轧盖工艺选择对多品种重组蛋白质药物无菌车间布局的影响.doc

摘 要研究背景：特宝生物公司拟采用模块化的布局理念，在一个复合的制剂车间中整合西林瓶注射液/冻干粉针和预充注射器注射液两条无菌生产线，为10个左右的重组蛋白质药物提供规范、高效、低成本的制剂生产车间。同时这些产品还要销往中国以外的亚洲、美洲、欧洲和非洲等地区，面临多个国家和地区的法规监管要求，因此需要依据最新的GMP发展趋势，按无菌风险和对产品质量影响程度，重点构思和梳理工艺布局，找到优化的方案，并对关键风险环节进行针对性处理。研究过程：通过法规评价和产品分析，找到影响车间布局的关键因素为产品特性和工艺流程。而对于紧凑型多生产线的布局，轧盖区域的选择和布局是欧盟和中国GMP法规关注的焦点之一。通过对3种典型布局的物料流程和人员流程以及无菌风险控制进行了分析，选择了比较严格的车间布局。对于影响无菌车间布局的轧盖工艺设计，采用了B级背景的层流保护的方案，设计了正压保护的捕尘系统，最大程度减少空间需求和投资和运行管理成本。研究结论：多品种重组蛋白质药物制剂生产车间两条无菌生产线的设计、安装和验证符合“质量源于设计”和“质量风险管理”等最新的GMP理念，投产后产能可以达到3000多万支的目标。关键词：重组蛋白质药物；无菌轧盖；RABS；正压捕尘系统The Choice of Sealing Machine and the Influence for the Aseptic Facilities Layout of Multi Recombinant Protein Drugs AbstractResearch Background: Amoytop Biotechcompany adopts modular concept to design the layout for an aseptic multi-products preparation facility, which integrates two aseptic filling lines for about ten recombinant protein drugs, including the vial injection/freeze-dried product and the prefilled syringe injection, into one facility, to provide a preparation workshop with compliance, high efficiency and low cost.As these products will be marketed to other regions, such as Asia, America, Europe and Africa, besides China, it is inevitable that the regulatory requirements of other countries and regions will be taken into consideration.On the basis of the latest cGMP requirement, according to the aseptic risk level and the impact to the products quality, Amoytop focuses on the design and arrangement of process layout, optimizes the scheme, and adopts the strategy aiming at the key risk elements.Research Process: Through the regulations evaluation and product analysis, the product characteristics and process are found to be the key factors which might influence workshop layout. For the compact production line layout, the selection and layout of aseptic sealing region is one of the concerns of European Union and Chinese GMP regulations. Through analyzing three typical layouts of the material flow, personnel flow and aseptic risk assessment, the relatively strict workshop layout is chosen.Considering the impact on the aseptic layout from sealing process, Amoytop uses