无菌制剂工艺流程概述
无菌制剂生产工艺通常分为终灭菌工艺和非终灭菌工艺(即部分或全部工序采用无菌生产工艺)。终灭菌工艺产品包括大容量剂和小容量剂等;无菌工艺产品包括无菌灌装液体制剂、无菌分装粉针剂和针剂等。目前市场还有新型的复合型制剂,如粉-液多室袋制剂、液-液多室袋制剂等。
本节将以无菌冻干制剂为例,介绍无菌制剂工艺过程及验证特点。本节介绍的无菌制剂验证特点和要点,对无菌原料药和生物制剂中的无菌生产工艺同样有参考意义。
无菌制剂生产的关键工艺步骤是无菌组分、物料或部件暴露操作,有可能被污染的工艺步骤和过程。
(1)清洗和准备(包括物料和器具)
直接接触药品的包装材料(如胶塞、容器)通常存在4种污染:微生物、内、外部微粒和外部化学污染。清洗可将微粒、化学污染、内控制在规定的范围内,必要时经灭菌后使用。物料的清洗、灭菌工艺需经过验证。
器具的清洗、灭菌要求与物料类似。对于无菌工艺而言,直接与内包材、产品接触的器具和设备部件清洗和灭菌。
处理后的物料和器具的存放和转运应避免二次污染。中国GMP (2010年修订)附录1“无菌药品”第十三条明确规定“已灭菌设备的转运和存放条件。对非终灭菌产品,其洁净级别应为B级背景下的A级”。
(2)药液的配制(包括过滤)
配制(或备料)的环境应根据无菌制剂产品药液的特性确定其相应的洁净级别。药液的称量设备应进行确认,其准确性、性和量程范围应满足工艺要求。如果称量粉末物料,还要注意设置物理隔离、除尘或其他装置,保护人员和环境免受污染。现场的通风设施应能避免气流引起的交叉污染。
配制的药液应进行必要的检测,如含量、pH等。
除菌过滤可降低灌装前药液的微生物负荷。过滤药液的过滤器与药液的相容性应在差条件下得到确认。过滤后的滤器完整性应进行检查,必要时过滤前的滤器完整性也应检查。
药液配制过程中的风险主要来自干上一批产品的残留污染。
(3)灌装
通常液体灌装一般采用计量活塞泵或时间-压力控制系统的灌装方式进行;药粉分装一般采用等容积原理,通过控制一定的容积来产品的分装,一般有气流分装和螺杆分装两种方式。
无菌产品的灌装是整个无菌药品生产过程中关键的工艺步骤。此阶段,药品直接暴露在空气中,是高风险的生产工序。灌装区域是整个洁净环境的核心,称为关键区域。
灌装或分装和密封的时间应缩短以限度降低污染的可能。另外,采取措施减少操作人员对关键区域的干扰。如关键区域的开门停机报警功能,甚至采用隔离器技术隔绝操作人员的干预;某些产品在灌装后进行充氮保护等。
(4)冻干
冻干过程包括冷冻、升华和解吸附三个阶段。其所需的工艺设备庞大,工艺过程复杂,参数控制严格。幸运的是,冻干机技术已经相对成熟,能够自动完成设定好的冻干工艺。但是,
不同产品,甚至相同产品在不同的冻干机上其工艺参数都有所不同,应进行冻十工艺的开发研究(cycle development,CD),确定其工艺参数的运行范围。冻干机宜选择CIP和SIP功能。
冻干机应结合产品性能进行验证,如真空泄漏量、隔板升/降温速度、温度均一性等。
(5)轧盖
无菌冻干产品全密封操作是在冻干机内完成全压塞的产品出箱后,被关入轧盖机完成轧盖操作。需要指出的是,未轧盖的产品视为未全密封的产品,其转云在A级洁净级别保护下进行。轧盖区域应结合产品的密封性能、设备状况、铝盖特性等设计合适的洁净级别。
轧盖过程易产生金属颗粒或胶塞脱落现象,因此应考虑设置必要的除污染设施和检查装置,以消除污染和确保产品的密封完整性。
(6)无菌产品的终处理
产品的密封性应进行确认。对熔封产品,要求检查;对西林瓶产品,没有检查的强制要求。通常通过一套包括密封性验证在内的质量过程,来产品的完整性。
缺陷检查(如可见异物、破损)和控制应选择合适的方法。
