新 GMP 下的液体除菌过滤解决方案

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2020-08-18  环球过滤分离技术网   guolvfenlitech8

新版GMP(GMP(2010))相比GMP(98)在很多方面，对制药生产中的硬件设置、软件管理和人员培训，都提出了更高的要求;而且，因为新版GMP也在很大程度上参照了欧盟和WHO的GMP，因而称其为“国际接轨”的GMP也是恰当的。

严格意义上的液体“除菌过滤”工艺，即指因为产品具有不稳定性，不能采用包括热灭菌在内的、被监管部门认可的最终灭菌方法，而采用过滤除菌的方法，并要求滤出液无菌的工艺过程。因其在无菌保障方面固有的高风险性，新版GMP与国际药品生产监管法规一样，对除菌过滤给予了高度关注。


本文将通过比较中外GMP法规要求，将新版GMP对液体除菌过滤的相关规定概况为四个方面，并提出解决方案;对目前业界广泛关注的相关除菌过滤(器)的相关验证工作，也会在文章后半部分，就应当考虑的项目，进行比较详细的陈述和列示。

灭菌方法决策和除菌过滤的固有风险
目前中国和西方医药监管部门，在总结长期制药实践经验的基础上，对各种认可的药品灭菌方法进行了规定，并对制药企业应当如何进行选择，在基于风险的原则上，提出了决策判断的顺序和原则。



新版GMP在“附录1无菌药品”中设置了“第十一章 灭菌工艺”，其中第六十二条规定：“可采用湿热、干热、离子辐射、环氧乙烷或过滤除菌的方式进行灭菌。”该条的规定，明确了“除菌过滤”是一种可选择的灭菌方法，并且也在此条中对附录1中后续行文提到“灭菌方式”和“灭菌工艺”时的范围，进行了规定。



有关上述灭菌方法在制药实践中的选择顺序，新版GMP附录1第六十一条规定：“无菌药品应当尽可能采用加热方式进行最终灭菌，……”，欧盟GMP附录1“无菌药品的生产”第83条，有相同的表述。在其后“第十二章 灭菌方法”中，新版GMP的编排就是按照从湿热灭菌、干热灭菌、辐射灭菌、环氧乙烷灭菌到过滤除菌的顺序依次进行的，也与欧盟GMP附录1的编排顺序一致。



上述法规性规定，有关灭菌方法的决策，更可以通过欧盟医药管理局(EMA)颁布的“灭菌方法决策树”进行更直观和形象的总结。该决策树指出：在所有灭菌方法中，应当首选终端热灭菌方法，即对无菌药品的最终成品进行灭菌;因产品组分的热不稳定性造成不能采用过度杀灭的热灭菌条件时，应考虑采用经过验证并达到法规要求的无菌保证水平(SAL)的其它最终灭菌方法和/或参数;只有在产品不能耐受上述最终灭菌条件时，才考虑采用除菌过滤工艺和无菌操作相结合的方式，进行药品的生产。如果产品也不能耐受除菌过滤，或者不能进行除菌过滤，最高风险的生产工艺为无菌配药和灌装(封)。



我国新版GMP附录1第七十五条(一)规定：“可最终灭菌的产品不得以过滤除菌工艺替代最终灭菌工艺。……”欧盟GMP附录1第110条规定：“……在目前可用的灭菌方法中，应当首选蒸汽灭菌。……”都明示了除菌过滤工艺相对的高风险性。因而为降低风险，新版GMP附录1第七十五条(二)规定：“宜安装第二只已灭菌的除菌过滤器再次过滤药液，……”欧盟附录1第111条也给出了同样的建议。通俗地讲，即新版GMP建议企业在无菌灌装前的除菌过滤步骤中，安装“冗余”设置的除菌过滤器。





液体除菌（级）过滤器的定义
对前述高风险步骤除菌过滤中使用的核心设备——液体除菌(级)过滤器——的定义，目前在各国监管机构中，都已经有了统一的认识，并被写入国家标准、GMP法规或指南中。



中国药典(2010版)二部和三部的附录中，灭菌法项下的“过滤除菌法”中均规定“过滤器的孔径定义来自过滤器对微生物的截留，而非平均孔径的分布系数。”并规定除菌过滤中采用的液体除菌过滤器的过滤效率应当达到每平方厘米有效过滤面积的微生物对数下降值(LRV)不小于7，常用的挑战微生物为缺陷假单胞菌 (P. diminuta, ATCC19 146)。美国FDA的“通过无菌工艺生产的无菌药物的工业指南”(以下简称“无菌药物工业指南”)(2004)中，在“过滤效率”部分，对除菌过滤器的标准挑战方法有与中国药典一致的规定。美国ASTM F-838标准，是目前公认的确认和验证液体除菌级过滤器微生物截留效能的标准，除在判断标准上与上述法规有一致的规定外，更对具体的挑战方法、实验装置设置和挑战微生物鉴定等进行了具体的规定。