the laminar air flow protecting scheme with grade B background, and designs the positive pressure protecting dust collecting system resulting in minimizing the space requirement, investment and operation management costs.Research Conclusion: The design, installation and qualification of the multi-recombinant protein drug preparation workshop comply to the latest cGMP concept, i.e. Quality by Design and Risk Management, thus it finally reaches targeting annual output for more than 30 million vials.Keywords: recombinant protein drug, aseptic sealing, RABS, positive pressure dust collecting system目 录第1章 引言11.1 研究背景11.2 项目情况和研究目标31.3 关键词4第2章 无菌制剂生产车间布局的影响因素分析52.1 GMP法规对无菌车间设计要求52.2无菌注射工艺制剂生产车间布局的考虑72.3重组蛋白质药物多品种无菌制剂生产车间布局的影响因素分析92.4 重组蛋白质药物多品种无菌制剂生产车间布局的挑战性因素12第3章 不同无菌车间的布局与轧盖工艺的挑战133.1 中国和欧盟GMP规范关于轧盖的观点133.2 轧盖工艺布局的设计与选择153.2.1 模式A： 轧盖跟配液等在同一非无菌区域内进行153.2.2 模式B：轧盖位于单独的轧盖区域163.2.3 模式C：轧盖位于无菌区域183.2.4 三种无菌车间布局模式与轧盖工艺选择20第4章 轧盖过程的环境控制244.1 轧盖产品保护244.2 传统捕尘系统254.3 FFU捕尘系统264.4 正压保护的FFU捕尘系统28第5章 轧盖设计主要实施结果的确认31第6章 研究结论35III第1章 引言1.1 研究背景上世纪80年代初，用重组DNA技术获取的第一个重组人胰岛素在美国上市以来，以细胞因子类为主的重组蛋白质药物在全球医药市场占据了很大的份额1；虽然经过将近30年的发展，但由于其在很多疾病治疗方面不可替代的作用，安全性和有效性得到实践检验，这些药物在全球药物市场的份额仍在不断扩大；同时近年不少专利药物陆续到期，为非原创企业在世界主要药物市场的合法“仿制”生产提供了机会2，到2015年之前，将有重组人生长激素、重组人胰岛素、重组人链激酶、重组人尿激酶、重组人组织纤溶酶原激活剂、重组人干扰素、重组人干扰素、重组人介素2、重组人红细胞生成素和重组人粒细胞刺激因子等十多种生物药物专利到期3。由于重组蛋白质药物研究周期长，无论是否原创，均需要进行临床试验，时间可长达6-18年4，造成药品的成本和价格居高不下。作为非原创的生物医药公司，如果希望在国际主流市场有所作为，除了保证药品的质量、安全性和有效性与原创药物相似或可比外，还必须控制药品的生产成本，将药品竞争从“品牌驱动”变为“价格驱动”5，这样才能在激烈的非专利药市场上占有一席之地。长期以来，原创重组蛋白质药物生产车间主要是以单品种生产为主，对于非原创生物技术公司，蛋白质药物多品种共线生产是未来降低成本的有效途径之一6。 近年来，随着基因工程发酵技术、细胞培养技术和蛋白质纯化手段的飞速提高，以及大多数重组蛋白类药物的低剂量、高活性的特征为重组蛋白质药物的多品种共线生产提供了技术可能。国际制药工程协会（ISPE）于2004年出版了第六卷基本指南生物制药设施，重点讨论了生物制品生产设施实行以品种转换和多品种同时生产为主要模式的设计、建造、验证结构框架，为这个课题提供了一个重要的技术参考指南7。该指南撰写团队来自于国际主要生物技术产品生产商、ISPE专家团队和美国FDA代表等，因而在业界和国际监管当局和具有较大的影响力，其基本思路代表了未来重组蛋白质药物生产设施的主要发展方向。欧盟从2005年开始，陆续颁布指南，为拟申请在欧洲进行非专利的“生物类似药”注册的企业提供法规支持8 9，目前已有胰岛素、生长激素、G-CSF等生物类似药指南发布10 11 12。厂家如果能够战胜挑战，成功设计出多品种生产的工艺设施，并通过有关国家的检查认证，就有可能以低成本、高质量、高效率实现跨越式飞速发展。厦门特宝生物工程股份有限公司是专业从事治疗性基因重组蛋白质药物的开发及产业化实施的高新技术企业，目前已有3个制品重组人粒细胞-巨噬细胞刺激因子（ 以下简称rhGM-CSF），重组人粒细胞刺激因子（以下简称rhG-CSF）和重组人白细胞介素（以下简称rhIL-11）在中国等8个国家上市销售。