终包装前,应对容器、包装材料、标签和标签打印内容(如批号、有效期)等进行确认,以减少产品的包装差错和混绢的风险。
单抗下游生产工艺简介
下游生产工艺即为单克隆抗体纯化的过程。在单抗药物的生产过程中,多采用色谱法进行产品与杂质的分离纯化。色谱又称色层法或层析法,是一种物理化学分析方法,它利用不同溶质(样品)与固定相和流动相之间的作用力(分配、吸附、离子交换等的差别,当两
相做相对移动时,各溶质在两相间进行多次平衡,使各溶质达到相互分离。1906年Tswett研究植物色素分离时提出色谱法概念;他在研究植物叶的色素成分时,将植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内,然后加入石油醚使其自由流下,结果色素中各组分互相分离形成各种不同颜色的谱带。按光谱的命名方式,这种方法因此得名为色谱法。以后此法逐渐应用于无色物质的分离,“色谱”二字虽已失去原来的含义,但仍被人们沿用至今。按照固定相形状可将色谱法分为柱色谱、纸色谱及薄层色谱法。
(1)单克隆抗体生产中常用的纯化方法
1亲和层析法 粗提纯化当中常用到的纯化方法。利用生物分子之间的专一识别性或特定的相互作用的分离技术称为亲和分离技术。在该技术中,亲和分离过程是通过引人亲和配基得以实现所谓亲和配基,是指具有对生物分子专一识别性或特异相互作用的物质。将亲和配基固定在不同的介质上,可实现不同的亲和分离技术,如固定在层析介质上,达到专一性层析分离的技术称为亲和层析技术。将亲和配基接在分离膜上,实现亲和膜分离技术。目前常用到的亲和层析填料有Darotwie A Conhorose Protein G Sepharose、Mab-Select、 MabSelect Xtra、 MabSelect Sure等。
2疏水层析法 疏水层析(Udonhohic Interaction ChromatograDhv, HIC)法是根据分子表面疏水性差别来分离蛋白质和杂质的一种较为常用的方法。蛋白质的表面常常暴露着一些疏水性基团,我们把这此疏水性基团称为疏水补丁,疏水补丁可以与疏水性层析介质发生疏水性相互作用而结合。不同的分子由干疏水性不同,它们与疏水性层析介质之间的疏水性作用力强弱不同,疏水作用层析就是依据这一原理分离纯化蛋白质等生物大分子的。常用到的层析填料主要有Phenyl Sepharose FF、Octyl Sepharose FF、Buty Sepharose FF等。精制纯化常用到此方法。
3离子交换层析法 离子交换层析(Ion Exchange Chromatography
IEC)是以离子交换剂为固定相,依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法。离子交换层析是依据各种离子或离子化合物与离子交换剂的结合力不同而进行分离纯化的。
常用的离子交换层析的填料有Capto Family 系列、DEAE Sepharose FF、Q SepharoseFF、SP Sepharose FF、CM Sepharose FF等。
4超滤浓缩 超滤(Ultrafiltration)技术是一种膜滤法,也有错流过滤(Cross Filtra-tion)之称。它能从周围含有微粒的介质中分离出10~100A的微粒,这个尺寸范围内的微粒,通常是指液体内的溶质。其基本原理是在常温下以一定压力和流量,利用不对称微孔结构和半透膜介质,依靠膜两侧的压力差作为推动力,以错流方式进行过滤,使溶剂及小分子物质通过,大分子物质和微粒子,如蛋白质、水溶性高聚物、等被滤膜阻留,从而达到分离、分级、纯化、浓缩目的的一种新型膜分离技术。
(2)单克隆抗体纯化策略
