無菌藥品污染控制策略要點探析

顏若曦

(國家藥品監督管理局食品藥品審核查驗中心,北京 100044)

藥品生產質量管理規范(good manufacturing practice,GMP)旨在最大限度地降低藥品生產過程中污染、交叉污染以及混淆、差錯等風險。污染是藥品質量最大的威脅,污染控制是藥品生產質量管理的重要內容,微生物、熱原和微粒等污染的控制更是無菌藥品生產質量管理的核心要點,歷史上發生的多個藥害事件均涉及無菌藥品的污染[1]。鑒于無菌藥品污染控制的重要性及特殊性,國際上部分藥品檢查機構將藥品檢查員劃分為無菌藥品檢查員和非無菌藥品檢查員。近年來在國內外藥品檢查中,針對無菌藥品污染控制方面發現的問題相對較多,部分問題對藥品質量造成較大的潛在風險。考慮到上述原因,歐洲藥品監督管理局(European Medicines Agency,EMA)新修訂的無菌藥品GMP附錄明確提出了污染控制策略的概念與要求[2],2022年正式生效的國際藥品檢查協作組織(Pharmaceutical Inspection Co-operation Scheme,PIC/S) GMP附錄2人用前沿治療藥物的生產(manufacture of advanced therapy medicinal products for human use)中也明確要求對涉及傳染性病毒載體的生產活動需要基于書面化的污染控制策略和質量風險管理原則采取隔離措施[3]。關于無菌藥品污染控制策略的研究對無菌藥品生產企業提前識別并控制污染,保證產品質量有著重要的作用,對提高各類涉及無菌藥品檢查及自查工作中發現問題與風險的能力具有重要的意義。

1 無菌藥品污染及污染控制策略(contamination control strategy,CCS)概述

無菌藥品常見的污染源主要包括微生物,細胞碎片(如熱原、細菌內毒素),微粒(如玻璃、毛發)[4]和病毒等,其傳播媒介一般包括氣體、水、表面、物料、人員等,其中人員占比最高(約35%)[5]。 CCS是根據對當前產品及工藝在確保產品質量和工藝性能方面的理解,所采取針對微生物、熱原和微粒等污染源的一系列有計劃的控制措施[6]。對無菌藥品來說CCS并不是新提出的要求,現行藥品GMP中就藥品生產各方面的污染控制要求已經有了明確的規定。

目前,EMA新修訂的無菌藥品GMP附錄中對于CCS提出的新要求僅是要求企業形成一份CCS文件,將無菌藥品污染控制的所有關鍵控制點及控制措施有效性關聯起來進行詳細評估與闡述。這份CCS文件應被納入企業質量管理體系中,首先基于質量風險管理(quality risk management,QRM)原則對所有污染控制要素進行系統全面的設計或評估,建立或進一步完善控制措施將風險消除或降低至可接受的水平(CCS開發、審核與完善、改進);其次,在此基礎上通過對所有污染控制措施及相應文件進行關聯索引與闡述,編制CCS文件(CCS文件編制,可參考EMA “如何開發并編制CCS”中所附模板);最后,對已建立的CCS進行監測與評估(包括在管理評審中的評估),適時采取改進措施并修訂相應CCS文件(CCS評估)[6]。CCS文件是一份類似于驗證主計劃、現場主文件的質量體系文件,其在對無菌產品各要素污染控制措施進行整體分析與介紹的基礎上,涉及大量相關質量管理體系文件的索引,以證實所有CCS及其要素均已得到有效的實施。無菌藥品CCS要點參見圖1。

圖1 無菌藥品CCS要點

2 無菌藥品CCS要點分析

藥品污染控制是一個系統工程,在無菌藥品CCS中的污染控制要素可以結合實際情況從不同的角度進行分類與闡述。本研究主要基于質量管理理論,從影響藥品質量的六要素進行分類,結合近幾年我國及全球其他藥品監管檢查部門(主要包括世界衛生組織、美國食品藥品管理局和EMA)在無菌化學藥品及生物制品檢查中發現的典型問題與新情況,圍繞無菌藥品CCS要點與問題實例進行分析。