另有5个品种的生物类似药物重组人干扰素2a（以下简称rhIFN2a）、重组人干扰素2b（以下简称rhIFN2b）、重组人生长激素（以下简称rhGH）等处于临床研究开发阶段。而特宝生物除了正在开展多个重组蛋白质药物生物类似物（仿制药）的项目开发和临床研究外，还积极进行拥有自主知识产权的新药研发，并取得重要进展。目前，5个拥有全球自主知识产权的长效蛋白质药物Y型PEG化重组人干扰素2b（以下简称YPEG-rhIFN2b）、Y型PEG化重组人干扰素-2a（以下简称YPEG-rhIFN2a）、Y型PEG化重组人生长激素（以下简称YPEG-rhGH）、Y型PEG化重组人粒细胞集落因子（以下简称YPEG-rhG-CSF）、Y型PEG化重组人促红细胞生成素（以下简称YPEG-rhEPO完成新药临床申报并在中国和国际进行临床研究阶段。其中Y型PEG化重组人干扰素-2b预计在2015年可以在中国上市销售，之后到2020年前将陆续有8-10个重组蛋白质药物上市销售。为此，我公司在2004年开始启动治疗性重组蛋白质药物多品种生产车间的设计和技术标准讨论。经过多年的准备和反复论证及讨论，于2009年-2010年初完成了最终的相关设计工作，然后2010年到2011年进行了工程项目建设、设备安装和系统确认，并对目前上市的3个品种进行了技术转移、工艺验证、清洁验证和生产质量体系建立，于2012年9月通过国家食品和药品监督管理局的GMP检查认证，同时本车间还将承担今后10年内特宝生物拟上市新药生产规模的工艺确认以及上市后商业化生产的任务。本课题拟对治疗性重组蛋白质药物的西林瓶制剂生产车间布局以及重要影响因素进行探讨，最后以确认和验证的数据证明当初设计构思的合理性。1.2 项目情况和研究目标特宝生物重组蛋白质药物多品种制剂车间计划陆续生产10个左右的品种，包含两条的制剂生产线，一条是西林瓶生产线，可以生产注射液和冻干产品两种剂型，另一是条预充注射器的生产线，生产预充注射器注射液产品。西林瓶生产线和预充注射器生产线使用相互独立的空气净化系统、独立的设备和设施。该车间通过独立的空气净化系统分区和物料、人员的更衣屏障，可以保障两条生产线同时工作。再通过更换品种的生产方式，每条生产线可以生产8-10个品种，冻干批规模40,000支/批，西林瓶注射液规模可达100,000支/批，预注射器注射液生产规模80,000支/批，年产量在30,000万支以上。具体安排参见表1重组蛋白质药物多品种制剂生产规划表。表1 重组蛋白质药物多品种制剂生产规划表剂型涉及品种批规模生产批次年产量西林瓶冻干粉针剂rhGM-CSF,rhIL-11等3个品种4万50200万西林瓶注射液rhG-CSF,YPEG-rhIFN2b等10个品种10万1501500万预充注射器注射液rhG-CSF,YPEG-rhIFN2b等6个品种8万2502000万表1所列的产量规划说明：西林瓶冻干粉针剂生产周期为2天/批，连续生产，需要100天，另外安排50天进行设备维护保养、验证和校验等。西林瓶注射液生产周期为1天/批，连续生产，需要150天，另外安排50天进行设备维护保养、验证和校验等。为减少投资成本，提高生产效率，西林瓶冻干粉针剂和西林瓶注射液拟共线生产。所以两种剂型，一个安排150天，另一个安排200天，基本可以实现计划的批次数量。预充注射器生产线为单一注射液剂型，主要生产市场需求量较大的产品和附加值比较高的专利产品，无冻干步骤，所以生产效率可以大大提高，连续生产，1天/批，每年生产250天，预留100天进行维护保养、校验和验证等工作。根据上述测算，每年最多可以实现3700万支的产品生产，圆满完成3000万支的目标。因为该车间的产品投入情况是从2012年开始，到2020年逐步投入的，产能根据新产品注册批准情况逐步放大的，从开始投产到完全达到最高产能，前后持续8年时间。2012年完成GMP认证，2013年正式开始上市销售，第一年产量约在300万支，随后以30%左右的年均递增量逐步放大，到2015年长效干扰素上市时，产能预计将剧烈释放到1000万-1500万支之间。因此，对本车间的基本要求有以下几点：生产的产品为多品种治疗性重组蛋白质药物，均为非最终灭菌的无菌注射产品，要求工艺和设施能够最大程度实现全过程的无菌保障，并最大限度避免交叉污染。工艺设计和车间布局应有前瞻性，符合国际无菌制药发展的基本方向，基本满足欧盟、FDA和WHO等相关的规范。 本车间规划，应重点参考ICH（人用药品注册技术要求的国际协调会议）、FDA、EMEA、ISPE、PDA等陆续发布的关于生物制品质量研究、质量体系建设、工艺放大和验证、设施设备设计和生产管理的有关法规、技术指南和工业指南，并且强调从产品知识出发，运用“质量风险管理”和“质量源于设计”的策略13 14，逐步构建符合产品特性和生产质量目标的工艺流程。建成的重组蛋白质药物生产车间应做到“高质量、低成本和高效率”，只有这样，未来才能在激烈的国际竞争中占有一席之地。