每个单抗等电点、电荷密度、疏水性、糖基化程度等生化性质各不相同选择单抗的纯化方法,既要了解它们的共性,又要了解个性,从而制定相应的幼化等略同时也针对不同抗体和其生产宿主的特性制定纯化策略。
单克隆抗体药物的生产原液工艺验证部分要点
根据单抗各工艺参数对产品质量的影响情况进行风险评估,确定工艺参数的风险级别及关键工艺参数,并对关键工艺参数进行验证。工艺验证将至少成功连续生产3批产品,以工艺过程的可靠性和重现性。验证批次的数量应能够统计学置信区间的需求,在验证过程中应尽可能多点高频率取样,以获得足够多的信息支持验证结论。具体的验证过程如下。
(1)细胞复苏过程
细胞复苏过程主要控制培养温度、培养基pH、摇瓶转速、培养时间等参数。主要的质量属性是细胞生长状态,另外需要控制的是外源微生物的污染。
(2)生物反应器扩增
前面介绍生物反应器的控制逻辑符合PAT 要求,因此,设的控制一般考虑温度、反应器转速、pH、 CO2压力、O2压力、N2压力等参数。主要的质量属性是细胞生产状态和扩增速度、细胞密度、细胞活性等,同时需要注意外源微生物污染。
(3)澄清过滤
过滤过程的压力、流速等会决定工艺持续过程,有些产品需要考虑过滤过程的环境温度对目标蛋白质的影响,所以温度也有可能需要控制。主要的质量属性为澄清过滤后的澄清液中无细胞或细胞碎片。
(4)粗纯
粗纯工艺的目的是去除宿主蛋白质等杂质,通常采用层析的方法。本过程需要注意的是层析缓冲液的浓度、pH、流速、纯化过程环境温度、保留时间、紫外检测的峰型、收峰时间等参数,主要的质量属性是杂蛋白质去除的效果和目的蛋白质的浓度和产量等。
(5)去病毒
去病毒的工艺验证应在工艺验证工作之前进行,可以在此步骤进行病毒检测。
(6)精制
精制的目的是进一步提高目的蛋白质的纯度,通常采用层析方法,如分子筛等。所以输入的条件与粗纯是一致的,不过质量属性中,应确定目的蛋白质的纯度和杂质的含量,如使用 ELISA 或 SDA-PAGE或 HPLC等方法进行检测。
(7)除菌过滤
除菌过滤过程的前提是过滤器完整性检测合格,过程中需要控制过滤压力、流量等,质量属性即无菌检查结果。因为这步操作结束后即为原液,因此会在此步结束后按照原液质量标准进行全检。
单克隆抗体生产工艺验证实施执行时,要按照已批准的生产工艺验证方案讲行单克隆抗体生产工艺的验证。工艺验证的批次至少3批。此外,还应注意:
⑴操作人员按单克降抗体药物的生产工艺规程进程操作,生产工艺规程要对所要求的工作进行充分描述;
⑵在工艺验证过程中对所列出的关键工艺参数进行检查确认;
⑶根据工艺过程及产品质量标准确定的取样计划,合理安排人员进行生产产品的取样,可以根据统计分析样本量需求安排取样计划;
⑷生产工艺结束后,应按文件规定对产品进行成品检验,检验结果应符合成品质量标准,将统计结果记入测试数据表中;
⑸据验证检验结果,对工艺验证结果的各步骤进行总结。
生产工艺设计
1.前处理工艺
由于原材料的性,材质量的稳定性是十分必要的,需建立符合良好终止管理规范的种植基地,规范炮制方法。材和饮片的储存、运输应符合中国GMP(2010年修订)附录5第17条至23条以及第28条的要求和其他要求。
中国 GMP (2010年修订)附录5规定:
第十一条 提取、浓缩、收膏工序宜采用密闭系统进行操作,并在线进行清洁,以防止污染和交叉污染。采用密闭系统生产的,其操作环境可在非洁净区;采用敞口方式生产的,其操作环境应当与其制剂配制操作区的洁净度级别相适应。
第二十九条 在生产过程中应当采取以下措施防止微生物污染:
(一)处理后的材不得直接接触地面,不得露天干燥;
(二)应当使用流动的工艺用水洗涤拣选后的材,用过的水不得用于洗涤其他药材,不同的材不得同时在同一容器中洗涤。
第三十条 毒性材和饮片的操作应当有防止污染和交叉污染的措施。
