无菌药品污染控制策略要点探析

颜若曦

(国家药品监督管理局食品药品审核查验中心,北京 100044)

药品生产质量管理规范(good manufacturing practice,GMP)旨在最大限度地降低药品生产过程中污染、交叉污染以及混淆、差错等风险。污染是药品质量最大的威胁,污染控制是药品生产质量管理的重要内容,微生物、热原和微粒等污染的控制更是无菌药品生产质量管理的核心要点,历史上发生的多个药害事件均涉及无菌药品的污染[1]。鉴于无菌药品污染控制的重要性及特殊性,国际上部分药品检查机构将药品检查员划分为无菌药品检查员和非无菌药品检查员。近年来在国内外药品检查中,针对无菌药品污染控制方面发现的问题相对较多,部分问题对药品质量造成较大的潜在风险。考虑到上述原因,欧洲药品监督管理局(European Medicines Agency,EMA)新修订的无菌药品GMP附录明确提出了污染控制策略的概念与要求[2],2022年正式生效的国际药品检查协作组织(Pharmaceutical Inspection Co-operation Scheme,PIC/S) GMP附录2人用前沿治疗药物的生产(manufacture of advanced therapy medicinal products for human use)中也明确要求对涉及传染性病毒载体的生产活动需要基于书面化的污染控制策略和质量风险管理原则采取隔离措施[3]。关于无菌药品污染控制策略的研究对无菌药品生产企业提前识别并控制污染,保证产品质量有着重要的作用,对提高各类涉及无菌药品检查及自查工作中发现问题与风险的能力具有重要的意义。

1 无菌药品污染及污染控制策略(contamination control strategy,CCS)概述

无菌药品常见的污染源主要包括微生物,细胞碎片(如热原、细菌内毒素),微粒(如玻璃、毛发)[4]和病毒等,其传播媒介一般包括气体、水、表面、物料、人员等,其中人员占比最高(约35%)[5]。 CCS是根据对当前产品及工艺在确保产品质量和工艺性能方面的理解,所采取针对微生物、热原和微粒等污染源的一系列有计划的控制措施[6]。对无菌药品来说CCS并不是新提出的要求,现行药品GMP中就药品生产各方面的污染控制要求已经有了明确的规定。

目前,EMA新修订的无菌药品GMP附录中对于CCS提出的新要求仅是要求企业形成一份CCS文件,将无菌药品污染控制的所有关键控制点及控制措施有效性关联起来进行详细评估与阐述。这份CCS文件应被纳入企业质量管理体系中,首先基于质量风险管理(quality risk management,QRM)原则对所有污染控制要素进行系统全面的设计或评估,建立或进一步完善控制措施将风险消除或降低至可接受的水平(CCS开发、审核与完善、改进);其次,在此基础上通过对所有污染控制措施及相应文件进行关联索引与阐述,编制CCS文件(CCS文件编制,可参考EMA “如何开发并编制CCS”中所附模板);最后,对已建立的CCS进行监测与评估(包括在管理评审中的评估),适时采取改进措施并修订相应CCS文件(CCS评估)[6]。CCS文件是一份类似于验证主计划、现场主文件的质量体系文件,其在对无菌产品各要素污染控制措施进行整体分析与介绍的基础上,涉及大量相关质量管理体系文件的索引,以证实所有CCS及其要素均已得到有效的实施。无菌药品CCS要点参见图1。

图1 无菌药品CCS要点

2 无菌药品CCS要点分析

药品污染控制是一个系统工程,在无菌药品CCS中的污染控制要素可以结合实际情况从不同的角度进行分类与阐述。本研究主要基于质量管理理论,从影响药品质量的六要素进行分类,结合近几年我国及全球其他药品监管检查部门(主要包括世界卫生组织、美国食品药品管理局和EMA)在无菌化学药品及生物制品检查中发现的典型问题与新情况,围绕无菌药品CCS要点与问题实例进行分析。

2.1人员污染控制 人员是药品生产中最大的污染源。所有进入洁净生产区域及生产相关人员必须经过适宜的培训并通过相应的考核(包括微生物知识及无菌行为规范的培训),确保洁净区内人员的规范操作,建立进入生产区域人员的卫生规范和身体不适报告制度及适宜的健康监测要求,并对行为的规范性进行监测,明确各洁净房间内最大允许进入人员数量,配备与对应洁净环境级别和生产操作相匹配的洁净工作服,制定洁净工作服清洁、灭菌、使用次数和期限的规定并完成相应验证。对于进入B级洁净区的人员需要进行洁净更衣培训与更衣确认,待考核与确认合格后才能进行B级洁净区,建立进入B级洁净区人员名单,进行人员资质监控与定期的再确认,相关人员按要求参与必要的无菌工艺模拟试验,最大限度地控制人员导致的污染。

