新冠滅活疫苗生產車間設計要點探討

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引言

2020年初,我國遭受了新型冠狀病毒的“侵襲”,目前,疫情在全球范圍內蔓延,疫情雖在國內有效的防控中得以阻斷,然而疫苗才是最終終結疫情的有力武器,也是全國甚至全球恢復正常運轉的關鍵所在。

為落實中央領導同志指示批示精神,推進新冠滅活疫苗生產車間建設、審批及運行,國家衛生健康委、科技部、工業和信息化部、國家市場監管總局、國家藥監局制定了《疫苗生產車間生物安全通用要求》(以下簡稱通用要求),作為新冠肺炎疫情防控期間推動新冠疫苗生產的臨時性應急要求[1]。并于2020年6月18日發布實施。填補了我國高生物安全風險車間相關規范的空白。

根據新冠病毒傳播特性、致病性和臨床資料等信息,該病毒按照第二類病原微生物進行管理。新冠病毒培養、動物感染實驗應當在生物安全三級及以上實驗室開展。利用病原微生物進行疫苗生產,具有一定的生物安全風險,需要在確保疫苗質量的同時,確保生產活動的生物安全。《通用要求》對涉及使用病原微生物進行疫苗生產的全過程中的生物安全風險提出生物安全方面的要求,包括車間建設、運行和管理等方面。

高生物安全風險車間,指用高致病性病原微生物或特定的菌(毒)株生產疫苗的車間。[2]因此,新冠滅活疫苗生產車間被定義為高生物安全風險車間。下面結合《通用要求》第6章“車間與設施”,從高生物安全風險車間,車間與設施的選址及布局、圍護結構、通風空調系統、供水與供氣系統、污物處理及消毒滅菌系統等幾個部分進行闡述。

一、選址及布局

1.首先,企業在廠房選址方面應充分考慮周圍環境,例如所在地段的功能、與周圍建筑物的距離、人員密集程度、供水供電系統等。其次,企業應制定有效措施,處理高生物安全風險車間內部產生的廢水、廢物、廢氣,且所制定的措施,都應經過充分的確認或驗證,避免對外部造成污染。另外,生物安保方面的措施,例如圍擋、無死角監控、網絡安全等,也應充分考慮。

2.生物安全三級實驗室及獸藥疫苗三級防護車間,只要求相對獨立的區域即可。而高生物安全風險車間明確了應為獨立建筑。在獨立建筑中,以防護區為主體,配套的一般工藝區域、公用設施所在的輔助工作區,都涵蓋在此建筑中,每個區域相互獨立,功能分明。另外,防護區作為整個建筑的核心,只有授權人員才準許進入,可通過門禁、人臉識別等系統實現。

3.防護區的布局情況。包括防護服更換間、淋浴間、核心工作間及其緩沖間等,雖然功能房間劃分簡單,但怎樣布局才更為合理、便于運行及管理,才是需要重點研究的問題。從趨勢來看,人流進入、退出,分為兩路、相互獨立,更容易被接受。另外,活毒廢水處理功能模塊,其所在區域也要設置為防護區,生物安全相關的防護措施均不能忽視。

4.防護區房間作為二級屏障,合適的壓差值以及壓差梯度,決定了外部環境的隔離情況,此處壓差設計與生物安全三級實驗室無異。對于壓差設置的建議:例如要求核心工作間壓差不大于-40Pa,則需要將壓差設置在更低的數值,例如-50Pa,避免因壓差波動,導致數值高于-40Pa,而不符合要求,造成從二級防護泄漏到環境中的風險。

二、圍護結構

1.高生物安全風險車間涉及的活病毒操作,需要在一級屏障中進行。一級屏障是操作者和被操作對象之間的隔離[2],一級屏障以及其連接管道,應保證密閉。

首先一級屏障要有機制來證明自身的隔離性能,如在隔離器中進行活毒操作前,應對隔離器進行泄漏率測試;如工藝罐類設備,需要通過保壓實驗后,方可進行生產活動。另外,還應在整個工藝流程中,對一級屏障可能存在泄露的風險點進行評估,并采用適當的方法對風險點進行驗證。