第三十一条 材洗涤、浸润、提取用水的质量标准不得低于饮用水标准,无菌制剂的提取用水应当采用纯化水。
2. 提取、精制、浓缩工艺
提取物是多数制剂的起始原料,提取工艺对于制剂是至关重要的。提取主要受溶剂、温度、时间、pH等因素影响、提取工序多、周期长,且大部分为多味药材混合提取物,提取过程各组分相互反应,提取工艺的影响因素很多,如药材粉碎度、多糖和蛋白质,这些都为微生物繁殖提供了有利条件,所以,在提取过程中应采取措施控制微生物水平。提取后的固液分离方法有自然沉降、过滤、离心等。之后,对分离产物进行浓缩,有真空浓缩、膜蒸发等方法。浓缩液的干燥常用常压干燥、减压干燥、喷雾干燥等方法。因提取物成分复杂、有效组分不明确,现阶段质量手段十分匮乏。检测项仅有相对密度、溶解性、定性指标、定量指标、总固体含量以及微生物限度等。
提取浓缩设备应尽可能洗择带有自控系统的,使用管道连接,材质和内表面光洁度符合工艺要求、易干清洁。提取工艺应该关注药材投料量,药材料碎度、药材湿润度、提取溶剂(浓度、pH等)、提取溶剂量、提取温度、提取罐内压力、提取次数等参数。
常见的精制工艺有:萃取(水提醇沉法和醇提水沉法、超临界萃取法)、膜分离法、柱分离法等。水提醇沉法和醇提水沉法分离效果较差,超临界萃取法(常用CO2)一般用于热敏物质、挥发性物质的提取分离。膜分离是利用两侧的压力差、浓度差、电位差使药液各组分有选择地分离。柱分离法一般使用大孔吸附树脂,吸附药液中各组分,然后使用合适的溶液洗脱,收集相应阶段的洗脱液,达到分离的目的。
工业洁净厂房生产区域的环境参数
1. 一般规定
1.1药品生产区域的环境参数应符合现行《药品生产质量管理规范》的规定。
1.2洁净室应以微粒和微生物为主要控制对象,同时尚应规定环境的温度、温度、压差、照度、噪声等参数。
1.3环境空气中不应有异味以及影响药品质量和人体健康的物质。
2.环境参数的设计要求
2.1洁净室的空气洁净度级别划分应符合相关规定。
2.2洁净室环境微生物监测的动态标准应符合相关规定。
2.3洁净室的温度和湿度设计参数应符合下列规定:
1.药品生产工艺及产品对温度和湿度有要求时,应根据工艺及产品要求确定;
2.药品生产工艺及产品对温度和湿度要求时,空气洁净度A级、B级、C级的洁净室温度应为20℃~24℃,相对湿度应为45%~60%;空气洁净度D级的洁净室温度应为18℃~26℃,相对湿度应为45%~65%;
3.人员净化及生活用室的温度,冬季应为16℃~20℃,夏季应为26℃~30℃。
2.4不同空气洁净度级别的洁净室之间以及洁净室与非洁净室之间的空气静压差不应小于10Pa,洁净室与室外大气的静压差不应小于10Pa。
2.5洁净室的照明应根据生产要求设置,并应符合下列规定:
1.主要工作室一般照明的照度值宜为300lx;
2.工作室、走廊、气锁、人员净化和物料净化用室的照度值宜为200lx;
3.对照度有要求的生产岗位可根据需要局部调整。
2.6非单向流洁净室的噪声级(空态)不应大于60dB(A),单向流和混合流洁净室的噪声级(空态)不应大于65d B(A)。
2.7仓储区的温度、湿度和照明应符合下列规定:
1.常温保存的环境,其温度范围应为10℃~30℃;
2.阴凉保存的环境,其温度范围应为小于或等于20℃;
3.凉暗保存的环境,其温度范围应为小于或等于20℃,并应避免直射光照;
4.低温保存的环境,其温度范围应为2℃~10℃;
5.储存环境的相对湿度宜为35%~75%;
6.贮存物品有要求时,应按物品性质确定环境的温度、湿度参数。
工业洁净厂房人员净化
1.1工业洁净厂房内人员净化用室和生活用室的设置应符合下列规定:
1人员净化用室应根据药品生产工艺和空气洁净度级别要求设置。不同空气洁净度级别的洁净室的人员净化用室宜分别设置。