人员污染控制方面的一些典型问题包括:①洁净区内人员的不规范操作,如检查期间发现操作人员在B级洁净区内聚集聊天、双手抱胸、快速行走、大幅度动作、从地板上捡起物品、身体上半身或全手臂侵入A级区域上方操作、倚靠在生产设备或墙壁上、手指直接接触控制面板、用手直接拧门把手开关门、操作后及进行关键操作前未进行手部消毒、跪爬进入传递箱传递物品、开关门操作中洁净服接触到A级区隔离门内表面,以及在质量控制洁净区内操作人员存在蹲坐及躺卧在地面等各类不规范行为。②不规范的洁净服着装,B级区操作人员部分身体及皮肤裸露,分装操作人员仅穿戴一层手套且手套手臂部分较短,部分洁净服接触到地面等。③部分管理规定缺少验证数据支持,制度执行存在不足。如房间最大进入人员数量、洁净服最大清洗灭菌次数及有效期、洁净服清洗方法等未进行对应验证或确认;在程序执行中存在现场未标识房间最大进入人数,人员进入数量超过规定最大数量,洁净服清洁灭菌记录与灭菌器使用记录中同时间内灭菌套数不一致,无洁净服灭菌记录等问题。④相关记录缺失或记录信息不完整,如未建立进入B级区人员清单、进入B级区人员清单未显示人员确认合格时间及有效期。⑤ 其他方面,存在未建立有效的身体不适报告制度(如缺少报告记录等要求),进入洁净区人员卫生相关规定不充分(如未考虑限制患有足癣、严重头皮屑等人员的进入)的问题。

2.2设备与组件污染控制 设备与组件主要包括药品生产设备(包括制药设备、制药用水系统、纯蒸气系统、压缩空气系统、氮气系统等)和与药品直接接触的关键组件及密封件(如胶塞料斗、硅胶管、物料及中间产品容器、密封橡胶圈等)。药品生产设备需合理设计并完成确认确保持续符合预定用途,在设备使用过程中做好监测、清洁、消毒、灭菌、维护与维修,按要求完成清洁、消毒及灭菌验证。关键组件及密封件的清洁灭菌方式、贮存方法、最长贮存期限、允许使用次数(必要时)应经过验证。对于污染有直接影响的生产设备部件需要基于风险加强监测、提高更换频次,例如隧道烘箱中的高效过滤器、湿热灭菌柜中的空气滤芯、反应罐上的呼吸阀、隔离系统(restricted access barrier systems,RABS)上的操作手套等。根据生产设备情况选择适宜的清洁剂与消毒剂,开展消毒剂效力验证,基于验证结果制定科学的消毒方法。对于需除菌过滤的气体和液体应开展相应的除菌过滤验证,在日常生产工作落实过滤器完整性检测、灭菌与使用要求。对于关键部件(如一次性系统、滤芯等)需加强供应商的管理,并建立适宜的质量确认要求(涉及安全性、产品相容性等),结合一次性使用系统的特殊性评估其污染的风险。

