水痘疫苗原液培养技术与生产车间工艺布局设计要点探讨-李红-图..doc

精品文档G ongcheng Shej i yu Zhuangbei 工程设计与装备 水痘疫苗原液培养技术与生产车间工艺 布局设计要点探讨李 红 杨 勇 高 灿(中国航空规划设计研究总院有限公司, 北京 100120摘 要:首先介绍了水痘疫苗原液生产工艺流程, 然后对应用细胞工厂的水痘疫苗原液生产工艺进行分析 和研究, 并与传统的转瓶生产工艺进行对比, 在此基础上分析了水痘疫苗原液生产车间工艺布局设计要点 。 关键词:水痘疫苗; 细胞工厂; 转瓶; 培养技术; 工艺布局; 设计要点0引言水痘是一种急性 、 高传染性的病毒性疾病, 在 全世界范围内都有传播 。 水痘疫苗主要用于接种年 龄为 12月龄以上的水痘易感者, 免疫接种后, 可刺 激机体产生抗水痘带状疱疹病毒的免疫力, 用于预 防水痘 。传统水痘疫苗原液细胞培养和接种后培养使 用转瓶工艺, 先进的培养技术使用细胞工厂 (Cell Factory , 细胞工厂技术是当今世界在病毒性疫苗 培养阶段最前沿的实用技术, 国外细胞工厂培养技 术已经是非常成熟和普遍的体外大量培养细胞的 技术 。 在国内, 由于细胞工厂研发阶段起步较晚, 现 在运用较少, 但由于其操作方式安全便捷, 占用空 间较少, 可控性好, 细胞工厂已被越来越多的国内 生产及科研用户接受 。 当前, 许多疫苗生产企业非 常重视疫苗工艺的技术革新, 将细胞工厂生产疫苗 技术列入企业的重要研究课题, 细胞工厂的应用会 越来越广泛, 并将在未来迅速成为较成熟的新一代 细胞培养技术, 而被广大疫苗生产企业应用于疫苗 的生产领域 。水痘疫苗作为减毒活疫苗的一种, 具有代表 性, 减毒活疫苗的工艺流程有其相似性 。 为了能将 水痘疫苗的设计成果应用于其他相似的产品, 笔者 根据该疫苗原液的工艺流程, 对基于细胞工厂的水 痘疫苗生产车间工艺设计进行研究 。1水痘疫苗生产工艺分析1.1水痘疫苗简介目前在世界各地广泛使用的水痘疫苗均为减 毒活疫苗, 其生产用毒种均是 1983年被世界卫生组 织推荐的 V -Oka 疫苗株 。1.2生产工艺流程分析水痘疫苗系采用国际通用的水痘病毒 Oka 减毒 株, 经二倍体细胞培养制成, 经培养 、 收获原液, 然 后合并, 加入适量稳定剂再经冻干而成 。水痘疫苗的生产工艺流程主要分为两个阶段:原液制备阶段和制剂阶段 。 以下为原液制备阶段生 产工艺流程简述及生产工艺流程图示意 。1.2.1生产工艺流程简述水痘减毒活疫苗原液是用水痘病毒减毒株接 种工作细胞, 经细胞复苏 、 培养 、 收获病毒液, 迅速 冷却降温保存 。主要生产工序包括:细胞复苏 、 细胞操作 、 病毒 接种培养 、 洗换 、 原液制备 、 降温保存等工序 。47机电信息 2016年第 11期总第 473期制药装备2016年 4月 第 4辑 1.2.2生产工艺流程图生产工艺流程如图 1所示 。根据 中华人民共和国药典 (2010年版 第三 部通则附录中常用生物制品生产用菌毒种危害程 度分类, 水痘减毒活疫苗使用的 Oka 株可分为四类 。 所以, 在工艺设计时应该按照相应的生物安全要求 进行设计 。2细胞工厂培养技术与转瓶培养技术的比较我国作为世界人口大国之一,疫苗产品在我国 的使用增长迅速, 这促使疫苗生产企业不断加大疫 苗生产种类和产量, 虽然我国企业生产的疫苗种类 和数量与世界先进国家差距较小, 但生产工艺相对 落后 。2.1转瓶培养技术一般的疫苗生产企业均采用转瓶培养技术, 转 瓶技术为传统的贴壁细胞培养技术, 细胞接种在旋转的圆筒形培养器 (转瓶 中, 培养过程中转瓶不断 旋转, 使细胞交替接触培养液和空气 。2.1.1转瓶培养技术的优点(1 这种工艺不仅能培养动物细胞如鸡胚成纤 维细胞 、 牛肾细胞等多种元代细胞, 还能培养人二 倍体细胞 、 Vero 细胞等多种传代细胞,符合大部分 疫苗品种的需要;(2 转瓶培养投资少, 技术成熟, 增加疫苗产量只需简单增加转瓶数量即可, 因此, 深受广大疫苗 生产企业青睐 。 