2.1人員污染控制 人員是藥品生產中最大的污染源。所有進入潔凈生產區域及生產相關人員必須經過適宜的培訓并通過相應的考核(包括微生物知識及無菌行為規范的培訓),確保潔凈區內人員的規范操作,建立進入生產區域人員的衛生規范和身體不適報告制度及適宜的健康監測要求,并對行為的規范性進行監測,明確各潔凈房間內最大允許進入人員數量,配備與對應潔凈環境級別和生產操作相匹配的潔凈工作服,制定潔凈工作服清潔、滅菌、使用次數和期限的規定并完成相應驗證。對于進入B級潔凈區的人員需要進行潔凈更衣培訓與更衣確認,待考核與確認合格后才能進行B級潔凈區,建立進入B級潔凈區人員名單,進行人員資質監控與定期的再確認,相關人員按要求參與必要的無菌工藝模擬試驗,最大限度地控制人員導致的污染。

人員污染控制方面的一些典型問題包括:①潔凈區內人員的不規范操作,如檢查期間發現操作人員在B級潔凈區內聚集聊天、雙手抱胸、快速行走、大幅度動作、從地板上撿起物品、身體上半身或全手臂侵入A級區域上方操作、倚靠在生產設備或墻壁上、手指直接接觸控制面板、用手直接擰門把手開關門、操作后及進行關鍵操作前未進行手部消毒、跪爬進入傳遞箱傳遞物品、開關門操作中潔凈服接觸到A級區隔離門內表面,以及在質量控制潔凈區內操作人員存在蹲坐及躺臥在地面等各類不規范行為。②不規范的潔凈服著裝,B級區操作人員部分身體及皮膚裸露,分裝操作人員僅穿戴一層手套且手套手臂部分較短,部分潔凈服接觸到地面等。③部分管理規定缺少驗證數據支持,制度執行存在不足。如房間最大進入人員數量、潔凈服最大清洗滅菌次數及有效期、潔凈服清洗方法等未進行對應驗證或確認;在程序執行中存在現場未標識房間最大進入人數,人員進入數量超過規定最大數量,潔凈服清潔滅菌記錄與滅菌器使用記錄中同時間內滅菌套數不一致,無潔凈服滅菌記錄等問題。④相關記錄缺失或記錄信息不完整,如未建立進入B級區人員清單、進入B級區人員清單未顯示人員確認合格時間及有效期。⑤ 其他方面,存在未建立有效的身體不適報告制度(如缺少報告記錄等要求),進入潔凈區人員衛生相關規定不充分(如未考慮限制患有足癬、嚴重頭皮屑等人員的進入)的問題。

2.2設備與組件污染控制 設備與組件主要包括藥品生產設備(包括制藥設備、制藥用水系統、純蒸氣系統、壓縮空氣系統、氮氣系統等)和與藥品直接接觸的關鍵組件及密封件(如膠塞料斗、硅膠管、物料及中間產品容器、密封橡膠圈等)。藥品生產設備需合理設計并完成確認確保持續符合預定用途,在設備使用過程中做好監測、清潔、消毒、滅菌、維護與維修,按要求完成清潔、消毒及滅菌驗證。關鍵組件及密封件的清潔滅菌方式、貯存方法、最長貯存期限、允許使用次數(必要時)應經過驗證。對于污染有直接影響的生產設備部件需要基于風險加強監測、提高更換頻次,例如隧道烘箱中的高效過濾器、濕熱滅菌柜中的空氣濾芯、反應罐上的呼吸閥、隔離系統(restricted access barrier systems,RABS)上的操作手套等。根據生產設備情況選擇適宜的清潔劑與消毒劑,開展消毒劑效力驗證,基于驗證結果制定科學的消毒方法。對于需除菌過濾的氣體和液體應開展相應的除菌過濾驗證,在日常生產工作落實過濾器完整性檢測、滅菌與使用要求。對于關鍵部件(如一次性系統、濾芯等)需加強供應商的管理,并建立適宜的質量確認要求(涉及安全性、產品相容性等),結合一次性使用系統的特殊性評估其污染的風險。