设备与组件污染控制方面的一些典型问题包括:①设备设计存在潜在污染的风险,如灌装线一侧靠墙布局(<30 cm)难以进行有效清洁、灌装线RABS需要开门后才能进行环境监测平皿的更换、灌装前设备组装需要过长时间、A级区设备表面存在大量难以清洁的网孔(且企业不能证明类似孔洞有利于气流流型的改善)、灌装线上的胶塞料斗无法拆除进行湿热灭菌等。②制药用水系统监测频次不合理,如每月仅进行1次注射用水使用点的监测、部分使用点监测项目缺少细菌内毒素及微生物限度。③每半年才对直接接触物料/产品的压缩气体进行1次监测,监测频率缺少有效的风险评估。④设备表面微生物监测中,缺少针对不规则设备表面的微生物取样方法、取样点的选择缺少有效的风险评估、未建立轮换/随机表面微生物取样位置的规定、未对RABS内操作手套进行每班次的表面微生物取样检测。⑤关键性生产设备确认不充分,日常监测存在不足,如:高压灭菌器设备确认未考虑最差条件,层析介质未开展寿命验证,洗瓶机确认中未包括清洗针头在瓶内的位置规定,每月进行1次灭菌器呼吸阀完整性检测但缺少再次使用前呼吸器组装程序的规定,隧道烘箱确认时细菌内毒素挑战试验点未放在安瓿瓶内部,规定隧道烘箱每年仅进行1次高效过滤器完整性检测且缺少合理说明,规定隧道烘箱每半年进行1次干预性监测但再次生产前未对冷却段进行消毒/熏蒸,隧道烘箱冷却段与灌装线之间缺少压差监测与记录、内部3个不同功能段之间缺少的合理压差设计与监控等。⑥在消毒剂选择与验证方面,存在消毒剂选择不合理,未进行消毒剂效力验证或验证不充分[7](如表面材质选择不当、未使用环境中分离菌株、仅进行了实验室研究等),未基于消毒剂效力验证制定消毒操作规定,未开展层析柱消毒及保存验证等问题。⑦清洁验证不充分,在限度标准、清洁方法、最差条件挑战性试验、清洁验证取样等方面存在不足[8],如层析系统清洁验证缺少对微生物限度及细菌内毒素的评估、残留检测项目总有机碳标准缺少与蛋白残留的对应关系分析、未对非专用滤芯及硅胶软管进行清洁验证等。⑧除菌过滤系统方面,存在未进行除菌过滤验证、委托滤器供应商开展的除菌过滤验证未能代表实际过滤工艺、对关键过滤操作未进行灭菌后使用前完整性检测,过滤器完整性检测不合格的调查处理不充分且缺少程序规定、气体过滤器完整性检测间隔周期较长且缺少有效评估等问题。⑨直接接触物料与中间产品的工具消毒灭菌不充分,如配制工序使用的量筒、不锈钢桶、不锈钢搅拌棒等直接接触物料及中间产品的工具在D级洁净区进行清洗、烘干与存放,未评估热原及微生物的影响。⑩用于贮存中间产品的一次性使用塑料储存袋在使用后未进行完整性检测。生产设备未能进行有效的维护与维修,如灌装加塞机隔离门变形导致不能完全关闭。

2.3设施环境污染控制 设施环境应基于生产药品的特性和洁净度级别要求进行合理的设计、布局、验证、使用与维护,配置适宜的暖通空调系统(heating,ventilation and air-conditioning systems,HVAC)以保证药品生产环境持续符合相应洁净级别要求(包括屏蔽系统、隔离器等),尽可能地减少洁净区内潜在污染风险(如设施表面、夹层探头、开关门方式、管线布局等),建立合理的洁净区人流通道及物流通道(包括气锁间、互锁要求等),保证不同洁净度区域及有特殊控制要求区域的压差范围,建立有效的洁净区内设施环境的清洁、消毒、灭菌及监测方式与频次。结合最近几年检查发现问题分析,在污染控制中需要特别关注2个方面的内容:一是科学合理的设施环境布局与设计,例如与B级洁净区域直接相连接的房间洁净级别要求、外部对B级区域内部观察的要求、洁净区门及开关门的设计、尽可能最靠近灌装线位置进行除菌过滤的要求、以及洁净区域内气流方式的设计等;二是基于风险的洁净区环境监测,环境监测本身也是一种干预行为,故环境监测并非越多越好,如同对验证、质量成本等研究一样,关键点在于找到科学的平衡区间,需要基于风险原则确定监测点数量(考虑面积、人流与物流、生产活动风险、布局、法规要求等),监测项目(如尘埃粒子、浮游菌、沉降菌及表面微生物等),监测位置(考虑房间布局、生产工艺、早期的网格设计等,常见的位置如灌装线中瓶敞开的区域,门把手、墙及帘子的设施表面,灌装线、控制面板、胶塞料斗、灌装针、灌装线操作手套等设备表面),监测频次(应能发现潜在的系统问题及对产品的潜在污染风险),并形成正式的风险评估文件,在制定过程中需要充分评估设施环境对产品质量产生不利影响可能性、实际生产中的最差条件、日常监测点的轮换及随机监测点的考虑、最难清洁消毒的位置、环境取样对环境与产品的影响等因素,并基于历史监测情况确定合理的警戒限度与行动限度,进行定期回顾与评估确保当前环境监测措施的有效性。

