PP瓶包裝輸液產(chǎn)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(yè)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(guó)際上對(duì)輸液產(chǎn)品進(jìn)行最后滅菌處理的最先進(jìn)的設(shè)備，我公司生產(chǎn)PP瓶包裝輸液產(chǎn)品，根據(jù)其生產(chǎn)工藝及無(wú)菌藥品質(zhì)量要求，采用大容積水浴式滅菌器對(duì)產(chǎn)品進(jìn)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(shù)的產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)滅菌處理后，既能達(dá)到無(wú)菌保證水平要求的10-6，又能保證產(chǎn)品或PP瓶不因受熱而發(fā)生降解，確保用藥安全性?；陲L(fēng)險(xiǎn)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(duì)影響滅菌工藝可靠性的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，并有針對(duì)性地制定風(fēng)險(xiǎn)控制措施，將影響最終滅菌效果的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

1 PP瓶輸液大容積水浴式滅菌器的構(gòu)造及工作原理

大容積水浴式滅菌器由硬件系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成，過(guò)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(mén)、水泵、換熱器、滅菌車和管路系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)（PLC）、上位機(jī)和記錄儀組成。采用高溫過(guò)熱水噴淋方式對(duì)輸液產(chǎn)品進(jìn)行加熱和滅菌，特點(diǎn)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(shè)備。由于滅菌過(guò)程中采用獨(dú)特的壓力平衡技術(shù)，從而保證了產(chǎn)品滅菌后仍能保持良好的形狀，是塑瓶產(chǎn)品的首選滅菌方法。

2 風(fēng)險(xiǎn)因素分析

滅菌工藝可靠性風(fēng)險(xiǎn)因素分析如圖2所示。

通過(guò)因素分析圖可以看出，滅菌設(shè)備的適用性、可驗(yàn)證性、驗(yàn)證狀態(tài)維護(hù)、工藝參數(shù)的科學(xué)合理性、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精度、人員操作的規(guī)范性和待滅菌產(chǎn)品的微生物污染指數(shù)及熱穩(wěn)定性，都是影響滅菌工藝可靠性的主要因素。

2.1 風(fēng)險(xiǎn)控制

2.1.1 設(shè)備適用性是滅菌工藝可靠性的硬件保障

滅菌設(shè)備的適用性指滅菌器是執(zhí)行滅菌工藝的能力，即滅菌設(shè)備的滅菌工藝各參數(shù)的控制準(zhǔn)確度和精確度能否使任意位置的產(chǎn)品的實(shí)際F0值符合滅菌工藝規(guī)定的F0值范圍?；凇百|(zhì)量源于設(shè)計(jì)”與“風(fēng)險(xiǎn)管理”的理念，充分理解工藝及設(shè)備驗(yàn)證，設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)根據(jù)URS（用戶需求）提供FAT（工廠現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試）、SAT（終端用戶測(cè)試），且FAT和SAT的全部數(shù)據(jù)和測(cè)試報(bào)告應(yīng)由終端用戶的質(zhì)量部門(mén)批準(zhǔn)[1]。關(guān)鍵。滅菌器作為PP塑瓶輸液產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，在進(jìn)行了充分的滅菌器性能驗(yàn)證、產(chǎn)品工藝驗(yàn)證后，應(yīng)按照驗(yàn)證所確定的工藝參數(shù)、裝載方式、裝載量、取樣點(diǎn)等制定實(shí)用的SOP，操作人員經(jīng)培訓(xùn)具備相適應(yīng)的操作能力，以便設(shè)備的日常運(yùn)行保持在驗(yàn)證范圍內(nèi)。驗(yàn)證狀態(tài)的維護(hù)關(guān)鍵在于日常操作規(guī)范化、設(shè)備校準(zhǔn)實(shí)效化。

