无菌是无菌药品的关键质量属性。无菌药品的生产必须严格按照精心设计并经验证的方法及规程进行，药品的无菌绝不能只依赖于任何形式的处理或成品检验。USP 在 2019 年修订了通则 ＜ 1211 ＞ 无菌保障，将无菌药品的生产工艺分为灭菌、无菌生产工艺、灭菌结合无菌生产工艺三类，全面阐述了影响无菌保障的各个要素。现将 USP 43-NF38 该章节译出，以期为无菌药品生产及新版药典增订相关内容提供参考。

 

Part1 美国药典 ＜ 1211 ＞ 译文［1］

 

一 引言

 

本章节描述了无菌物品生产的一般性概念和原则。按照严格的无菌定义，只有当物品中完全不存在活的微生物时，才能被称为是无菌的。然而，这一书面定义无法应用于实际标识为无菌的物品，因为无菌检查的局限性无法消除，即: 不对每个物品均进行破坏性检查就无法证明物品无菌。真正意义上的微生物安全，是通过一系列保证产品满足预期用途要求的相关控制措施来实现的。微生物风险控制的保障来源于这些控制措施，而非任何中间产品或终产品检验的结果。本部分将使用“无菌保障”这一术语，表示对标识为无菌的物品安全性的确认。建立有效的无菌保障体系需要考虑待灭菌材料的特性。依据 ＜ 1229 ＞ 美国药典 ( USP) 物品灭菌［2］中确定的原则，首先判断该材料在初级包装中灭菌的可能性。如其中所述，恰当的工艺可以在杀灭产品内部或表面的生物负载与保持产品必要的质量属性之间达到平衡。根据判断结果，通过无菌生产工艺或灭菌来实现物品无菌。同时应用无菌生产工艺的保护措施和灭菌的杀灭能力可能是更有利的。无论选择哪种工艺，设计、运行、过程控制和监控系统的建立对于无菌保障的结果都至关重要。

 

无菌产品的生产受多种因素影响 。应考虑这些因素对终产品无菌性的影响，图中所列并非全部影响因素。

 

与图 1 中所示影响因素相关的任何决策都可能影响无菌保障体系的成败。无论与之相关的过程控制措施如何成功，错误的决策都会导致根本上的问题。工艺设计的目的是控制污染，即消除微生物侵入的风险。无论使用无菌生产工艺还是灭菌，其目的皆是一致的。

 

操作人员是重要的微生物风险来源，因此设计优化和操作原则都要适用于无菌操作。这一认识凸显了隔离人员与无菌环境、限制人员与无菌产品及部件接触的重要性。上述目标的实现主要体现在以下两方面措施相结合:

 

使用自动化技术———减少或消除人员干预以及人员相关的污染

 

使用隔离技术———从技术上尽可能消除人源污染

 

因此，实施恰当的污染控制规程在无菌产品生产系统的设计和操作中至关重要。对上述原则的考虑满足了监管标准中广泛应用的“质量源于设计”( Quality by Design，QbD) 要求。将 QbD 概念应用于无菌操作，与将其应用于典型的配制过程及药学、化学或生物合成过程有明显的不同。对于无菌生产而言，在监测情况和工艺结果之间建立直接联系存在统计上的困难性和分析上的不确定性。这与定义物理设计元素的情况类似。鉴于无菌产品生产在规模、配置和复杂性等方面的多样性，设计备选方案和操作实践也必须是灵活的。因此，本章节提供的建议中不包含数字，因为无法证明特定值的适用性。无菌工艺的 QbD 仅有一个目标，即优化污染控制，尤其关注人员造成的微生物风险。相关方法很多，但应首先考虑工艺设计。

 

二 无菌生产工艺

 

