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監(jiān)管機(jī)構(gòu)更傾向于對注射藥物進(jìn)行灌裝后滅菌。但是對于某些產(chǎn)品,例如生物藥品,無法進(jìn)行灌裝后滅菌,因為這會對產(chǎn)品產(chǎn)生不利影響。在這些情況下,必須在100級或ISO-5環(huán)境中對產(chǎn)品進(jìn)行無菌灌裝。樣品瓶必須清洗以去除顆粒,然后在填充之前進(jìn)行滅菌處理。
從歷史角度看,如果對產(chǎn)品進(jìn)行灌裝后滅菌,通常的做法是將西林瓶從清洗機(jī)中直接轉(zhuǎn)移到灌裝室。但是,2018年4月發(fā)布的《ISPE基線指南第3卷無菌產(chǎn)品制造設(shè)施1》中建議對所有西林瓶進(jìn)行滅菌處理,即使產(chǎn)品會進(jìn)行灌裝后滅菌也是如此。
滅菌是從西林瓶表面去除熱原的過程,包括消除細(xì)菌內(nèi)毒素。有幾種不同的方法可以對西林瓶進(jìn)行滅菌處理。最常見和*的方法之一是使用烘烤干燥。將樣品瓶暴露于250°C以上的溫度會破壞熱原。大多數(shù)滅菌過程被設(shè)計為至少使內(nèi)毒素減少至千分之一,甚至百萬分之一。
滅菌的兩種最常見方法是滅菌烘箱和滅菌隧道(見圖1),但是這兩種方法的風(fēng)險水平不同。使用滅菌隧道所涉及的風(fēng)險主要來自隧道內(nèi)氣流的控制。用烘箱滅菌有關(guān)的風(fēng)險包括手動操作西林瓶以及滅菌與灌裝之間的停留時間。本文討論了這些風(fēng)險和解決方案。
圖1 滅菌隧道
滅菌隧道與滅菌烘箱
滅菌烘箱或滅菌隧道(見圖1)都可以完成樣品瓶的滅菌工序。
在使用滅菌烘箱過程時,在準(zhǔn)備區(qū)域(通常為C級或ISO-7潔凈室)中清洗西林瓶,放在托盤上,然后手動裝入烘箱。烘箱位于準(zhǔn)備區(qū)域和灌裝線之間。設(shè)計良好的滅菌烘箱有兩道門,一道通往準(zhǔn)備區(qū),另一道通往灌裝線隔離器或無塵室。滅菌過程完成后,西林瓶需要手動轉(zhuǎn)移到灌裝線上。灌裝工序可能需要幾個小時后才能開始。Haag2(2011)的論文中強(qiáng)調(diào)了在灌裝過程中由于容器內(nèi)表面暴露在空氣中而造成污染的風(fēng)險,并論證了開口西林瓶與污染風(fēng)險增加的相關(guān)性,即使在*無菌環(huán)境中也是如此。但是在高效的滅菌通道中處理的西林瓶,經(jīng)過約15分鐘的冷卻過程,就會自動送入灌裝機(jī),污染的風(fēng)險大大降低。
舉例說明:
我們現(xiàn)在考慮每批生產(chǎn)10,000瓶樣品,生產(chǎn)線速度為每分鐘50個(假定生產(chǎn)效率為80%)。在常見的商業(yè)灌裝線上,從開口的西林瓶離開滅菌通道開始,到開始加塞的時間大約為8分鐘。但是對于滅菌烘箱,相同批次的最后一個西林瓶從烘箱中出來的時間算,暴露時間可能長達(dá)250分鐘甚至更久。更長的暴露時間使污染風(fēng)險增加了30倍,這還不包括操作人員手動操作帶來的相關(guān)污染風(fēng)險。
Rick Friedman(FDA / CDER科學(xué)與法規(guī)政策副主任)在2019年ISPE無菌會議上的開幕詞中,談到了做出積極選擇以最大的程度上降低污染風(fēng)險,并評論說“所有新的無菌灌裝線設(shè)計均應(yīng)采用滅菌隧道而不是滅菌烘箱。”
預(yù)滅菌西林瓶可能產(chǎn)生的風(fēng)險
購買預(yù)先消毒的西林瓶是廠內(nèi)滅菌工藝的替代方法。在這種情況下,西林瓶的清洗和消毒在另外的地方進(jìn)行,然后將西林瓶裝進(jìn)雙層袋中,然后運(yùn)到生產(chǎn)現(xiàn)場。供應(yīng)鏈復(fù)雜性的增加帶來了不可避免的風(fēng)險。
比如說,必須對西林瓶供應(yīng)商進(jìn)行監(jiān)控,以確保其在整個滅菌和包裝過程中均遵循一定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。用于包裝的薄膜盡量是無顆粒的,并且洗滌,滅菌和包裝過程是自動化的,以減少人工操作。
