潔程序和清潔驗證，清潔后貯存條件，部件檢查和預防性更換等[5]。參考缺陷：多產品共用色譜柱缺少防止交叉污染風險的支持性證據和風險評估；清潔驗證中未考慮離子交換色譜、分子篩色譜使用后清潔前后的保持時限；針對填料凝膠最大使用次數的驗證不充分，未評估不同使用次數凝膠間洗脫曲線的一致性，未設置蛋白去除率的可接受標準。

1.6 病毒滅活設備

目前常用的病毒滅活方法一般包括低溫甲醛滅活法、低pH 值孵放法、β-丙內酯法等，滅活設備主要是提供滅活場所并保證滅活條件。重點關注內容考慮：（1）病毒滅活設備關鍵參數（包括pH 值、時間、溫度等）的確認和監測；（2）病毒滅活前后交叉污染控制措施的有效性，包括必要的轉罐、傳輸軟管的滅活、設備使用后的清潔和消毒等。參考缺陷：滅活罐性能確認未規定具體模擬物料，僅描述為1 200 L 液體；用于37%甲醛滅活的設備未確認攪拌速度（影響混合均勻性）和滅活溫度。

1.7 除病毒過濾系統

是指通過分子大小原理在生物生產工藝中去除病毒的設備，其核心為過濾器，通常包括直流/常規過濾、分流過濾，作為生物制品下游生產的工序之一，一般屬于低生物負載的非無菌操作[6]。重點關注內容考慮：（1）過濾器的選擇、驗證和驗收，如流體與過濾器兼容性、顆粒物、可浸出物、可提取物、毒性測試、病毒/噬菌體挑戰測試、最差情況的病毒滯留能力、吸附性、濾過條件（如體積流量或壓差、切向流超濾壓力降、濾過終點）、過濾器滅菌等內容的驗證或評估；（2）完整性測試，包括測試方法的適用性、使用前及/或后進行測試要求、測試記錄和異常情況處理等。參考缺陷：未對除病毒過濾濾芯進行吸附性研究和驗證。

1.8 超濾系統

一般用于病毒滅活后中間產品的純化，采用加壓膜分離技術，基于分子大小進行進一步純化。重點關注內容考慮：（1）超濾關鍵參數的確認和/或監測，如膜包（包括截留相對分子質量、膜包面積、完整性檢測、水通量測試、重復使用次數等）、跨膜壓（進/出濾過液壓力）、體積流量、壓力增量、溫度、緩沖液組成和用量等；（2）超濾系統的清潔和保存，特別是使用前后的清洗、使用后膜包的保存條件、保存液種類和更換頻率。參考缺陷：超濾系統清潔驗證中僅進行淋洗水取樣，未采用擦拭法，且未進行取樣回收率研究；超濾膜包更換前僅進行了水通量檢測，未進行完整性檢測，未規定達到最大使用次數時的檢測要求。

1.9 培養基/緩沖液配制系統

在生物制品原液生產階段，涉及到大量培養基、緩沖液的配制和使用。重點關注內容考慮：（1）培養基、緩沖液配制準確性保證，涉及質量、體積、攪拌速度、溫度等參數控制；（2）配制后滅菌、取樣、儲存和運輸等環節的污染控制。參考缺陷：配制罐清潔驗證取樣點未包括最難清潔位置。

2 生物制品制劑生產設備檢查分析

無菌生物制品制劑生產設備與常規無菌制劑生產設備基本一致，涉及中間產品配制、灌封、軋蓋、燈檢等工序，生物制品制劑階段常見生產設備包括：除菌過濾系統、洗瓶機、隧道式滅菌干燥機、灌裝加塞機、冷凍干燥機、軋蓋機、全自動燈檢機、脈動真空滅菌柜等。由于生物制品本身、行業高速創新發展的特殊性等因素，在檢查關注要點和發現問題方面與其他藥品相比仍存在一些差異。

2.1 除菌過濾系統

重點關注內容為除菌過濾驗證是否能代表實際的過濾參數、過濾器完整性檢測、過濾器的滅菌和使用等。一些典型缺陷，如未進行除菌過濾驗證或驗證不充分，存在試驗或確認項目不完整、已完成驗證不能代表實際待過濾介質和實際工藝；完整性檢測操作不規范，對異常情況調查處理不充分；最終除菌過濾系統沒有最大程度地接近灌裝線、沒有最大程度地減少最終除菌過濾后和灌裝之間所需的無菌連接次數等[7]。需要注意的是：在生物制品生產中，通常會使用氣體除菌過濾器，對于參與生產工藝的關鍵氣體過濾器（即過濾與中間產品直接接觸的氣體，如灌裝階段的氮氣、凍干機真空后補氣、吹-灌-封設備用氣等），注意重點關注其無菌要求和滅菌影響、完整性檢測的時間和頻次；對于非關鍵氣體或排氣過濾器（如培養罐進氣和排氣、設備清潔后干燥用壓縮空氣等），注意其使用期間壓差監測和定期的完整性檢測，特別是需長時間安裝的氣體過濾器，在安裝時和更換前進行完整性測試，并基于風險確定最長使用時間和過程監測項目。