由于灭菌可能对产品/包装的基本特性产生不利影响，许多无菌产品必须通过无菌生产工艺进行生产。无菌生产工艺的设计，是为了避免在将已灭菌的物料装配至密封的无菌包装的过程中，物料表面或内部引入活的微生物。不同的无菌生产工艺的复杂性差别迥异，既有仅需要简单灌装/密封的无菌工艺，也有需要复杂部件且冗长的无菌生产工艺。无论工艺规模如何，都须确保单独灭菌的物料从灭菌到完成初级包装的过程中不受污染。因此，需要保证物料暴露的环境满足国际标准化组织( International Organization for Standardization，ISO) 5 级环境的标准( 见 ＜ 1116 ＞ 无菌生产工艺环境的微生物控制和监测［3］) 。无菌生产工艺的特殊性在于需要进行批生产或持续生产过程的工艺模拟试验。

 

三 灭菌

 

灭菌产品是无菌药品中风险低的一类。无菌生产工艺产品通过控制生产环境从而避免微生物侵入，而灭菌产品是经过灭菌工艺处理，从而达到可量化的无菌保证水平。灭菌工艺是通过调节可测量的物理条件来实现的，其与微生物杀灭力相对应。灭菌产品的无菌保障可定义为非无菌概率( probability of a nonsterile unit，PNSU) 或灭菌工艺生产有菌单元的概率。灭菌工艺需达到稳定且经验证的 PNSU≤10 － 6水平( 1 百万生产单元中含不超过 1 个有菌单元的概率) ( 见 ＜ 1229＞［2］) 。通常情况下，灭菌循环的开发和验证需确保实际 PNSU 远小于( 优于) 低标准 ＜ 10 － 6。

 

＜ 1229 ＞ 章节总结了灭菌工艺设计、开发、验证和过程控制的一般要求。灭菌工艺同样要满足这些要求，所有的工艺参数要严格控制在规定操作范围内。灭菌工艺还必须有产品配置系统支持，该系统包括对关键物理工艺参数、待灭菌产品参数( 如生物负载、容器-密封完整性) 和环境参数的评估。灭菌产品可以依靠灭菌工艺参数放行，从而豁免无菌检查( 见 ＜ 1222 ＞ 灭菌药品———参数放行［4］) 。

 

四 无菌生产工艺后灭菌

 

无菌生产工艺后灭菌，其过程中无菌生产工艺可以更好地控制待灭菌物品的生物负载，因此后续可选择杀灭力较小的灭菌工艺，从而使灭菌工艺的应用扩展到对灭菌工艺所用能量耐受较低的产品中。从患者安全的角度来看，这种方法具有以下明显优势:

 

在无菌生产工艺过程中偶然引入的污染物可在灭菌步骤轻易杀灭，降低了对生产过程实行环境监测的程度

 

所有产品单元都采用无菌灌装，使得终端工艺的生物负载控制更简易

 

仅使用单一工艺生产的产品，始终存在一定局限性( 无菌生产工艺无终端杀灭步骤，灭菌则更容易造成产品降解)

 

由于生物负载是通过无菌生产工艺控制的，终端灭菌可应用较低的杀灭水平可任 意 选 择 经 典 F0、时 间-温度或辐射剂量( kGy) 作为灭菌工艺的指标，简化工艺验证，实际上是为了降低终端灭菌过程中使用的物理能量。固定数值的物理杀灭力数据本质上是保守的，且忽视了灭菌工艺对产品的降解作用。应重点关注灭菌工艺灭杀产品中负载生物的能力而非灭杀生物指示剂的能力( 见 ＜1229 ＞及 ＜1229. 2 ＞水溶液的湿热灭菌［2，5］) 。

 

当“通用”灭菌条件损害产品质量属性时，组合工艺可采用损害较低的灭菌条件，尽量降低对产品和初级包装材料的不利影响。无菌生产工艺后进行终端处理，已灌装容器中待灭菌产品中的生物负载几乎没有风险，因此灭菌条件不必过度。灭菌工艺条件的确定要综合考虑产品特性，以及基于环境控制、预过滤等对于待灭菌生物负载的适当控制措施。

 

五 容器与密封系统

 

无菌制剂的容器与密封系统是无菌产品的组成部分。容器材料在货架期内为产品提供基本的保护，在选择上要尽量减少与无菌产品的相互作用，保持无菌产品的质量属性，且方便配药。容器材料应能够灭菌，可在灌装前单独灭菌和 /或在终端工艺中与制剂一起灭菌。容器与密封系统的选择应考虑:

 

货架期内容器与密封系统完整的可靠性

 

与制剂材料无相互作用

 

在加工环境和给药过程中易于处理

 

对设备和其他部件变更的耐受性

 

清洁程度，包括无微粒、无可浸出或可提取的化学成分

 

与产品的兼容性

 

控制内毒素含量( 如适用)

 

使用前部件保护( 如适用)

 

与 配 制、灭菌和除热原过程 的兼容性( 如适用)

 

USP 其他章节中包含对无菌产品的容器与密封系统材料基本特性的要求。读者须参考 ＜ 1 ＞ 注射剂与植入药品、＜ 85 ＞ 细菌内毒素检查、＜ 790 ＞ 注射剂中的可见异物、＜ 1207 ＞ 包装完整性评价———无菌产品、＜ 1228 ＞ 除热原和 ＜ 1229 ＞ 。

 

六 消毒

 

消毒是一个广义术语，用于描述各种减少微生物数量但不期望能完全杀灭微生物的过程( 可以灭菌的物料优先选择灭菌而非消毒，同时灭菌后应尽量减少处理) 。消毒不能代替灭菌，如条件允许则优先选择灭菌。根据应用需求选择不同的化学试剂和方法进行消毒。消毒用于在无菌产品生产过程中降低材料、设备和环境的生物负载:

 

用于不能灭菌的材料和表面

 

用于不需要灭菌的材料和表面

 

消毒工艺依据其杀灭微生物孢子的有效性，通常分为两大类( 见 ＜ 1072 ＞ 消毒剂和防腐剂［6］) 。杀孢子剂主要用于处理关键位置，如隔离器、气闸/传递窗等。因其对人员的毒性以及可能存在的化学腐蚀性，杀孢子剂无法应用于所有微生物控制环节。非杀孢子剂的安全性问题及对材料的影响较小，但需要偶尔使用杀孢子剂来控制孢子数量。消毒应用广泛，常见的用途如下:

 

受控环境和非产品接触面的消毒

 

在常规洁净室中，包括限制进入屏障系统( restricted access barrier systems，ＲABS) ，通常是在清洁房间/生产线后执行的手动程序

 

在向更环境转移前对物品进行消毒

 

隔离器通常使用自动化程序进行消毒

 

生产过程中操作人员手套定期进行消毒

 

产品接触面的消毒

 

大型设备( 如胶塞斗) 除灭菌外，可经常手动消毒，以免除灭菌后安装所需的大量操作( 可以降低离线灭菌的频率)

 

无菌装配或干预后，对灭菌设备进行再次消毒

 

对干预前曾经灭菌的器具定期进行消毒

 

七 除热原

 

注射剂要求其中的热原含量小化。无菌产品的生产过程中应用了多种除热原的方法以尽量减少设备表面、材料和产品的热原污染。除热原的详细内容见 ＜ 1228 ＞［7］。

 

八 设备

 

无菌产品生产中应用的设备对生产过程和产品质量的影响多种多样，应具备几个重要特征。例如，设备应该:

 

运行可靠，生产的产品质量稳定

 

不会对基本产品质量属性产生不利影响

 

易于清洗和灭菌( 必要时)

 

通过物理分离、自动化和机器人化等设计，在装配和操作期间尽量减少人为干预

 

能够接受容器与密封系统材料的变化

 

通过设计尽量减少产品在背景环境中的暴露设备与工艺材料、产品之间的相互作用程度决定了设备对产品影响程度。工艺设备可通过多种方式影响成品的质量，这种影响既可能发生在灭菌和除热原之前，也可能发生在其之后。

 

与产品组分、容器、胶塞和无菌产品直接接触的设备

 