设施环境污染控制方面的一些典型问题包括:①在设施环境的设计方面,存在关键生产设备(如灌封线)自B级室内采风但未评估对气流流型的影响、针对部分B级关键操作区域未结合实际生产情况评估延展层流的必要性、洁净房间内送风与回风口的位置设计难以保证对房间全部区域的空气交换、B级洁净区门存在难以清洁的位置且门把手设计需要操作人员用手直接进行开关操作、闭门器存在润滑剂脱落污染环境的风险、B级操作区域缺少外部监测视窗或有效的监控摄像头、B级关键操作区物料通道直接与受控但非洁净(controlled non-classified,CNC)区域相联通、产品未在尽量接近分装点的位置进行除菌过滤且缺少合理评估及正式评估报告等问题。②在设施环境的使用与维护方面,主要存在维护和使用过程监测不充分的问题,如现场发现洁净区内设施表面不光滑(破损、开胶、老化、凹陷、凸起、残留粘合剂等),未考虑生产区域的关键性且未基于质量风险管理原则的情况下对高效过滤器每年才进行1次完整性检测、物流缓冲间互锁时间设置未结合空调系统验证时房间自净时间及消毒剂最小作用时间等。③洁净环境验证方面,涉及气流流型测试仅在静态条件下开展、未能提供气流流型视频、气流流型视频显示内容未能证明单向流情况,验证项目缺失(如未包括表面微生物、自净时间等),验证环境监测点设置不当等问题。④洁净环境监测方面,主要是对监测位置、监测项目、监测时间和监测频率等未结合实际生产及设施情况基于风险进行充分的评估与设计,存在不能及时发现污染情况的风险,一些实例包括:表面微生物监测项目不包括B级区域,对A级区未包括全部关键位置(如灌装机操作手套、灌装区域和加塞区域)等,生产期间整个B级区域仅对灌装间的1个点进行浮游菌和沉降菌的监测、A级和B级区浮游菌仅生产开始前和结束后进行监测、C级区域仅每月进行1次监测、D级区域仅每年进行1次监测、未对洁净环境中检出的微生物进行菌种鉴别及采取必要的环境消毒措施。⑤环境监测的不规范操作,如在临近沉降菌平皿周围上方进行消毒剂喷洒消毒、浮游菌检测中培养基平皿盖未打开、沉降菌检测时将平皿盖斜放在平皿上遮挡部分平皿采样面积等。⑥ 其他厂房设施相关的污染风险,包括烟感装置、紧急逃生门、防虫防鼠措施、B级区内部大量使用会产生纤维的纸质记录等情况。⑦厂房设施消毒相关的问题与设备基本类似,不再重复描述。

2.4物料污染控制 物料主要指药品生产使用的原料、辅料和内包装材料。所有物料的供应商(包括生产商和经销商)应经过确认并确保持续处于有效状态(涉及供应商评估、供应商审计、合格供应商管理等),在整个物料供应链中应基于质量风险管理的原则识别并控制关键环节,严格控制物料接受、取样、检验、放行、转移及消毒等各个环节(包括必要的验证),特别是物料的微生物负荷、细菌内毒素及无菌要求,同时需尽量减少材料变异或受损的风险,如西林瓶及安瓿瓶等易碎内包装材料的运输、转移、清洗、干热除热原、灌装、装载、卸载、扎盖等环节[9]。

物料污染控制方面的一些典型问题包括:①对关键物料运输与转移过程的风险控制措施不足,例如某配制用无菌物料采用单层塑料桶包装且需海外长途运输,未识别并有效控制运输过程包装破损的风险及进入洁净区前未能充分消毒的风险;缺少对进入洁净区物料的消毒程序验证等。②仓库物料收发区缺少有效设施(如足够面积的雨棚)避免恶劣天气对物料的影响。③取样环节污染,存在取样工具未进行灭菌或灭菌后缺少效期标识、取样用洁净服在质量控制实验室普通实验区域进行清洗灭菌与晾干、缺少有效措施防止粉末物料取样时的污染(特别是活性炭)等。④物料标准中未建立微生物或细菌内毒素检测项目,或在缺少充分数据及合理评估的基础上降低了相应项目的检测频次。⑤ 对于需进行无菌检测的桶装物料,未按已建立程序规定进行取样与放行,未待无菌检测结果提前放行使用。

2.5生产工艺过程污染控制 生产企业应结合不同类别产品生产工艺(如非最终灭菌和最终灭菌)的差异对每个无菌产品生产工艺进行质量风险评估,开展工艺验证(包括持续工艺确认),同时对用于灭菌、消毒、病毒去除或灭活的方法进行验证,并采取有效措施避免再次污染的风险。在生产全过程严格起始物料、中间产品、过程转移与储存、过程控制、各工序的无菌操作及干预(包括包装环节[10])、对密封性验证及检测[11]、目检等方面可能的污染及污染控制措施进行管控,对非最终灭菌产品的无菌生产工艺全过程进行无菌工艺模拟,确保生产工艺过程中的污染得到了有效控制。生产过程中,除微生物、细胞碎片和病毒等污染外,还需特别关注颗粒物(包括玻璃、橡胶、金属、普通纤维、塑料纤维和毛发等)的污染控制,特别是全自动设备的应用、验证和日常监测[12]。以冻干粉针剂生产工艺过程中的污染控制为例,可以从生产前清洗和准备、药液配制、除菌过滤、灌装、半压塞及自动进箱、冷冻干燥、出箱轧盖、目检、贴签和包装等各工序的污染控制措施进行分析与控制[13]。