2人员净化用室应设置存雨具、换鞋、存外衣、洗手、更换洁净工作服等设施。
3盥洗室、休息室等生活用室可根据需要设置,但不得对药品生产造成不良影响。
1.2人员净化用室和生活用室的设计应符合下列规定:
1人员净化用室处应设置净鞋设施。
2存外衣区域应单设置,存衣柜应根据设计人数每人一柜。
3人员净化用室应按气锁设计,脱外衣和穿洁净衣的区域应分开。必要时,可将进入和离开洁净室的更衣间分开设置。
4人员净化用室的空气净化要求应符合本标准第9.2.13条的规定。
5厕所和浴室不得设置在洁净室内,且不得与生产区和仓储区直接相通。
6青等高致敏性药品、某些甾体药品、高活性药品及其他有毒有害药品的人员净化用室,应采取防止有毒有害物质被人体带出人员净化用室的措施。
1.3工业洁净厂房内人员净化用室和生活用室的面积,应根据不同生产工艺要求和工作人员数量确定。
制药洁净车间设备/系统设计与选型原型
药品生产实现过程主要是通过软件和硬件两方面来实现的,其中软件包括企业文化、管理制度、文件、记录等;硬件包括厂房、设施、设备、仪器。GMP的核心是限度地降低药品生产过程中污染、交叉污染以及混淆、差错等风险。硬件是药品生产的基本条件,药品生产离不开良好的硬件设施,因此对于药品生产企业配备足够的、符合要求的厂房设施和设备尤其重要。
一、设备/系统设计与选型的法规要求
中国GMP (2010年修订版)从第三十八条到第九十九条,在这不作具体详述。
二、设备/系统设计与选型原则
设备/系统设计与选型需要慎重,不仅仅要符合GMP规范,还考虑工艺需求、环境健康等诸多因素。通常通过起草《用户需求》(URS)文件来设计选型,需要有经验和知识的人员起草讨论定稿。
(1)符合性原则
设备/系统应先能满足产品工艺需求,符合预定用途,特别是多产品/剂型共用厂房设施、设备,其次应符合GMP规范、行业标准、国际通用标准。
(2)可靠性原则
设备/系统应能满足在其寿命周期能持续稳定地满足工艺需求,生产出符合预定用途的药品。
(3)性原则
设备(系统设计与选型应能满足发展需求,不仅仅满足当前要求,应考虑到未来发展需要。
(4)、环保、健康原则
当前对于企业生产,废气、 废渣、废水等环保要求,职工健康要求越来越高,促使企业对厂房设施设备选型过程中考虑、环保、健康要求。
(5)经济性原则
企业的资源是一定的,在设备/系统满足上述四个原则基础上,设备/系统的购买及使用维护保养过程的成本将会是一个考虑因素,这是不可回避的。
此外,企业设备/系统设计与选型还要考虑配套的售后服务、能耗等其他因素。总而言之,用于药品生产的设备/系统以满足产品工艺需求和现行GMP为基本要求,在可能的条件下,积采用技术,既满足当前生产的需要,也要考虑未来的发展。
无菌GMP车间微粒污染的来源及环境标准
一、无菌GMP车间微粒污染的来源
无菌GMP车间污染可能来自于设施内部和外部的微粒、微生物、热源等。
A.内部来源
无菌生产中的污染源主要来自于:
1.HVAC 系统
2.工艺过程及其操作
3.操作人员(通常情况下这是较大的污染源)
4.设备或器具带入
5.原料带入
6.邻近的低受控区域
假如提供的设计是合适的,那么HVAC系统将可减少微粒的污染。但并不表示无菌区的微生物污染物可以。
工艺过程的污染则主要来自于无菌区域内设备的操作运行。例如,分装操作可能产生大量的微粒。在这种情况下,重要的是了解这种操作过程,识别可能产生的问题,并且隔离这种操作过程。这可能意味着区域的分隔,仔细设计的空气流向,压差的建立,或采用屏障隔离系统,来较大程度降低对产品的风险。
来自操作人员的污染代表了较大的风险,也是较难控制的污染之一。
更重要的是操作人员所产生的微粒大多是微生物,因此人员的程序须与无菌工艺的评估一起作为一个整体来一起考虑。
