基于风险评估的吹灌封无菌工艺的验证

吹灌封无菌工艺是将塑料吹塑成型、药液无菌灌装、封口集成在同一设备的同一位置完成的无菌产品生产技术。自20世纪60年代出现至今，已经在全球50多个国家广泛使用，主要用于非最终灭菌和最终灭菌的液体制剂产品灌装，具有工艺流程简洁、包装设计灵活、无菌保障水平高、自动化程度高的特点。

“绿色”，主要指绿叶蔬菜和瓜果。如绿色蔬菜主要包括：芹菜、油菜、菠菜、韭菜、绿辣椒、空心菜、雪里蕻等。每人每天至少吃250 g蔬菜和水果，它能提供人体所需的维生素和纤维素以及人称第八营养要素的黄酮类，各种绿叶菜以色深为佳。此外，绿豆、茶叶也不可少；

2010版GMP附录一，“无菌药品”，第十八条规定“因吹灌封技术的特殊性，应当特别注意设备的设计和确认、在线清洁和在线灭菌的验证及结果的重现性、设备所处的洁净区环境、操作人员的培训和着装，以及设备关键区域内的操作，包括灌装开始前设备的无菌装配[1]。”

验证是GMP的要求，它通过一系列的验证活动建立文件化的证据，证明一个生产工艺的可靠性，确保特定的设备设施和工艺能够始终如一地生产出符合预定质量标准和质量属性的产品。对于吹灌封无菌工艺来说，验证的大多数项目具有传统无菌生产工艺的共性，但由于吹灌封无菌工艺的特殊性，有些项目又有它的特殊之处，对于这些特殊项目的验证是必要的，也是必须的。

1 吹灌封无菌工艺介绍

吹灌封技术是一种液体灌装及包装技术，它包含3个步骤：吹瓶（制作容器）、灌装、密封——简称吹灌封。它将这三个步骤在同一台设备的同一个工位上完成，这也是它区别于传统灌装方式的典型特点。吹灌封技术被冠以“先进的无菌工艺”，它和传统的灌装工艺相比，在过程控制和设计上更具优势，通过总结和分析培养基灌装的数据，印证了吹瓶、灌装、封口三合一系统的污染率可以达到0.001%[2]。

吹灌封工艺中通常采用热塑性的高分子材料作为制作容器的原料，这些高分子聚合物颗粒通过真空管道输送到设备上的料斗内，至挤出工位被加热到170 ～ 200℃，受到约35 MPa的压力；在挤出机构内温度、压力及塑料包裹的作用下，降低了塑料颗粒中污染物（如：微粒、微生物、内毒素）和灌装产品接触的概率。塑料颗粒挤出后形成一个或多个连续的密封塑料管筒，被称为型坯，其内充入经过除菌的压缩空气或惰性气体以阻止型坯塌陷。当达到合适的长度后，模具合拢夹住型坯，切割刀将型坯从上部切断，系统采用真空或者真空与吹气同时作用的方法辅助容器成型。在灌装产品超过30 mL时，需加吹无菌空气来辅助容器成型。容器成型后，产品溶液通过密闭、无菌的管道输送到吹灌封设备中进行灌装。吹灌封设备的管路设计是安全的，所有管路完全密闭，凡与物料接触的罐体、软管、滤壳和滤芯（如有，灌装某些产品不需要）在灌装前均须经过在线清洗和在线灭菌。能够使用吹灌封技术灌装的产品包括：溶液、乳状液、悬浮液、低黏度或高黏度产品，例如凝胶、乳霜和软膏。

按照《联合国宪章》的规定，联合国安理会在维护世界和平与安全方面承担首要责任。中国作为联合国常任理事国之一，自1990年派遣第一批军事观察员参加联合国维和行动以来，本着尊重国家主权和不干涉内政的原则，积极参与符合《联合国宪章》精神的维和行动，彰显了全球化的大局观和执行力，体现出一个负责任的大国形象，为维护世界和平与安全发挥了积极作用。

