2022 年 8 月 22 日，歐盟正式發(fā)布了 EU GMP 附錄 1《無菌藥品生產(chǎn)》，其強(qiáng)調(diào)應(yīng)在整個(gè)設(shè)施內(nèi)實(shí)施污染控制策略（Contamination Control Strategy，CCS）以確定所有關(guān)鍵控制點(diǎn)，并評估用于管理醫(yī)藥產(chǎn)品質(zhì)量和安全風(fēng)險(xiǎn)的所有控制（設(shè)計(jì)、程序、技術(shù)和組織機(jī)構(gòu)）和監(jiān)測措施的有效性。應(yīng)積極審核并酌情更新 CCS，并應(yīng)推動生產(chǎn)和控制方法的持續(xù)改進(jìn)。本文從人、機(jī)、料、法、環(huán)全方位出發(fā)，用思維導(dǎo)圖梳理了產(chǎn)品污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)，為實(shí)際工作中 CCS 的撰寫提供了參考。
制定 CCS 需要專業(yè)的技術(shù)和工藝知識，潛在的污染源可歸結(jié)為微生物和細(xì)胞碎片（如熱源、內(nèi)毒素）以及顆粒物（如玻璃和其他可見異物和不溶性微粒）。歐盟在 GMP 被廣泛接受和實(shí)施的情況下再強(qiáng)調(diào) CCS，說明 GMP 及各種監(jiān)管法規(guī)并不能夠完整地覆蓋 CCS。所以在撰寫 CCS 的時(shí)候，不能夠僅束縛于現(xiàn)有的監(jiān)管法規(guī)，而是應(yīng)該采用頭腦風(fēng)暴來拓展思路，充分挖掘出污染風(fēng)險(xiǎn)的潛在因素。下文將展示如何用思維導(dǎo)圖來梳理人、機(jī)、料、法、環(huán)各個(gè)方面存在的產(chǎn)品污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
1、操作人員方面
即便采用的是全自動無人操作的藥品生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)人員的法規(guī)意識仍有可能會間接影響到其產(chǎn)品質(zhì)量。所以對于人員在線操作的藥品生產(chǎn)線來說，人員更是與產(chǎn)品的質(zhì)量密切相關(guān)。常言道，人員是生產(chǎn)過程中最大的污染源，因此也需要對于操作人員進(jìn)行屏障隔離，以免操作人員本身產(chǎn)生對藥品的污染，以及高活性藥物生產(chǎn)時(shí)對操作人員的影響。
可以用如圖 1 所示的思維導(dǎo)圖來梳理一下人員方面造成產(chǎn)品污染的潛在因素，這樣就便于采取措施來應(yīng)對和化解風(fēng)險(xiǎn)，乃至于達(dá)到提前消除風(fēng)險(xiǎn)的目標(biāo)。其中，屏蔽措施雖然講的是設(shè)備，但主要涉及到對人員的屏蔽，所以就將其安排在此處一并討論。
圖1 人員因素的污染風(fēng)險(xiǎn)分析
在圖 1 的思維導(dǎo)圖中，涉及到的內(nèi)容基本都是藥企容易理解并做到的，但還是有幾個(gè)方面需要特別提醒一下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，潔凈室中空氣的發(fā)塵量占總體的 5% ～ 10%，裝修的發(fā)塵量占總體的20% ～ 30%，氣體和液體的發(fā)塵量占總體的 5% ～ 10%，機(jī)器的發(fā)塵量占總體的 20% ～ 30%，人員的發(fā)塵量占總體的占 30% ～ 40%，由此可見人是潔凈室中最大的污染源；而且人體散發(fā)出來的粒子數(shù)量，還與人體行為和肢體幅度有關(guān)，詳見表 1。所以操作人員在潔凈區(qū)域的肢體運(yùn)動要盡量地遲緩，特別是在B 級區(qū)域的操作活動時(shí)更應(yīng)該注意。在RABS 的 B 級背景房間內(nèi)，如果暫時(shí)沒有操作活動，需要人員盡量站立在下風(fēng)側(cè)的回風(fēng)口附近，但還不能阻擋回風(fēng)通道，從而最大限度地減少人員對環(huán)境的負(fù)面影響。允許進(jìn)入潔凈區(qū)域的人員數(shù)量，也需要與設(shè)計(jì)時(shí)的換氣次數(shù)相適應(yīng)。
表1 人體粒子釋放與活動的關(guān)系
