凍干機泄漏對藥品無菌特性的影響評估

王家新 呂東娟

（海正輝瑞制藥有限公司，浙江 富陽311404）

凍干機泄漏對藥品無菌特性的影響評估

王家新 呂東娟

（海正輝瑞制藥有限公司，浙江 富陽311404）

目的：提供一種方法來評估由于凍干機泄漏而造成的產品無菌風險。方法：依據理想氣體狀態方程“pV=nRT”，結合凍干機泄漏率數值，計算泄漏測試過程中進入凍干機內的非無菌氣體的體積，結合生產工藝監控參數來評估產品的無菌風險。結果：泄漏率分別為0.010 mbar.L/s和0.013 mbar.L/s時，泄漏的氣體量分別為71.846 5 mL和89.808 1 mL，泄漏氣體量的差異為17.961 6 mL。結論：該批產品的無菌保證值能夠得到充分滿足，產品放行數據充分。

理想氣體狀態方程；凍干機；泄漏；藥品無菌特性；風險評估

無菌凍干產品在凍干機內凍干的過程中，凍干機腔體在干燥階段會處于低壓狀態，最低壓力可以達到1 Pa甚至更低，由于凍干機腔體內的極限真空環境，凍干機所處環境中的氣體會進入凍干機腔體內部。通常情況下，凍干機裝載和卸載門處于無菌的A級潔凈環境中，而主體部分則位于一般區或控制區域，因此非潔凈氣體的泄漏超過一定限度會造成產品的無菌風險。當凍干機泄漏率超過設定的標準泄漏率時，需要對泄漏量進行計算和對比，然后結合產品工藝監控數據進一步分析產品的微生物風險，為產品放行或拒收提供數據支持。

1 凍干機泄漏率和泄漏量計算方法

1.1 凍干機泄漏率的計算

凍干機泄漏率= （測試終止壓力- 測試起始壓力）×凍干機腔體總體積/測試時間。

泄漏率的大小與設備制造商的制造水平密切相關，根據目前使用情況看，國外制造商例如德國GEA公司和意大利IMA公司等公司的凍干機泄漏率通常可以實現 0.010 mbar.L/s，而國內制造商的凍干機的泄漏率相對高一些，通常可以實現0.025 mbar.L/s。

1.2 凍干機泄漏量的計算

當凍干機處于負壓狀態時，泄漏是不可避免的。但在一定程度和限度范圍的泄漏對產品造成的無菌風險是受控的和可以接受的。在泄漏率超過驗證的泄漏標準少許時，如何以一種更加直觀的方法來獲得非無菌氣體的泄漏量，對于產品的無菌風險評估至關重要。在使用理想氣體狀態方程“pV=nRT”進行泄漏量計算的過程中，壓力、溫度、體積需要轉換為國際單位，其中R（摩爾氣體常數）=8.314 5 J/（mol·K），壓力P以Pa為單位，體積V以m3為單位，T為熱力學溫度，單位是K，即：

T=（t+273.15）K，

泄漏測試過程中，測試的起始壓力、終止壓力/凍干機腔體的體積和溫度均可知，可以利用理想氣體狀態方程近似地計算出泄漏測試前后凍干機內氣體的摩爾量，通過氣體摩爾量的差異計算出相應摩爾數的氣體在室溫下的體積差異，通常取室溫為25℃，即298.15 K。

2 風險評估

2.1 事件描述和泄漏計算

體積為9 087 L的凍干機泄漏率標準設定為0.010 mbar.L/s，已通過培養基模擬灌裝驗證。在產品灌裝生產前凍干機泄漏測試中發現泄漏率超過標準，為0.013 mbar.L/s。為檢查裝載小門的密封情況，打開了凍干機在無菌A級潔凈區內的裝載小門，此種情況下發生了凍干機腔體內氣體和隔離器內無菌區氣體的交換。檢查發現凍干機裝載小門密封完好，泄漏發生在其他未知位置，該凍干機已經不允許繼續使用。由于已經完成產品溶液配制且在產品溶液有效保持時間范圍內不能完成泄漏點修復，于是啟用了另一臺凍干機（馬上進行清洗滅菌等準備）繼續生產，凍干機準備過程約15小時，之后開始灌裝生產。在這種情況下需要評估泄漏超標對無菌A級環境的影響以及給產品帶來的風險，僅通過對比泄漏率的差別并不能獲得直觀的風險分析數據，需要進一步對氣體泄漏量等數據進行計算和對比，由表1可知：泄漏率0.010和0.013的主要差異為氣體泄漏量的不同，分別為71.846 5 mL和89.808 1 mL，后者的泄漏量比前者多17.961 6 mL。