2 吹灌封无菌工艺风险分析

2.1 质量风险评估分为三个主要的步骤

吹灌封设备的在线灭菌验证就是确认整个设备的无菌管线达到了一致的灭菌程度，在线灭菌验证通常采用生物指示剂进行验证，验证过程最差条件的选择评判是关键，最差条件包括灭菌参数的设置和生物指示剂的放置位置。通常认为系统冷凝水的排放点、可能存在冷气团的腔体是系统灭菌过程的冷点，应当在这些位置放置生物指示剂来进行验证，只要在最差条件下放入的生物指示剂检测结果显示阴性，而对照的生物指示剂显示阳性即可证明经过灭菌程序后系统的无菌保障能力F0＞15。

（2）风险分析：风险相关的明确危害在评估时应当定性或定量，以判断其发生的可能性和严重程度。风险是否可以检测也可能作为风险分析的因素，这取决于选择风险评估的工具。

在线清洗验证是证明通过在线清洗程序后，设备管道内的残留物（可见的和不可见的）达到了预期规定的清洁度要求，不会对将要生产的产品造成交叉污染。

使用吹灌封制造无菌产品时，应当明确潜在的污染源风险（如细菌内毒素、微生物、活性成分和微粒等），合格的风险评估将会帮助确认相关危害及危害情况，以便优先处理高风险项。

2.2 产品污染风险分析

在吹灌封无菌工艺中，容器的封口是自动完成的，容器在灌封完成后立刻由头模进行密封。为了保证产品的密封性，模具的调整和生产加工参数设置非常重要，由于工艺的特殊性，模具的错位、药液飞溅到封口面上或者是灌装产生的泡沫可能会造成产品的封口不严或者形成极其细小的孔隙。在封口不严的情况下，采用常规的真空检漏法很容易检测出来，但是极其细小的孔隙，常规方法很难检出。通常采用微生物侵入法验证容器的密封性能，这种方法是将灭菌TSB装入产品容器中，然后把装有培养基的容器的封口面浸泡在含有高浓度细菌的缓冲溶液中达到一定的时间（通常是24 h），然后将产品去除按规定培养，如果容器内没有微生物生长，而接种了挑战菌的培养基微生物生长良好，则说明挑战是有效的，容器的封口是完整的。这种方法是破坏性的，只适用于工艺研究阶段的容器密封性的验证。

风险评估应当分析吹灌封工艺验证中执行关键干预出现的任何可能性及其带来的危害，确认所有已经发生过污染事件及导致污染发生的原因。当所有可能影响产品质量的参数确认时，发生的可能性和被检出的几率即可确定。使用ICH Q9推荐的风险管理措施（见图1）和工具，就可以决定风险控制策略（降低或接受）并制定相应的行动计划来降低风险。

下种按要求的穴距顺向摆放在沟中央，使有芽的一头朝同一方向。用茎段做种的，最好在3月1日开始用双膜先育苗，待有芽后播种，这样既可看清发芽位置又能适期播种。播种后覆土成垄，为了方便以后施肥浇水在垄顶开一条浅沟。

若继受取得说成立，依其定义必须从他人处通过让渡取得权利，这里所指的他人，只能是善意取得关系人中的原权利人或无权处分人，权利只能从原权利人或无权处分人处让渡。

 

表1 吹灌封设备污染来源分析Tab.1 Analysis of pollution sources from blow-fill-seal equipment

 

2.3 吹灌封无菌工艺质量风险评估

本文采用初步危害分析工具对采用吹灌封无菌工艺生产产品时存在的潜在微生物污染和微粒污染的风险进行评估。初步危害分析工具是基于之前的经验或对失败的分析来预测可能发生的危险、环境风险以及可能产生的危害时间，同时评估他们在特定活动、车间、产品或系统中发生的几率。该工具包括：① 确认风险事件发生的几率；② 对人体健康可能造成伤害程度的定性评估；③ 结合发生的可能性和严重性将风险排序；④ 确认可能的缓解措施。通过评估风险的严重程度（Sev）、发生几率（Occ）和检出几率（Det）来论证使用吹灌封无菌工艺风险级别，在具体的风险评估中要制定发生几率和危害程度的评分标准（例如：每50批发生一次为低，每10批发生一次为中，每2批发生一次为高），表2 ～ 表7列举了风险评估的评分标准。