另外，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的 O-RABS（B+A）系統(tǒng)，一般都是從 B 級房間的送風(fēng)口取風(fēng)的，這就埋下了一個(gè)不可避免的隱患。由于 RABS 系統(tǒng)內(nèi)是層流，所以需要的風(fēng)量較大，而 B 級區(qū)域送風(fēng)口的一次風(fēng)滿足不了 O-RABS 層流的需求量。因此O-RABS 系統(tǒng)會將其下部排出的風(fēng)再次從上部吸入，在 B 級背景房間的局部區(qū)域引起氣流由下往上的揚(yáng)塵流形，這會將操作人員身體上脫落的顆粒物揚(yáng)起。要避免這一弊端，O-RABS 系統(tǒng)需要直接通過靜壓箱來送風(fēng)，而不再與B級背景房間搶風(fēng)。
2、生產(chǎn)設(shè)備方面
生產(chǎn)設(shè)備可以再細(xì)分為生產(chǎn)用的工器具、工藝生產(chǎn)設(shè)備和公用工程設(shè)備，同樣也可以用思維導(dǎo)圖來梳理一下其污染控制的策略（如圖 2 所示）。
圖2 設(shè)備因素的污染風(fēng)險(xiǎn)分析
生產(chǎn)用的工器具有些是直接與物料相接觸的，所以在材質(zhì)的選用上必須采用 316L 的不銹鋼。與物料相接觸的工器具則需要滅菌和除熱源。干熱除熱源的過程自然也能起到滅菌的作用，但干熱除熱源的溫度比較高，甚至?xí)_(dá)到 320℃的溫度，這么高的溫度并不是普通的316L 所能耐受的，所以不建議采用干熱滅菌柜來除熱源。按照 FDA 的規(guī)定和新版 GMP 指南中的要求，可以用無熱源的注射用水（WFI）淋洗工器具以除去熱源，然后僅用濕熱滅菌柜來進(jìn)行滅菌處理。
雖然上文提到盡量不使用干熱滅菌柜來除熱源，但在生產(chǎn)無菌注射劑的時(shí)候還必須使用隧道烘箱來除熱源，這就給 CCS 帶來了很大的麻煩。高效過濾器只能夠在室溫的狀態(tài)進(jìn)行完整性檢測，從理論上講溫度上升后泄漏程度會增加。如果在隧道烘箱加熱段的高溫條件下，高效過濾器在工作時(shí)發(fā)生泄漏，這雖然不會引起無菌和熱源的問題，但必然會造成一定程度的粒子污染，最終會影響到可見異物和不溶性微粒的質(zhì)量指標(biāo)。目前，該污染雖然仍是無法完全避免的，但也不能夠放任自由、聽天由命，藥企需要對其污染的程度進(jìn)行了解和掌握。由于篇幅的關(guān)系在此不詳細(xì)展開，讀者們可以根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)一步研究。
濕熱滅菌設(shè)備在完成滅菌后需要進(jìn)行冷卻，在冷卻的過程中箱內(nèi)會產(chǎn)生負(fù)壓，這樣便可能會有從外界下水道吸入臟水和室內(nèi)非無菌空氣倒灌的情況發(fā)生。按照 GMP 的相關(guān)規(guī)定，防止下水道臟水的倒灌需要配置空氣阻斷。為了防止室內(nèi)非無菌空氣的倒灌，就需要定期地對設(shè)備進(jìn)行負(fù)壓檢漏，以達(dá)到一定的密閉程度。對于設(shè)備放空使用的無菌過濾器，也需要定期進(jìn)行完整性的檢測。
另外，需要引起注意的一點(diǎn)是設(shè)備的故障，其本身或許不產(chǎn)生污染，但在維修的過程中可能會導(dǎo)致污染的發(fā)生，所以需要在編寫設(shè)備選擇的用戶需求說明（URS）開始便關(guān)注其可靠性。國際制藥工程協(xié)會（ISPE）在 2020 年就頒布了設(shè)備的可靠性指南，在我國 2023年新版的 GMP 指南中也提出了以可靠性為中心的維修（RCM）的概念。藥企需要在維護(hù)的過程中利用 RCM 的理念，提高設(shè)備的可靠性，避免設(shè)備在生產(chǎn)過程中發(fā)生故障。
3、原輔料方面
物料的污染控制需要從源頭開始。歷史上，在生產(chǎn)物料混淆方面曾發(fā)生過一起慘痛的事故：不法供應(yīng)商將二甘醇冒充藥用輔料丙二醇出售給制藥廠，致使假冒輔料投料用于生產(chǎn)，制造出假藥“亮菌甲素注射液”并投入市場，最終釀成了極其嚴(yán)重的后果。所以在原輔料入廠的時(shí)候，必須嚴(yán)格把關(guān)，對每件原輔料都做好鑒別。對物料方面的風(fēng)險(xiǎn)采用思維導(dǎo)圖梳理，如圖 3 所示。
圖3 物料因素的污染風(fēng)險(xiǎn)分析
對于多組份的復(fù)方制劑，在配料的時(shí)候需要額外地予以關(guān)注，如果流程設(shè)計(jì)不合理就容易導(dǎo)致混淆或者稱配錯(cuò)誤。