2.2 洗瓶機

主要用于去除玻璃小瓶的細菌內毒素、化學物質和顆粒物。重點關注內容：（1）針對不同規格小瓶清洗參數規定和定期檢查，如清洗程序設計、清洗壓力、洗瓶速度、洗瓶溫度和時間、針頭深度、針頭中心位置、清洗針完好情況監測、過濾器完整性檢測、清洗過程取樣監測等，同時關注運輸、卸載、裝載、清洗過程中對玻璃小瓶損害和污染的風險控制[8]；（2）設備確認，特別是對清洗效果的確認以及與實際清洗參數一致性。參考缺陷：設備確認報告和記錄無法證明有效的關鍵清潔參數（壓力、體積流量、針頭位置等）的范圍或設置值；未對小瓶清潔進行適宜的驗證，設備確認范圍未覆蓋程序文件規定的全面參數范圍（如超聲波：0.4～0.9 kW，壓縮空氣壓力：0.2～0.6 MPa，注射用水壓力：0.1～0.6 MPa，循環水壓力：0.2～0.6 MPa，循環水溫度：40～60 ℃）；設備確認未考慮進行生物負載的測試。

2.3 隧道式滅菌干燥機

主要用于去除清洗后玻璃小瓶的細菌內毒素和微生物。重點關注內容：（1）設備確認的充分性，特別是在運行確認、性能確認中是否包括過濾器完整性、懸浮粒子、風速、氣流平衡和壓差、傳送速度（暴露時間）、裝載模式和最差裝載條件（足夠空間以保證空氣流通）、溫度分布（空載、滿載和負載）、最差操作條件（最短時間、最低溫度設定、最大單位面積質量的容器等）、探頭位置、熱穿透試驗（包括對離開隧道烘箱物品溫度已冷卻至對產品安全溫度的確認）、細菌內毒素挑戰試驗（細菌內毒素水平下降3 個對數單位），生物指示劑試驗（微生物殘存概率不低于1×10?6）、清洗速度與傳送速度、灌裝速度的關系等項目的確認；（2）使用、監測和維護方面，關注實際生產中傳送速度等關鍵參數是否包括在確認范圍內，預熱段、加熱段和冷卻段之間壓差梯度、溫度監測，高效過濾器完整性測試頻率（如每半年）和更換周期的合理性，冷卻段清潔和滅菌方式的有效性（尤其是在干預操作后），設備夜間模式和正常模式對內部潔凈環境保護能力的評估（特別是正常模式時冷卻段與設備房間之間的壓差），設備維護中對傳送帶磨損程度、門密封性等項目的檢查。參考缺陷：除設備確認外，生產時未對屬于A 級區域的冷卻段進行塵埃粒子監測；設備確認中未充分評估和控制隧道式滅菌干燥機與灌裝間、清洗間壓差可能導致的風險（特別是冷區段與清洗間之間）。

2.4 灌裝加塞機

用于在A 級潔凈環境下對生物制品進行分裝和加塞。重點關注內容：（1）設備確認與使用中的關鍵參數和項目（如灌裝速度、裝量精度、加塞效果、必要時的充氮或抽真空效果等），以及在理瓶、傳輸全過程對玻璃小瓶造成損害的風險；（2）除生產設備本身外，還需關注整個灌裝線設計布局（包括RABS、傳送軌道、操作空間等）和生產過程可能導致的潛在污染風險，如A 級區、延展層流潔凈環境確認和監測[9]、氣流煙霧試驗、設備的清潔和消毒、無菌工藝模擬試驗[10]、RABS 手套完整性檢測和更換、最終的除菌過濾濾器是否盡可能的接近灌裝點等。參考缺陷：無菌灌裝過程中，每小時檢查一次裝量（每個灌裝針頭一瓶），但該企業常規批量為45 萬瓶，不能從小樣本中得出灌裝一致性的結論，應充分證明分裝體積的均一性和分裝過程控制的合理性；未評估不銹鋼針頭可能對玻璃小瓶造成損害的風險；未基于使用風險確定合理的灌裝機對應RABS 手套滅菌和完整性檢測頻次；對無菌工藝模擬試驗中灌裝機發生碎瓶的事件未進行偏差記錄、調查和處理。