本文拟研究如何在公司规划的1000米2左右建筑面积上，合理规范设计出一条无菌西林瓶冻干/注射液生产线和一条无菌预充注射器生产线，并对影响车间布局的关键性因素轧盖工艺的设计，包括产品无菌保证、轧盖粒子控制、与上下游工艺的连接等，做出方案分析和评价，并选择一个合适的解决方案，最后，用验证数据对设计的工艺进行最终评价。 1.3 关键词重组蛋白质药物；无菌轧盖；RABS；正压捕尘系统第2章 无菌制剂生产车间布局的影响因素分析2.1 GMP法规对无菌车间设计要求按照欧盟无菌药品GMP，无菌药品生产的最基本要求是尽可能提高无菌保障程度，最大程度地避免微粒、热原质和微生物的污染风险15。由于非最终灭菌的无菌药品不能采取产品灭菌作为最后的无菌保障手段，因此产品的无菌特性实现是靠综合实施各种无菌工艺包括无菌环境控制实现的。我国药品生产质量管理规范（2010年修订）附录1对无菌药品生产各个操作步骤所需的洁净区定义了4个级别，如下表：表2 GMP附录1关于无菌生产工艺洁净级别的规定洁净级别非最终灭菌产品的无菌生产操作示例B级背景下的A级1.处于未完全密封状态下产品的操作和转运，如产品灌装（或灌封）、分装、压塞、轧盖等；2.灌装前无法除菌过滤的药液或产品的配制；3.直接接触药品的包装材料、器具灭菌后的装配以及处于未完全密封状态下的转运和存放；4.无菌原料药的粉碎、过筛、混合、分装。B级1.处于未完全密封状态下的产品置于完全密封容器内的转运；2直接接触药品的包装材料、器具灭菌后处于密闭容器内的转运和存放。C级1.灌装前可除菌过滤的药液或产品的配制；2.产品的过滤。D级直接接触药品的包装材料、器具的最终清洗、装配或包装、灭菌。表2中GMP附录1无菌药品关于无菌生产工艺洁净级别的具体要求如下：A级：高风险操作区，如灌装区、放置胶塞桶和与无菌制剂直接接触的敞口包装容器的区域及无菌装配或连接操作的区域，应当用单向流操作台（罩）维持该区的环境状态。单向流系统在其工作区域必须均匀送风，风速为0.36-0.54m/s（指导值）。B级：指无菌配制和灌装等高风险操作A级洁净区所处的背景区域。C级和D级：指无菌药品生产过程中重要程度较低操作步骤的洁净区。欧盟GMP(2008/11修订版)附录1无菌指南相关条款和上述中国新版GMP是一致的,第17条中列出了各级区内示例性生产操作。在美国FDA cGMP(2004年9月版)无菌药品生产指南第四节厂房和设施 B 洁净支持区域部分的条文中提到：在洁净支持环境中所执行操作的特性决定了该区域的级别16。FDA建议把直接毗邻无菌生产线的区域至少达到动态10000级(ISO 7)。制造商也可以定义该区域为1000级(ISO 6)或者维持整个灌装区为100级(ISO 5)。对于次关键区域例如设备清洗区，100000级(ISO8)是适当的设置。2.2无菌注射工艺制剂生产车间布局的考虑无菌生产车间由支持区域和无菌工艺核心区域组成，进行无菌药品的清洗、灭菌、配料、过滤、分装、无菌转运、冻干、轧盖等工艺操作，相关的配套操作如物料发放和称量、洁净车间卫生消毒、样品中间控制等，也需要进行合理安排。在设计无菌产品生产车间工艺布局图之前，首先要全面了解产品特性、工艺要求、法规指南和体系的质量标准，并把这些内容整合到用户需求当中17。在此过程中，应准备工艺流程图、物料需求和消耗表、工艺日程安排表、人员房间分配图 和相关的设备设施配套需求表。了解完这些因素后，首先要确定工艺核心区，即无菌产品、容器、包装物及其产品接触的表面直接暴露在环境条件下的区域，该区域的设计必须保证产品的无菌度要求。在确定无菌生产核心区中，产品流向、容器/包装物流向、操作人员和工艺设备是核心因素，它决定了车间工艺布局的基本内容。在产品流向中，要考虑产品在哪一点将变成“无菌”，产品如何进入无菌生产区域， 产品在哪一点将暴露在环境中，产品如何被装入其最后包装容器中，产品是如何离开无菌生产区的。对于容器/包装物的流向，要考虑容器/包装物需要怎样的清洗、灭菌、冷却、如何进入无菌生产区，最后如何放置在灌装机上的，其在灌装和密闭后是如何处理的。操作人是无菌区域最大的污染源，因此应明确其进入无菌区域的更衣程序，在无菌区域内的位置如何不会影响无菌操作，更重要的是在无菌工艺过程的哪一步可能干预产品，干预的延续时间/周期、类型是怎样的。对于工艺设备需要考虑怎样清洗、灭菌、冷却，如何进入无菌生产区，设备部件是否会产生较大的微粒，是否需要在无菌区内维护。而人员流程和物料流程是防止差错和混淆、避免污染和交叉污染的关键要素，对布局影响程度很大。除此之外，还应考虑物料供应、公用系统、人员办公和包装、储存等配套操作需求。综合完无菌车间设计所需要的因素之后，应尽量将这些因素用流程的方式展示出来，以便指导平面布局的设计。ISO14644系列洁净室及相关受控环境国际标准是洁净室设计、检测和运行、维护的权威指南，在国际制药行业和电子行业具有广泛的影响力，在其第4部分设施的设计、施工和启动中，提出按洁净洁别要求的高低，将高级别的区域套嵌在低级别的环境中，以便使污染风险降到最低18。综上，在布局设计时，应从产品性质和工艺要求出发，按照GMP 规范和企业自己的质量体系，设计出综合的工艺流程图。这样可以对整个项目的整体把握始终处于可控状态，无论思路和方案如何调整，总体方向始终不变。