生物藥無菌工藝實踐總結

文/周昀

近年來隨著抗體、融合蛋白、ADC 等生物藥的爆發(fā)式增長，業(yè)內(nèi)對其生產(chǎn)工藝的研究也越發(fā)深入和廣泛——無菌生產(chǎn)工藝貫穿生物藥生產(chǎn)的全過程，尤其是最終產(chǎn)品的無菌生產(chǎn)工藝，其關注的各個細節(jié)、實踐的各個工藝步驟，都是無菌生產(chǎn)工藝控制的重點。

層流罩

生物藥大多以無菌制劑的形式給藥，因此無菌制劑灌裝是現(xiàn)代醫(yī)藥工業(yè)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，它是指在無菌條件下將藥品灌裝到容器，并對灌裝容器進行密封的生產(chǎn)過程。

作為整個生物藥GMP 生產(chǎn)的最后環(huán)節(jié)，無菌制劑灌裝需要擁有專業(yè)知識且受過嚴格培訓的人員、自動化程度高且運行流暢的設備、良好的設計與嚴格的規(guī)范，以保證最終成品的質量。高標準的無菌保證體系貫穿整個復雜的連續(xù)式生產(chǎn)過程。

本文將從人員、物料耗材、設備、廠房設施布局及設計、無菌工藝設計等5 個方面闡述生物藥無菌工藝關注的重點及相應的解決方案。

1.對人員的要求

對無菌藥品的生產(chǎn)來說，人員是最大的污染源?！端幤飞a(chǎn)質量管理規(guī)范（2010 年修訂）附錄1 無菌藥品》（以下簡稱“新版GMP 附錄1 無菌藥品”）第二十條明確規(guī)定：“凡在潔凈區(qū)工作的人員（包括清潔工和設備維修工）應當定期培訓，使無菌藥品的操作符合要求。培訓的內(nèi)容應當包括衛(wèi)生和微生物方面的基礎知識。未受過培訓的外部人員（如外部施工人員或維修人員），在生產(chǎn)期間需進入潔凈區(qū)時，應當對他們進行特別詳細的指導和監(jiān)督?！?/p>

1.1 人員培訓及個人衛(wèi)生

根據(jù)GMP 規(guī)范要求，所有從事無菌藥品生產(chǎn)的人員都應經(jīng)過培訓，接受培訓人員不僅包含生產(chǎn)操作人員，還應包含生產(chǎn)輔助人員（如生產(chǎn)清潔人員、設備維護人員等）；培訓內(nèi)容根據(jù)崗位分別有GMP 基礎知識、無菌更衣操作與實踐、微生物學基礎知識、潔凈區(qū)行為規(guī)范、無菌操作技能、污染控制、無菌取樣等；培訓的重點在于GMP 及微生物學知識；高風險區(qū)域操作人員的無菌操作技能應通過無菌工藝模擬試驗來確認。

無菌生產(chǎn)人員培訓應理論結合實踐，在掌握基礎理論的基礎上，進行多次的實踐；在實踐過程中，應安排有豐富經(jīng)驗的員工在現(xiàn)場觀察和指導，針對新員工在操作過程中出現(xiàn)的問題進行指導。確認員工具備獨立操作能力后，還應進行理論考核和現(xiàn)場操作考核，合格后，簽署崗位資質證書，員工才具備上崗資質。

根據(jù)GMP 規(guī)范要求，在潔凈區(qū)操作的員工需要勤理發(fā)、勤洗澡、勤剪手指甲，注意個人衛(wèi)生，不得化妝和佩戴飾物。針對個人衛(wèi)生相關規(guī)定，可以采取如下方式降低人員對 潔凈區(qū)的污染風險：

?廠房設計時，考慮完善的公共衛(wèi)生設施，如設置合理的淋浴間；

?日常管理中，多對員工進行宣導和要求，提示員工注意個人衛(wèi)生習慣，定期對員工衛(wèi)生情況、是否化妝或佩戴飾物等進行檢查；

?設置專門的物品收納柜，用于飾物等個人物品的存放。

1.2 良好的潔凈區(qū)行為規(guī)范

根據(jù)驗證數(shù)據(jù)，嚴格控制進入潔凈區(qū)工藝房間特別是無菌區(qū)域的人數(shù)，盡量減少進入無菌生產(chǎn)潔凈區(qū)的人數(shù)和次數(shù)；人員進入潔凈區(qū)前，應用消毒劑（如酒精等）消毒雙手，在潔凈區(qū)生產(chǎn)操作過程中，應定時進行手部消毒，當潔凈服或手套破損、臟污時及時返回更衣間更換；不得裸手直接接觸藥品或已滅菌的物料、器具等物品，無菌工器具要保存在A級環(huán)境中；人員在潔凈區(qū)移動要緩慢，動作應輕緩，在無菌區(qū)人員雙手不得下垂、叉腰、夾在腋下或高舉超過肩部，應保持整個身體在單向氣流通道之外；在高風險操作區(qū)，人員間應保持一段距離，人員的著裝不可互相接觸；無菌生產(chǎn)潔凈區(qū)內(nèi)所有開、關門的操作，盡量避免用手直接接觸，宜使用肘部、前臂、背部等身體部位來完成。