2.1.2转瓶培养技术的缺点(1 每一个转瓶都是一个独立的细胞培养单 元, 细胞的质量会影响病毒产量, 导致每瓶疫苗滴 度都会有所不同, 使得疫苗批间差异大;(2 由于转瓶培养须配合专用的转瓶机 (图 2 才能实现, 因此增加产量后不仅使得劳动强度增 大, 还会占用更多厂房放置转瓶机 。正是因为其存在的这些缺点, 使得转瓶培养技图1 水痘疫苗原液生产工艺流程图工程设计与装备 G ongcheng Shej i yu Zhuangbei48机电信息 2016年第 11期总第 473期 G ongcheng Shej i yu Zhuangbei 工程设计与装备 图2转瓶机术对疫苗产量的扩大和疫苗质量的提高形成了严 重制约, 导致难以形成产业化或规模化生产 。2.2细胞工厂培养技术细胞工厂培养技术在国外已有 30多年的应用 历史, 而近十来年才在中国开始逐渐应用 。 细胞工 厂作为一种设备, 是一种设计精巧的细胞培养装 置 。 水痘疫苗生产采用细胞工厂设备对工艺和设计 的优化主要体现在:2.2.1降低批间差异细胞工厂的应用使疫苗生产规模放大变得简 单易行, 特有的专利设计能有效地保证操作的无菌 性, 最大限度地降低批间差异, 实现操作规程化 。美国塞莫飞公司生产的 NUNC 细胞工厂是目 前应用较多的细胞工厂系统, 可实现疫苗的工业规 模生产, 提供 1、 2、 5、 10和 40层的规格 。 同时, 与 NUNC 的细胞工厂自动化操作设备结合使用, 可全 面实现细胞培养的自动化, 从而大大地降低劳动强 度和密集度, 快速替代传统的转瓶培养技术, 实现 大规模的细胞培养 。 图 3为 1、 2、 5、 10和 40层规格的 细胞工厂 。2.2.2节约培养空间细胞工厂有多层培养面, 在有限的空间内最大 限度地利用了培养表面, 从而节省了大量的厂房空 间 。 以我院的设计经验为例, 14m 2的细胞工厂培养 间产能相当于 120m 2转瓶工艺培养间 。细胞工厂材质为符合 “ 美国药典 ” 规定的聚苯 乙烯, 采用静止培养方式, 培养表面经特殊处理, 大 大提高了细胞的吸附性 。 因细胞工厂培养面积相对 较大, 可以节约操作时间和培养区域空间 。 2.2.3设计思路优化由于使用细胞工厂后培养和操作空间的减少, 相同功能房间减少, 因而缩减了很多走廊, 相连工 序之间的衔接也更加直接 。 比如, 细胞操作完成后 到病毒操作, 原设计需要从细胞操作间到本区走 廊, 到病毒区走廊, 再到病毒操作间, 现在只需要直 接从细胞操作间通过传递窗递到病毒操作间即可, 缩短了产品的运输距离, 有效降低了污染风险 。所以, 有必要进行基于细胞工厂的水痘疫苗原 液生产车间工艺的研究, 优化以后的工作方法 。3工艺布局设计要点 药 品 生 产 质 量 管 理 规 范 (2010年 修 订 图31、 2、 5、 10和40层规格的细胞工厂49(GMP 第四十六条明确指出:“ 为降低污染和交叉 污染的风险, 厂房 、 生产设施和设备应当根据所生 产药品的特性 、 工艺流程及相应洁净度级别要求合 理设计 、 布局和使用 。”考虑到生物安全性 、 细胞的生长特点和易受外 界微生物污染, 要求在设计上保证操作无菌, 且过 程中对温湿度的精确控制对收率影响很大等因素, 根据我院多年保证全过程生产的经验, 笔者总结出 以下要点:3.1恒温室的设计恒温室是利用细胞工厂进行细胞传代培养和 扩大培养的房间, 是确定生产规模的瓶颈之处 。 所 以, 恒温室的面积对设计至关重要, 既要满足生产 要求, 又不能浪费 (该区属于 B 级区, 运行成本很高 。 根据不同型号细胞工厂的尺寸, 结合甲方的生 产安排, 同时培养几批次的产品, 计算出恒温室的 面积 。 设计时, B 级区尽可能方正, 长宽比例适宜布 置回风道, 以保证将来运行时 B 级的洁净度要求 。 3.2有毒区的设计病毒操作模块和细胞操作模块是原液阶段最 核心的两个模块, 病毒操作模块较后者更为特殊 。 病毒区的活毒外泄会产生严重的生物安全问题, 因 此在工艺布置时应设置一整套污物处理措施 。 (1 病毒区的所有废弃物须经过高压蒸汽灭菌 或化学消毒后方可运出处理;(2 病毒区的排水经灭活罐灭菌处理后方可排 入厂区污水处理站;(3 排风需要经过高效过滤器处理后才可排出;(4 为了防止有毒区的微粒扩散到其他区域, 形成污染, 病毒操作区相对于其他相邻区域应该是 负压, 但是同时也要保证该区域的 B 级环境, 所以调 节压差时要注意;(5 因为有毒区的给水系统不能与其他区域共 用, 考虑到投资使用比, 一般该区不做给水点, 少量 用水从物流通道运入 。