2.3重组蛋白质药物多品种无菌制剂生产车间布局的影响因素分析为了在1000米2左右建筑面积上设计出西林瓶和预充注射器两条无菌生产线，特宝生物在产品设计、工艺优化、设备选择、工艺模块化设计等方面，作出了许多具有前瞻性的工作，使这一目标逐步可以达到。 重组蛋白质药物的特点就是剂量较小，常常是微克级和毫克级，药物为20种氨基酸组成的柔性大分子，我们研发的药物分子量常在20KD-100KD之间，物理结构和化学性质和生物学活性不稳定，容易受外界影响。所以业内同行一般使用无菌冻干生产的方法，虽然对稳定性有帮助，但是，由于冻干机容量成本以及冻干周期所限，生产工艺相对复杂，无菌风险高，而且冻干周期较长，因此冻干机投资成本和生产周期经常是限制性因素。虽然我公司药物在早期开发的也是冻干制剂占了多数，但后期开发的药物，对产品稳定性和相容性进行了大量的研究，在处方配比上取得不少突破进展，基本摒弃了冻干制剂，大量采用无菌注射液剂型，摆脱了对冻干机的依赖，简化了生产流程，降低了无菌生产的复杂程度，提高了质量保证水平和生产效率。由表1可知，冻干品种只有rhGM-CSF、rhIL-11、rhGH 3个品种，规划最高产量200万支左右，其余皆为无菌注射液产品，规划最高产量达到3500万支，冻干制品比例只有6%左右。假设规划的药品如果有一半采用冻干制剂的方式，那么使用同样的生产设备在同样的空间和时间内，产量将下降40%左右。如果达到同样的产能，则冻干机数量需要扩大到目前的3倍以上，加上冻干机和自动进出料系统的投资成本、运行空间和清洁维护保养成本，远高于同等技术水平的分装机，产品各个方面的成本都会增加40-50%，而且工艺变复杂，风险和差错的可能也在提高。因此，虽然我们3个冻干制品的冻干生产中已经配套了目前最好的自动进出料工艺，但仍然在持续研究将这3个产品的溶液处方，而且rhGM-CSF、rhIL-11注射液处方已陆续研发出来，正在向SFDA申请剂型改变。 在工艺优化方面，我们一方面采用符合国际无菌药品发展趋势的严格无菌工艺，如双级过滤、人员和物料单向流、RABS系统保护等。另一方面，对固体物料的称量、配制，洁净服的清洗和灭菌等采取集中管理的方式，将其从无菌制剂生产车间剥离出去，专门成立了配制中心和洁净洗衣中心，不但为无菌制剂车间，而且也为上游的发酵多品种生产车间以及纯化多品种生产车间提供专门的服务和支持。这样，一方面大大简化了无菌工艺流程，避免了无菌车间处理固体粉末物料带来的交叉污染风险，另一方面，物料集中配制后进行无菌过滤处理，使用时直接稀释即可，很好地控制了最终药品配制中的微生物复载，工艺简化后减少了差错出现的可能。 对于无菌药品，人员是最大的污染源，因此尽可能运用新技术并采用自动化程度较高的新型设备，就可以减少洁净区内的人员数量，从而降低更衣和人员活动空间的需求。本车间两条生产线均采用国际一流的分装设备，西林瓶生产线带自动称量和剂量调节系统（IPC），产品从分装、加塞到冻干、冻干上下料和轧盖均为自动输送；轧盖完毕的产品也是通过自动传输装置进入下游的灯检、贴签工序，减少操作人员数量。无菌分装线和自动输送装置安装在RABS系统内，将无菌操作过程中的人员干预活动降低到最少。 在药品内包装材料及瓶塞盖的选择上，依据相容性结果选择不同的胶塞处方，但是瓶子、注射器和胶塞的物理尺寸各种产品一致，统一药品包装材料的物理规格，最大程度减少关键灌装生产线设备如洗瓶、分装和轧盖更换模具的可能性，有助于提高设备的稳定性。除了西林瓶分装机存在冻干半加塞和注射液全加塞两种胶塞模具外，没有任何其它模具需要更换。对于复杂的无菌操作来说，简单的工艺就意味着可靠、容易控制，风险较低，而且不同模具的储存空间需求最小。胶塞采用免洗塞，简化清洗的设备和空间，灭菌后使用即可。 按照欧盟和中国新GMP要求，采用无菌过滤工艺的无菌制品在最终配液时，“宜安装第二只已灭菌的除菌过滤器再次过滤药液，最终的除菌过滤滤器应当尽可能接近灌装点。” 19据此特宝根据产品性质，开发出了两次在线无菌过滤的工艺，产品可以做到边过滤边分装，缩短了无菌操作的工艺时限，降低了无菌风险，提高了生产效率和设备利用率。 由于本制剂车间拟生产10个左右的重组蛋白质药物，清洁验证和交叉污染的风险很大。为降低这个风险，我们采用非交叉的物料配制系统，即配液罐、过滤管道、过滤器、分装管道产品专用，分装机上采用蠕动泵分装技术，不同产品之间完全不交叉，彻底避免了交叉污染的风险，降低了清洁验证的挑战。对于后续的临床新药，正在开发一次性配制、过滤和分装技术，这样关键的容器管道清洁工作基本不随产品的增加而增加。虽然未来生产产量会数倍甚至十倍增加，但是辅助的清洁空间、清洁设备和清洁人员以及储存容器的空间，基本维持在目前水平。 简化工艺操作、降低工艺复杂度同时，还要考虑两条生产线的模块化设计。即两条生产线共用人员和物料入口，清洗区和储藏区共用，而生产区保持相对独立，配液灭菌和无菌分装均采用相对独立的空气净化系统。这样两条生产线由5个相对独立的区域（空气净化系统）构成，包括1）制剂洁净公共区域，主要负责人员和物料的进入和出去，容器具的清洗和消毒液配制等。