除 HVAC设计之外,还须无菌区所使用的衣服不会脱落颗粒物、材质符合要求(无菌生产区的衣服须),须了解衣服对操作环境条件所产生的影响。对员工及其更衣程序进行良好的培训,有助于减少污染。
B.外部来源
由于室外空气中微粒浓度随地点而不同,相应的决定了生产区HVAC系统的空气过滤配置方案。由此,任何能降低HVAC新风系统微粒负荷的措施,也将同时降低系统建设成本和运行成本,也即降低了生命-周期成本。
压差控制对维持无菌区稳态生产环境很重要。在设计中须充分注意到过滤器堵塞将影响到HVAC系统的动态风量平衡,降低过滤器负载的措施有:
1.在没有交叉污染风险的前提下,尽量利用生产区的回风。
2.根据微粒情况仔细选择相应的过滤器。
3.关注新风位置
4.设施的地理位置
新版GMP车间洁净度级别
终产品生产操作示例
C级背景下的局部A级
高污染风险的产品灌装(或灌封)
C级
1、产品灌装(或灌封);
2、高污染风险产品的配制和过滤;
3、眼用制剂、无菌软膏剂、无菌混悬剂等的配制、灌装(或灌封);
4、直接接触药品的包装材料和器具终清洗后的处理。
D级
1、轧盖;
2、灌装前物料的准备;
3、产品配制(指浓配或采用密闭系统的配制)和过滤直接接触药品的包装材料和器具的终清洗。
注:(1)此处的高污染风险是指产品容易长菌、灌装速度慢、灌装用容器为广口瓶、容器须暴露数秒后方可密封等状况;
(2)此处的高污染风险是指产品容易长菌、配制后需等待较长时间方可或不在密闭系统中配制等状况。
洁净度级别
非终产品的无菌生产操作示例
B级背景下的A级
1、处于未完全密封状态下产品的操作和转运,如产品灌装(或灌封)、分装、压塞、轧盖等;
2、灌装前无法过滤的药液或产品的配制;
3、直接接触药品的包装材料、器具后的装配以及处于未完全密封状态下的转运和存放;
4、无菌原料药的粉碎、过筛、混合、分装。
B级
1、处于未完全密封状态下的产品置于完全密封容器内的转运;
2、直接接触药品的包装材料、器具后处于密闭容器内的转运和存放。
C级
1、灌装前可过滤的药液或产品的配制;
2、产品的过滤。
D级
直接接触药品的包装材料、器具的终清洗、装配或包装、。
注:(1)轧盖前产品视为处于未完全密封状态。
(2)根据已压塞产品的密封性、轧盖设备的设计、铝盖的特性等因素,轧盖操作可选择在C级或D级背景下的A级送风环境中进行。A级送风环境应当至少符合A级区的静态要求。
第十三章 无菌药品的终处理
第七十六条 小瓶压塞后应当尽快完成轧盖,轧盖前离开无菌操作区或房间的,应当采取适当措施防止产品受到污染。
第七十七条 无菌药品包装容器的密封性应当经过验证,避免产品遭受污染。
熔封的产品(如玻璃安瓿或塑料安瓿)应当作的检漏试验,其它包装容器的密封性应当根据操作规程进行抽样检查。
第七十八条 在抽真空状态下密封的产品包装容器,应当在预先确定的适当时间后,检查其真空度。
第七十九条 应当逐一对无菌药品的外部污染或其它缺陷进行检查。如采用灯检法,应当在符合要求的条件下进行检查,灯检人员连续灯检时间不宜过长。应当定期检查灯检人员的视力。如果采用其它检查方法,该方法应当经过验证,定期检查设备的性能并记录。
第九章 消毒
第四十三条 应当按照操作规程对洁净区进行清洁和消毒。一般情况下,所采用消毒剂的种类应当多于一种。不得用紫外线消毒替代化学消毒。应当定期进行环境监测,及时发现耐受菌株及污染情况。
第四十四条 应当监测消毒剂和清洁剂的微生物污染状况,配制后的消毒剂和清洁剂应当存放在清洁容器内,存放期不得超过规定时限。A/B级洁净区应当使用无菌的或经无菌处理的消毒剂和清洁剂。
第四十五条 必要时,可采用熏蒸的方法降低洁净区内卫生死角的微生物污染,应当验证熏蒸剂的残留水平。