日常操作規(guī)范化，即進(jìn)行正確的操作和必要的巡回檢查，班前班后對(duì)設(shè)備進(jìn)行必要的衛(wèi)生清理和清潔，每班對(duì)設(shè)備的易松動(dòng)部件進(jìn)行檢查和緊固，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。設(shè)備校準(zhǔn)實(shí)效化，即按照規(guī)定對(duì)設(shè)備的儀器儀表進(jìn)行校驗(yàn)，對(duì)設(shè)備的溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行定期校準(zhǔn)，對(duì)設(shè)備的連鎖保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行定期核查。同時(shí)根據(jù)GMP要求，每年對(duì)大容積水浴滅菌器進(jìn)行再驗(yàn)證，確保其性能滿足工藝要求。當(dāng)設(shè)備發(fā)生重大變更或相應(yīng)的裝載方式、裝載量發(fā)生變更時(shí)均需進(jìn)行驗(yàn)證，以保證滅菌工藝的可靠性，從而達(dá)到規(guī)定的滅菌效果。

2.1.2 確定滅菌工藝參數(shù)并進(jìn)行監(jiān)測(cè)和監(jiān)控是確保滅菌工藝可靠執(zhí)行的系統(tǒng)保障

根據(jù)待滅菌產(chǎn)品的特性，確定科學(xué)合理的滅菌工藝參數(shù)，并能準(zhǔn)確有效地進(jìn)行監(jiān)測(cè)和監(jiān)控，是確保滅菌工藝可靠執(zhí)行的系統(tǒng)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(chǎn)品和非最終滅菌產(chǎn)品。我公司生產(chǎn)的PP塑瓶輸液產(chǎn)品，根據(jù)其生產(chǎn)工藝流程及無(wú)菌藥品質(zhì)量要求，遵循“質(zhì)量源于設(shè)計(jì)”的風(fēng)險(xiǎn)管理理念，按照“濕熱滅菌程序決策樹(shù)”[3]（圖3）的原則，綜合考慮PP塑瓶物理性質(zhì)的影響（溫度、壓力的不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致容器變形），確定PP塑瓶輸液產(chǎn)品滅菌工藝采用過(guò)熱水濕熱滅菌程序，滅菌工藝參數(shù)確定為115℃、30/40 m in、F0≥8的殘存概率法進(jìn)行滅菌程序的控制與實(shí)施。

2.1.1.1 制造工廠現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

FAT即制造工廠現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，是設(shè)計(jì)確認(rèn)的開(kāi)始，是確認(rèn)設(shè)備制造商是否按照已經(jīng)過(guò)用戶確認(rèn)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工制造，應(yīng)當(dāng)由滅菌器供應(yīng)商獨(dú)立完成，針對(duì)每個(gè)規(guī)格型號(hào)（或容積）的滅菌器通過(guò)較密集設(shè)置的溫度傳感器進(jìn)行滅菌器內(nèi)溫度分布研究，建議每立方米不少于1個(gè)傳感器，找出代表性的溫度點(diǎn)，即最快到達(dá)滅菌溫度的點(diǎn)、最慢到達(dá)滅菌溫度的點(diǎn)、降溫時(shí)最慢到達(dá)90℃的點(diǎn)、滅菌階段最冷點(diǎn)、滅菌階段最熱點(diǎn)等[2]，并通過(guò)多次運(yùn)行證明其重現(xiàn)性，確定滅菌器控制傳感器的位置和數(shù)量。測(cè)試可以分次或分模塊進(jìn)行，但每次測(cè)試應(yīng)至少有2個(gè)傳感器放置在上一次測(cè)試的相同位置（其中1個(gè)放置在排水口），以證明重現(xiàn)性和分次試驗(yàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)性，還應(yīng)當(dāng)包含空載熱分布研究，給出滿載熱分布和熱穿透驗(yàn)證時(shí)放置驗(yàn)證傳感器的位置。

2.1.1.2 終端用戶測(cè)試

SAT即終端用戶測(cè)試，是在FAT測(cè)試結(jié)果符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，設(shè)備運(yùn)達(dá)用戶現(xiàn)場(chǎng)，并與用戶共同對(duì)公用系統(tǒng)能力進(jìn)行確認(rèn)，完成安裝后進(jìn)行的測(cè)試。滅菌器供應(yīng)商明確滅菌器內(nèi)部及外部所有傳感器的數(shù)量和位置，并提供安裝位置的安裝依據(jù)和確認(rèn)證明文件，根據(jù)雙方約定進(jìn)行空載或滿載熱分布研究，提供水均勻的相關(guān)測(cè)試和證明文件，如柜內(nèi)各個(gè)噴淋口、噴淋盤(pán)布水、滅菌車多層結(jié)構(gòu)布水等均勻性證明，為驗(yàn)證打好基礎(chǔ)。

