冻干产品的质量管理与风险控制武汉生物制品研究所杨晓明1031

冻干产品的质量管理

与风险控制杨晓明中国生物技术集团公司武汉生物制品研究所武汉生物制品研究所简介

武汉生物制品研究所创立于1950年，现隶属中国生物技术集团公司，是国家医学微生物学、免疫学、细胞工程、基因工程的主要研究机构和生产人用生物制品的大型高新技术企业，是国家第一批博士、硕士学位授予点，也是中南地区方案免疫指导中心及全国6个主要生物制品生产基地之一。武汉生物所冻干优势1.参与设计国产第一台冻干机〔1951〕2.国内最早进行了生物制品冻干〔1953〕3.经过长期的实践摸索，总结了适合疫苗冻干的曲线，培养了大批冻干技术人才4.一流厂房硬件设施冷冻枯燥简介冷冻枯燥技术是指将水溶液在低温下冻结，而后在真空状态下将其中的水分不经过液体状态而直接升华，这样枯燥后的物质，其物理、化学和形状根本不变，有效成分损失小，复水性好，密封保存周期长。冻干制品的优点1.与粉末灌装制品相比，无菌处理简单；2.延长了制品的保存期3.产品复溶简单，方便运输和保存冻干制品的缺点1.产品生产周期延长；2.复溶必须使用无菌稀释液；3.设备的前期投入和后期运行维护本钱较高；评价冻干制品质量的要素1.制品水分2.制品外观3.冻干过程的效价损失4.制品溶解度评价冻干制品质量的要素1.制品水分：冻干机性能；胶塞的处理；解析枯燥的控制时间范围和制品的解析枯燥温度是影响水分的主要因素。评价冻干制品质量的要素2.制品外观：冻干制品外观与所执行的冻干曲线有很大关系。评价冻干制品质量的要素3.冻干过程的效价损失：与分装时间、制品预冻、第二阶段保温温度、冻干周期评价冻干制品质量的要素4.溶解度：溶解度包括：溶解速率和溶解后溶液澄清度。

与制品保护剂的选择、降温速率有关。不同溶解度比照冻干过程简介预冻一次枯燥二次枯燥冻干曲线相关参数

预冻速率预冻温度预冻时间冷凝器温度抽真空时间真空度报警限制品温度产品加热的最高许可温度

······制品相关的参数制品的冷冻参数有过冷度、共晶温度、冻结温度、结晶度。制品的升华参数有崩解温度、共熔点、玻璃化转变温度。制品冷冻相关参数过冷度制品冷冻相关参数冻结温度：产品冻结时会有一个从粥状到固化的过程。所以我们会看到制品有一个尖状突起，这是产品固化时体积膨胀对粥状冰挤压的结果。在产品完全固化〔刚性〕时的温度是冻结温度。制品冷冻相关参数结晶度：

制品升华相关参数崩解温度(Tc)通过Lyostat2观察产品在枯燥过程中变形或坍塌温度。

崩解温度是升华枯燥最平安的参数。案例：制品超过崩解温度制品升华相关参数玻璃化转换温度玻璃化转变温度(Tg)是非晶态聚合物的一个重要的物理性质，也是凝聚态物理根底理论中的一个重要问题和难题，是涉及动力学和热力学的众多前沿问题.玻璃转变的理论一直在不断的开展和更新。疫苗生产过程对冻干制品

质量的影响疫苗生产过程对冻干制品影响的因素保护剂、赋形剂的选择保护剂的主要功能对保护剂的要求保护剂的种类保护剂的作用案例：保护剂浓度疫苗生产过程对冻干制品质量的影响分装原液容器对冻干的影响钝化程度和外表光洁度原液罐的处理程序疫苗生产过程对冻干制品质量的影响原液滴度与冻干制品成品滴度的关系在实际生产中，我们发现过这样一个现象：原液滴度高的制品成品滴度不一定高。案例分析：原液滴度与成品滴度