設備與組件污染控制方面的一些典型問題包括:①設備設計存在潛在污染的風險,如灌裝線一側靠墻布局(<30 cm)難以進行有效清潔、灌裝線RABS需要開門后才能進行環境監測平皿的更換、灌裝前設備組裝需要過長時間、A級區設備表面存在大量難以清潔的網孔(且企業不能證明類似孔洞有利于氣流流型的改善)、灌裝線上的膠塞料斗無法拆除進行濕熱滅菌等。②制藥用水系統監測頻次不合理,如每月僅進行1次注射用水使用點的監測、部分使用點監測項目缺少細菌內毒素及微生物限度。③每半年才對直接接觸物料/產品的壓縮氣體進行1次監測,監測頻率缺少有效的風險評估。④設備表面微生物監測中,缺少針對不規則設備表面的微生物取樣方法、取樣點的選擇缺少有效的風險評估、未建立輪換/隨機表面微生物取樣位置的規定、未對RABS內操作手套進行每班次的表面微生物取樣檢測。⑤關鍵性生產設備確認不充分,日常監測存在不足,如:高壓滅菌器設備確認未考慮最差條件,層析介質未開展壽命驗證,洗瓶機確認中未包括清洗針頭在瓶內的位置規定,每月進行1次滅菌器呼吸閥完整性檢測但缺少再次使用前呼吸器組裝程序的規定,隧道烘箱確認時細菌內毒素挑戰試驗點未放在安瓿瓶內部,規定隧道烘箱每年僅進行1次高效過濾器完整性檢測且缺少合理說明,規定隧道烘箱每半年進行1次干預性監測但再次生產前未對冷卻段進行消毒/熏蒸,隧道烘箱冷卻段與灌裝線之間缺少壓差監測與記錄、內部3個不同功能段之間缺少的合理壓差設計與監控等。⑥在消毒劑選擇與驗證方面,存在消毒劑選擇不合理,未進行消毒劑效力驗證或驗證不充分[7](如表面材質選擇不當、未使用環境中分離菌株、僅進行了實驗室研究等),未基于消毒劑效力驗證制定消毒操作規定,未開展層析柱消毒及保存驗證等問題。⑦清潔驗證不充分,在限度標準、清潔方法、最差條件挑戰性試驗、清潔驗證取樣等方面存在不足[8],如層析系統清潔驗證缺少對微生物限度及細菌內毒素的評估、殘留檢測項目總有機碳標準缺少與蛋白殘留的對應關系分析、未對非專用濾芯及硅膠軟管進行清潔驗證等。⑧除菌過濾系統方面,存在未進行除菌過濾驗證、委托濾器供應商開展的除菌過濾驗證未能代表實際過濾工藝、對關鍵過濾操作未進行滅菌后使用前完整性檢測,過濾器完整性檢測不合格的調查處理不充分且缺少程序規定、氣體過濾器完整性檢測間隔周期較長且缺少有效評估等問題。⑨直接接觸物料與中間產品的工具消毒滅菌不充分,如配制工序使用的量筒、不銹鋼桶、不銹鋼攪拌棒等直接接觸物料及中間產品的工具在D級潔凈區進行清洗、烘干與存放,未評估熱原及微生物的影響。⑩用于貯存中間產品的一次性使用塑料儲存袋在使用后未進行完整性檢測。生產設備未能進行有效的維護與維修,如灌裝加塞機隔離門變形導致不能完全關閉。

