改善制药过程中的无菌连接

欧盟《药品生产质量管理规范》（EU GMP）附录 1——《无菌药品生产》指南中，关于“sterile”和“aseptic”这两个术语的讨论频繁出现，有人认为都表示“无菌”，但这种看法并不准确，从微生物学的角度，在关于保证无菌的讨论中区分这两个术语至关重要……

 

最新的欧盟附录 1 更新的重大好处在于，其强化了污染控制的概念及其跨职能实施的责任。然而，这也要求正确使用和应用关键术语，如“aseptic”和“sterile”。

 

“aseptic”表示过程极有可能不受污染，这一术语既不是绝对的，也不精确，用来描述整个房间、区域或设施并不准确。“aseptic”更适用于较小的、离散的技术、行为和/或过程，例如无菌制造和无菌过程模拟。

 

更为关键的术语是“sterile”——这是一个更为强烈的词汇，表示某物完全没有微生物，并且可以通过验证过程进行测量，该术语更适用于药物物质或产品，或通过验证过程（如无菌过滤）使其无菌的物品。然而用“sterile”来描述表面、方法或环境（如生物安全柜和隔离器）并不准确，不能随意使用“sterile”一词。

 

在制造控制的各个环节中，缺乏对无菌技术（aseptic techniques）的正确理解和意识尤为明显。

 

 

连接公用设施（如注射用水）到生产设备的过程——例如将灭菌过滤器连接到产品罐或应对一次性使用系统中的泄漏问题——变得比以往任何时候都更为重要。

 

随着行业进入更精确的生物制品或先进治疗药物产品（ATMPs）加工时代，这些手动的无菌连接（aseptic connection）将在满足微生物质量的关键工艺参数方面变得至关重要。

 

要理解某一过程需要控制的污染要求，首先需要考虑产品的质量属性。

 

并非所有过程都要求最终产品无菌（sterility），因此必须在理解过程的基础上，采用基于风险的方式来确定生物负荷控制的要求。

 

此外，并非所有的生物负荷都是相同的，例如内毒素是细菌的副产物，即使在终端灭菌后仍可能残留在溶液中。生物负荷在溶液中的分布并不均匀，大量的生物负荷在不影响工艺的情况下无法有效去除，例如灭菌级过滤器有上限，在超过该上限后可能发生堵塞或其他现象。

 

在工艺的上游，控制条件相对宽松，即生物负荷控制条件；而在下游，则需要更为严格的低生物负荷条件，在预过滤阶段，可能要求生物负荷低至 ~ 10 CFU/100mL。

 

控制生物负荷的条件应在污染控制策略（CCS）中进行定义，但这些条件可能取决于一些关键因素，包括连接设备所用材料的管理和质量，以及管理工艺暴露于周围环境时所需的密闭程度。

 

在管理密闭程度时，微生物学家和无菌保证领域的专家需要了解生产车间上存在的各种“密闭”状态，以支持 CCS 的开发，并就合理的风险缓解措施提供建议。如下表所示，工艺设备可以是完全密闭的、功能性密闭的（两种类型）或开放的。

 

 

开放连接暴露于环境中，在使用前未经过清洁、消毒或灭菌步骤，因此对工艺构成污染风险。细菌、酵母和霉菌是机会主义者，可能会在最意想不到的地方污染工艺。

 

因此，检查设备、工艺及用于连接的任何技术是第一步。识别是否可以对开放连接进行密闭处理，或确定其必须保持开放，然后结合最佳实践来改进连接方式则是下一步。

 

调查结果显示，污染的根本原因可能出现在开放连接期间，或在下游控制条件下对开放容器进行操作时。应尽量减少连接总数和为连接所需的管道总长度。如果连接必须保持开放，微生物学和生产部门必须合作，以确保在进行连接时正确管理无菌技术和行为。

 

无菌连接应尽量减少潜在的污染风险，而非达到无菌状态。

 

在管理开放连接时，需要考虑多个因素。在设置过程中，操作员应了解连接所处的远程环境，这有时可能会很具挑战性，例如在狭小的空间内。这需要对任务进行一些规划，以提前准备好材料、部件、器具和所需的防护装备。

 

确保放置材料的区域已清洁或可进行消毒非常重要。在安装前，需对管道或部件进行目视检查以确保质量，例如验证包装完整性、灭菌周期指示器，并确保管道末端的罩帽或防护罩已固定好。不锈钢桌或推车，甚至是辅助操作员，能帮助实现更好的无菌连接。为建立边界洁净，所有材料应保持无菌，所有表面应适当消毒。操作员还应考虑到可能需要淘汰掉落的加工材料，应携带备用的垫圈、夹具或管道组件。

 

一旦设置完成，操作员应准备执行连接。不同人对“最小、短暂或短时间”的定义不同，因此应以秒为单位计算实际的开放连接时间。

 

所谓的“无菌连接”是为了尽量减少潜在的污染风险，而不是达到无菌状态。

 

在进行连接过程中，处理这些材料时不应让它们接触地面、墙壁或操作员穿戴的防护服。最好使用新部件，而不是冒着污染配方或其他下游处理容器的风险。

 

无菌技术还要求不要直接接触垫圈、夹具系统、管道组件末端的表面，或在开放容器上方挥手。微生物学家的一条内部提示是使用灭菌材料/部件的外包装来处理或将部件安装到最终位置。开放连接不可能达到无菌状态，但这并不意味着可以随意处理。对污染控制的仔细考虑以及微生物学和生产部门之间的合作可以减少产品质量的风险。

 

 

参考资料：

1. European Commission. Volume 4 EU Guidelines for Good Manufacturing Practice for Medicinal Products for Human and Veterinary Use: Annex 1 Manufacture of Sterile Medicinal Products.The Rules Governing Medicinal Products in the European Union, 22 Aug. 2022, Brussels, C (2022) 5938 final.

2. United States Pharmacopeial Convention. Bioburden Control of Nonsterile Drug Substances and Products.United States Pharmacopeia, General Chapter <1115>, Dec. 2014.

3. Removal of Endotoxin from Protein in Pharmaceutical Processes. [Internet] American Pharmaceutical Review. 2016. [cited 2024June]. Available from: americanpharmaceuticalreview.com/Featured-Articles/190810-Removal-of-Endotoxin-from-Protein-in-Pharmaceutical-Processes/.

4. Jornitz MW, et al. Considerations in Sterile Filtration-Part II: The Sterilizing Filter and Its Organism Challenge, A Critique of Regulatory Standards. PDA Journal of Pharmaceutical Science and Technology, BioPhorum Operations Group (BPOG).

5. Bain D, et al. Microbial Monitoring for Biological Drug Substance Manufacturing: An Industry Perspective. PDA Journal of Pharmaceutical Science and Technology, vol. 69, no. 3, 2015, pp. 451-460. BioPhorum Operations Group (BPOG).

6. International Society for Pharmaceutical Engineering. Baseline Guide, Vol. 6: Biopharmaceutical Manufacturing Facilities. 3rd ed, ISPE, 2022.