3.3单独的 B 级公共区器具统一清洗灭菌后通过 B 级公共走廊分别递 给两个核心区 。(1 病毒区器具不通过细胞区传递, 既为了减 少细胞活性对病毒区的影响, 又避免对细胞操作区 B 级环境的影响;(2 除菌过滤后的培养液和缓冲液在 B 级区统 一存放, 保证了不同批次的产品质量;(3 考虑到公共走廊也是 B 级环境, 为了保持 B 级环境的洁净, 细胞操作区和病毒操作区的人员不 适合通过 B 级公共区进入;(4 部分培养液需要在 28 存放, 所以该区 域包括一个 28 洁净冷库, 设计时需注意 。 3.4配液间配液间为细胞操作和病毒操作配制培养液和 缓冲液, 使用细胞工厂后, 配液量相比转瓶工艺明 显减少, 所以应用细胞工厂后移液不需要管道, 配 置好的溶液除菌过滤后接至桶中存放 、 转移 、 使用, 与以往相比, 可省去大量溶液输送管道, 也省去了 这些管道的清洗灭菌工艺 。 配液罐的清洗依然使用 CIP , 就近布置即可 。4结语本文通过对基于细胞工厂的水痘疫苗生产工 艺的研究, 结合细胞工厂的新工艺, 在综合考虑生 物安全 、 产品质量 、 经济效益的基础上, 提取出四个 工艺布局设计要点, 体现了水痘疫苗原液生产环节 的核心工艺和核心设计理念 。 通过采用这些理念进 行工艺布置, 使工艺设计能够更好地满足 GMP 的要 求, 提高设计质量和效率, 最大工程设计与装备 G ongcheng Shej i yu Zhuangbei(下转第 59页 50制药装备 2016年 4月 第 4辑机电信息 2016年第 11期总第 473期 (上接第 38页(上接第 50页 食品工业科技,2006, 27(2 :193-195. 20郭晓蕾, 朱思潮, 翟旭峰, 等.硫酸蒽酮法与硫酸苯酚法测定灵芝多糖含量比较J.中华中医药 学刊, 2010, 28(9 :2000-2002.21张青, 潘英, 童本定.3, 5-二硝基水杨酸法测定灵芝多糖的含量J.中国老年保健医学, 2013, 11(5 :7-9.22杨静文, 郑洁虹, 马乃良.灵芝多糖检测鉴定方法J.现代食品科技, 2010, 26(7 :739-741. 23赵阳楠, 常继东.苯酚硫酸法和间接碘量法测定灵芝多糖含量比较J.食用 菌, 2007, 29(3 :58-59.24宋莉, 师俊玲.灵芝多糖结构分析方法研究进展J.安徽农业科学, 2012, 40(10 :6177-6179. 25钱夕惠.薄层色谱法分析灵芝多糖中的单糖组成J.中国现代药物应用, 2013, 7(18 :13-14. 26何晋浙, 邵平, 倪慧东, 等.灵芝多糖结构及其组成研究J.光谱学 与光谱分析, 2010, 30(1 :123-127.收稿日期:2016-02-01作者简介:郑丹婷 (1995 , 女, 吉林长春人, 研究方 向:制药工程与技术 。通讯作者:韩伟 (1968 , 男, 江苏扬州人, 博士, 教授, 主要从事中药制药工程 、 药物分离工程的研究 。程度地降低甲方的建设成本和运营成本 。 希望本次 研究成果能够为以后类似工艺布置提供参考和借 鉴 。参考文献1张 延 龄 , 张 晖 . 疫 苗 学 M. 北 京 :科 学 出 版 社 ,2004.2国家药典委员会.中华人民共和国药典 (2010年版三部 M.北京:中国医药科技出版社, 2012.3卫生部令第79号.药品生产质量管理规范 (2010年修订 S, 2011.421CFR Parts 210&211(美国药品GMP S.收稿日期 :2016-02-01作 者 简 介 :李红(1984 , 女, 陕西府谷人, 工程师, 主 要从事制药工艺设计工作 。用干净软布揩干净, 防止锈蚀损坏 。 5结语泡罩包装机已广泛应用于药品包装中,其正确 使用和维护将直接影响药品生产质量和效率 。 文章 分析了泡罩包装机使用与维护的注意要点, 以期对 泡罩包装设备更好的应用有一定的促进作用 。参考文献1中国百科网.泡罩包装机的工艺流程EB/OL ./t/9791/2014/111