凍干機(jī)泄漏對藥品無菌特性的影響評估

王家新 呂東娟

（海正輝瑞制藥有限公司，浙江 富陽311404）

凍干機(jī)泄漏對藥品無菌特性的影響評估

王家新 呂東娟

（海正輝瑞制藥有限公司，浙江 富陽311404）

目的：提供一種方法來評估由于凍干機(jī)泄漏而造成的產(chǎn)品無菌風(fēng)險(xiǎn)。方法：依據(jù)理想氣體狀態(tài)方程“pV=nRT”，結(jié)合凍干機(jī)泄漏率數(shù)值，計(jì)算泄漏測試過程中進(jìn)入凍干機(jī)內(nèi)的非無菌氣體的體積，結(jié)合生產(chǎn)工藝監(jiān)控參數(shù)來評估產(chǎn)品的無菌風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果：泄漏率分別為0.010 mbar.L/s和0.013 mbar.L/s時(shí)，泄漏的氣體量分別為71.846 5 mL和89.808 1 mL，泄漏氣體量的差異為17.961 6 mL。結(jié)論：該批產(chǎn)品的無菌保證值能夠得到充分滿足，產(chǎn)品放行數(shù)據(jù)充分。

理想氣體狀態(tài)方程；凍干機(jī)；泄漏；藥品無菌特性；風(fēng)險(xiǎn)評估

無菌凍干產(chǎn)品在凍干機(jī)內(nèi)凍干的過程中，凍干機(jī)腔體在干燥階段會處于低壓狀態(tài)，最低壓力可以達(dá)到1 Pa甚至更低，由于凍干機(jī)腔體內(nèi)的極限真空環(huán)境，凍干機(jī)所處環(huán)境中的氣體會進(jìn)入凍干機(jī)腔體內(nèi)部。通常情況下，凍干機(jī)裝載和卸載門處于無菌的A級潔凈環(huán)境中，而主體部分則位于一般區(qū)或控制區(qū)域，因此非潔凈氣體的泄漏超過一定限度會造成產(chǎn)品的無菌風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)凍干機(jī)泄漏率超過設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)泄漏率時(shí)，需要對泄漏量進(jìn)行計(jì)算和對比，然后結(jié)合產(chǎn)品工藝監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)一步分析產(chǎn)品的微生物風(fēng)險(xiǎn)，為產(chǎn)品放行或拒收提供數(shù)據(jù)支持。

1 凍干機(jī)泄漏率和泄漏量計(jì)算方法

1.1 凍干機(jī)泄漏率的計(jì)算

凍干機(jī)泄漏率= （測試終止壓力- 測試起始壓力）×凍干機(jī)腔體總體積/測試時(shí)間。

泄漏率的大小與設(shè)備制造商的制造水平密切相關(guān)，根據(jù)目前使用情況看，國外制造商例如德國GEA公司和意大利IMA公司等公司的凍干機(jī)泄漏率通?？梢詫?shí)現(xiàn) 0.010 mbar.L/s，而國內(nèi)制造商的凍干機(jī)的泄漏率相對高一些，通?？梢詫?shí)現(xiàn)0.025 mbar.L/s。

1.2 凍干機(jī)泄漏量的計(jì)算

當(dāng)凍干機(jī)處于負(fù)壓狀態(tài)時(shí)，泄漏是不可避免的。但在一定程度和限度范圍的泄漏對產(chǎn)品造成的無菌風(fēng)險(xiǎn)是受控的和可以接受的。在泄漏率超過驗(yàn)證的泄漏標(biāo)準(zhǔn)少許時(shí)，如何以一種更加直觀的方法來獲得非無菌氣體的泄漏量，對于產(chǎn)品的無菌風(fēng)險(xiǎn)評估至關(guān)重要。在使用理想氣體狀態(tài)方程“pV=nRT”進(jìn)行泄漏量計(jì)算的過程中，壓力、溫度、體積需要轉(zhuǎn)換為國際單位，其中R（摩爾氣體常數(shù)）=8.314 5 J/（mol·K），壓力P以Pa為單位，體積V以m3為單位，T為熱力學(xué)溫度，單位是K，即：