2）西林瓶生产线的溶液配制、洗瓶合灭菌区，负责西林瓶生产线的生产准备；3）西林瓶的无菌分装和冻干区域，负责西林瓶产品包括冻干制剂和注射液的分装和加塞等；4） 预充注射器生产线的溶液配制和包材准备区，负责预充注射器生产线的生产准备；5）预充注射器无菌分装区域。在这些区域周围，还配套灯检、贴签和包装区域。公用支持区域如空调净化系统机房，也拟安排在周围。2.4 重组蛋白质药物多品种无菌制剂生产车间布局的挑战性因素经过工艺流程分析、人员和物料流程梳理，以及设备模块预测，按照上述理念，在1000米2左右建筑面积上是基本可以实现两条生产线的安排和布局的，而且可以井井有条。但是，当时遇到一个较大的挑战，如果处理不好，将给该布局带来重大影响，甚至还可能导致设计失败。欧盟EMEA在2008年2月24日对其GMP规范之附件1无菌药品的生产进行了修改，要求把轧盖作为无菌工艺处理，如果轧盖在无菌区外完成，则轧盖完成之前需要全程A级保护。按照欧盟GMP的观点，A级区操作背景应为B级。轧盖产尘，还应考虑局部排风。紧接着中国新版GMP专家版也向社会公布了，观点跟欧盟类似，并且还推荐使用专门的轧盖区域。因此，问题就产生了，如果使用专门的轧盖区域，则我们的多生产线布局在1000米2的建筑面积是绝对难以完成的，对整个项目的安排冲击甚大。经过反复讨论，并且研究了多种布局模式，我们还是准备将轧盖间安排在B级无菌区域，跟分装冻干间相邻， 共用物料和人员通道。这样，设计虽然简单，但对轧盖区域的避免交叉污染的设计和验证，提高到了一个非常战略的层次。下面将详细讨论轧盖工艺和无菌车间布局的相互影响。第3章 不同无菌车间的布局与轧盖工艺的挑战 无菌注射药品生产中，采用西林瓶、胶塞和铝盖的包材生产冻干制剂或注射液是一种普遍的工艺。考虑到无菌药品的风险，以及轧盖过程会产生碎屑和粒子，2008年欧盟对无菌药品生产的GMP进行了修改，此后2010年中国新版GMP 附录1无菌药品也对对轧盖工艺进行了专门的规定，要求设置单独的轧盖区域或独立的抽风装置。该规定不但成为新车间设计和验证需要重点考虑的问题， 也同样成为国内厂家新版GMP改造的难题之一。本章拟对常见的解决方案进行介绍，并针对我公司无菌生产线的实际情况，选择一种规范、简单、有效的解决方案。3.1 中国和欧盟GMP规范关于轧盖的观点中国和欧盟GMP规范对于轧盖工艺均有严格而具体的规定，具体见表3。表3中国和欧盟GMP规范关于轧盖的观点主要观点中国GMP附录1无菌药品 第十三条 无菌药品的生产操作环境，。B级背景下的A级：处于未完全密封(1)状态下产品的操作和转运，如产品灌装（或灌封）、分装、压塞、轧盖(2)等；注： （1）轧盖前产品视为处于未完全密封状态。（2）根据已压塞产品的密封性、轧盖设备的设计、铝盖的特性等因素，轧盖操作可选择在C级或D级背景下的A级送风环境中进行。A级送风环境应当至少符合A级区的静态要求。第三十五条 轧盖会产生大量微粒，应当设置单独的轧盖区域并设置适当的抽风装置。不单独设置轧盖区域的，应当能够证明轧盖操作对产品质量没有不利影响。欧盟GMP指南附录1：无菌药品的生产半加塞的冻干西林瓶在完全压塞之前应自始至终在A级环境保护下。由于西林瓶轧盖时设备会产生大量的非活性粒子，因此设备应位于单独的设备工位上，并有足够的抽风装置。轧盖既可以使用灭菌盖子采用无菌工艺，也可以在核心区外采用洁净工艺。当采用后一种方法时，西林瓶在离开无菌工艺区域之前应在A级条件下保护，之后压塞的瓶子也应在A级空气条件下保护，直到完成轧盖。在轧盖操作中采用RABS和隔离器，有助于保证需要的条件并将直接的人为干扰降到最小。中国GMP 和欧盟GMP关于轧盖的要求比较类似。第一，轧盖可能产尘（无菌粒子），需要有抽风等相应措施；第二，轧盖完成之前，产品无菌性存在风险，需要A级气流保护。但是两者还有一些细节差异，欧盟GMP 首先说轧盖工艺既可以在无菌核心区域进行，然后又说也可以在无菌区域外进行，按照欧盟的定义，无菌核心区域应为B级背景的A级环境；无菌区域外应该是C级或D级背景的区域。中国GMP没有很明确强调轧盖应在核心无菌区域进行，但是从第十三条解读，是允许的；而在第十三条明确了可在C级或D级背景下进行，在第三十五条更是首先强调了应当设置单独区域和抽风装置，其次才说没有独立区域的，应当证明轧盖操作对产品质量没有影响。中国GMP对轧盖环境的要求更加明确和具体，并且倾向于专门的C级或D级区域，但不反对在核心无菌区域进行。 因此，设计一个理想的无菌轧盖工艺，应从以下几方面进行考虑：轧盖区域的级别选择和布局，与上下游工艺的联系；轧盖产品的转运方式和无菌保护；轧盖产尘的控制，抽风装置的设计；轧盖过程的验证和监控。 另外，欧盟和FDA要求对轧盖工艺中胶塞未加和轧盖缺陷的瓶子进行监测和剔除，也是轧盖工艺需要考虑的问题之一，但不在本文论述。3.2 轧盖工艺布局的设计与选择对于非最终灭菌的无菌生产工艺布局和轧盖工艺布局，工业界通常有下列三 种布局解决方案模式。3.2.1 模式A： 轧盖跟配液等在同一非无菌区域内进行我们国家在2010新GMP实施之前的布局结构，基本可以归为此类。 