對(duì)無菌隔離操作器及其結(jié)構(gòu)與確認(rèn)的探討

李曉雪 梁 毅

對(duì)無菌隔離操作器及其結(jié)構(gòu)與確認(rèn)的探討

李曉雪 梁 毅

（中國(guó)藥科大學(xué)醫(yī)藥發(fā)展研究中心，江蘇南京210009）

從隔離操作器的概念引入著手，對(duì)隔離器的發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)作了簡(jiǎn)要介紹，闡述了隔離器的結(jié)構(gòu)、確認(rèn)和應(yīng)用情況，以期隔離技術(shù)在中國(guó)制藥行業(yè)得到快速發(fā)展。

隔離操作器；無菌；GMP

0 引言

新版GMP于2011年3月1日起正式執(zhí)行。此次GMP修訂結(jié)合國(guó)內(nèi)企業(yè)的實(shí)際情況，保留了部分1998年版GMP的條款，不僅參考了WHO、歐盟、美國(guó)FDA的GMP及其附錄，還參考了ICH Q7A等。

新版GMP修訂涉及基本要求部分和5個(gè)附錄，即無菌藥品、生物制品、血液制品、中藥制劑及原料藥。其中，GMP基本要求和無菌藥品附錄是本次修訂的重點(diǎn)。可以說，無菌藥品部分是新版GMP對(duì)1998年版GMP作出實(shí)質(zhì)性修改最多的部分，也是企業(yè)需要相應(yīng)改動(dòng)硬件最多的部分。

1 隔離操作器概念的引入

在此次修訂中，新版GMP對(duì)無菌產(chǎn)品的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了大幅度的提高。新版GMP細(xì)化了培養(yǎng)基模擬灌裝、滅菌驗(yàn)證和管理的要求；將先進(jìn)的隔離操作技術(shù)、吹灌封技術(shù)首次列入規(guī)范，對(duì)無菌保證水平、無菌檢查等提出了詳細(xì)和具體的要求；凈化級(jí)別采用WHO的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行A、B、C、D四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)懸浮粒子的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，浮游菌、沉降菌和表面微生物監(jiān)測(cè)都設(shè)定了詳細(xì)的規(guī)定，并對(duì)監(jiān)測(cè)條件給出了明確的說明，要求在生產(chǎn)過程中對(duì)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

新版GMP的實(shí)施推進(jìn)了制藥機(jī)械行業(yè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，附錄1第4章節(jié)為隔離操作技術(shù)，這是國(guó)內(nèi)首次正式提出隔離操作器的概念。

1.1 隔離操作器

我國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局對(duì)隔離操作器的定義：配備B級(jí)或更高級(jí)別的通風(fēng)，并能使其內(nèi)部環(huán)境始終與外界環(huán)境（如其所在潔凈室和操作人員）完全隔離的裝置或系統(tǒng)。

1.2 無菌隔離操作器的發(fā)展

隔離操作器于20世紀(jì)50年代開始應(yīng)用于核工業(yè)手套箱技術(shù)，20世紀(jì)80年代應(yīng)用于醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，隔離技術(shù)作為生產(chǎn)無菌產(chǎn)品工廠采用潔凈室之外的另一種方法而重新受到關(guān)注。隔離操作器的目的是在設(shè)備或工程的周圍，在操作員和產(chǎn)品之間建立一個(gè)保證絕對(duì)分離的屏障，操作員通過隔離用袖管或手套進(jìn)行操作。

據(jù)全球統(tǒng)計(jì)，10年前僅有5%的藥品是有毒性的，而現(xiàn)在30%的活性制藥配方都具有強(qiáng)烈的毒性。無論是從保證產(chǎn)品無菌的角度，還是保護(hù)操作人員安全的角度，隔離技術(shù)都起到了重要的作用。生產(chǎn)工藝的隔離器通過與生產(chǎn)線的密閉，由HEPA過濾器提供一個(gè)隔離的環(huán)境，使用單向氣流，結(jié)合設(shè)備內(nèi)部壓力的控制，能保障操作人員的安全。