在数据造假方面，传统的方法是选择该学科的一个专家，将文章送审，让学科专家验证数据真实性。互联网环境下，可以在百度的“知道”栏目上发布提问，或在博客、微博、论坛上发起讨论，经一番交锋，集众人之智慧，数据的真实性就自然水落石出。

在表1中列举的吹灌封设备相关的污染风险，对于整个吹灌封无菌工艺来说是不完整的，我们通过对这些潜在的污染进行风险分析（见表8）来确认在吹灌封无菌工艺中需要验证的项目。

3 吹灌封无菌工艺验证

在表8中列出了与吹灌封设备相关的一些验证项目，但是这些并不是一个完整的无菌工艺所包含的所有验证内容，还有一些公用设施和系统的风险评估和验证并没有体现，它们和普通的无菌工艺遵循相同的原则，但这些内容应该包含在项目的验证总计划里并按照验证总计划有序实施。

  

图1 质量风险管理程序[3]Fig.1 Quality risk management procedures[3]

 

表2 严重程度评分标准Tab.2 Severity scoring criteria

  

评分标准低轻微不符合内部质量标准、工艺或法规要求，不影响产品质量，但可能导致药监部门检查时会有小缺陷项或建议中不符合内部质量标准、工艺或法规要求，不影响产品质量，但会影响产品质量或重大的监管意见高关键质量属性（CQA）不达标，可能导致产品召回

 

表3 发生几率评分标准Tab.3 Occurrence probability scoring criteria

  

评分标准低不经常发生中偶尔发生高经常发生

 

表4 检出几率评分标准Tab.4 Probability of detection scoring criteria

  

评分标准低在线检测、测试或监测。很大几率检出问题中部分在线检测、测试或监测。检测是延迟的并且连续操作中单项操作出现问题不能及时检出高没有既定的在线检测、测试或监测来检出问题

 

表5 风险决策矩阵Tab.5 Risk decision matrix

  

评分标准低风险可接受。不需要采取进一步行动中开展进一步的风险降低调查以确定风险是否可以减小。如果风险不能减少，但可以接受该风险并正确记录该决策高需要采取行动降低风险。如果高风险项不能进一步减少，需要正式接受该风险并记录

 

表6 风险优先矩阵1-严重程度×发生几率Tab.6 Risk priority matrix 1-severity×occurrence

  

发生几率严重程度低中高低中高

 

表7 风险优先矩阵2-严重程度×发生几率×检出几率Tab.7 Risk priority matrix 2-severity×occurrence ×detection

  

检出几率严重程度×发生几率低中高低中高

 

表8 吹灌封设备质量风险评估示例Tab.8 An example of quality risk assessment for blow-fill-seal equipment

 

3.1 挤出工艺验证

对于吹灌封无菌产品，产品管线和与产品直接接触的压缩气体过滤器都要通过SIP程序灭菌，产品溶液可以通过0.22 μm除菌过滤器除菌或者预先灭菌处理，溶液中的细菌内毒素在配制和过滤过程可以控制，所以吹灌封设备生产的塑料瓶的微生物和内毒素水平对于无菌产品来说显得尤为重要，这就要求系统挤出的型坯是无菌无热原的。

在吹灌封无菌工艺中会使用产品过滤器和空气过滤器，当然某些产品（例如：混悬液）可能不会使用产品过滤器。过滤器的验证包括过滤器性能确认和过滤工艺验证两部分，主要测试项目有微生物截留测试、可提取物、与产品的相容性、产品吸附、完整性测试等。这些工作通常是由过滤器厂家和有资质的第三方机构完成，详细情况可以参阅国家食品药品监督管理总局食品药品审核查验中心发布的《除菌过滤技术及应用指南（征求意见稿）》。