1.3 衣物管理及更衣確認

具備完善的潔凈服管理規(guī)程，更衣SOP；潔凈區(qū)所用工作服的清洗和處理方式應能保證其不攜帶有污染物，應按相關SOP 進行工作服的清洗、滅菌（如有需要）、轉移、使用等。

所有進入無菌生產(chǎn)潔凈區(qū)的工作人員，必須經(jīng)過更衣程序的確認，更衣確認要先進行更衣培訓，然后進行實操更衣取樣，首次更衣確認至少要完成3 輪，更衣確認表面微生物取樣點設置要合理，有無菌風險的部位必須取樣，如手、手肘等，手部取樣時對于取樣的部位、接觸碟接觸時間都要有明確規(guī)定。

2.對物料耗材的要求

在無菌藥品生產(chǎn)過程中，物料作為輔料或原料，是藥品的重要組成部分，其對相關微生物限度及內(nèi)毒素的控制水平是決定藥品能否滿足既定的質量要求的關鍵因素之一；相關關鍵耗材，尤其是直接接觸藥品的耗材，其對微粒及微生物的控制也是無菌藥品生產(chǎn)質量控制的重要環(huán)節(jié)，下文將從物料耗材的放行檢測及使用前的處理控制兩個方面加以闡述。

2.1 物料耗材的質量標準及放行檢測

無菌藥品生產(chǎn)的相關原輔料，雖然配制成藥液后，在制劑生產(chǎn)過程中會經(jīng)過除菌過濾，但除菌過濾前仍需要檢測藥液的微生物限度，這也是從濾器的細菌截留效率的風險角度考慮，GMP 法規(guī)也有相應的要求，因此原輔料也必須有相應的微生物限度控制標準，其控制標準應從科學角度出發(fā)，要同最終除菌過濾前藥液微生物的限度相匹配。此外，無菌藥品生產(chǎn)過程中的除菌過濾，一般并不能去除細菌內(nèi)毒素，而無菌藥品的成品質量標準都會有細菌內(nèi)毒素的標準，因此，對相應的原輔料也要制定合適的細菌內(nèi)毒素質量標準。制定了相應的質量標準后，每批次物料在放行檢測過程中，需要這些微生物指標符合要求后才可用于生產(chǎn)，即使是條件放行，也應滿足同微生物相關的質量指標符合要求的放行前提。

對于無菌制劑生產(chǎn)的包裝材料，尤其是內(nèi)包裝材料，如果是RTU（Ready to Use，即用型）包材，不但要嚴格審核其質量標準，而且要確認其達到質量標準所采取的控制手段及措施，例如，如何進行相應的清洗、清洗流程是怎樣的、使用的清洗設備怎樣、清洗效果是否經(jīng)過驗證、清洗過程是否有相應的中控取樣、中控標準是怎樣的、使用哪種滅菌或除熱原方式、滅菌或除熱原設備是否經(jīng)過確認等。

對于無菌藥品生產(chǎn)相關的關鍵耗材，尤其是直接接觸藥液的耗材，如果是即用型，其質量標準中應該涵蓋相關微粒及微生物的控制指標，出廠放行時最好也進行相應的檢測。

2.2 物料耗材使用前的處理、控制

對于物料，使用前需要確認放行檢測結果是否符合標準、包裝是否完好、取樣是否具有代表性。

對于包材，尤其是內(nèi)包材，如果采用的是RTU 包材，使用前需要核對其COA（成分分析報告），確認其放行檢測結果符合質量標準，此外，使用前還需確認其包裝的完整性；如果采用的是非RTU 包材，采購到工廠后進行相應的清洗、滅菌（除熱原），工廠需要具備相應的清洗、滅菌（除熱原）設備，需要建立相應的清洗、滅菌（除熱原）程序，清洗、滅菌（除熱原）效果也需要驗證，而且進行每年2 次的無菌工藝模擬時也應驗證包材無菌性是否可靠。

對于與藥品直接接觸的關鍵耗材，如果要進行清洗、滅菌，需要進行清洗效果確認或驗證；如果進行相應的滅菌，需要進行相應的滅菌裝載驗證，確保其滅菌效果的可實現(xiàn)性和重現(xiàn)性。