2.2 風險評估

此次凍干機泄漏造成的風險主要分為兩個方面：

2.2.1 凍干機泄漏對凍干機腔體的微生物風險依據表1數據，結合凍干機腔體所處環境的微生物監測結果進行風險計算和評估。已知凍干機所處環境的微生物負載實際監測數據為20 CFU/m3，則凍干機腔體內多泄漏的17.961 6 mL氣體的微生物載荷（不考慮標準條件下泄漏的氣體量）：

微生物載荷=20×17.961 6/106=3.6×10-4。

2.2.2 凍干機泄漏對無菌 A級生產環境的風險產品灌裝和傳送環境為C級潔凈背景的隔離器內的A級環境 （RABS條件下為B級背景下的A級），實際送風風速約0.45 m/s，為置換型單向氣流，每換氣一次可認為實現了一次環境恢復，即可以使微粒濃度降低至原來的1%。已知隔離器的送風量為5 760 m3/h，隔離器體積為35.79 m3，則：

隔離器每小時換氣次數=隔離器送風量/隔離器體積 =160.9次，

每次換氣時間 =3 600/160.9=22.4 s。

所以隔離器在 44.8 s內的凈化過程中就可以使隔離器內的微生物負載降低到原有濃度的萬分之一，44.8 s后，隔離器內的微生物負載=3.6×10-4/104=3.6× 10-8＜10-6，

表1 不同泄漏率氣體泄漏量對比

此時無菌保證值已經可以得到滿足，事實上隔離器在凍干機準備過程中自凈時間更長，超過15個小時。

2.2.3 結合生產過程中的工藝控制參數，見表2，可以進一步評估產品的無菌風險。由于表2中的工藝過程參數和數據沒有異常，從客觀上說明了該批產品的無菌風險可以充分滿足產品的無菌保證要求。

表2 生產過程中工藝控制參數

3 結果

0.013 的泄漏率相比 0.010的泄漏率泄漏的氣體量多出了17.961 6 mL，該部分氣體的微生物負載為3.6×10-4，隔離器的無菌狀態沒有因該部分氣體的泄漏受到本質影響。

隔離器高效的自凈能力，可以將該泄漏氣體的微生物風險在短時間內（幾分鐘）降低到若干個（10個以上）對數值，產品的無菌風險在隔離器正常運行過程中持續降低，符合無菌保證要求。

凍干機準備和產品生產過程中，工藝過程參數均在正常范圍內，過程的微生物監控數據，包括浮游菌、沉降菌和手套接觸碟等培養結果均顯示為陰性。產品的無菌性獲得證據支持。

4 討論

4.1 泄漏標準的建立

生產過程中凍干機的泄漏應控制在一個合理的范圍內，泄漏量過高會增加產品的無菌風險，進而導致產品失敗；泄漏量過低會增加不必要的維護和運行成本。目前通用的被美國FDA認可的做法是在培養基模擬灌裝過程中挑戰一個泄漏最差值（worst-case）［1］，然后建立一個比挑戰水平更嚴格的泄漏標準，以確保產品的無菌安全。

4.2 泄漏標準的維護

通過驗證建立的泄漏標準需要持續的維護，按照科學的經過批準的維護程序對凍干機泄漏相關的閥門和密封圈、密封墊等進行定期維護和更換是確保凍干機泄漏符合驗證狀態的客觀保證，也是我國2010版《藥品生產質量管理規范（GMP）》第八十條和第一百三十九條之規定的要求［2］。