2.5 真空冷凍干燥機

用于生物制品的冷凍干燥。重點關注內容：（1）針對預凍、一次干燥（升華）和二次干燥（解吸附）等凍干程序的關鍵功能、關鍵參數和關鍵指標的確認，如真空泄漏量、擱板升降溫速率、擱板溫度均勻性和控溫精度、冷凝器降溫性能和捕水能力、波紋管完整性測試、抽真空能力和真空控制測試、在線清洗覆蓋率、在線滅菌效力、凍干曲線以及產品均勻性、外觀、水分、溶液濁度、裝量差異、復溶效果等；（2）污染控制措施和潛在風險，包括在線滅菌（SIP）和在線清洗（CIP）的確認和實際應用、進出料系統或操作、潔凈環境和布局、與其余關聯設備的交互邏輯功能、凍干與SIP/CIP 計算機化系統和電子數據管控情況等。參考缺陷：針對真空冷凍干燥機使用前的SIP，未能提供可靠數據和實際執行證據；現場發現凍干機軟件按時區顯示時間為17:34，而不是實際的11:34，導致產生的數據與產品實際冷凍干燥活動時間不一致；規定每2 年對凍干機進行一次再確認（包括蒸汽滅菌、溫度分布等項目），缺少文件證明和合理理由；凍干機確認未顯包括探頭位置的證據來證明生產中使用的負載模式的有效滅菌，確認標準中未考慮平衡時間。

2.6 軋蓋機

用于西林瓶包裝生物制品最終的無菌密封操作。重點關注內容：（1）設備是否包括軋蓋前后剔廢（如缺塞、翹塞、膠塞高度異常、無蓋、掛蓋異常等）、負壓抽風捕塵等功能，設備確認是否包括軋蓋頭壓力范圍、軋蓋速度等關鍵參數、是否包括自動掛蓋成功率、爆瓶率、剔廢功能和剔廢成功率、軋蓋缺陷率、密封完整性測試等項目，并能證明符合預期用途；（2）污染控制措施是否進行了針對性的評估和設計，如振蕩盤的清潔消毒方式，環境監測位置、項目和頻次。參考缺陷：除軋蓋速度外，其他關鍵參數未經過確認和評估；西林瓶軋蓋機的再確認中未對膠塞位置檢測和剔除功能進行確認；扭矩測試儀確認報告中未將西林瓶軋蓋后扭矩檢測數值標準與微生物挑戰試驗或軋蓋壓力衰減試驗進行關聯，也未與軋蓋機“刀頭”數量進行關聯。

2.7 自動燈檢機

主要用于無菌密封后生物制品的可見異物、外觀缺陷、容器完整性檢測。針對目前常見的無菌生物制品包裝方式預灌封注射器和玻璃瓶-膠塞-鋁蓋包裝，使用自動燈檢設備時，重點關注內容：（1）設備確認是否能證明其等同于或優于人工檢查（KNAPP 測試大于或等于100%[11]），對于同時負責完整性檢測的設備（如高壓檢漏）還需關注其適用性確認（注意包括陽性對照樣品孔徑、制作方式）；（2）設備使用階段，關注是否在設備啟動之前進行確認，是否使用代表性缺陷樣品挑戰設備的性能，注意對代表性缺陷樣品的管控、設備燈檢不合格產品的處置、各類燈檢缺陷限度標準規定等。參考缺陷：對于首次燈檢不符合的小瓶再次復檢的操作在性能確認報告中缺少對應支持性數據，設備檢測的準確性存疑；性能確認參數不完整，如未包括設備配備的攝像頭數量和分辨率、分辨率傳感器格式和數據存儲等；使用從人工燈檢發現的缺陷樣品對自動燈檢機進行校準，但沒有關于所選缺陷樣品類型的規范，以更好地控制自動目視檢查的拒收水平。