3.設備對無菌控制的相關要求

對于無菌制劑生產(chǎn)來說，工藝設備是無菌保證最重要的因素之一，設備本身的性能，設備運行過程中的故障等都會對無菌生產(chǎn)產(chǎn)生正面或負面的影響，下文將從3 個方面分別闡述設備對于無菌制劑生產(chǎn)的控制要求。

3.1 設備的選型與設計

在設備選型時，第一步，先從產(chǎn)量、生產(chǎn)產(chǎn)品種類，后期運維及能耗等角度出發(fā)確定大方向，比如是選擇ORABS（開放式限制進出隔離系統(tǒng)）還是Isolator（隔離器），需要幾條生產(chǎn)線，設備速度需要達到每分鐘多少瓶等。第二步，從設備URS（用戶需求說明）出發(fā)，要充分考慮后期生產(chǎn)的無菌保障，設備與產(chǎn)品直接或間接接觸的部件如何做到無菌保證，尤其是Isolator，如何進行VHP（汽化過氧化氫滅菌），如何保證VHP效果，膠塞鍋等拆卸部件如何在濕熱滅菌后傳入Isolator，又在什么情況下拆包安裝；如何保證在設備出現(xiàn)異常的情況下，人員能通過有效干預，解決異常，確保生產(chǎn)的正常運行……以上這些都是在設備選型時需要重點考慮的。

此外，在設備進行DQ（設計確認）過程中，需要充分考慮人員操作的便捷性，還要考慮對A級區(qū)等關鍵區(qū)域的氣流影響。因此，在DQ 階段，需要進行木模測試，按照設備1:1 制作木制模型，確定ORABS 或Isolator 手套個數(shù)及位置，人員正常操作及干預的可操作性；A 級區(qū)環(huán)境檢測點位，產(chǎn)品具體流向，取樣、剔廢的位置等，也是需要在DQ 階段進行確認的。

3.2 設備維護與維修

對于無菌制劑生產(chǎn)設備，在出現(xiàn)異常時，需要由經(jīng)過專業(yè)培訓的設備工程師進行維修，確保設備能繼續(xù)正常運行，保證產(chǎn)品質量。設備工程師在進行設備維修時，要遵循相應的GMP 規(guī)范，嚴格按照無菌操作相關的干預原則來執(zhí)行，盡量通過手套或已滅菌的工具進行相應的維修，維修過程、動作要輕緩，減少對氣流的阻擋；維修結束后，需要對維修區(qū)域及其周圍區(qū)域進行相應的清潔消毒；清潔消毒完成后，還要等A 級區(qū)環(huán)境進行自凈，自凈結束后才可恢復生產(chǎn)。

設備維護要根據(jù)設備具體運行工況，做好維護計劃，維護計劃最好是在收集設備日常運營的數(shù)據(jù)基礎上進行動態(tài)調(diào)整，計劃性維護的頻率和維護內(nèi)容要根據(jù)設備的特點和實際運行時間來確定，做好預防性維護能有效降低設備故障率，從而降低無菌生產(chǎn)的風險。

4.對廠房設施的布局和設計的要求

新版GMP 附錄1 無菌藥品的“第七章 廠房”中有多條內(nèi)容規(guī)定，對于無菌藥品的生產(chǎn)，其廠房從功能到布局都有相應的要求，應確保無菌藥品的生產(chǎn)環(huán)境符合GMP 要求，滿足藥品生產(chǎn)需求。下文將從廠房設施布局及設計兩個方面闡述對無菌藥品生產(chǎn)符合性的基本要求。

4.1 廠房設施的布局

廠房設施布局要根據(jù)在藥品生產(chǎn)中發(fā)揮的功能進行分區(qū)，不同功能區(qū)域要求布局合理，既要減少人員、物料的交叉，又要防止不同功能區(qū)域的污染及交叉污染。對于不同潔凈級別的功能區(qū)，其壓差至少要大于等于10 Pa；對于同一潔凈級別的不同功能區(qū)，也應設置一定的壓差梯度，通常設置為5 Pa。

對于無菌制劑生產(chǎn)線，其布局要根據(jù)廠房的形狀、面積和工藝要求進行布局，通常有L 型布局、T 型布局等不同布局形式，整體要遵循的原則是：人員易操作，盡量減少潔凈區(qū)面積，而且要便于后期設備維護保養(yǎng)。

對于空調(diào)系統(tǒng)、水系統(tǒng)的布局，在滿足日常潔凈區(qū)和設備運行的基礎上，管路應盡可能短且簡單，避免過多的彎管；如果有彎管或者管路過長，需要考慮風壓、水流速的損失等因素。所以設計時這些輔助功能區(qū)域要盡可能靠近主要生產(chǎn)區(qū)域。