其次車間內應有有效措施,防止病原微生物泄露后的擴散,并有應急處理預案、人員事故處理培訓等預防性措施。

2.防護區內的圍護結構作為二級屏障,其可靠密封,是實現防護區與非防護區隔離的重要因素,是貫穿項目始終的重點。簡要羅列一些關注要點,例如:鑲嵌在彩板中的設備,其密封方式、安裝過程;貫穿處應選用合適的穿墻密閉裝置;彩板縫、龍骨打膠等。

車間建設完畢,要經過有資質的第三方檢驗,其中圍護結構的嚴密性是必要的檢測項目。即在空調系統正常運行狀態下,采用煙霧測試法檢查各處板壁接縫以及線路、管路、設備穿墻處等的泄漏情況。此項在《通用要求》第八章驗證和評估也有提及。因此,還應根據風險評估的結果,對圍護結構嚴密性進行定期確認,保證二級屏障持續滿足性能需求。

三、通風空調系統

1.一個高生物安全風險車間,一般包含數個相互獨立的防護區(配備單獨的人物流),這與實驗室存在明顯差異。可為獨立區域設置單獨空調系統,也可幾個防護區共用。如進行充分的風險評估,采取有效措施,能防止不同區域間的交叉污染等,共用空調系統也未嘗不可。但多方考慮空調系統調試難易度、熏蒸消毒的模式、運行以及出現故障的處理等,相對獨立的送排風系統不失為一個更好的選擇。

2.《通用要求》中明確要求,防護區空氣不應循環使用,因此,我們要為防護區配備全新風空調系統。而進一步思考,如VHP傳遞窗的送風從防護區取風、如選用Ⅱ型生物安全柜,都是吸入了防護區房間的空氣,是否可以理解為循環使用了防護區的空氣?

3.防護區的空氣應通過兩級高效空氣過濾器過濾后排出。目前國內普遍的固有做法為:房間排風高效為第一級,防護區外袋進袋出式高效空氣過濾器為第二級。然而兩道過濾器中間的風管,其材質、保壓、滅菌等又需要特別對待。而將兩道過濾器串聯集成在房間排風口,以上問題則迎刃而解。據了解,近日國內已有多家公司的單臺風口型高效過濾單元通過第三方型式檢驗。

4.排風高效過濾器要有原位消毒和檢漏功能。原位檢漏一般采用掃描法,分為手動和自動兩種模式;原位消毒一般采用氣體熏蒸消毒模式,要配有消毒口、認證口、消毒蓋板等。注意,檢漏測試需通過第三方檢驗,消毒測試需經過消毒效果驗證。

5.防護區外使用的生物安全型高效空氣過濾裝置,一般常用袋進袋出式高效空氣過濾單元(BIBO),必須能夠提供型式檢驗報告。“型式檢驗報告”一詞未曾出現在其他現有規范中,它是型式檢驗機構出具的型式檢驗結果判定文件,為了證明產品質量符合產品標準的全部要求而對產品進行的抽樣檢驗。通俗來講,BIBO生產廠家需委托第三方檢驗機構對BIBO進行檢驗并出具報告。

6.消毒。防護區消毒一般分為兩種方式:送排風系統整體消毒和房間密閉消毒。比如房間密閉消毒時,需要關閉送、排風系統,及其主管上的生物密閉閥和防護區的門,使消毒區域處于密閉狀態,在房間內由消毒裝置發生消毒劑氣體。此種消毒模式使用靈活、維護方便,在我國高級別生物安全實驗室中應用較廣。

排風系統整體消毒,需在空調系統的送風主管、排風主管之間設置旁通消毒風管,消毒工況下,關閉送、排風機及其主管上的生物型密閉閥,開啟旁通消毒風管上的生物型密閉閥,啟動消毒風機。但該消毒模式對消毒裝置的能力、溫濕度控制能力、風機低頻運行能力等要求較高。

每種方式各有利弊,需要企業經過風險評估,考量車間規模,以及運行模式等,選擇最適合的消毒模式。但值得注意的是,不管采用哪種模式,除了合理合規的配備硬件外,熏蒸消毒的效果也需要得到充分驗證。

7.每套空調系統需配備兩套送風機和排風機。為防止因風機故障,導致防護區內壓差升高、壓差梯度逆轉,造成二級屏障泄漏的風險。然而接下來,兩個風機的運行模式,是另外需要重點考慮的問題。