在國(guó)際上，隔離器廣泛用于藥品的無菌測(cè)試（圖1），其是為避免在操作過程中產(chǎn)生假陽性影響產(chǎn)品的放行，從而造成巨額的損失。

圖1 無菌測(cè)試隔離操作器

我國(guó)新版GMP要求無菌隔離操作器所處環(huán)境至少為D級(jí)潔凈區(qū)。

1.3 隔離系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)

目前，國(guó)際上把無菌制造工藝隔離系統(tǒng)分為最低標(biāo)準(zhǔn)LABS（Limited Access Barrier System）、中級(jí)標(biāo)準(zhǔn)RABS（Restricted Access Barrier System）與高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Isolator。

1.3.1 最低標(biāo)準(zhǔn)LABS

最低標(biāo)準(zhǔn)LABS的工藝操作被PC-聚碳酸脂組成的窗簾-墻/門所保護(hù)，通常通過手套管操作，以減少對(duì)層流的干擾，以B級(jí)作為背景。

在制藥生產(chǎn)中，常用單向流操作臺(tái)（罩）按LABS標(biāo)準(zhǔn)來要求。最低標(biāo)準(zhǔn)LABS對(duì)于現(xiàn)有制藥裝備的可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)，只需在原有設(shè)備周圍加裝聚碳酸脂可開啟門，并略微改進(jìn)物料進(jìn)入方式即可。

但是，操作人員需要通過開啟門進(jìn)入A級(jí)環(huán)境下對(duì)設(shè)備進(jìn)行工藝操作和干預(yù)，人員的任何一次動(dòng)作都將影響該區(qū)域懸浮粒子的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，因而無菌保護(hù)性較差，從風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估角度看風(fēng)險(xiǎn)的不可預(yù)計(jì)性大。

1.3.2 中級(jí)標(biāo)準(zhǔn)RABS

1.3.2.1 FDA對(duì)RABS的定義

FDA對(duì)RABS的定義是：“A physical partition that affords aseptic processing area（ISO5）protection by partially separating it from the surrounding area。”

一個(gè)物理的隔斷，將無菌工藝區(qū)（ISO5）與周圍的環(huán)境部分隔離開，以提供無菌工藝區(qū)域的保護(hù)。RABS是Restricted Access Barrier System的縮寫，因而又被稱為人工干預(yù)受限制的隔離裝置。

1.3.2.2 RABS簡(jiǎn)介

藥廠在應(yīng)用隔離操作器時(shí)往往會(huì)遇到一些問題，這些問題主要出現(xiàn)在凈化、泄漏測(cè)試、人機(jī)工程與進(jìn)入的靈活性方面，因而人工干預(yù)受限制的隔離裝置（RABS）的概念被開發(fā)出來。

RABS直到2005年才被ISPE正式定義，是一種介于傳統(tǒng)隔離室和隔離操作器之間的技術(shù)，是一個(gè)快速和相對(duì)低成本的隔離方法，減少了現(xiàn)有無菌室中的人為干預(yù)。

1.3.3 高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)即隔離操作器

FDA對(duì)高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)即隔離操作器的定義是：“A decontaminated unit，supplied with Class 100（ISO5）or higher Air quality，that provides uncompromised，continuous isolation of its intrerior from the external environment。”一個(gè)使用百級(jí)（ISO5）或更高潔凈等級(jí)清潔空氣的無妥協(xié)的連續(xù)的將內(nèi)部和外部環(huán)境隔開的隔絕污染的裝置。

按照高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)隔離操作器所制成的制藥裝備，從風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估角度看，其風(fēng)險(xiǎn)性極小、無菌保護(hù)性極高，但從實(shí)際可操作角度看，其應(yīng)用不靈活、有局限性、成本極高。

1.4 幾種隔離系統(tǒng)對(duì)比

幾種隔離系統(tǒng)對(duì)比如表1所示。

表1 幾種隔離系統(tǒng)對(duì)比

2 隔離操作器的結(jié)構(gòu)