3.2 在线清洗验证

（3）风险评估：经确认和分析的风险与给定的风险标准进行对比。

吹灌封设备的清洗程序是通过操作屏幕设定的，在线清洗过程是自动运行的，这些设定的清洗参数需要经过验证，只有通过验证后才能够用于生产，确保生产产品不会带入超过限度的污染物。完整清洁验证程序还应该包括溶液的配制系统、溶液输送管线和称量原材料使用的工器具等，清洁验证通常包括设备的评估、清洗操作规程的评估和清洁标识物的选择与残留限度的计算。设备评估主要是评估设备与产品直接接触的面积、取样点和取样方法；确定与产品直接接触的面积用于计算标识物残留限度的接受标准，取样点则是根据设备结构和清洗的难易程度采用风险评估的方法确定，通常吹灌封设备的取样点如表9所示。清洗操作规程需要根据设备功能和残留物的特性经过系统的评估确定清洗方法和参数。清洁标识物可依据产品的用法、溶解度、毒性和可检测性评估确定，当然这适用于多产品共线生产的情况，当只生产单一品种的时候最好的标识物就是拟生产的产品了。残留物的限度通常采用两种方法，一个是百万分之十的浓度限度，另一个是日治疗量的千分之一，具体的计算方法在清洁验证指南里有详细介绍，这里就不赘述了。

 

表9 吹灌封设备清洁验证的取样点Tab.9 Sampling points for cleaning verification of blow-fillseal equipment

 

3.3 在线灭菌验证

在线清洗完成之后，用于生产无菌产品的吹灌封设备与无菌介质接触的工艺管线需要经过在线灭菌，在线灭菌使用的是饱和蒸汽灭菌，采用设置在管线上固定位置的热电阻来进行控制和监测，在线灭菌是实现产品无菌的基础保障之一，在线灭菌效果的好坏将直接影响到药品的生产和质量。图2揭示了吹灌封设备灭菌时常常出现的几种情况，曲线a为标准的灭菌曲线，通常的灭菌程序达到灭菌设定灭菌温度122 ℃持续30 min即可，在线灭菌程序正常执行时所有监测温度探头温度曲线与曲线a基本一致。曲线b为灭菌后期吹干过程压缩气体压力不够，导致系统冷却速度下降导致的。在线灭菌过程中，纯蒸汽的影响最大，当纯蒸汽压力不够、纯度不够或者流量不够时会导致在线灭菌过程某点或者几个监测点的温度达不到设定值或者在设定值上下波动，这样在线灭菌程序计时会不开始或者出现中断，此时相应监测点灭菌温度曲线如曲线c所示。

中国人的“饭碗”要盛“中国粮”使钾盐开发成为必然选择，也是构筑钾盐开发最大价值所在。改革开放之后，国家将各项科技研发工作提升到前所未有的高度。

（1）风险定义：系统使用信息，如历史数据、积极的意见、和理论分析，用于根据相关风险问题定义风险项，同时回答“可能出现什么错误？”，风险评估应包含每个风险可能的后果。

3.4 过滤器验证

对于新的吹灌封设备有必要采用一定的方法证明吹灌封设备生产的包装容器是无菌无热原的，通常的做法是将一定量的大肠杆菌细菌内毒素和枯草芽孢杆菌孢子悬浮液分别接种到一定量的塑料颗粒中，通过混合烘干后，分别取样检测细菌内毒素负荷和细菌负载水平。然后将接种内毒素的塑料颗粒投入挤出系统，一部分生产一定数量的空容器，另一部分灌入注射用水，灌装完成后取样检测；将接种枯草芽孢杆菌孢子的塑料颗粒灌入TSB培养基，然后按照《中华人民共和国药典四部1100生物检查法》中要求培养检查。通过实验证明在吹灌封挤出过程，塑料颗粒在大约35 MPa压力、175 ℃条件下经过5 min挤出形成型坯，在这个条件下能够使塑料颗粒中的微生物至少下降6个对数级，内毒素至少下降3个对数级，确保最终生产的容器无菌、无热原。

  

图2 在线灭菌温度曲线Fig.2 Schematic diagram of SIP for blow-fill-seal equipment

 

表10 吹灌封设备灭菌验证生物指示剂放置点Tab.10 Biological indicator placement point for sterilization validation of blow-fill-seal equipment

 