这类设备与原料、成品、辅料和初级包装部件直接接触，包括混合和储存容器、管道系统与管路、过滤器、灌装泵、冻干机搁板和进料漏斗等。这类设备的产品接触面经过设计并可能需要额外处理以尽量减少对接触材料的不利影响( 包括微生物、微粒和化学的影响) 。直接接触面的清洁和灭菌规程，包括污染、清洁、无菌状态的保持时间，均需要进行验证，以确保不会对产品质量特性产生不利影响，同时证明清洁规程的有效性，在设备储存期间不会发生微生物再污染 /繁殖。直接接触的器具也要有同样的考虑。在充分考虑材料兼容性的情况下，可使用一次性设备( 必要时使用无菌设备) 。

 

与产品成分、容器、胶塞和无菌产品间接接触的设备

 

这类设备不接触部件、初级包装材料和无菌产品，但对产品质量有重大影响，包括灌装机、加塞机和灭菌器的机电元件等。这类设备的性能会影响产品的填料重量、粒径、水分含量、含量均匀性、容器密封系统完整性和其他基本质量属性。这类设备附近通常存在外露的、与产品直接接触的设备表面。例如，预组装的灌装设备( 产品直接接触设备)可能安装在灌装机上( 未与直接产品接触，但可产生重大影响) 从而控制灌装量或重量。该设备的表面需与使用的清洁剂、消毒剂和/或灭菌剂兼容。

 

其他设备

 

有些设备只对产品质量产生间接影响，如输送机、转盘、天平、空气取样器和手推车等。但是，该设备对产品生产环境的影响很大，其外露表面需使用清洁剂和消毒剂处理。

 

九 厂房

 

无菌生产操作需要行政、实验室、维修维护、仓储功能和其他活动支持，必须考虑这些因素对无菌生产区的位置和总体设计的影响。在厂房设计中，应强调整个厂房内材料、组件、人员、设备和废物的流向，以及不同类别环境之间物品的有序转运，以防止混淆，避免产品污染。厂房环境和公用设施系统的设计必须尽量减少微生物、化学和微粒的污染。

 

厂房设计需要有清洁与消毒、更衣和物料转移等活动和规程支持。厂房基础设施的建筑细节必须考虑清洁和消毒的方法。详细的设计建议参见国际制药工程协会( ISPE) 基准指南: 无菌产品生产厂房［8］。无菌产品生产的核心活动应在符合 ISO 14644系列标准［9］的分级环境中进行。通常压力由较关键的区域到较不关键的区域逐级下降。一般来说，在储存或加工过程中，材料针对潜在污染源的防护越多，厂房对工艺结果的影响就越小。在进行无菌生产工艺的 ISO 14644 分级洁净室中，操作人员是影响产品安全的大风险，因此，无菌生产工艺中，重要的是要大限度地降低着工作服的操作人员带来的风险。

 

前期容器与密封系统与设备的清洗和准备在较低级别区域( ISO 7-8) 进行。非无菌配剂通常在 ISO6-7 环境中进行。生产材料进入工艺区进行后续加工。厂房及其控制的设计细节取决于这些物料的生物负载水平。非无菌物料( 如配剂、容器、胶塞、设备和器具) 后续需灭菌，必要时需要除热原。无菌物料通过气闸和通传递窗进入。背景和工艺环境的厂房设计控制，需要保证中间产品和成品的预期微生物安全属性。

 

传统洁净室

 

关键活动在 ISO 5 环境中进行，更衣后人员所在的背景环境通常为 ISO 5-7。人员与无菌材料和产品接触面之间可能只有有限的隔离。关键活动在单向流环境中进行。洁净室通常使用人工消毒。

 

限制进入屏障系统

 

典型的 ＲABS 在屏障内提供 ISO 5 单向气流，通常位于传统 ISO 5-7 洁净室中。ＲABS 可设计成可以打开屏障进行人为干预，或设计成封闭操作，与隔离器一样限制操作者进入( 见下文) 。屏障内向外空气溢出旨在防止污染物进入。操作人员通过手套实现对无菌物品的操作，在不打开系统的情况下完成物料转移。工艺过程中打开的 ＲABS 应被视为传统洁净室( 见上文) 。ＲABS 在使用前需要消毒，可使用人工消毒，也可使用自动化系统。

 

 

本文由广州佳誉医疗器械有限公司/佛山浩扬医疗器械有限公司联合编辑