2.1.1.3 驗(yàn)證及驗(yàn)證狀態(tài)維護(hù)

驗(yàn)證及驗(yàn)證狀態(tài)維護(hù)，是確保滅菌工藝可靠性的

2.1.2.2 滅菌工藝的無(wú)菌保證與產(chǎn)品穩(wěn)定性

為充分保證待滅菌產(chǎn)品的無(wú)菌保證水平與滅菌后產(chǎn)品的穩(wěn)定性，在進(jìn)行產(chǎn)品滅菌工藝驗(yàn)證時(shí)要充分考慮3批產(chǎn)品的熱穿透與生物挑戰(zhàn)性實(shí)驗(yàn)。

熱穿透驗(yàn)證項(xiàng)目應(yīng)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(yùn)行次數(shù)、每種方式的冷點(diǎn)是否確定等，以及出現(xiàn)熱穿透偏差如何處理。若在同一滅菌柜進(jìn)行多品種多規(guī)格的滅菌再驗(yàn)證時(shí)應(yīng)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分析的方法，篩選出最有效、最經(jīng)濟(jì)的驗(yàn)證方案[3]。溫度測(cè)量系統(tǒng)（滅菌器的溫度傳感器和驗(yàn)證儀Pt鉑電阻）應(yīng)提供每一測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定相對(duì)冷點(diǎn)對(duì)產(chǎn)品滅菌效果的影響及日常無(wú)菌取樣的位置，便于驗(yàn)證后的無(wú)菌效果監(jiān)測(cè)，同時(shí)確定相對(duì)熱點(diǎn)對(duì)產(chǎn)品性質(zhì)的影響，避免造成產(chǎn)品的降解等反應(yīng)。經(jīng)過(guò)對(duì)熱穿透的總體評(píng)價(jià)確定最佳滅菌效果的裝載量，以指導(dǎo)今后的生產(chǎn)。

生物挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)：滅菌工藝與滅菌前微生物的控制也有較大的關(guān)聯(lián)，眾所周知，氣源性微生物革蘭氏陽(yáng)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(huì)形成芽孢，耐熱性差，但會(huì)產(chǎn)生細(xì)菌內(nèi)毒素。影響芽孢耐熱性的因素主要是芽孢存在的介質(zhì)、受熱時(shí)的濕度。當(dāng)高溫破壞了細(xì)胞中起生命作用的蛋白質(zhì)、酶及核酸時(shí)，細(xì)胞就會(huì)死亡。濕熱滅菌的原理也是基于此。

由于采取過(guò)度殺滅法（121℃、12m in）的滅菌程序能夠保證較高的無(wú)菌保證值，因此對(duì)被滅菌品不需要進(jìn)行常規(guī)的初始菌監(jiān)控。而殘留概率法由于其F0值＜8，就需要對(duì)被滅菌物品的微生物數(shù)量和耐熱菌進(jìn)行控制。因此，塑瓶生產(chǎn)過(guò)程雖然經(jīng)過(guò)配制過(guò)濾系統(tǒng)的除菌過(guò)濾，微生物初始數(shù)量較低，但是由于其滅菌工藝參數(shù)不是過(guò)熱滅菌的參數(shù)，因此確定對(duì)每批產(chǎn)品灌裝開(kāi)始、中間、結(jié)束進(jìn)行微生物限度的監(jiān)測(cè)，并在進(jìn)行產(chǎn)品滅菌工藝驗(yàn)證時(shí)進(jìn)行耐熱菌的檢查，通過(guò)監(jiān)控初始微生物污染水平與檢出菌的耐熱性保證產(chǎn)品的無(wú)菌水平。