隔離操作器主要包括以下幾個(gè)結(jié)構(gòu)：

2.1 粒子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

隔離操作器的氣流可以是通過HEPA過濾器的空氣形成的層流或湍流氣流。非單向流主要是應(yīng)用在隔離操作器接合的位置。無菌產(chǎn)品生產(chǎn)中的灌裝、封蓋需在層流環(huán)境下進(jìn)行。無論哪一種情況，隔離操作器中都可以安裝粒子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為環(huán)境監(jiān)測(cè)程序的一部分。

2.2 裝置外部材料

無菌隔離操作器既可以使用柔性材料，也可以使用剛性材料。

軟艙體結(jié)構(gòu)的隔離器采用不同厚度的透明的PVC薄膜。這種隔離操作器重量輕，有良好的可視性，且便于安裝。該隔離操作器的缺陷是凈化劑等可被柔性外殼吸收，因而需要較長(zhǎng)的去污周期。此外，在隔離器周圍使用尖銳的工具或?qū)θ嵝酝鈿な褂们鍧崉┖腿軇r(shí)應(yīng)格外注意。

剛性艙體結(jié)構(gòu)隔離裝置一般是由316L不銹鋼外殼和夾層安全玻璃觀景窗組成。雖然這些隔離操作器較重，安裝時(shí)間長(zhǎng)，但更為耐用，不吸收凈化劑，從而去污周期較短。另外，該隔離操作器可抗化學(xué)劑，適合單向氣流，比軟艙體結(jié)構(gòu)的隔離器更容易進(jìn)行泄漏檢查。

2.3 手套或袖管部分

操作員通過隔離用袖管或手套進(jìn)行操作，手套的材質(zhì)取決于制造商的具體情況，最好選用耐強(qiáng)酸及強(qiáng)堿、耐高溫的丁基橡膠材料。由于手套的長(zhǎng)度有限，其伸向隔離器內(nèi)部的范圍是有限的。當(dāng)需要更大的操作范圍時(shí)，則需要選擇袖管式。例如，袖管式常用于隔離操作器與高壓釜、烘箱、冷凍干燥機(jī)的連接，也用于無菌測(cè)試。

袖管式利用一個(gè)獨(dú)立的通風(fēng)/過濾系統(tǒng)，該系統(tǒng)在袖管兩層之間傳送通過HEPA過濾的空氣。手套或袖管的使用，使操作者可以在物理上但不是生物上融入系統(tǒng)。

2.4 傳遞系統(tǒng)

傳遞系統(tǒng)由物料大門（方便物料進(jìn)出和艙內(nèi)清潔）、RTP（快速轉(zhuǎn)運(yùn)）系統(tǒng)和應(yīng)用程序面板組成。RTP（快速轉(zhuǎn)運(yùn)）系統(tǒng)（圖2）用于在保證不干擾無菌環(huán)境的情況下使物品進(jìn)出，通常由阿爾法法蘭和貝塔法蘭組成。氣閘室分別和主隔離器、潔凈區(qū)互鎖，氣閘室向潔凈區(qū)開放前必須先進(jìn)行凈化。

圖2 RTP系統(tǒng)

2.5 PLC系統(tǒng)

用PLC系統(tǒng)可以控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行、閥門操作，并提供各種用戶訪問屏和報(bào)警點(diǎn)。另外，使用PLC允許啟動(dòng)自動(dòng)化去污周期程序，這樣可以在無需操作員的情況下進(jìn)行去污操作。

3 隔離操作器的確認(rèn)

新版GMP附錄1中規(guī)定：隔離操作器只有經(jīng)過適當(dāng)?shù)拇_認(rèn)后方可投入使用。確認(rèn)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮隔離技術(shù)的所有關(guān)鍵因素，如隔離系統(tǒng)內(nèi)部和外部所處環(huán)境的空氣質(zhì)量、隔離操作器的消毒、傳遞操作以及隔離系統(tǒng)的完整性。