2.3設施環境污染控制 設施環境應基于生產藥品的特性和潔凈度級別要求進行合理的設計、布局、驗證、使用與維護,配置適宜的暖通空調系統(heating,ventilation and air-conditioning systems,HVAC)以保證藥品生產環境持續符合相應潔凈級別要求(包括屏蔽系統、隔離器等),盡可能地減少潔凈區內潛在污染風險(如設施表面、夾層探頭、開關門方式、管線布局等),建立合理的潔凈區人流通道及物流通道(包括氣鎖間、互鎖要求等),保證不同潔凈度區域及有特殊控制要求區域的壓差范圍,建立有效的潔凈區內設施環境的清潔、消毒、滅菌及監測方式與頻次。結合最近幾年檢查發現問題分析,在污染控制中需要特別關注2個方面的內容:一是科學合理的設施環境布局與設計,例如與B級潔凈區域直接相連接的房間潔凈級別要求、外部對B級區域內部觀察的要求、潔凈區門及開關門的設計、盡可能最靠近灌裝線位置進行除菌過濾的要求、以及潔凈區域內氣流方式的設計等;二是基于風險的潔凈區環境監測,環境監測本身也是一種干預行為,故環境監測并非越多越好,如同對驗證、質量成本等研究一樣,關鍵點在于找到科學的平衡區間,需要基于風險原則確定監測點數量(考慮面積、人流與物流、生產活動風險、布局、法規要求等),監測項目(如塵埃粒子、浮游菌、沉降菌及表面微生物等),監測位置(考慮房間布局、生產工藝、早期的網格設計等,常見的位置如灌裝線中瓶敞開的區域,門把手、墻及簾子的設施表面,灌裝線、控制面板、膠塞料斗、灌裝針、灌裝線操作手套等設備表面),監測頻次(應能發現潛在的系統問題及對產品的潛在污染風險),并形成正式的風險評估文件,在制定過程中需要充分評估設施環境對產品質量產生不利影響可能性、實際生產中的最差條件、日常監測點的輪換及隨機監測點的考慮、最難清潔消毒的位置、環境取樣對環境與產品的影響等因素,并基于歷史監測情況確定合理的警戒限度與行動限度,進行定期回顧與評估確保當前環境監測措施的有效性。

設施環境污染控制方面的一些典型問題包括:①在設施環境的設計方面,存在關鍵生產設備(如灌封線)自B級室內采風但未評估對氣流流型的影響、針對部分B級關鍵操作區域未結合實際生產情況評估延展層流的必要性、潔凈房間內送風與回風口的位置設計難以保證對房間全部區域的空氣交換、B級潔凈區門存在難以清潔的位置且門把手設計需要操作人員用手直接進行開關操作、閉門器存在潤滑劑脫落污染環境的風險、B級操作區域缺少外部監測視窗或有效的監控攝像頭、B級關鍵操作區物料通道直接與受控但非潔凈(controlled non-classified,CNC)區域相聯通、產品未在盡量接近分裝點的位置進行除菌過濾且缺少合理評估及正式評估報告等問題。②在設施環境的使用與維護方面,主要存在維護和使用過程監測不充分的問題,如現場發現潔凈區內設施表面不光滑(破損、開膠、老化、凹陷、凸起、殘留粘合劑等),未考慮生產區域的關鍵性且未基于質量風險管理原則的情況下對高效過濾器每年才進行1次完整性檢測、物流緩沖間互鎖時間設置未結合空調系統驗證時房間自凈時間及消毒劑最小作用時間等。③潔凈環境驗證方面,涉及氣流流型測試僅在靜態條件下開展、未能提供氣流流型視頻、氣流流型視頻顯示內容未能證明單向流情況,驗證項目缺失(如未包括表面微生物、自凈時間等),驗證環境監測點設置不當等問題。④潔凈環境監測方面,主要是對監測位置、監測項目、監測時間和監測頻率等未結合實際生產及設施情況基于風險進行充分的評估與設計,存在不能及時發現污染情況的風險,一些實例包括:表面微生物監測項目不包括B級區域,對A級區未包括全部關鍵位置(如灌裝機操作手套、灌裝區域和加塞區域)等,生產期間整個B級區域僅對灌裝間的1個點進行浮游菌和沉降菌的監測、A級和B級區浮游菌僅生產開始前和結束后進行監測、C級區域僅每月進行1次監測、D級區域僅每年進行1次監測、未對潔凈環境中檢出的微生物進行菌種鑒別及采取必要的環境消毒措施。⑤環境監測的不規范操作,如在臨近沉降菌平皿周圍上方進行消毒劑噴灑消毒、浮游菌檢測中培養基平皿蓋未打開、沉降菌檢測時將平皿蓋斜放在平皿上遮擋部分平皿采樣面積等。⑥ 其他廠房設施相關的污染風險,包括煙感裝置、緊急逃生門、防蟲防鼠措施、B級區內部大量使用會產生纖維的紙質記錄等情況。⑦廠房設施消毒相關的問題與設備基本類似,不再重復描述。