生產(chǎn)介質(zhì)也是直接與原輔料混合的，而且它的用量一般相對于原輔料來講還比較大，所以介質(zhì)的質(zhì)量控制至關(guān)重要。其中，純化水既是工藝介質(zhì)又是基礎(chǔ)原料，注射用水和純蒸汽則是由純化水制備獲得的。注射用水主要用于關(guān)鍵區(qū)域的衛(wèi)生和藥物的配料，純蒸汽主要用于設(shè)備的直接消毒，加濕用的純蒸汽會彌漫在整個(gè)潔凈區(qū)域內(nèi)。
純化水中的微生物在蒸餾時(shí)能被高溫殺滅，但水中的革蘭氏陰性菌在殺滅后會釋放出內(nèi)毒素。由于純化水的微生物檢測是滯后的，因此純化水中微生物的控制尤為重要。筆者曾經(jīng)調(diào)研了國內(nèi) 14 家藥企的 16 套純化水制備系統(tǒng)，表 2 列出了這些系統(tǒng)的消毒周期和巴氏消毒的時(shí)間。
表2 調(diào)研 16 套純化水系統(tǒng)的消毒數(shù)據(jù)
將表 2 中的數(shù)據(jù)作圖得到如圖 4所示的曲線，從圖 4 中可以清晰地看到，巴氏消毒所維持時(shí)間的長短，與系統(tǒng)消毒周期的長短沒有明確的關(guān)聯(lián)性。但有一點(diǎn)是可以肯定的：采用全膜法制備純化水的工藝，其微生物的控制效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的活性炭工藝。而且對于規(guī)模大一點(diǎn)的情況來說，全膜法的投資成本還低于活性炭工藝。
圖4 消毒時(shí)間與消毒周期的對應(yīng)曲線
EU GMP 附錄 1《無菌藥品生產(chǎn)》中還提到，注射用水循環(huán)分配系統(tǒng)的溫度達(dá) 70℃即可。所以在實(shí)際的運(yùn)行中，只要控制溫度≥ 75℃就可以了，沒有必要維持在 80℃以上，否則既會增加能源成本還容易招致紅銹的產(chǎn)生。
4、工藝方法方面
工藝方法方面主要會涉及到清潔驗(yàn)證和工藝控制參數(shù)，同樣也可以用思維導(dǎo)圖進(jìn)行梳理，如圖 5 所示。有些國家明文規(guī)定需要采用獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)，那就不能夠用驗(yàn)證來說明可以共用空調(diào)系統(tǒng)。對于培養(yǎng)基模擬灌裝試驗(yàn)來說，需要模擬諸如人工干預(yù)等情況，但也不能夠夸張地來模擬試驗(yàn)一些不符合實(shí)際的動作和情形。
圖5 工藝因素的污染風(fēng)險(xiǎn)分析
除菌過濾的溫度、壓力和時(shí)限是通過驗(yàn)證確認(rèn)的，最終的除菌過濾器應(yīng)當(dāng)盡可能接近灌裝點(diǎn)，即盡可能地省略除菌過濾后料液的中間儲存環(huán)節(jié)。如果除菌過濾裝置是離線滅菌的，那么在裝配的時(shí)候需要配置無菌連接器。
尚在產(chǎn)品研發(fā)階段，就需要對除菌濾芯進(jìn)行細(xì)菌截留試驗(yàn)、化學(xué)兼容性試驗(yàn)、可提取物或浸出物試驗(yàn)、安全性評估和吸附評估等研究。對過濾過程中潛在可能引入的雜質(zhì)和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行充分的評估。
同樣，內(nèi)包材與藥物在產(chǎn)品研發(fā)時(shí)也需要進(jìn)行相容性試驗(yàn)，膠塞的基材有氯化和溴化兩種，一旦不兼容便會出現(xiàn)濁度不合格的情況，那就要使用覆膜或者鍍膜的膠塞。
5、生產(chǎn)環(huán)境方面
同樣，使用思維導(dǎo)圖對環(huán)境因素中的污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行梳理分析，如圖 6 所示。藥品生產(chǎn)的潔凈環(huán)境是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基本條件，除塵最終是依靠高效過濾器來完成的。特別是對于非最終滅菌的注射劑來說，高效過濾器的完整性是產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。所謂的潔凈區(qū)域是具備自凈能力的，也就是說隨著時(shí)間的推移會越來越干凈。然而有些企業(yè)似乎每間隔一段時(shí)間，必須對區(qū)域進(jìn)行一次熏蒸來殺滅微生物。這就說明了潔凈系統(tǒng)存在著問題，這有可能是高效過濾器泄漏，也有可能是系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在“bug”——自凈存在死區(qū)。