GMP要求在進(jìn)行產(chǎn)品滅菌工藝驗(yàn)證時(shí)必須使用生物指示劑監(jiān)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(píng)估確定[3]。通常根據(jù)產(chǎn)品的耐熱性及所篩選的滅菌參數(shù)，選擇與產(chǎn)品滅菌工藝參數(shù)相匹配的生物指示劑與產(chǎn)品一起滅菌，當(dāng)生物指示劑培養(yǎng)結(jié)果為陰性時(shí)，結(jié)合滅菌前初始菌的微生物負(fù)荷和是否存在耐熱菌和生物指示劑的結(jié)果，為產(chǎn)品的無(wú)菌提供依據(jù)。

生物指示劑的選型與放置位置對(duì)驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，濕熱滅菌耐熱性強(qiáng)的孢子主要有2個(gè)屬：梭菌屬，它一般是嚴(yán)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(chǎn)品根據(jù)其產(chǎn)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(yīng)根據(jù)被滅菌產(chǎn)品的情況而定，除了在滅菌器腔室內(nèi)均勻分布外，還要考慮放置最難滅菌部位及冷點(diǎn)位置。同時(shí)應(yīng)以冷點(diǎn)溫度作為程序控制的依據(jù)，當(dāng)所有測(cè)試點(diǎn)均達(dá)到滅菌溫度時(shí)才計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)滅菌時(shí)間。任何新的工藝都需驗(yàn)證其有效性。

2.1.2.3 自控系統(tǒng)的運(yùn)行

滅菌工藝的可靠性是通過(guò)自控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而滅菌程序控制與記錄儀表、溫度傳感器的校驗(yàn)是監(jiān)測(cè)滅菌工藝可靠性的尺度。滅菌過(guò)程中，要使用適當(dāng)精密度和準(zhǔn)確度的設(shè)備對(duì)關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行記錄，特別是在被滅菌品或滅菌腔室冷點(diǎn)處安裝溫度探頭，通過(guò)記錄儀記錄該點(diǎn)的溫度情況，該冷點(diǎn)通過(guò)驗(yàn)證確定。為提高此溫度參數(shù)的可靠性，應(yīng)在同一部位安放另一個(gè)獨(dú)立的測(cè)溫探頭，用顯示儀表顯示溫度數(shù)值，供操作人員直接與記錄儀記錄的趨勢(shì)圖進(jìn)行對(duì)照。溫控儀趨勢(shì)圖應(yīng)與滅菌圖譜同時(shí)納入批生產(chǎn)記錄中[4]。另外滅菌柜溫度傳感器的校準(zhǔn)應(yīng)每半年校驗(yàn)1次，確保其準(zhǔn)確度。特別是在使用過(guò)程中其導(dǎo)線部分，其材質(zhì)必須耐溫、耐壓和耐濕。在使用過(guò)程中當(dāng)導(dǎo)線軟管部分逐步老化時(shí)，其性能下降，水蒸氣就可能進(jìn)入軟管內(nèi)部，因此會(huì)導(dǎo)致電阻值漂移，干擾測(cè)量、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，因此要選用質(zhì)量較好的測(cè)溫系統(tǒng)（包括控制、記錄）。測(cè)溫系統(tǒng)（通過(guò)變送器調(diào)節(jié)或在程序中進(jìn)行補(bǔ)償）的校準(zhǔn)需要由企業(yè)技術(shù)人員或更高等級(jí)并能溯源至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的恒溫浴、干井等儀器完成。如果校準(zhǔn)時(shí)發(fā)現(xiàn)滅菌器測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)量誤差超出最大允許誤差范圍，應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，對(duì)之前滅菌的產(chǎn)品及運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行追溯，以保證其不會(huì)危及產(chǎn)品的無(wú)菌性和穩(wěn)定性。

2.1.3 設(shè)備是基礎(chǔ)，人員是關(guān)鍵

滅菌程序的可靠性源于自控系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)與運(yùn)行過(guò)程的可靠，應(yīng)綜合考慮溫控系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、權(quán)限控制、動(dòng)力故障、警告和報(bào)警、斷電保護(hù)等項(xiàng)目，全面評(píng)估后將其納入U(xiǎn)RS的要求中，在設(shè)計(jì)階段充分考慮風(fēng)險(xiǎn)及潛在風(fēng)險(xiǎn)，避免人員的誤操作或故障造成風(fēng)險(xiǎn)。為了降低人員帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)當(dāng)著力抓好人員資質(zhì)管理與培訓(xùn)，確保滅菌崗位操作人員經(jīng)過(guò)必要的培訓(xùn)考核合格后持證上崗。