下一個要考慮的風(fēng)險來自運(yùn)輸過程,在運(yùn)輸過程中,玻璃瓶之間的摩擦和碰撞會產(chǎn)生難以清除的玻璃顆粒和碎屑。操作員在手動開包過程中需要遵循特殊的消毒程序,以確保外部包裝上的污染物不會轉(zhuǎn)移到西林瓶中。
滅菌隧道相關(guān)的質(zhì)量評估
對于大批量生產(chǎn),滅菌隧道是個顯而易見的*。但是,從降低風(fēng)險的角度出發(fā),對于較小的生產(chǎn)規(guī)模,也應(yīng)考慮使用滅菌隧道。專門為小批量應(yīng)用設(shè)計的西林瓶清洗機(jī)和滅菌隧道組合占用的空間極小,僅占8英尺(2.5m)。
滅菌隧道的主要目的是實(shí)現(xiàn)內(nèi)毒素的對級降低。在選擇隧道制造商時,至關(guān)重要的是評估制造商的氣流設(shè)計,以確保潔凈室和盥洗室內(nèi)的壓力波動不會影響滅菌過程。
對空氣質(zhì)量要求極其嚴(yán)格部分是灌裝部分。相對于空氣質(zhì)量要求較低的的區(qū)域,該區(qū)域應(yīng)始終處于較高的氣壓下,以防止空氣倒流。但是,例如在開關(guān)門時,空氣處理系統(tǒng)的調(diào)節(jié)有滯后性,這個時候氣壓水平會發(fā)生波動。
這種壓力波動可能會影響設(shè)計不當(dāng)?shù)臏缇淼赖男阅?。一些隧道設(shè)計使氣流從灌裝區(qū)到清洗區(qū)進(jìn)行分級流動(見圖2)。灌裝區(qū)域氣壓的波動會使得冷空氣更多從寒冷區(qū)域進(jìn)入熱區(qū)域,消耗了高溫滅菌所需要的熱量。
圖2:從潔凈室到熱區(qū)的級聯(lián)空氣。藍(lán)色區(qū)域=灌裝區(qū)域(冷區(qū)),紅色區(qū)域=熱滅菌區(qū)域,橙色區(qū)域=預(yù)熱區(qū)域
更復(fù)雜的隧道設(shè)計會對隧道的加熱滅菌區(qū)加壓,從而西林瓶能夠始終暴露于適當(dāng)?shù)臏囟认拢ㄒ妶D3)。西林瓶傳送帶下方設(shè)計了一個氣體返回裝置,能夠形成從冷卻區(qū)直接到進(jìn)料區(qū)的空氣通道。此外,有些設(shè)計還配有風(fēng)扇,可將新鮮空氣從制備室通過預(yù)過濾器帶入熱區(qū)。對此氣流進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視,并精確調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度以抵消灌裝室壓力的任何變化。設(shè)計優(yōu)質(zhì)的隧道,在熱區(qū)加壓的情況下,可以控制70Pa的灌裝級聯(lián)過程,而復(fù)雜程度較低的裝置通常只能控制10-15Pa。
熱區(qū)加壓的第二個好處是自然溫度梯度,當(dāng)熱區(qū)空氣與相鄰區(qū)域的較冷空氣混合時會出現(xiàn)自然溫度梯度。這樣可以提供逐漸變化的溫度,從而將因溫度劇變引起碎瓶的風(fēng)險降到盡可能地低。
圖3:經(jīng)過加壓的熱區(qū)。藍(lán)色區(qū)域=灌裝區(qū)域(冷區(qū)),紅色區(qū)域=熱滅菌區(qū)域,橙色區(qū)域=預(yù)熱區(qū)域
隧道設(shè)計中要考慮的另一個問題是穿過西林瓶傳送帶的空氣速度??諝馑俣扰c溫度成正比,因此從質(zhì)量的角度來看,重要的是要最小化加熱過程中的溫度變化。對傳送帶上的風(fēng)速進(jìn)行統(tǒng)一控制的隧道,能夠?qū)崿F(xiàn)更好的過程控制和批次均一性。
在隧道兩側(cè)都帶有回風(fēng)的隧道(與單側(cè)回風(fēng)相反)通常在整個傳送帶上的空氣速度變化較?。ㄒ妶D4)。
圖4 (左)兩側(cè)回風(fēng);(右)單側(cè)回風(fēng)