2.4物料污染控制 物料主要指藥品生產使用的原料、輔料和內包裝材料。所有物料的供應商(包括生產商和經銷商)應經過確認并確保持續處于有效狀態(涉及供應商評估、供應商審計、合格供應商管理等),在整個物料供應鏈中應基于質量風險管理的原則識別并控制關鍵環節,嚴格控制物料接受、取樣、檢驗、放行、轉移及消毒等各個環節(包括必要的驗證),特別是物料的微生物負荷、細菌內毒素及無菌要求,同時需盡量減少材料變異或受損的風險,如西林瓶及安瓿瓶等易碎內包裝材料的運輸、轉移、清洗、干熱除熱原、灌裝、裝載、卸載、扎蓋等環節[9]。

物料污染控制方面的一些典型問題包括:①對關鍵物料運輸與轉移過程的風險控制措施不足,例如某配制用無菌物料采用單層塑料桶包裝且需海外長途運輸,未識別并有效控制運輸過程包裝破損的風險及進入潔凈區前未能充分消毒的風險;缺少對進入潔凈區物料的消毒程序驗證等。②倉庫物料收發區缺少有效設施(如足夠面積的雨棚)避免惡劣天氣對物料的影響。③取樣環節污染,存在取樣工具未進行滅菌或滅菌后缺少效期標識、取樣用潔凈服在質量控制實驗室普通實驗區域進行清洗滅菌與晾干、缺少有效措施防止粉末物料取樣時的污染(特別是活性炭)等。④物料標準中未建立微生物或細菌內毒素檢測項目,或在缺少充分數據及合理評估的基礎上降低了相應項目的檢測頻次。⑤ 對于需進行無菌檢測的桶裝物料,未按已建立程序規定進行取樣與放行,未待無菌檢測結果提前放行使用。

2.5生產工藝過程污染控制 生產企業應結合不同類別產品生產工藝(如非最終滅菌和最終滅菌)的差異對每個無菌產品生產工藝進行質量風險評估,開展工藝驗證(包括持續工藝確認),同時對用于滅菌、消毒、病毒去除或滅活的方法進行驗證,并采取有效措施避免再次污染的風險。在生產全過程嚴格起始物料、中間產品、過程轉移與儲存、過程控制、各工序的無菌操作及干預(包括包裝環節[10])、對密封性驗證及檢測[11]、目檢等方面可能的污染及污染控制措施進行管控,對非最終滅菌產品的無菌生產工藝全過程進行無菌工藝模擬,確保生產工藝過程中的污染得到了有效控制。生產過程中,除微生物、細胞碎片和病毒等污染外,還需特別關注顆粒物(包括玻璃、橡膠、金屬、普通纖維、塑料纖維和毛發等)的污染控制,特別是全自動設備的應用、驗證和日常監測[12]。以凍干粉針劑生產工藝過程中的污染控制為例,可以從生產前清洗和準備、藥液配制、除菌過濾、灌裝、半壓塞及自動進箱、冷凍干燥、出箱軋蓋、目檢、貼簽和包裝等各工序的污染控制措施進行分析與控制[13]。