廠房布局還得考慮送風、回風的合理性，既要保證經(jīng)高效過濾器過濾的新風盡可能均勻地分布到房間各處，又要避免經(jīng)過高效過濾器的送風出來后直接到回風口，造成部分區(qū)域容易形成“死區(qū)”，影響潔凈區(qū)環(huán)境。

4.2 廠房設施的設計

廠房設計時要考慮日常監(jiān)控和參觀的需求，盡可能多設置觀察窗、參觀走道等，便于監(jiān)控人員和參觀人員不進入潔凈區(qū)即可觀察到主要功能間的相關操作。從低級別區(qū)域進入高級別潔凈區(qū)宜設置緩沖間，盡量避免跨級別進入。跨潔凈級別的管路需要做好密封，跨潔凈級別的傳遞窗、緩沖間需要監(jiān)控壓差。

隔離器

在滿足工藝需求的前提下，盡量減少潔凈區(qū)用水點。潔凈區(qū)要減少地漏的布置，下水口要密封，需要設置空氣阻斷裝置防倒灌；相關冷卻水、冷凍水管路需要做好管路保溫，避免管壁冷凝水影響潔凈區(qū)環(huán)境。

5.無菌工藝設計對無菌保障的作用

無菌工藝設計對于生物制劑生產(chǎn)的無菌控制起著直接的作用，一個好的無菌工藝設計能很好地保障生產(chǎn)的無菌控制水平，下文將從兩方面闡述無菌工藝設計對無菌保障的作用。

5.1 除菌過濾及無菌灌裝工藝設計

對于生物制劑，一次性技術的應用越來廣泛，尤其是對于除菌過濾及無菌灌裝工藝來說。一次性系統(tǒng)通常包含三部分，即：藥液混勻系統(tǒng)，藥液除菌過濾系統(tǒng)及藥液灌裝系統(tǒng)。一個好的設計通常要考慮如下幾個因素：

?系統(tǒng)無菌性能很好地得到保證；

?系統(tǒng)簡單便于操作；

?系統(tǒng)藥液損耗低。

在滿足上述幾個條件的基礎上，選擇合適的一次性耗材廠家；根據(jù)自身設備特點，和供應商一起設計符合自身無菌工藝要求的一次性系統(tǒng)；設計完成后，拿到樣品進行模擬操作，確認是否存在無菌風險；確認無誤后，還需和供應商進一步溝通，將系統(tǒng)后期存在的變化一起設計完善，例如，不同廠家過濾器的替換、不同灌裝裝量的選擇、除菌過濾階段濾器前后端的壓力監(jiān)控等。此外，還需考慮過濾器完整性測試的可操作性和是否存在污染的風險。

5.2 無菌工藝模擬（APS）

無菌工藝模擬是驗證無菌生產(chǎn)工藝是否可靠的最直接最有效的方式，新版GMP 附錄1 無菌藥品中明確闡述“應當盡可能模擬常規(guī)的無菌生產(chǎn)工藝，包括所有對無菌結果有影響的關鍵操作，及生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的各種干預和最差條件。”

在無菌工藝模擬實施前，先要完成風險評估，風險評估主要評估如下幾個方面：

?無菌工藝模擬干預情況評估；

?無菌工藝模擬時限考察評估；

?無菌工藝模擬環(huán)境菌選擇；

?無菌工藝風險點識別與評估。

完成評估，可為無菌工藝模擬試驗方案的設計提供相應的依據(jù)。

無菌工藝模擬實施的前提條件還包括：廠房、設施、設備均處于放行狀態(tài)；設備完成相應的維保及確認，且在有效期內(nèi)；儀器、儀表已完成計量或校驗，且在有效期內(nèi)；生產(chǎn)環(huán)境符合相應生產(chǎn)區(qū)潔凈度要求；人員經(jīng)過培訓；相關物料已準備完成等。

在無菌工藝模擬實施過程中需要模擬最差條件，模擬的最差條件通常包括：最大最小灌裝速度，物料滅菌后存放的最長時間，設備滅菌后存放的最長時間，灌裝的最長時間等。

在無菌工藝模擬實施過程中，需要根據(jù)日常生產(chǎn)過程中干擾次數(shù)的記錄，設計確認無菌工藝模擬過程中實際需要模擬的固有干擾和糾正干擾的位置、次數(shù)、時間。

另外，在無菌工藝模擬中還需注意的是，對于各工序的不合格品，能培養(yǎng)的都需做好標記進行培養(yǎng)，不能培養(yǎng)的需要注明原因。

除了上述闡述的相應控制措施外，一個好的無菌生產(chǎn)工藝還需要員工在日常生產(chǎn)過程中不斷總結、優(yōu)化、提高。只有在實踐過程中，針對識別出的風險，制定相應的行動措施，不斷完善相應的SOP，才能持續(xù)進步。