3.1 所處環(huán)境

隔離操作器所處環(huán)境取決于其設(shè)計(jì)及應(yīng)用，無菌生產(chǎn)的隔離操作器所處的環(huán)境至少應(yīng)為D級(jí)潔凈區(qū)。

3.2 去污操作確認(rèn)

隔離器的去污劑主要選用過氧化氫，二氧化氯少數(shù)情況下也被使用。去污循環(huán)時(shí)間取決于隔離操作器的體積、材料、構(gòu)造等。為了驗(yàn)證去污周期，需要測(cè)定存在于不銹鋼上的至少106種嗜熱脂肪芽孢桿菌的多種生物指標(biāo)。通常將其放置在整個(gè)隔離器最壞負(fù)載情況下，3個(gè)連續(xù)的成功的沒有剩余的孢子的循環(huán)構(gòu)成一個(gè)驗(yàn)證周期。另外考慮到潛在的系統(tǒng)變化，通常還對(duì)驗(yàn)證的時(shí)間增加20%～25%。

3.3 隔離操作器的監(jiān)測(cè)

新版GMP附錄中規(guī)定：隔離操作器和隔離用袖管或手套系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行常規(guī)監(jiān)測(cè)，包括經(jīng)常進(jìn)行必要的檢漏測(cè)試。

隔離操作器的操作是在通過HEPA過濾器的空氣形成的正壓力下進(jìn)行的。一般來說，相當(dāng)于6 200 Pa的壓力（可以根據(jù)過程中的需要升高或降低）。因此，隔離器需要定期進(jìn)行泄漏測(cè)試以確保其完整性，防止凈化試劑的泄漏。泄漏實(shí)驗(yàn)有很多種方法，例如壓力衰減或化學(xué)攻擊法。

手套是隔離操作器上的重要耗材之一，使用頻率、清潔劑、滅菌劑對(duì)手套的腐蝕耗損以及手套材料的自然老化均會(huì)使手套破損。因此，手套也要定期進(jìn)行泄漏測(cè)試。手套完整性測(cè)試儀如圖3所示。

圖3 手套完整性測(cè)試儀

4 隔離操作器的應(yīng)用

對(duì)于凍干制劑，在藥品凍干后成粉狀，容易通過呼吸進(jìn)入人體，從而對(duì)人體造成危害。

因此，隔離操作器裝備多用于凍干粉針液體的灌裝與凍干生產(chǎn)中。

Isolator控制嚴(yán)格，最為安全，但很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模流水線生產(chǎn)，適用于要求高、規(guī)模相對(duì)較小的半連續(xù)生產(chǎn)。RABS可以實(shí)現(xiàn)像Isolator的封閉狀態(tài)，將污染降低到最小，在必要情況下也可以進(jìn)行人為干預(yù)的操作，可滿足連續(xù)生產(chǎn)，最適用于聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)。選擇無菌生產(chǎn)方案時(shí)，通常需從生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范、潔凈室方案費(fèi)用高低、需要滿足的嚴(yán)格程度、存在的潛在危害級(jí)別等幾個(gè)方面進(jìn)行比較，最終確定一個(gè)最佳的技術(shù)方案。

5 結(jié)語

目前全國(guó)共有1 247家無菌藥品生產(chǎn)企業(yè)，4 462條無菌藥品生產(chǎn)線，可我國(guó)隔離器的發(fā)展還處于初級(jí)階段。從世界制藥強(qiáng)國(guó)來看，傳統(tǒng)開放式的無菌室已無法滿足越來越高的無菌需求。隔離技術(shù)在國(guó)際制藥工業(yè)已經(jīng)發(fā)展了近30年，隨著新版GMP的實(shí)施，這項(xiàng)技術(shù)也將在中國(guó)制藥行業(yè)得到快速發(fā)展。

[1] 梁毅.新版GMP教程[M].北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2011.

2015-04-04

李曉雪（1989—），女，天津人，碩士研究生，研究方向：藥品國(guó)內(nèi)外注冊(cè)、藥品質(zhì)量管理與監(jiān)督。