完整性检测
对于除菌(级)过滤器虽然定义的方式是按照微生物的截留效率来进行的，但是微生物挑战实验是破坏性的方法，对符合GMP要求的生产场地和将用于药品生产的过滤器而言，都是污染性的，因而不可能在日常的药品生产中，作为监控手段而使用。因此，作为截留效率“指示器”的完整性检测，其重要性就不言而喻了。



新版GMP附录1第七十五条(三)规定：“除菌过滤器使用后，必须采用适当的方法立即对其完整性进行检查并记录。”欧盟GMP附录1第113条规定：“已灭菌的过滤器的完整性，需要使用适当的方法，在过滤前进行确认，并需要在使用后立刻进行确认，……”EMA对此的解释为：“过滤器的完整性应当被检测2次，在使用前而且在灭菌后，和使用后均进行完整性检测。”FDA无菌药物工业指南(2004)中指出：“过滤器的完整性检测可以在使用前进行，并且应当在使用后常规进行。”



目前国内外法规对完整性检测规定的主要区别是在检测的时间点上，制药企业在符合相关国家的法规要求之外，需要运用产品和工艺知识进行风险评估，根据不同时点检测完整性的不同目的，科学设定药品生产过程中的检测点。



灭菌前的完整性测试会确认正确精度的完整的过滤芯已经被正确安装在滤壳中了。灭菌后完整性测试提供与灭菌前测试相同的信息，而且更能说明滤芯是否在灭菌过程中被损坏。当进行灭菌后完整性测试时，需要采取措施确保系统的下游保持无菌。过滤后完整性测试可以发现过滤器在过滤过程中已发生的渗漏或穿孔。



完整性是一项物理检测，在过滤过程中由于大量颗粒被捕捉而导致的过滤膜孔隙率变化和大孔被堵塞的情况，可能分别“正向”影响过滤后采用扩散流和气泡点方法进行的完整性检测数值，即，使得完整性检测数值“偏好”，而造成药品生产者得出掩盖过滤器缺陷的判断。如果该缺陷在过滤前就存在，可能会导致滤出液非无菌。基于这样的考虑，了解过滤前完整性检测数值是十分重要的，对比过滤前后完整性数值的变化，可以帮助药品生产者确定是否出现上述现象，并指示其评估该现象是否有任何影响以及影响的程度，能够有效降低除菌过滤潜在的风险。



有关完整性检测的另外一个需要注意的要点是如FDA无菌药物工业指南(2004)中所指出的：“成品过滤器的完整性检测限值应当与细菌截留验证研究的数据保持一致。”即完整性检测的限值，需要通过实验方法，与过滤器细菌截留的效率形成关联，这样完整性检测的实测数据和其限值，才能够作为过滤器截留效率的“指示器”和控制规范，在无菌药品的生产中，作为质量控制手段而使用。

液体除菌过滤器和除菌过滤工艺的确认和验证
相关液体除菌过滤器和除菌过滤工艺，新版GMP中的规定共有5条，分别为附录1第四十一条“过滤器应当尽可能不脱落纤维。严禁使用含石棉的过滤器。过滤器不得因与产品发生反应、释放物质或吸附作用而对产品质量造成不利影响。”第六十二条“可采用湿热、干热、离子辐射、环氧乙烷或过滤除菌的方式进行灭菌。每一种灭菌方式都有其特定的适用范围，灭菌工艺必须与注册批准的要求相一致，且应当经过验证。”第六十三条：“任何灭菌工艺在投入使用前，必须采用物理检测手段和生物指示剂，验证其对产品或物品的适用性及所有部位达到了灭菌效果。”第七十五条(四);“过滤除菌工艺应当经过验证，验证中应当确定过滤一定量药液所需时间及过滤器二侧的压力。任何明显偏离正常时间或压力的情况应当有记录并进行调查，调查结果应当归入批记录。”第七十五条(五)：“同一规格和型号的除菌过滤器使用时限应当经过验证，一般不得超过一个工作日。”欧盟GMP附录1的第112～115条的相关规定，与中国新版GMP相近。



药品作为特殊商品，应当以高度保证的方式进行生产，以达到所有预先确定的标准。无菌药物生产中采用的所有灭菌方法，例如湿热灭菌和干热灭菌，按照法规的要求，均应进行验证研究。而除菌过滤工艺作为风险远高于热灭菌方法的工艺过程，对其进行验证的必要性和重要性，也就毋需赘言了，我国新版GMP在这个方面与国际接轨，提出了更严格的要求，显然是十分正确的。