某种病毒类疫苗原液、半成品、成品滴度比较：批号代码原液滴度半成品滴度（分装前）成品滴度17.07.06.727.06.96.737.17.16.647.27.16.557.06.96.567.27.06.977.26.96.687.27.17.097.27.26.9107.26.86.5疫苗生产过程对冻干制品质量的影响疫苗生产阶段的物料平衡在投料、培养、收获、浓缩、稀释合并等阶段都要进行严格的物料平衡计算，降低人为过失带来的风险。对冻干过程来说，保护剂、赋形剂的浓度会影响冻干效率、冻干外观和制品的剩余水分。案例：保护剂浓度过高分装过程对冻干制品质量的影响分装过程对冻干制品质量的影响

分装冻干车间设计产品质量不是检定出来的，而是设计、生产出来的。怎样在车间的设计中减少污染和过失发生的概率，是工程人员需要考虑的问题。厂房的设计还要考虑人流物流的走向是否合理，应分为：人流进、人流出、物料进、成品出、污物出这五个流向。分装冻干车间设计分装过程对冻干制品质量的影响洗瓶、隧道烘箱设备洗瓶效果隧道烘箱温度均匀性隧道烘箱去热原效果隧道烘箱冷却段分装过程对冻干制品影响分装设备分装机速度灌装精度掉塞率〔影响收获率〕灌装的层流保护分装过程对冻干制品影响分装过程中的搅拌：搅拌会影像制品中的保护剂浓度案例分析分装过程对冻干制品影响内包装材料西林瓶胶塞铝盖分装过程对冻干制品影响冻干半成品转运至冻干柜的方式人工入柜自动入柜需要定制带子母门的冻干机需要购置自动入柜设备

自动入柜设备要带独立的层流系统分装过程对冻干制品影响轧盖新版GMP要求，制品在冻干柜内压塞后转运至轧盖的过程中至少要在B级的环境下。主要是对制品的胶塞的保护分装过程对冻干制品影响培养基无菌灌装验证验证方案每6个月一次所使用的培养基分装过程对冻干制品影响环境在线监测无菌制剂悬浮粒子：应对A、B、C级洁净区的悬浮粒子进行动态监测。为评估无菌操作区的微生物状况，应对微生物进行动态监测，监测方法有沉降碟法、定量空气采样法和外表取样法〔如：棉签擦拭法和接触碟法〕等。冷冻枯燥过程质量管理

与风险分析冻干机验证冻干机是冻干生产过程中的主要工艺装备，制品中的水分由它来去除。制品在冻干腔室内的无菌状态下完成枯燥、解吸，除去水分和全压塞等操作。冻干机的验证包括：DQ、FAT、SAT、IQ、OQ、PQ、PV等。冻干机验证各项技术指标测试：板层温度分布均匀性；板层(冷媒)降温速率；最低温度；冷凝器(捕水器)降温速率；最低温度；板层(冷媒)升温速率；最高温度；最大捕水量测试；系统抽气速率；极限真空度；冻干箱真空泄漏率；控制程序稳定性测试；平安性能测试；CIP在位清洗测试；SIP在位消毒测试；冻干机验证我们着重介绍一下几个关键的测试指标。