图3 轧盖工艺和其它工艺共用非无菌区域如图3所示，该车间的布局是配液、灭菌、轧盖均在一个C级（万级）区域，洗瓶、洗塞在另一个独立的D级区域，分装和冻干等无菌区域崁套在C级区域内。洗衣间开口于洁净更衣缓冲间，铝盖在普通区域清洗和灭菌。物料有称量和备料间，废弃物均有独立的出口。本车间建筑面积约880米2，可以安排一条分装线和两台15米2左右的冻干机。工艺布局基本合理，但仍有不少可以优化和改进的空间。1） 容器、铝盖等清洗和灭菌区域分散，设备利用率偏低，空间、空调、电力等公共配套资源消耗量大。而且铝盖在普通区域清洗灭菌，与其它物料的清洗级别不配套。而更衣程序过于琐碎没有效率，各个更衣间面积偏小，也会影响更衣效率。2） 称炭设置在洁净生产区，该操作容易产尘而又难以处理得很完美；尽管有前室缓冲，也可能给空调净化系统和洁净区其它操作带来交叉污染。3） 洗衣间开口于更衣缓冲间，可能会刚完成更衣的人员带来潜在的污染，开口于C级走廊可能更好。4） 洗瓶洗塞间和无菌灌装间面积明显偏大，尤其灌装间，虽然很长，但关键流程不够优化，无菌操作人员入口、无菌过滤物料入口、灭菌物料入口和冻干完毕的产品出口，均集中于一端，容易交叉和相互干扰，空间利用率低，物料在灌装间内的流向明显不合理。5） 轧盖间设置在C级区域，产品是通过传递窗手工递出灌封间的，无菌传递过程存在较大的风险。3.2.2 模式B：轧盖位于单独的轧盖区域这一模式为中国新GMP（2010年修订）所推荐。 图4 轧盖工艺位于单独的轧盖区域20如图4所示，该车间的布局分为瓶塞清洗区、配料清洗区、灌封冻干区和轧盖区，非常符合新版GMP所推荐的布局，分装和冻干区域为相对独立的B级区域内，没有崁套在其它洁净区域内。而配料区、轧盖区为C级（万级）区域，洗瓶塞为D级区域；洗衣间设置在器具清洗间内。配料有称量和备料间，B级废弃物有独立的出口。该车间建筑面积900多米2，可以布置两台15米2的冻干机。该布局相比上一个模式，在很多方面都更为合理，优点包括：1） 单一西林瓶生产线，安排 4个功能区域，瓶塞清洗和灭菌、配料和无菌过滤、轧盖分别有独立的人员和物料流程，如果管理得当，可以有效避免交叉污染。2） 无菌分装区域有独立的人员进入通道，进入更衣和离开更衣分开，有助于该区域无菌更衣的环境控制，避免交叉污染。3） 灌装冻干间内的物料入口、人员人口、产品出口设置比较符合工艺顺序，位置没有相互干扰和妨碍，有助于无菌环境的维护和保持。4） 一条清洗、烘烤和联动灌装生产线对应两台冻干机，可以相应提高生产效率。西林瓶和胶塞清洗间、分装冻干间的面积相对优化，布局的空间利用率提高了不少。5） 无菌区域设计了专门的B级使用后待洗物品缓冲间，并用传递窗与C级清洗灭菌间连接，可以避免使用后物品与灭菌未使用物品之间的交叉和混淆，并有助于无菌工艺控制。6） 物料配制过滤、容器具清洗灭菌、西林瓶胶塞清洗和烘烤等上游工艺位于车间左侧，分装和冻干等无菌核心工艺位于车间的中央，分装和冻干操作可以从洁净区外走廊观察到，符合无菌药GMP规范。轧盖、灯检和包装等下游工艺位于车间右侧，整个布局协调、合理、美观。但不等于该布局完美无缺，仍然有需要关注的地方：1） 称量、称碳、浓配在C级区，跟配料和无菌过滤相连，虽然可以提高生产效率，因为活性炭为极其细微轻质的物料，称量和配料过程极易产尘，难以控制，因此对配料和无菌过滤操作和净化空调系统的运行可能有潜在的不利影响；并且称炭等污染较大的房间不像前一个布局模式，有缓冲室隔离，潜在的污染风险更大。2） 洗衣间位于C级配料区域，D级洗瓶塞区域和C级轧盖区域的穿过的脏衣服衣服，尤其是轧盖间的洁净服，都要进入该区域清洗，可能会给配料区域带来潜在的微生物和微粒污染。这种污染风险导致设置4个区域的目的受到较大的挑战。3） 三个区域都有对非洁净区域的人员和物料通道，洁净区和非洁净区的开口过多，带来很多管理、验证和监控的工作负担，大大提高了系统运行成本。4） 轧盖间设置在C级区域，产品从灌装机到冻干机手工转运，冻干压塞后也是通过手工上盘转运到轧盖间的，无菌传递过程存在较大的风险；虽然层流小车可以解决一些风险问题，但是转运效率会受到影响。3.2.3 模式C：轧盖位于无菌区域这一模式跟欧盟GMP的要求符合度更高一些，中国新GMP（2010年修订）有条件支持，对轧盖间本身的设计和验证要求相比前面两种布局要严格很多。图5 轧盖工艺位于无菌区域（B级背景）如图5所示，该车间的布局分为两大洁净生产操作区域。瓶塞清洗灭菌、容器清洗灭菌、配料和无菌过滤、洁净衣服清洗灭菌均在同一个C级区域。而无菌灌封冻干和轧盖区均在无菌区域（背景B级），B级区域更衣入口崁套C级洁净区域内。该车间建筑面积约1700多米2，可以布置三台20米2的冻干机。在人员流程和物料流程，以及无菌工艺控制方面，该布局相比上两个模式合理很多，优点包括：1） 生产车间只有2个洁净较大功能区域，洗瓶、配料、准备、分装、冻干等各个洁净房间利用率很高，空气净化系统相对投资成本比前两个方案会降低很多。2） 洁净区只有一套对非洁净区的人员和物料入口，B级区域更衣入口崁套C级洁净区域内，无论C级区域还是B级区域，均带有回更系统，跟进入的更衣分开，更衣程序规范、严格，非常容易有效地避免更衣程序的交叉污染。