液体除菌过滤器的验证，通常分为核心验证、持续验证和工艺验证三个阶段。

核心验证
核心验证是指液体除菌过滤器的生产者——制药企业的供应商——在完成某个型号的过滤器研制后，在投入商业化销售前，应当进行的一系列确认和验证工作，主要包括：采用标准实验方法进行的细菌截留实验，以确认过滤器是否为除菌级：并在此阶段通过实验建立完整性限值与细菌截留效率之间的关联;采用水和有机溶剂进行的溶出物考察，以评估过滤器在实际应用环节对可能接触到的产品的潜在影响;湿热灭菌条件下过滤器的牢固程度;构成过滤器的结构性材料是否符合特定的国家标准要求，例如美国药典(USP)中第88法(<88>)对弹性件、塑料和聚合材料的体内生物安全性测试。



完成本阶段的工作后，供应商应当将资料汇总整理形成文件，提供给今后使用该型号过滤器的制药企业，制药企业在进行过滤器选型和供应商审计的时候，需要获取并审核该阶段工作和文件。

持续验证
持续验证是指供应商在进行工业化量产的过程中，为确保每个批号的过滤器产品均符合设计要求和出厂标准所进行的工作，主要包括：每批抽样进行的细菌截留测试，以确认完整性与细菌截留效率之间的关联持续有效;抽样进行过滤器滤出液的理化指标的检测，如TOC、颗粒物、pH、内毒素和电导率等;抽样进行蒸汽灭菌条件下的过滤器牢固度;全检该批号每支过滤器的完整性。



同样地，本阶段的工作结束后，供应商应将结果汇总为文件并签发。该文件应当随同被销售的成品过滤器到达最终用户，是该批号产品的品质证书文件。

工艺验证
工艺验证是指针对特定的产品，在特定的工艺条件下，研究过滤工艺是否可以达到预期的使用目的，不会对药品造成不利的影响，并形成文件证据的过程。这部分工作的责任人与前面两个阶段不同，为过滤器的使用者，即制药企业。



工艺验证主要包括：真实产品和工艺条件下的细菌截留实验;过滤器对真实产品的兼容性;模拟产品条件的溶出物考察;用产品作为润湿流体的完整性检测(可选);过滤器对产品的吸附性考察(可选);滤出液的理化指标的检测，项目与上述“持续验证”中该项中所列相同;采用使用者灭菌设备和或周期，对过滤器进行灭菌后的过滤器的牢固程度。除最后两项外，上述各项验证研究可能需要专用设备、有经验的人员和数学模型等，正如美国FDA的无菌药物工业指南所说：“如果复杂的过滤器验证超过了使用者的能力，测试通常由外部实验室或者过滤器的制造商来完成。”



在除菌过滤器应用于制药生产过程中时，虽然直接相关的工艺验证已经在上文中进行了叙述，但是其他一些与过滤器相关的有关工艺验证的通用性的要求，仍然需要引起制药企业的重视，相关的项目分别为：



· 确定除菌过滤工艺条件的验证工作，与选用其他生产设备和确定生产工艺一样，对除菌过滤器的选型，过滤工艺的参数确定，入过滤一定量料液所需要的时间、二侧的压力等，也需要进行验证研究来确定。



· 灭菌相关的验证：



i. 过滤器灭菌效果的验证。过滤器由聚合材料构成，为热的不良导体，而且过滤芯为多孔结果，这些可能因影响热传递和饱和蒸汽与空气的置换而影响灭菌效果。因而使用者，需要对其开发的针对过滤器的灭菌周期，进行验证，以确认达到灭菌效果。



ii. 使用特点灭菌设备和灭菌周期，过滤器的耐受性。



iii. 可能出现多次灭菌时，过滤器的耐受性。



· 重复使用的验证。虽然液体除菌过滤器被设计为单次使用，而且国内外法规不推荐对液体除菌过滤器的重复使用，但是国内重复使用的情况普遍存在，在某些情况下，如果可以说明重复使用是有理由的，需要进行可以体现最多处理批次验证。涉及重复使用时，需要考虑清洁、过滤器的兼容性、溶出、重复使用的细菌截留验证。



· 再验证。应当注意，确认和验证不应视为一次性的行为，首次确认和验证后还应根据产品质量回顾分析和风险评估情况进行再验证，确保其始终能够达到预期结果。



除前述内容外，新版GMP在正文、附录1和附录3中，还对气体除菌过滤器提出了要求;在附录3中，对过滤器相关的灭菌方法，提出了要求，因篇幅所限，这两部分内容在本文中，没有涉及。

本文作者董巍为颇尔中国生命科学部法规事务经理，2010新版GMP指南无菌药品部分编写成员。本文作者蒋震为颇尔中国生命科学部验证经理。


本文来源：《制药业》www.guolvfenlitech.com