建議采用雙機熱備方式。即兩臺風機共同運轉,當一臺出現故障,另一風機立即調整到高頻狀態運行。冷備是指,一臺風機運行,當它出現故障停機后,另一個風機由停機狀態啟動。如采用冷備方式,需明確從停機到啟動的時長,并評估在這段時間內是否會出現壓力逆轉情況。

四、供水與供氣系統

1.防回流裝置的設置。防回流裝置能防止防護區的污染風險波及至防護區以外的區域。而依《通用要求》所說,將裝置設置在非防護區(如夾層),筆者并不認同。雖然設置于防護區外,對于平日檢修而言,工作人員不需要進入防護區,但這種做法會帶來很多弊端:(1)夾層內如出現跑冒滴漏,不易被發現;(2)夾層有了卡接的裝置,而非不銹鋼滿焊,從風險評估角度來說存在泄露風險;(3)將防護區的邊界擴展到了圍護結構以外的夾層處等。同時還存在疑問:當防回流裝置維修時工作日人員如何防護?管道如何滅菌處理?夾層空間是否存在泄露風險,如何處理?

2.循環系統。如有必要在防護區內設立循環系統的使用點,則必須與非防護區使用點的循環系統分開設置。且為防護區循環系統供水的制水設備所在的區域,建議設置為防護區,并應有大規模泄漏的意外防范及處理措施。

3.CIP系統的設置,與水循環系統類似。CIP系統大多采用循環清洗方式,如CIP的待清洗物在防護區內,則必須與非防護區CIP系統單獨設置。且防護區CIP系統清洗后的用水,若要循環使用,需將該CIP系統設置于防護區,否則清洗用水不得循環,應當直接排至活毒廢水處理系統。

五、污物處理及消毒滅菌系統

防護區內污物的處理,是涉及生物安全的重要因素,包括廢水、廢物、廢氣的處理。應利用風險評估的方法,對防護區內可能產生的污物進行識別,經過評估得到有效的處理措施,實現無害化排放。

廢物的一般處理方式:防護區內設置雙扉生物安全型高壓蒸汽滅菌器,廢物經高壓滅菌后傳出,裝載方式及滅菌效果需要經過驗證;還應設置帶熏蒸消毒功能的傳遞窗,不耐受高壓滅菌的廢物經熏蒸后傳出。熏蒸效果需經過驗證。

廢水的一般處理方式:防護區內產生的廢水收集至活毒廢水處理系統,進行消毒滅菌后排放。消毒效果需要經過驗證。另外值得注意的一點,排水通氣管口,應設置兩道高效過濾器,管道式呼吸過濾裝置相關要求參見前文BIBO。

廢氣的一般處理方式:工藝設備產生的廢氣,經過兩道高效過濾器排放。二級屏障內的氣體處理,由空調系統實現,同樣經過兩道高效過濾器處理后排放。高效過濾器消毒效果也需要經過驗證。

需要說明:每種設施設備需要分別進行風險評估,采取適當、可靠的方式處理廢氣。但筆者認為,我們要秉承一個原則,在保證GMP的要求下,加一套生物安全的防范措施,這就是“兩道高效過濾器”的由來。

總體來說:污物都需要經過有效處理,保證無害;處理方式均需經過驗證;需定期對消毒滅菌等處理方式進行驗證,確保性能穩定。

六、電力供應系統

如果發生用電故障,將無法維持防護區的安全措施。例如送排風機失電,可能會導致防護區內出現壓差逆轉;隔離器失電,可能會導致隔離器與房間壓差逆轉,隔離器內部的活毒泄漏;壓縮空氣系統失電,可能會導致充氣密封條失效,與非防護區失去屏障,造成聯通。因此,防護區內所有關鍵設施設備均應配備UPS不間斷電源,且電池有足夠的容量,至少提供后備電源時間30分鐘。

七、通訊系統

一般低生物安全風險車間內存在大量的紙質記錄,來記錄房間、設備的運行狀況、生產操作過程等。然而由于對高生物安全防護車間的風險管理,使其物料向外轉運存在強制性、局限性,紙質記錄的方式已不再適用于防護區。宜采用電子記錄,MAS系統等形式取代。

結論

《通用要求》的發布,為高生物安全風險車間的建設指引了方向。以上的淺顯解讀,希望能給制藥人一些提示,也希望大家能共同關注、解讀和探討,建設出更安全的疫苗生產車間。