3.5 容器密封性验证

吹灌封无菌工艺具有良好的无菌保障水平，它通过控制产品在环境中的暴露时间、减少灌装间操作人员数量（通常认为人是无菌工艺中最大的污染源）和降低人的干预（自动化程度高）把产品污染的潜在风险降到最低，但是不排除在特殊情况下产品有被污染的可能，任何可能引起产品微生物污染或者其他污染的来源都应该被评估。这些污染来源可能是系统工艺本身存在的，也可能由于设备操作使用不当导致的。制定风险评估之前应详细了解吹灌封工艺和设备以及配套的公用工程设施，这样才能合理地评估潜在的危害并预测可能存在的问题及对产品潜在质量的影响。表1列举了吹灌封设备相关的污染风险类型示例。

3.6 吹灌封无菌工艺的合格条件

对于一项无菌生产工艺，最终的判断方法就是通过培养基模拟灌装试验，吹灌封无菌工艺也不例外，虽然它被证明具有良好的无菌保障能力，但是每个项目的生产环境、生产条件、人员等并不是完全一样的，而且在2010版GMP附录一无菌药品中也规定了所有无菌工艺必须通过培养基模拟灌装试验。

3.6.1 培养基模拟灌装试验的前提条件

首先，所有的相关设备及工艺均事先通过确认或验证，如洁净区环境通过静态验证（空气的悬浮粒子、浮游菌、沉降菌及表面微生物均应符合相应的规定）、清洁方法和取样方法经过验证；其次，操作人员经过人员卫生、GMP知识、洁净区操作规范、无菌操作方法、培养基模拟灌装试验规程及相应的岗位操作规程培训并通过考核，生产主要设备（如无菌配制系统、吹灌封设备等）以及与生产相关的其他辅助工艺（制药用水、湿热灭菌、除菌过滤等），均须通过确认或验证。

弱磁机筒体使用寿命从1个月提高到12个月，每台每次修复费用1.2万元，每年节约生产成本：11×1.2×2=26.4万元/a

3.6.2 模拟过程干扰设计

培养基灌装必须模拟所有正常生产中的活动，比如装量调整、称重等。但生产中还有一些并非计划中，却不可避免发生的活动，比如切割刀损坏、清理主模和头模、故障维修、增加人员等。这些活动对产品无菌性的影响也需要通过培养基灌装来评估。模拟次数设置应该体现最差原则，即模拟的次数不得少于实际生产可能发生的最多次数，对于批次生产时间较长的工艺，各种停机状况和人员交班应当在模拟过程中体现。具体的模拟操作应在培养基灌装模拟操作规程中体现，并由质监员对干扰模拟开始和结束的时间进行记录。

本文针对爪极永磁式交流测速电机，设计了一种宽范围实时滤波测速算法。首先，阐述了该型测速电机的机械结构和工作原理；其次，针对结构不对称条件下测速电机的特性，建立了测速模型；然后，针对基于测速电机的传统测速电路得到的转速测量值是1个或多个感应电动势半波的平均有效值，无法准确反映实时转速值，以及存在低速测速盲区的问题，提出了一种交互双模自适应降阶无迹卡尔曼滤波算法，以期能够实时、宽范围估计被测转速，提高测速的精度和鲁棒性；最后，通过仿真验证了本文所提测速方法的有效性。

干预活动的风险评估要考虑产品或灌装系统的污染风险，以及微生物和非活性微粒污染的程度，企业应当根据自身系统明确规定干预的内容，评估所有干预的影响，同时所有的干预应当受控，并且受到监测并记录。

3.6.3 合格条件和其它事项

培养基模拟灌装的合格条件和其他事项请参阅国家食品药品监督管理总局食品药品审核查验中心发布的《无菌工艺模拟试验指南（无菌制剂）（征求意见稿）》。

4 结束语

无菌工艺作为产品质量最难控制的制药工艺之一，通过风险分析我们了解了吹灌封无菌工艺中的主要风险点，经过风险评估之后，采取了一定的措施或者方法将风险控制在可以接受的范围内，这样只要生产条件和各项参数在验证的范围内，即可认为生产的产品是符合标准要求的。

参考文献

[1]USP 1116洁净室和其他受控环境的微生物学评估.

[2]药品生产质量管理规范（2010年修订）附录1：无菌药品[S].

[3]国际人药注册协调委员会（ICH）Q9：质量风险管理[S].