T=（t+273.15）K，

泄漏測試過程中，測試的起始壓力、終止壓力/凍干機(jī)腔體的體積和溫度均可知，可以利用理想氣體狀態(tài)方程近似地計(jì)算出泄漏測試前后凍干機(jī)內(nèi)氣體的摩爾量，通過氣體摩爾量的差異計(jì)算出相應(yīng)摩爾數(shù)的氣體在室溫下的體積差異，通常取室溫為25℃，即298.15 K。

2 風(fēng)險(xiǎn)評估

2.1 事件描述和泄漏計(jì)算

體積為9 087 L的凍干機(jī)泄漏率標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為0.010 mbar.L/s，已通過培養(yǎng)基模擬灌裝驗(yàn)證。在產(chǎn)品灌裝生產(chǎn)前凍干機(jī)泄漏測試中發(fā)現(xiàn)泄漏率超過標(biāo)準(zhǔn)，為0.013 mbar.L/s。為檢查裝載小門的密封情況，打開了凍干機(jī)在無菌A級潔凈區(qū)內(nèi)的裝載小門，此種情況下發(fā)生了凍干機(jī)腔體內(nèi)氣體和隔離器內(nèi)無菌區(qū)氣體的交換。檢查發(fā)現(xiàn)凍干機(jī)裝載小門密封完好，泄漏發(fā)生在其他未知位置，該凍干機(jī)已經(jīng)不允許繼續(xù)使用。由于已經(jīng)完成產(chǎn)品溶液配制且在產(chǎn)品溶液有效保持時(shí)間范圍內(nèi)不能完成泄漏點(diǎn)修復(fù)，于是啟用了另一臺凍干機(jī)（馬上進(jìn)行清洗滅菌等準(zhǔn)備）繼續(xù)生產(chǎn)，凍干機(jī)準(zhǔn)備過程約15小時(shí)，之后開始灌裝生產(chǎn)。在這種情況下需要評估泄漏超標(biāo)對無菌A級環(huán)境的影響以及給產(chǎn)品帶來的風(fēng)險(xiǎn)，僅通過對比泄漏率的差別并不能獲得直觀的風(fēng)險(xiǎn)分析數(shù)據(jù)，需要進(jìn)一步對氣體泄漏量等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和對比，由表1可知：泄漏率0.010和0.013的主要差異為氣體泄漏量的不同，分別為71.846 5 mL和89.808 1 mL，后者的泄漏量比前者多17.961 6 mL。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)評估

此次凍干機(jī)泄漏造成的風(fēng)險(xiǎn)主要分為兩個(gè)方面：

2.2.1 凍干機(jī)泄漏對凍干機(jī)腔體的微生物風(fēng)險(xiǎn)依據(jù)表1數(shù)據(jù)，結(jié)合凍干機(jī)腔體所處環(huán)境的微生物監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和評估。已知凍干機(jī)所處環(huán)境的微生物負(fù)載實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)為20 CFU/m3，則凍干機(jī)腔體內(nèi)多泄漏的17.961 6 mL氣體的微生物載荷（不考慮標(biāo)準(zhǔn)條件下泄漏的氣體量）：

微生物載荷=20×17.961 6/106=3.6×10-4。

2.2.2 凍干機(jī)泄漏對無菌 A級生產(chǎn)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)品灌裝和傳送環(huán)境為C級潔凈背景的隔離器內(nèi)的A級環(huán)境 （RABS條件下為B級背景下的A級），實(shí)際送風(fēng)風(fēng)速約0.45 m/s，為置換型單向氣流，每換氣一次可認(rèn)為實(shí)現(xiàn)了一次環(huán)境恢復(fù)，即可以使微粒濃度降低至原來的1%。已知隔離器的送風(fēng)量為5 760 m3/h，隔離器體積為35.79 m3，則：

隔離器每小時(shí)換氣次數(shù)=隔離器送風(fēng)量/隔離器體積 =160.9次，

每次換氣時(shí)間 =3 600/160.9=22.4 s。

所以隔離器在 44.8 s內(nèi)的凈化過程中就可以使隔離器內(nèi)的微生物負(fù)載降低到原有濃度的萬分之一，44.8 s后，隔離器內(nèi)的微生物負(fù)載=3.6×10-4/104=3.6× 10-8＜10-6，