板层温度分布均匀性：是一个比较重要的指标，直接影响冻干的质量。冻干机验证最大捕水量：通常使用水来代替制品进行最大捕水量试验。冻干机验证降温速率：降温速率的快慢影响制品内冰晶的形成，进而会影响制品的外观。冻干机验证冻干箱真空泄漏率：真空系统泄漏率确认试验真空系统的泄漏通常是冻干机真空系统的外部气体进入到真空系统内造成的，冻干机真空系统密封的可靠性是通过检查真空系统的总泄漏率来评价的。制品装量如果制品装量不均会导致制品外观不符合要求，影响冻干操作人员的观察判断。会导致在预冻阶段没有完全冻实，在升华阶段造成制品萎缩塌陷，导致冻干失败。冻干曲线冻干加工中最重要的过程参数是制品的温度和枯燥箱内的压力。对于某一具体的冻干机，由于制品的温度与搁板温度或箱内空间温度有一定依从关系，许多设备又不能控制产品外表的压力，所以实践中冻干曲线往往用搁板温度〔或箱内空间温度〕与时间的关系曲线来表示。一个优化的冻干曲线可以将冻干消耗的时间减到最小程度，同时保证冻干的品质。冻干曲线图制品入柜温度入柜温度的选择主要根据制品的特性来定。一般可以选择低温〔-20℃左右〕入柜、2~8℃入柜或20℃以下入柜。选择一个适宜的入柜温度可以帮助改善制品的冻干外观。预冻温度和预冻时间根据预冻方法不同而略有差异。一般来说，制品温度应低于共熔点或崩解温度5～10℃。预冻时间：在预冻温度到达后，必须控制好预冻时间，以免造成局部板层制品冻结不实。一般来说预冻需要2~3小时，但是与包装材料尺寸、药液体积有关。预冻速率预冻速率的快慢，对产品冻结中晶粒的大小、活菌的存活率和升华的速率均有直接的影响。一般来说，慢冻晶粒大，产品外观粗糙、不容易损伤活菌，但升华速率快，而速冻那么与此相反。案例：预冻速率过慢导致制品粗结晶冻干托盘形式的选择冻干托盘有两种形式：抽底式〔西林瓶直接与板层接触〕和托盘与板层直接接触。一般推荐西林瓶直接与板层接触的方式，这样使制品受热均匀。因为不锈钢托盘在冻干过程中长时间受热胀冷缩而发生热变形，使不锈钢外表不能完全与隔板接触。压塞充气方式在冻干结束后根据不同产品的工艺采用充氮或真空压塞法。如果采用充氮方式有利于对制品的保护，但是要考虑氮气除菌过滤和氮气中水分、杂质去除的问题。采用真空封口是最经济的方法，但是要考虑胶塞和西林瓶的配合密封问题。冻干过程中真空度真空度是把双刃剑，如果真空度过好，不利于对流传热。如果真空度不好，就会严重影响制品冻干。真空度要保持在某临界温度〔崩解温度或共熔点温度〕以下3~5度冰的饱和蒸汽压。还有在冻干过程中采用“掺气〞来加强对流。但是这样做有一定风险。案例：制品入柜的数量的不同

对制品枯燥的影响同一制品、在同样条件下冻干数量差异过大的时候，就要相应调整冻干工艺。不同设备的性能不同，相应冻干曲线也要做出一定修改。在产量规模扩大时尤其要注意此类问题。举例：20㎡冻干柜冻干1000瓶和80000瓶的区别冻干机的SIP方式饱和蒸汽灭菌〔最常用的方法〕环氧乙烷混合气体灭菌气化双氧水冻干结束点判断冻干结束点的判断对于产品的质量〔尤其是制品剩余水分〕有着很大的影响，目前大局部厂家还是依靠经验或者手动方法〔如压力升法〕来判断冻干是否结束，这将带来很大的风险。一些高端的冻干设备会采用仪器来判断冻干是否结束。今后的趋势也是使用仪器检测可被量化的参数帮助操作人员来判断冻干是否结束。冻干结束点判断冻干结束点的判断常用的方法有：压力升法制品温度判断法称重法露点法冻干制品生产过程中的

风险控制冻干制品生产过程中的风险控制内源性因素外源性因素冻干制品生产过程中的风险控制内源性因素：冻干制品的处方；

药品加工工艺；

临界温度；

预冻等等冻干制品生产过程中的风险控制外源性因素：

设备性能;

环境;

包装材料;

灭菌等等典型案例分析我们所有一种新型细菌类疫苗在选择冻干工艺时发现制品分子量不稳定现象〔见以下图〕。为了彻底查找原因，我们对该疫苗在生产、分装冻干过程中可能出现问题的因素进行了详细的分析和试验工作。典型案例分析典型案例分析对该产品的成品分子量做了一个详细的统计与分析针对结果的分析，我们决定对该产品进行重新试验。典型案例分析保护剂：典型案例分析冻干试验：批号代码保温温度回收率水分备注原液—90%—原液132℃74%未检测大冻干机217℃90%未检测实验型冻干机不同保温温度的选择：批号保温温度回收率＞70%水分＜3.0%117℃88.9%1.4%215℃91%2.2%典型案例分析进一步试验：批号