4.3 泄漏的控制和風險評估

對凍干機泄漏量的控制是無菌凍干藥品無菌特性的重要保證之一，也是凍干制劑驗證項目之一［3］。當凍干箱泄漏率超過驗證標準的情況出現時，利用凍干機泄漏率計算公式［4］和理想氣體狀態方程“pV=nRT”［5］對凍干機的泄漏量進行計算并與標準泄漏值進行對比，為產品的無菌風險評估提供基礎數據支持。結合隔離器的氣流流型和自凈特點［6］并結合微生物的生長繁殖條件［7］等進一步分析微生物生長繁殖的可能性，可以對產品風險做出有效和有意義的評估。

4.4 泄漏超標風險的進一步評估

當所有可獲得的數據仍不能提供充足說服力的情形出現時，可以考慮模擬比超標泄漏更加嚴重的泄漏做培養基灌裝實驗。國產凍干機允許的泄漏標準相對寬松，泄漏率超標情況出現時產品無菌風險更大，更具挑戰性的培養基模擬灌裝實驗會提供更有說服力的證據。需要說明的是，即使培養基實驗結果良好，也不允許在實際生產中采用該挑戰—用泄漏率來控制凍干機的泄漏，這樣可能會導致產品的無菌風險變得不可控。

4.5 產品無菌性是否符合要求的判定

由于非最終滅菌產品的無菌性影響因素是多面的，還應結合生產過程中的其他風險因素，至少包括但不限于表2中的內容，做出全面分析，慎重做出產品無菌保證值是否合格的判定，避免誤判。

總之，通過對凍干機泄漏量的計算和工藝監控參數的分析，可以對產品無菌特性進行有效評估，為產品放行或拒收提供數據支持，避免患者風險和法規風險。

［1］U.S.Department of Health and Human Services，Food and Drug Administration，Center for Drug Evaluation and Research，et al. Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing—Current Good Manufacturing Practice［EB/OL］.（2004-09）［2016-06］.http：//www.fda.gov/ohrms/dockets/ac/05/briefing/2005-4136b1_04_ sterile%20drug%20products.pdf.

［2］ 衛生部.藥品生產質量管理規范（2010年版）［S］.衛生部令第79號，2011-01-17.

［3］ U.S.Department of Health and Human Services Food and Drug Administration.Guide to inspections of lyophilization of parenterals（7/93）［EB/OL］.（2014-11-25）［2016-06］.http：//www.fda. gov/iceci/inspections/inspectionguides/ucm074909.htm.

［4］ Charles D，Dern P.E.Teck Brief：An Explanation of Leak Rate［EB/OL］.（2006-01-27）［2016-06］.http：//www.pharmaceuticalonline.com/doc/technical-brief-an-explanation-of-leak-rate-0001.

［5］ 傅獻彩，沈文霞，姚天揚，等.物理化學上冊［M］.5版.北京：高等教育出版社，2009：9-10.

［6］ ISPE Baseline○RGuide：Sterile Product Manufacturing Facilities［EB/OL］.2 Edition.（2011-09）［2016-05-11］.http：//www.Ispe.org/ Publications.

［7］劉晶星，李凡，徐志凱，等.醫學微生物學［M］.8版.北京：人民衛生出版社，2013：24.

Evaluation on Impact of Leakage of Lyophilizer on Sterility of Drugs

Wang Jiaxin，Lv Dongjuan（Hisun Pfizer Pharmaceuticals Co.，Ltd，Zhejiang Fuyang 311404，China）

Objective：To provide a method for evaluation on impact of leakage of lyophilizer on sterility of drugs. Methods：The volume of non-sterile gas entering the lyophilizer during leakage test was calculated according to the equation pV=nRT combined with the leakage rate，based on which the sterility risk of product was evaluated in combination with the monitoring paramaters of production process.Results：When the leakage rates were 0.010 and 0.013 mbar.L/s，the volumes of unsterile leaked gas were 71.846 5 and 89.808 1 mL，respectively，between which the difference was 17.961 6 mL.Conclusion：This batch of drug completely met the requirement for SAL value，of which the data for product release was sufficient.

Ideal Gas State Equation；Lyophilizer；Leakage；Sterility of Drug；Risk Assessment

10.3969/j.issn.1672-5433.2016.10.005

2016-05-15）

王家新，男。研究方向：藥品生產和質量保證。通訊作者E-mail：jiaxin.wang@hisun-pfizer.com