表1 不同泄漏率氣體泄漏量對比

此時(shí)無菌保證值已經(jīng)可以得到滿足，事實(shí)上隔離器在凍干機(jī)準(zhǔn)備過程中自凈時(shí)間更長，超過15個(gè)小時(shí)。

2.2.3 結(jié)合生產(chǎn)過程中的工藝控制參數(shù)，見表2，可以進(jìn)一步評估產(chǎn)品的無菌風(fēng)險(xiǎn)。由于表2中的工藝過程參數(shù)和數(shù)據(jù)沒有異常，從客觀上說明了該批產(chǎn)品的無菌風(fēng)險(xiǎn)可以充分滿足產(chǎn)品的無菌保證要求。

表2 生產(chǎn)過程中工藝控制參數(shù)

3 結(jié)果

0.013 的泄漏率相比 0.010的泄漏率泄漏的氣體量多出了17.961 6 mL，該部分氣體的微生物負(fù)載為3.6×10-4，隔離器的無菌狀態(tài)沒有因該部分氣體的泄漏受到本質(zhì)影響。

隔離器高效的自凈能力，可以將該泄漏氣體的微生物風(fēng)險(xiǎn)在短時(shí)間內(nèi)（幾分鐘）降低到若干個(gè)（10個(gè)以上）對數(shù)值，產(chǎn)品的無菌風(fēng)險(xiǎn)在隔離器正常運(yùn)行過程中持續(xù)降低，符合無菌保證要求。

凍干機(jī)準(zhǔn)備和產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，工藝過程參數(shù)均在正常范圍內(nèi)，過程的微生物監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，包括浮游菌、沉降菌和手套接觸碟等培養(yǎng)結(jié)果均顯示為陰性。產(chǎn)品的無菌性獲得證據(jù)支持。

4 討論

4.1 泄漏標(biāo)準(zhǔn)的建立

生產(chǎn)過程中凍干機(jī)的泄漏應(yīng)控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，泄漏量過高會增加產(chǎn)品的無菌風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品失??；泄漏量過低會增加不必要的維護(hù)和運(yùn)行成本。目前通用的被美國FDA認(rèn)可的做法是在培養(yǎng)基模擬灌裝過程中挑戰(zhàn)一個(gè)泄漏最差值（worst-case）［1］，然后建立一個(gè)比挑戰(zhàn)水平更嚴(yán)格的泄漏標(biāo)準(zhǔn)，以確保產(chǎn)品的無菌安全。

4.2 泄漏標(biāo)準(zhǔn)的維護(hù)

通過驗(yàn)證建立的泄漏標(biāo)準(zhǔn)需要持續(xù)的維護(hù)，按照科學(xué)的經(jīng)過批準(zhǔn)的維護(hù)程序?qū)龈蓹C(jī)泄漏相關(guān)的閥門和密封圈、密封墊等進(jìn)行定期維護(hù)和更換是確保凍干機(jī)泄漏符合驗(yàn)證狀態(tài)的客觀保證，也是我國2010版《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（GMP）》第八十條和第一百三十九條之規(guī)定的要求［2］。

4.3 泄漏的控制和風(fēng)險(xiǎn)評估

對凍干機(jī)泄漏量的控制是無菌凍干藥品無菌特性的重要保證之一，也是凍干制劑驗(yàn)證項(xiàng)目之一［3］。當(dāng)凍干箱泄漏率超過驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)的情況出現(xiàn)時(shí)，利用凍干機(jī)泄漏率計(jì)算公式［4］和理想氣體狀態(tài)方程“pV=nRT”［5］對凍干機(jī)的泄漏量進(jìn)行計(jì)算并與標(biāo)準(zhǔn)泄漏值進(jìn)行對比，為產(chǎn)品的無菌風(fēng)險(xiǎn)評估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。結(jié)合隔離器的氣流流型和自凈特點(diǎn)［6］并結(jié)合微生物的生長繁殖條件［7］等進(jìn)一步分析微生物生長繁殖的可能性，可以對產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)做出有效和有意義的評估。

