液体制剂无菌过滤的研究

刘晶晶

【摘要】本文介绍液体制剂无菌过滤的历史；分析影响无菌过滤过程各个因素：生物负荷、压差、流速、温度、过滤时间；探讨实际工程设计中冗余设计与单个无菌过滤器设计的利弊；采取有效的解决措施，促进液体制剂无菌过滤体系的顺利开展。

【关键词】液体制剂；无菌过滤；研究

前言

无菌制剂的灭菌是整个产品在生产过程中的关键环节。对于热敏性程度比较高的液体制剂，由于不能进行热力灭菌而大多采用无菌过滤的方法进行微生物的滤除。在无菌过滤过程中，过滤器是工艺中最关键的组件之一，它和终端灭菌工艺中的灭菌釜同样重要，为最终产品提供无菌保障。因而，必须对过滤器进行验证，以确保其过滤效果的可持续和重现性。

1．无菌过滤的发展历史

无菌过滤的应用始于1918年，兴于上世纪30年代。彼时无菌过滤器既可用于产生无菌溶液也可用于降低内毒素至合理水平；在细菌截留性能方面，不能标准化或者真实的比对。换言之，过滤器生产厂家在不同条件的挑战实验下进行微生物测试，这些用于测试的微生物在不同的条件和不同的培养基上生长。统一标准的缺失导致过滤器的用户和监管部门很难确定无菌过滤器的标准。只有将微生物挑战实验标准化，过滤器性能的比对和分析才有意义。为了将微生物挑战实验标准化物制药工艺与设备研究。为了将微生物挑战实验标准化，必须规定如下条件：使用微生物的类型；微生物的生产条件和培养基的组成；挑战实验的条件；测试方法和取样方法；药物技术协会（HIMA）首次建立上述标准，随后发展成ASTM的标准F838-83，目前是ASTM的标准F838-05。过滤膜孔的大小仍然是截留细菌最重要的影响因素。真菌，一般直径为5~7^m，长约几毫米，非常容易去除。单细胞微生物直径大约0.5~2^m，非常难于去除。亚微观生物比如病毒和噬菌体，它们大小在0.04~1^m之间，更难于去除，更多微生物尺寸见表1。由于微生物的尺寸在不同生产阶段而有所不同，而且许多微生物大小都大于0.2^m，所以许多无菌过滤器的孔径设计在0.2pm（或者是0.22^m，这两种标称没有区别）。其次，细菌的电荷和表面吸附也是无菌过滤器截留细菌的原因之一。无菌过滤器等级的分类并不依据其实际物理孔径的大小，而是依据实际的细菌截留能力

2.液体制剂无菌

2.1过度依赖完整性检测

目前，完整性检测在滤膜的检验和过滤系统的验证中几乎被奉为法宝。FDA无菌工艺行业指南规定：“无菌过滤器获得无菌的药液”。而“前向流和起泡点试验，如果合理的采用，是可以考虑的两种完整性检测方法”。我国GM必须经过验证，确保其能重现性的滤除液体中的微生物，P及验证指南也都对完整性检测做了硬性规定。然而，通过完整性检测的过滤器并不一定就能生产出合格无菌滤液，因为过滤系统内部各因素间的影响是不确定的。研究发现，滤液本身会改变滤孔和（或）微生物大小，并且过滤工艺条件中水流的影响，尤其是压差，都可能会决定截留的总体效果。而相对不受微粒-滤孔大小关系影响的吸附或冲击捕获作用，也在微生物截留中起作用。滤液的离子强度和pH会改变滤膜和粒子表面的双电层，进而影响吸附。无菌滤液的取得是一个比我们想象中要更为复杂的过程，受各类因素的相互作用，即“孔隙与微生物关系；微生物和滤膜接触滤液后发生的改变；滤液属性对双电层和吸附效果的影响；过滤条件，尤其是水流条件能导致微生物吸附等。不难发现，完整性测试的作用已经不再具有先前所认为的直接指示微生物截留效果的可靠性，上述种种影响因素的考量，都使得无菌过滤不能仅仅依靠完整性测试来保证，除了滤膜的完整外，还需要其他的工艺保障措施”。

2.2滤膜质量均一性缺乏保障

大量数据资料和实践应用证明，大面积滤膜的生产不能保证滤膜孔径都能符合规定的要求。一般来说，大部分孔径比规定的要小，但也有少数大于规定值，因而出厂滤膜质量的控制尤为重要。《药品生产验证指南》认为：“过滤器的生产厂商一般都对每批产品抽样做常规的除菌试验”，“但如果生产厂商并未做过除菌试验，则使用前有必要做除菌试验。然而现实的情况是，国内微孔滤膜生产厂商很少能做到针对其所生产的每一批次的滤膜产品都进行抽样并做常规的除菌试验，因为其客户不单单针对药品生产商，还有其他行业的大量用户，各用户对滤膜的质量要求各异，并没有统一的客户要求来迫使滤膜生产商对各批产品进行有代表性的取样并做除菌试验以证明产品的均一性。这种情况下，滤膜厂商一般不提供详实可靠的验证资料证明每批产品质量的均一性，而只是提供完整性测试的检验标准供药品生产商用于生产前滤膜检验的参考。而对于药品生产商而言，在无菌过滤的实际生产中，一般很少能做到对每一批所购滤膜分别取样进行除菌试验（微生物截留试验）。这种一来，滤膜均一性就缺乏相应保障，从而使得无菌过滤工艺中的关键组件存在潜在的风险，有可能招致整批过滤药品失败。这也是为何目前许多企业在药液过滤后成品出现菌检不合格的主要原因之一。