圖6 環(huán)境因素的污染風(fēng)險(xiǎn)分析
有些藥廠的高效過濾器完整性數(shù)據(jù)，離奇得好，甚至于超過供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)一個(gè)數(shù)量級。數(shù)據(jù)高于標(biāo)準(zhǔn)一個(gè)數(shù)量級的高效過濾器可能并沒有問題，但是此時(shí)在同一系統(tǒng)中數(shù)據(jù)沒有高出一個(gè)數(shù)量級的高效過濾器很可能是有問題的，是個(gè)人檢測與標(biāo)準(zhǔn)的檢測間存在一個(gè)系統(tǒng)偏差，這個(gè)偏差可能來自于檢測器的類型、氣溶膠的粒徑。在標(biāo)準(zhǔn) EN 1822-42009 第 40 頁的 AnnexE.4 章節(jié)“Leak criteria”（泄漏標(biāo)準(zhǔn)）中有這樣的描述：“對于 H13 級別過濾器（整體 MPPS 效率大于 99.95%，局部 MPPS 效率大于 99.75%）來說，對0.3 ～ 0.5μm 粒徑粒子的效率必須大于 99.9996%”，可想而知粒徑對效率的影響有多大。
房間的氣流組織流形比換氣次數(shù)更加重要，如果做不到四面回風(fēng)，至少也要保證有兩側(cè)的回風(fēng)。房間內(nèi)適度的高壓對于避免交叉污染是有利的，但壓力越高滯留房間的氣體就越多，這樣所造成的返流情況就會越明顯，反而會影響到房間的自凈效果。所以在設(shè)計(jì)房間壓力的時(shí)候，沒必要盲目追求很高的壓力，壓力過大還會影響建筑圍護(hù)的氣密性。
在有物理隔斷的時(shí)候，壓差能夠避免交叉污染的發(fā)生。一旦人員進(jìn)出時(shí)門被打開，這個(gè)靜壓差便會陡然地降低。不能毫無理論依據(jù)地規(guī)定允許延時(shí)多長時(shí)間，門打開后需要能夠維持 20 cm/s的風(fēng)速，這樣也能夠避免交叉污染的發(fā)生，這在暖通泰斗許鐘麟先生的教科書中是有描述的。
有些藥企會模擬臨時(shí)停電，驗(yàn)證來電后經(jīng)過清潔衛(wèi)生并自凈一段時(shí)間后即可恢復(fù)生產(chǎn)。這對于 B+A 的區(qū)域來說風(fēng)險(xiǎn)是很大的，因?yàn)轵?yàn)證是將系統(tǒng)作為“黑箱”來試驗(yàn)的，其中存在很多的偶然情況。需要將系統(tǒng)作為“白箱”來試驗(yàn)，這樣的驗(yàn)證才有實(shí)際意義。
另 外， 如 果 采 用 的 是 RABS 的B+A 系統(tǒng)，在洗瓶間和灌裝間的入口需要設(shè)置兩個(gè)等壓的緩沖室；否則在隧道烘箱運(yùn)行的時(shí)候，洗瓶間或（和）灌裝間人員進(jìn)出的開門，將嚴(yán)重影響到隧道烘箱內(nèi)的壓差平衡，從而影響到隧道烘箱的 FH 值和除熱源的效果。關(guān)于這點(diǎn)可以參考國家實(shí)用新型專利CN203550481U“一種用于維持隧道烘箱兩端壓差穩(wěn)定的系統(tǒng)”。
6、持續(xù)改進(jìn)
法規(guī)要求積極審核并酌情更新CCS，所以在每年一度的質(zhì)量回顧中，需要對關(guān)鍵質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。畫出這些關(guān)鍵質(zhì)量數(shù)據(jù)的控制圖，計(jì)算出其工序能力指數(shù)，來發(fā)現(xiàn) CCS 的薄弱環(huán)節(jié)甚至于是盲區(qū)。如上述提到的隧道烘箱高溫高效問題，就需要藥企對每一批次產(chǎn)品的特定參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，以掌握其高溫高效的泄漏程度和污染風(fēng)險(xiǎn)。
可以借助于 PDCA 循環(huán)的模型，持續(xù)不斷重復(fù)這個(gè)質(zhì)量改進(jìn)循環(huán)，達(dá)到降低產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量的最終目的。