2.8 脈動真空滅菌柜

生物制品生產過程中極少使用濕熱滅菌的方式對產品進行滅菌操作，但對生產中有關工器具、潔凈服、緩沖液、稀釋劑等的滅菌仍是主要的滅菌設備，對于脈動真空滅菌通常包括預熱、脈動、升溫、滅菌、干燥和冷卻等環節。重點關注內容：（1）設備確認的充分性和有效性、與實際滅菌操作的一致性[12]；（2）使用和維護中，重點包括對滅菌物品裝載方式、滅菌關鍵參數監測、滅菌效果監測項目和頻次（如BD 測試、化學指示卡）、關鍵維護項目和頻次等內容。參考缺陷：分裝車間脈動真空滅菌柜確認中溫度探頭、生物指示劑未放在蒸汽較難穿透的硅膠管內中間位置，確認報告中顯示裝載方式與分裝車間現場的裝載方式示意圖不一致，現場滅菌裝載規定不完善（如未明確分裝工器具在不銹鋼桶內的具體擺放位置、硅膠管纏繞方式等）；企業共14 種脈動真空滅菌裝載方式，但針對每種具體的裝載方式未根據風險評估結果確定確認時溫度探頭和生物指示劑的位置；規定BD 測試每年隨驗證做1 次，未基于有效風險評估確認該測試頻次的合理性；確認用生物指示劑，未確認或評估其孢子數量。

3 一次性使用系統檢查分析

一次性使用系統是一種生產工藝設備解決方案，通常由聚合材料組件裝配而成。近年來，隨著單克隆抗體、疫苗等生物制品的持續發展，一次性使用系統技術也迅速升級，在生物制藥領域（包括單克隆抗體藥物、疫苗、血液制品、細胞治療產品等）已經有了較廣泛的應用，如細胞培養、發酵、收獲、離心、純化、混合、儲存、冷凍、解凍、濾過等生物制造工序中?；谝淮涡允褂孟到y的特殊性[13-14]，檢查中需要重點關注的內容主要包括一次性使用系統對生物制品和對應工藝的適用性驗證和評估（如工藝驗證、產品兼容性、吸附、顆粒物、可提取物、可浸出物等）、針對供應商發起變更對生物處理系統及其驗證狀態影響的變更控制程序和執行情況（包括必要的再驗證）、供應商資質確認（包括無菌保證能力）和質量協議、一次性使用系統接收質量標準和使用前檢查標準、使用過程中與使用前后一次性使用系統完整性檢查、在極端條件和復雜操作下（如凍融、熱合、機械密封、組裝、人工搬運、取樣等）的完整性和對產品的影響。

在生物制品生產現場檢查中涉及一次性使用系統的一些典型問題：（1）企業未基于工藝需求和實際使用情況對一次性使用系統袋子和組件的完整性測試方法進行充分的確認，在缺少合理理由和證明的情況下僅按供應商提供的信息進行測試；（2）關于一次性使用系統組裝的泄漏檢測限值和標準缺少記錄和證明；（3）未基于無菌連接設備的預期用途進行充分驗證，沒有適當的措施來確保無菌連接中使用組件的完整性，盡管生產中對所用一次性使用系統儲液袋使用后進行了完整性測試，然而對一次性使用系統未按照預期用途進行測試；（4）原液一次性使用系統儲液袋未進行風險評估，未開展供應商現場審計，也未制定入廠檢驗標準并開展入廠檢驗，進廠時僅核對生產商提供的合格證書，使用后未進行必要的完整性檢測，針對可浸出性研究僅進行了12 個月（低于原液儲存時間18 個月）；（5）對于一次性使用系統儲液袋泄漏的偏差調查處理未能找到根本原因并制定有效控制措施。

4 結語

當前，生物醫藥已成為全球新一輪科技變革中科技含量高、創新密集、投資最活躍的領域，生物醫藥產業的創新發展是落實創新驅動發展戰略的重要組成部分，是健康中國建設的重要基礎[15]。生物制品不僅僅成為保護人類健康的產品，也成為出國家間科技、經濟和綜合實力角逐的體現[16]。生物制品生產設備作為生物制品生產關鍵要素之一，在實現產品、確保質量、提高生產效率、保障安全和追溯性等方面都具有不可或缺的重要作用。除生物技術外，生物制品生產設備還涉及藥機工程行業，屬于多技術、多專業的交叉科學，技術專業性和復雜性較高。本研究從檢查視角，基于“污染控制策略”中設備、組件部分的內容[17]，結合近年來國內外生物制品檢查發現的問題、趨勢、風險等因素對無菌生物制品常見生產設備檢查的重點關注內容進行探討，希望為檢查員在對設備系統的檢查中提供借鑒，從“系統性”和“專業性”兩方面進一步提高檢查實效，更好地助力我國生物制品行業的健康發展。生物制品生產企業可參考關于生產設備的重點內容和問題分析，結合法規指南要求、產品和工藝特點進一步優化完善生物制品生產設備的生命周期管理，盡可能在設計選型階段最大限度地降低可能的問題和潛在風險，更好地保證產品質量。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突