3.液体制剂无菌过滤中问题的解决对策研究

3.1加强过滤前生物负荷量控制

由于现行的完整性检测方法及无菌微孔滤膜品质的特殊性，完整性检测结果的错误可能导致滤膜的浪费以及整个生产批次药品的报废。因而，滤膜最好是被看做无菌过滤工艺整体微生物控制过程中的一个关键因素，而非“无菌”的唯一保障。现行技术水平的限制，使得医药行业仍需依赖现有的检测体系，但“现在的情形不是呼吁对制剂进行更多的检测，而是对上游源头的生物负载进行更合理的管理”。因此，无菌过滤工艺验证应该在生物负荷量研究的基础上进行微生物分析确证。考虑到在生产实际过程中，如果对符合要求的滤器（膜）不正当使用，对过滤工艺其他因素的监控不严，依然会造成滤膜的浪费和过滤操作无效。所以，必须对工艺进行严密的控制，保证良好受控的生物负载，这样就可以使工艺达到仅仅靠过滤系统检测所无法达到的过滤水平级别。在考察孔径级别、完整性测试和截自动化技术在这个信息时代是一个重要的技术手段，因为它的原理可以应用在各个专业领域中，只要掌握自动化的核心技术就可以作用于各行业，所以电气工程的的发展前景离不开电气自动化技术的应用。作为我国现代化工业的代表之一，电气工程的发展状态呈现的是我们国家的科技能力、掌握先进技术手段的能力以及对追求科技进步发展核心技术的创新理念等。不断推进电气自动化技术对电气工程的发展是一种推动，也是对我国工业发展的推动，更是提升综合经济国力的有力保证。留之间的关系之后，不难发现过滤前加强滤液生物负荷量的控制是极其重要的。

3.2规范滤膜控制

毫无疑问，药品生产企业作为滤膜使用单位要对无菌过滤试验研究的各个方面负责。但是，由于滤膜使用的特殊性，滤膜使用单位不可能对每张滤膜逐一进行检测或验证。因此，使用企业在确定滤膜的生产企业之前，必须对滤膜生产企业的生产工艺、检测方法和质量管理体系进行全面深入的审核。通过审核，使用企业确定生产企业能始终如一地提供质量稳定的滤膜产品时才能确立供应关系。如前所述，由于技术与信息方面的不均衡，一般而言，药品生产企业或过滤器（膜）生产企业是没有能力单独完成针对具体产品过滤工艺的验证，必须进行协作才有可能完成这项工作。因此，当使用滤膜企业确立了滤膜生产企业之后，就必须和滤膜生产企业进行充分的协作，必须以合同的形式固定这种协作关系以及所要达到的工作目标。同时，我国药监部门对药用滤膜的生产和销售方面的监管还存在大量漏洞，应研究制定相关的规范，明确国内药用滤膜厂家与制药企业各自在确保药用滤膜质量和无菌过滤验证中的责任与义务，从而填补对这个领域的监管空白。在此基础上，无菌制剂生产所用的滤膜质量的均一性与稳定性才能得到基本的保证。药品生产企业在初次生产过滤前，必须结合目标药液对过滤器（滤膜）进行验证，包括化学相容性测试、析出物狈赋、完整性测试、微生物挑战性试验等，最后对整个过滤系统进行3批药品过滤的在线验证试验，确认过滤系统的有效性和重现性。之后，在正常过滤批次的生产中，则只进行过滤系统的完整性测试。其前提是必须保证所使用的同批次或不同批次滤膜的质量均一性，即具有相同的除菌效力。

结语

验证过程本身就是一个集技术、管理、法规于一体的，要求很高的工作。如果工艺过程比较复杂，那么这个工作难度就更大更艰巨。在无菌过滤验证过程中，涉及到的诸如此类的复杂过程就有相容性评估、微生物截留试验、析出物分析、完整性过程中的不少技术细节还在探索之中。因此，企业在做验证工作时，必须严格按照规定程序进行，并进行完整详细的记录，对这些记录要有充分的分析与评估，为进一步完善验证工作打好基础。

参考文献：

[1]陈永波.关于液体制剂无菌过滤的探析[J].科学时代.2011.12

[2]马泽民.浅谈无菌过滤的重要性[J].医学期刊.2016.04