4.4 泄漏超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)的進(jìn)一步評估

當(dāng)所有可獲得的數(shù)據(jù)仍不能提供充足說服力的情形出現(xiàn)時(shí)，可以考慮模擬比超標(biāo)泄漏更加嚴(yán)重的泄漏做培養(yǎng)基灌裝實(shí)驗(yàn)。國產(chǎn)凍干機(jī)允許的泄漏標(biāo)準(zhǔn)相對寬松，泄漏率超標(biāo)情況出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)品無菌風(fēng)險(xiǎn)更大，更具挑戰(zhàn)性的培養(yǎng)基模擬灌裝實(shí)驗(yàn)會提供更有說服力的證據(jù)。需要說明的是，即使培養(yǎng)基實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好，也不允許在實(shí)際生產(chǎn)中采用該挑戰(zhàn)—用泄漏率來控制凍干機(jī)的泄漏，這樣可能會導(dǎo)致產(chǎn)品的無菌風(fēng)險(xiǎn)變得不可控。

4.5 產(chǎn)品無菌性是否符合要求的判定

由于非最終滅菌產(chǎn)品的無菌性影響因素是多面的，還應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)過程中的其他風(fēng)險(xiǎn)因素，至少包括但不限于表2中的內(nèi)容，做出全面分析，慎重做出產(chǎn)品無菌保證值是否合格的判定，避免誤判。

總之，通過對凍干機(jī)泄漏量的計(jì)算和工藝監(jiān)控參數(shù)的分析，可以對產(chǎn)品無菌特性進(jìn)行有效評估，為產(chǎn)品放行或拒收提供數(shù)據(jù)支持，避免患者風(fēng)險(xiǎn)和法規(guī)風(fēng)險(xiǎn)。

［1］U.S.Department of Health and Human Services，F(xiàn)ood and Drug Administration，Center for Drug Evaluation and Research，et al. Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing—Current Good Manufacturing Practice［EB/OL］.（2004-09）［2016-06］.http：//www.fda.gov/ohrms/dockets/ac/05/briefing/2005-4136b1_04_ sterile%20drug%20products.pdf.

［2］ 衛(wèi)生部.藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010年版）［S］.衛(wèi)生部令第79號，2011-01-17.

［3］ U.S.Department of Health and Human Services Food and Drug Administration.Guide to inspections of lyophilization of parenterals（7/93）［EB/OL］.（2014-11-25）［2016-06］.http：//www.fda. gov/iceci/inspections/inspectionguides/ucm074909.htm.

［4］ Charles D，Dern P.E.Teck Brief：An Explanation of Leak Rate［EB/OL］.（2006-01-27）［2016-06］.http：//www.pharmaceuticalonline.com/doc/technical-brief-an-explanation-of-leak-rate-0001.

［5］ 傅獻(xiàn)彩，沈文霞，姚天揚(yáng)，等.物理化學(xué)上冊［M］.5版.北京：高等教育出版社，2009：9-10.

［6］ ISPE Baseline○RGuide：Sterile Product Manufacturing Facilities［EB/OL］.2 Edition.（2011-09）［2016-05-11］.http：//www.Ispe.org/ Publications.

［7］劉晶星，李凡，徐志凱，等.醫(yī)學(xué)微生物學(xué)［M］.8版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2013：24.

Evaluation on Impact of Leakage of Lyophilizer on Sterility of Drugs

Wang Jiaxin，Lv Dongjuan（Hisun Pfizer Pharmaceuticals Co.，Ltd，Zhejiang Fuyang 311404，China）

Objective：To provide a method for evaluation on impact of leakage of lyophilizer on sterility of drugs. Methods：The volume of non-sterile gas entering the lyophilizer during leakage test was calculated according to the equation pV=nRT combined with the leakage rate，based on which the sterility risk of product was evaluated in combination with the monitoring paramaters of production process.Results：When the leakage rates were 0.010 and 0.013 mbar.L/s，the volumes of unsterile leaked gas were 71.846 5 and 89.808 1 mL，respectively，between which the difference was 17.961 6 mL.Conclusion：This batch of drug completely met the requirement for SAL value，of which the data for product release was sufficient.

Ideal Gas State Equation；Lyophilizer；Leakage；Sterility of Drug；Risk Assessment

10.3969/j.issn.1672-5433.2016.10.005

2016-05-15）

王家新，男。研究方向：藥品生產(chǎn)和質(zhì)量保證。通訊作者E-mail：jiaxin.wang@hisun-pfizer.com