一些單面回風(fēng)隧道設(shè)計結(jié)合了氣流控制,可以補(bǔ)償壓力梯度,并在傳送帶的整個寬度上產(chǎn)生非常一致的氣流(見圖5)。這樣的設(shè)計能夠產(chǎn)生最佳結(jié)果,消除溫度過低的位置,并提供一致的滅菌效果。
圖5 速度補(bǔ)償后的單側(cè)回風(fēng)
最后,應(yīng)考慮對滅菌隧道中無法清除的顆粒數(shù)量進(jìn)行原位監(jiān)測。大多數(shù)滅菌通道的設(shè)計可在進(jìn)料區(qū)和冷卻區(qū)進(jìn)行顆粒計數(shù)。但是,迄今為止,只有一家制造商提供了監(jiān)視加熱滅菌區(qū)中西林瓶顆粒數(shù)量的功能。從熱區(qū)收集的空氣通過熱交換器流向顆粒計數(shù)器(以避免損壞傳感器)。該過程通常記錄冷區(qū)(灌裝區(qū))5秒鐘的顆粒計數(shù),再記錄5秒鐘的熱區(qū)(加熱滅菌區(qū))顆粒計數(shù),再記錄5秒鐘的進(jìn)料區(qū)顆粒計數(shù),然后在整個生產(chǎn)過程中重復(fù)該循環(huán)。該解決方案可對所有三個區(qū)域進(jìn)行全面的原位顆粒監(jiān)控,以實(shí)現(xiàn)最佳的過程中質(zhì)量控制。
總結(jié)
生產(chǎn)注射藥物時,必須始終將患者安全放在*。藥品的生產(chǎn)和包裝過程很復(fù)雜,但是制藥行業(yè)在降低產(chǎn)品污染風(fēng)險方面已經(jīng)取得了重大進(jìn)展。
操作人員是無菌過程中最常見的顆粒和污染物來源。自動化生產(chǎn)極大降低了人員污染的風(fēng)險。自動化設(shè)備很容易用于大規(guī)模生產(chǎn)過程。但是,傳統(tǒng)上較小規(guī)模的生產(chǎn)更多地是通過是手動過程進(jìn)行的,因此受到污染的風(fēng)險更高。
隨著生物藥品的發(fā)展以及更多定制化藥品的出現(xiàn),藥品每批次生產(chǎn)的數(shù)量隨之降低,設(shè)備供應(yīng)商也相應(yīng)作出改變,提供機(jī)器人灌裝設(shè)備為這類產(chǎn)線服務(wù)。
在為小規(guī)模生產(chǎn)選擇清洗和滅菌設(shè)備的時候,必須考慮質(zhì)量控制問題?,F(xiàn)在可以使用自動洗瓶機(jī)和滅菌隧道來適應(yīng)這些高價值的小批量應(yīng)用。在選擇設(shè)備時,尺寸、處理量,還有氣流設(shè)計,都是提供無菌和無顆粒物保證的關(guān)鍵考慮因素。
SP隸屬于SP Industries.Inc., 是一家優(yōu)質(zhì)的科學(xué)設(shè)備供應(yīng)商,品牌包括SP VirTis,SP FTS,SP Hotpack,SP Hull,SP Genevac,SP PennTech,SP i-Dositecno等。涉及的產(chǎn)品包括凍干,無菌灌裝生產(chǎn)線,離心濃縮,低溫循環(huán)水浴,玻璃器皿清洗機(jī),恒溫恒濕箱等。SP的產(chǎn)品服務(wù)于制藥,科學(xué)研究,工業(yè),航空,半導(dǎo)體和醫(yī)療保健等行業(yè)??偛课挥谫e夕法尼亞州的沃明斯特(Warminster),在美國,西班牙和歐洲的英國設(shè)有生產(chǎn)工廠,提供遍布全球的銷售和服務(wù)網(wǎng)絡(luò),并提供包括培訓(xùn)和技術(shù)支持在內(nèi)的全面產(chǎn)品支持。
參考文獻(xiàn)
1.Baseline Guide Vol 3: Sterile Product Manufacturing Facilities, April 2018, ISPE.
2.Mattias Haag, 2011, Calculating And Understanding Particulate Contamination Risk. Pharmaceutical Technology Europe,Volume 23, Issue 3
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