3） 衣服清洗灭菌间的设计非常具有想象力，既保证了无菌衣服的灭菌可靠性，又方便了C级的衣服清洗，同时不对C级操作造成影响。缓冲走廊的大小以及C级工艺操作入口位置，均适当、合理。4） 关键无菌房间如灌装冻干间，虽然很大，但是房间面积和形状跟设备布局、工艺流程非常协调，没有多余的未利用空间。并且物料入口、人员人口、产品出口设置比较符合工艺顺序，位置没有相互干扰和妨碍，非常有助于无菌环境的维护和保持。5） 无菌药品从分装机到冻干机，包括冻干上下料以及冻干后转运到轧盖车间，均采用自动转运系统，并带RABS系统保护，产品的转运效率和无菌保障程度比前两种模式有着根本的区别。6） 轧盖间位于B级无菌区，和分装间相邻，共用人员和物料进出路径。节省了大量的空间，相应地，对轧盖设施的设计和验证也提出了很高的要求。7） 一条清洗、烘烤和联动灌装、轧盖生产线对应三台冻干机，加之采用自动进出料系统，可以相应极大地提高生产效率。8） 物料配制过滤、容器具清洗灭菌、西林瓶胶塞清洗和烘烤等上游工艺的安排与分装和冻干、轧盖等无菌核心工艺的连接非常流畅，分装和冻干操作可以从洁净区外走廊观察到，符合无菌药GMP规范。轧盖、灯检和包装等下游工艺位于车间右侧，整个布局协调、合理、美观。3.2.4 三种无菌车间布局模式与轧盖工艺选择这三种布局形式基本上涵盖了目前大部分无菌药品生产车间的布局，各有优缺点，具体总结如表4。厂家需要根据产品特点、工艺要求和质量体系等进行选择，并需要配套相应的管理制度。表4三种无菌布局模式与轧盖工艺的比较表模式特点优点缺点模式A 轧盖跟配液等在同一非无菌区域内进行，背景为C、D级 不单独设置区域，节省空间和投资，运行管理成本较低。 如果是旧车间改造，可以因地制宜，不对布局做出重大调整即可完成符合新版GMP的改造。 跟其它非无菌区域共用人员和物料通道，操作空间。轧盖过程产生的粒子如控制不当，可能影响其他操作。 铝盖如果灭菌，无菌转移工艺具有一定的风险。模式B轧盖位于单独的轧盖区域，背景为C、D级 单独区域，对其他工艺基本无影响。 一般适用于新建车间 需要的空间和 投资成本较大，运行费用高。 模式C 轧盖位于跟分装共同位于无菌区域，背景为B级 无菌风险相对容易控制，产品无菌保障程度更高。 所需空间较小，建造和运行成本比较低。 轧盖过程产生的粒子需要有效的捕尘，才不会对其它工艺产生影响。 设计和验证较为复杂，需要考虑的因素较多。无菌药品生产应该采用更高的标准，尽量降低质量风险；而考虑到产品上市后的市场竞争压力，运行成本应该尽量控制。比较表3的三种模式，模式A虽然投资和运行成本最低，但是无菌风险较高，需要更加严格的管理成本；在模式B中，虽然风险较低，因为轧盖单独一个区域，因此投资和运行成本较高，需要产品有较大的附加值才能具有竞争力；在模式C中，轧盖房间位于B级区域，无菌风险最易控制，和分装共享无菌区域，而且相对模式A，不会显著增加投资和运行成本，如果能较好控制轧盖过程产生的粒子， 应是一个相对理想的选择。3.3 重组蛋白质药物多品种无菌制剂生产车间的布局考虑到我公司项目为新建生产车间，场地面积并不宽裕。而产品为多品种的重组蛋白质药物，种类较多，并需要生产冻干粉针、西林瓶注射液和预充注射器注射液3种剂型，均为无菌注射药品，无菌风险控制要求较高。因此，在工艺、人员、物料和轧盖工艺布局上，采取和模式C类似的设计理念，见图6。图6重组蛋白质药物多品种无菌制剂生产车间的布局如图6所示，我公司新建多品种重组蛋白质药物无菌车间包括西林瓶冻干/ 水针生产线和预灌封注射器生产线。洁净车间面积约650米2，建筑面积约1000米2。主要用于西林瓶无菌生产线（含冻干）和预灌封注射器无菌生产线的治疗性重组蛋白药物制剂生产。其主要的特点是简化的工艺、模块化设计和严格的人员物料流程，以及可靠的产品无菌保证。简述如下：1）制剂车间设计为相对独立的5个区域：制剂公共区域、西林瓶生产准备区域、预充式注射器生产准备区域以C级区域为主，西林瓶无菌生产线（含冻干）和预充式注射器无菌生产线等高风险区域是B级背景和RABS层流系统。每个区单独设置一套空气净化系统，相互之间互不影响，可满足两条生产线同时各生产1个品种，提高生产的效率和灵活性。2）为减少生产区域的外界污染风险，各个净化区域均通过制剂公共区域的公用洁净走廊进入，然后通过洁净走廊上设置的独立人员入口，进入各个生产区域。两个无菌分装的A/B区域，套崁在C 级洁净区内，人员进入和离开通道分开。公共区域和生产区域的人员进入和离开通道也分开。除公共区外，无论B级或C级生产区，均穿两层无菌衣，对人员的防护更到位，最大程度避免人员进出时的交叉污染6）各个区域所使用的物料均通过制剂公共区域的物料通道进入，减少非洁净区物料入口过多带来的污染风险。物料在物料入口的发料间内称量或计量，按批发放，物料称量或计量完毕后应进行独立的二次复核，才能进入生产区域使用。7）物料转运遵循单向原则，不同清洁状态的物料传递路线应分开。使用完毕的设备或容器具经专用的污物气闸传递到清洗区清洗。重复使用的设备或容器等，应经过清洁或灭菌后方能通过气闸转运到储存区暂存，或转运到生产线继续使用。8）各个区域