生产工艺过程污染控制方面的一些典型问题包括:①中间产品控制中,存在配制后的中间产品除菌过滤前未进行微生物负荷检测及检测标准制定不合理的情况。②过程转移与储存中,存在未进行中间产品存放时间验证或验证时间不足、中间产品经CNC区域进入B级区的表面清洁消毒程序未经验证、无菌生产现场装有中间产品的玻璃瓶缺少状态标识等问题。③无菌工艺模拟中,主要问题是未能有效模拟实际生产工艺及无菌操作全过程,同时也存在模拟试验记录内容不完整、干预操作设计不合理、未按规定每班次每半年至少进行1次无菌工艺模拟、1年未生产的非常规生产首次启动时未进行连续3次成功的无菌工艺模拟等问题。④密封性验证及检测中,包括工作细胞冷冻保存用的带螺帽冷冻管未进行密封性验证或检测,除菌过滤后原液存放的带螺帽玻璃瓶容器未进行密封性验证,最终成品未进行密封性验证或验证不充分等。⑤灯检工序中,存在灯检机照度不符合标准规定、灯检机照度监测位置未包括实际灯检区域、灯检人员灯检期间休息时间规定难以保证眼部疲劳的恢复等。⑥去除/灭活病毒能力验证中,如37%甲醛灭活病验证方案缺少搅拌速率、温度信息,灭活前未进行病毒聚集试验,灭活病毒验证的装载模式与日常生产中灭活病毒的装载模式不一致等。

2.6检测在污染控制中的要求 尽管无菌检测的检出能力由于检测数量的统计学因素导致检出能力较低,以1个直观的计算为例:生产了100 000支注射剂,其中有1 000支染菌(不合格率1%),随机抽取40支进行规范的无菌检测,无菌检测合格概率约66.9%。取样检测的局限性在无菌检测有较为明显的体现。尽管如此,无菌检测仍起到重要的把关作用,特别当批污染率>15%时,无菌检测不合格概率已>99.8%。进一步结合科学的取样策略,能更加有效地提高无菌检测在污染识别中的效力。整体上看,检测对污染的控制起着重要的作用,主要包括在良好实验室控制下的中间产品检测、成品检测、趋势分析(如制药用水系统数据趋势、洁净区环境监测趋势、中间产品及成品检测趋势等),通过对生产环境(洁净区与CNC区域)、原辅料、生产人员、制药用水中监测到微生物的鉴别与数据的累积,为药品生产过程污染微生物的溯源分析调查提供数据依据[14],是药品微生物过程控制中的重要内容[15]。

污染控制中在检测方面的一些典型问题包括:①无菌及微生物检测用培养基控制不足,如检查发现现场培养中的成品检测硫乙醇酸盐流体培养基样品瓶(集菌器内)已全部氧化,微生物限度检测用培养基未进行促生长试验等。②超标及超趋势结果调查处理不充分,如企业未能对报告和记录虚假环境监测结果根本原因进行适宜的调查等。③对环境监测或制药用水的趋势分析中未能识别并有效控制异常趋势或情况,如环境监测发现在B级灌装间操作人员洁净服额头位置表面检出表面微生物,企业未评估在洁净服表面的微生物暴露在层流下时可能最终污染关键表面(如敞口西林瓶内)的风险,并对相关批次进行了放行;未对注射用水微生物限度检测超过警戒限的情况进行分析评估。④环境监测平皿的观察结果缺少其他人员对平皿的复核。

3 结束语

CCS的核心是基于可能的污染来源,针对药品生产质量管理相关要素建立一系列的控制措施及过程控制方案,明确所有的关键控制点和控制措施,避免产品的污染。无菌药品的污染控制不能仅依靠某一项控制措施,其取决于系统性的CCS。本文在对无菌药品CCS生命周期管理及文件要求进行分析的基础上,对主要污染源及污染控制措施方面的典型缺陷实例进行了总结提炼,可为无菌药品生产企业进一步加强药品污染控制提供参考,不断降低药品污染风险,持续保证药品质量。同时,这些典型问题也是近年来国内外无菌药品生产质量管理的污染控制中相对集中且容易被忽视的内容,也可以为无菌药品检查工作提供借鉴。