生產工藝過程污染控制方面的一些典型問題包括:①中間產品控制中,存在配制后的中間產品除菌過濾前未進行微生物負荷檢測及檢測標準制定不合理的情況。②過程轉移與儲存中,存在未進行中間產品存放時間驗證或驗證時間不足、中間產品經CNC區域進入B級區的表面清潔消毒程序未經驗證、無菌生產現場裝有中間產品的玻璃瓶缺少狀態標識等問題。③無菌工藝模擬中,主要問題是未能有效模擬實際生產工藝及無菌操作全過程,同時也存在模擬試驗記錄內容不完整、干預操作設計不合理、未按規定每班次每半年至少進行1次無菌工藝模擬、1年未生產的非常規生產首次啟動時未進行連續3次成功的無菌工藝模擬等問題。④密封性驗證及檢測中,包括工作細胞冷凍保存用的帶螺帽冷凍管未進行密封性驗證或檢測,除菌過濾后原液存放的帶螺帽玻璃瓶容器未進行密封性驗證,最終成品未進行密封性驗證或驗證不充分等。⑤燈檢工序中,存在燈檢機照度不符合標準規定、燈檢機照度監測位置未包括實際燈檢區域、燈檢人員燈檢期間休息時間規定難以保證眼部疲勞的恢復等。⑥去除/滅活病毒能力驗證中,如37%甲醛滅活病驗證方案缺少攪拌速率、溫度信息,滅活前未進行病毒聚集試驗,滅活病毒驗證的裝載模式與日常生產中滅活病毒的裝載模式不一致等。

2.6檢測在污染控制中的要求 盡管無菌檢測的檢出能力由于檢測數量的統計學因素導致檢出能力較低,以1個直觀的計算為例:生產了100 000支注射劑,其中有1 000支染菌(不合格率1%),隨機抽取40支進行規范的無菌檢測,無菌檢測合格概率約66.9%。取樣檢測的局限性在無菌檢測有較為明顯的體現。盡管如此,無菌檢測仍起到重要的把關作用,特別當批污染率>15%時,無菌檢測不合格概率已>99.8%。進一步結合科學的取樣策略,能更加有效地提高無菌檢測在污染識別中的效力。整體上看,檢測對污染的控制起著重要的作用,主要包括在良好實驗室控制下的中間產品檢測、成品檢測、趨勢分析(如制藥用水系統數據趨勢、潔凈區環境監測趨勢、中間產品及成品檢測趨勢等),通過對生產環境(潔凈區與CNC區域)、原輔料、生產人員、制藥用水中監測到微生物的鑒別與數據的累積,為藥品生產過程污染微生物的溯源分析調查提供數據依據[14],是藥品微生物過程控制中的重要內容[15]。

污染控制中在檢測方面的一些典型問題包括:①無菌及微生物檢測用培養基控制不足,如檢查發現現場培養中的成品檢測硫乙醇酸鹽流體培養基樣品瓶(集菌器內)已全部氧化,微生物限度檢測用培養基未進行促生長試驗等。②超標及超趨勢結果調查處理不充分,如企業未能對報告和記錄虛假環境監測結果根本原因進行適宜的調查等。③對環境監測或制藥用水的趨勢分析中未能識別并有效控制異常趨勢或情況,如環境監測發現在B級灌裝間操作人員潔凈服額頭位置表面檢出表面微生物,企業未評估在潔凈服表面的微生物暴露在層流下時可能最終污染關鍵表面(如敞口西林瓶內)的風險,并對相關批次進行了放行;未對注射用水微生物限度檢測超過警戒限的情況進行分析評估。④環境監測平皿的觀察結果缺少其他人員對平皿的復核。

3 結束語

CCS的核心是基于可能的污染來源,針對藥品生產質量管理相關要素建立一系列的控制措施及過程控制方案,明確所有的關鍵控制點和控制措施,避免產品的污染。無菌藥品的污染控制不能僅依靠某一項控制措施,其取決于系統性的CCS。本文在對無菌藥品CCS生命周期管理及文件要求進行分析的基礎上,對主要污染源及污染控制措施方面的典型缺陷實例進行了總結提煉,可為無菌藥品生產企業進一步加強藥品污染控制提供參考,不斷降低藥品污染風險,持續保證藥品質量。同時,這些典型問題也是近年來國內外無菌藥品生產質量管理的污染控制中相對集中且容易被忽視的內容,也可以為無菌藥品檢查工作提供借鑒。