滅菌程序要依靠滅菌設(shè)備的有效運(yùn)行、溫控探頭的準(zhǔn)確性來(lái)實(shí)施，因此所有涉及滅菌程序?qū)嵤┑恼羝麎毫?、壓縮空氣壓力、水源、上位機(jī)控制系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、溫度傳感器等均需進(jìn)行啟動(dòng)前的確認(rèn)，保證整個(gè)過(guò)程的實(shí)施符合工藝需求，因此設(shè)備的驗(yàn)證、日常維護(hù)保養(yǎng)、巡檢應(yīng)嚴(yán)格按照SOP執(zhí)行，人員的操作、復(fù)核、升溫階段、滅菌階段、冷卻階段的觀察均嚴(yán)格按照SOP執(zhí)行，不得私自采取手動(dòng)操作，影響滅菌效果。工作人員應(yīng)加強(qiáng)培訓(xùn)與學(xué)習(xí)，微機(jī)操作人員要善于積累工作經(jīng)驗(yàn)，提高預(yù)防異常情況發(fā)生的能力。SOP的修訂要不斷地更新，使其更適應(yīng)滅菌工藝的執(zhí)行，人員的培訓(xùn)應(yīng)定期進(jìn)行，確保執(zhí)行滅菌工藝無(wú)偏移。

基于風(fēng)險(xiǎn)的理念，應(yīng)定期對(duì)塑瓶輸液產(chǎn)品的焊蓋工藝的參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，確保塑瓶的密封完整性，保證其在藥品有效期內(nèi)有完好的密封性，防止滅菌過(guò)程、貯存過(guò)程微生物的侵入，可按照“藥品生產(chǎn)驗(yàn)證指南”[5]的要求進(jìn)行微生物挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)，確定其密封完整性。若焊蓋工藝發(fā)生變更時(shí)，必須評(píng)估其對(duì)密封完好性的影響，必要時(shí)對(duì)該項(xiàng)進(jìn)行驗(yàn)證。另外，為了防止產(chǎn)品經(jīng)滅菌后受到二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)定期清潔、維護(hù)滅菌設(shè)備，檢測(cè)滅菌循環(huán)水的微生物限度，確保接觸被滅菌品的水質(zhì)未發(fā)生微生物污染。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，PP塑瓶輸液產(chǎn)品滅菌程序的可靠性保證應(yīng)重點(diǎn)做好滅菌設(shè)備的URS、FAT、SAT測(cè)試，做好滅菌設(shè)備驗(yàn)證工作及溫度傳感器的校準(zhǔn)，保持其驗(yàn)證狀態(tài)，并根據(jù)產(chǎn)品特性進(jìn)行滿載熱穿透實(shí)驗(yàn)和生物指示劑驗(yàn)證，確定產(chǎn)品滅菌工藝的可靠性。通過(guò)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行、人員的規(guī)范操作，嚴(yán)格執(zhí)行滅菌工藝。定期對(duì)滅菌工藝、待滅菌產(chǎn)品的密封性、滅菌循環(huán)水的微生物負(fù)荷進(jìn)行檢測(cè)，在保證滅菌程序可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，更好地保證PP塑瓶產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

［1］國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局藥品認(rèn)證管理中心.無(wú)菌藥品［M］.北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2011

［2］中國(guó)醫(yī)藥設(shè)備工程協(xié)會(huì).水浴式滅菌柜選型用戶需求（試行）［S］

［3］國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局.藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010年修訂）［S］

［4］中國(guó)醫(yī)藥設(shè)備工程協(xié)會(huì).濕熱滅菌工藝驗(yàn)證指南［S］

［5］國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局藥品認(rèn)證管理中心.藥品生產(chǎn)驗(yàn)證指南［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003