对《无菌过滤系统在线灭菌与完整性测试的程序》的理解
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除菌过滤器后的完整性测试除菌过滤器使用后,必需采用适当的方法赶忙对其完整性进行测试并记录。
除菌过滤器使用前,应当进行风险评估来确定是否进行完整性测试,并确定在灭菌前还是灭菌后进行。
当进行灭菌后—使用前完整性测试时,需要采取措施保证过滤器下游的无菌性。
常用的完整性测试方法有起泡点测试、扩散流/前进流试验或水侵入法测试。
进入A级和B级干净区的消毒剂,应经除菌过滤或采用其他适当方法除菌。
假如使用过滤方法除菌,应评估消毒剂与所选择滤器材质之间的适用性。
滤器使用后需进行完整性测试。
用于直接接触无菌药液或无菌设备表面的气体的过滤器,应在每批或多批次连续生产结束后对其进行完整性测试。
对于其他的应用,可以依据风险评估的结果,订立完整性测试的频率。
气体过滤器的完整性测试,可以使用低表面张力的液体润湿,进行起泡点或者扩散流/前进流的测试;也可以使用水侵入法测试。
水侵入法可作为优先选择。
对于冗余过滤,使用后应先对主过滤器进行完整性测试,假如主过滤器完整性测试通过,则冗余过滤器不需要进行完整性测试;假如主过滤器完整性测试失败,则需要对冗余过滤器进行完整性测试。
冗余过滤器完整性测试结果可作为产品放行的依据。
除菌过滤器使用前,应通过风险评估的方式确定是否进行完整性测试,以及测试哪一级过滤器或者两级过滤器都要进行检测,并确定在过滤器灭菌前还是灭菌后进行。
灭菌后的检测,应考虑确保两级过滤器之间的无菌性。
可依据工艺需要和实际条件,决议采用在线完整性测试或者离线完整性测试。
但应注意,完整性测试是检测整个过滤系统的完整性,而非仅针对过滤器自身。
在线测试能更好地保证上下游连接的完整性。
当无法满足在线测试条件时,可选择进行离线完整性测试。
此时应将过滤器保持在套筒中整体拆卸,并直接进行测试,不应将滤芯从不锈钢套筒拆卸单独测试。
考虑到完整性测试结果的客观性以及数据可靠性,应尽可能在关键使用点使用自动化完整性测试仪。
自动化完整性测试仪应在使用前,进行安装确认、运行确认和性能确认。
药液除菌过滤系统的设计理念药液除菌过滤系统,广义上涵盖无菌药品即无菌制剂和无菌原料药的药液处理系统。
狭义上多指非最终灭菌小容量注射剂和冻干粉针剂的药液处理系统。
它是确保产品无菌的关键环节,设计合理否轻则事关操作维护是否方便,重则关系到产品质量是否合格。
一套好的药液除菌过滤系统,首先在车间设计之初理念就贯穿其中,因为药液除菌过滤系统与生产剂型、品种、产能是密不可分的,其次才是选择合适的过滤器、过滤器的定位布局、过滤介质完整性的检测及整个系统性能的确认和操作维护。
把风险降低到最低、操作最简单直接是其根本总则。
一、除菌过滤器种类生产中常用的除菌过滤器。
按形状外观不同分为园盘和筒式两种(见图一、图二,相应过滤介质是圆形的单片平板滤膜和滤芯图三),一般药液量较大的选用筒式的,较小的根据使用习惯二者皆可。
按用途常以过滤介质性质不同而区别,过滤介质按与水的关系分为亲水性(水可浸润的)和疏水性(水不浸润)两种。
亲水性的主要应用在水或水/有机溶液混合的过滤和除菌过滤;疏水性的主要应用在溶剂、酸、碱和化学品过滤,罐/设备呼吸器,工艺用气,发酵进气/排气过滤。
图一图二图三过滤器常用的主要过滤介质材料比较混合纤维素酯用于液体和气体精过滤对温度酸碱不稳聚丙烯(PP) 具有亲水性、用于液体粗过滤聚偏二氟乙烯(PVDF) 亲水性、制剂用水及注射用水过滤精过滤流量及通量低聚醚砜(PES) 亲水性、耐温耐水解性能好精过滤;低溶出、高通量尼龙亲水性、常用作液体精过滤洁净度、流量低聚四氟乙烯(PTFE) 疏水性,用于水、无机溶剂及空气精过滤二、除菌过滤器的设置过滤器除菌是利用细菌不能通过致密小孔滤材的原理,过滤除去工艺过程中使用液体中微生物的方法。
过滤过程中无菌保证程度,与过滤液体的初始生物负荷及过滤器的对数下降值LRV(LogReductionValue)有关。
LRV系指规定条件下,被过滤液体过滤前的微生物数量与过滤后的微生物数量比的常用对数值。
过滤器SIP和完整性检测流程过滤器的SIP和完整性检测流程2011-05-10 冯林飞参照国内外法律法规对过滤器完整性检测的要求如下:1)1998版《PDA技术报告》第26号7.5条要求:It gennerally is regarded as a CGMP requirement that filters systems routinely be integrity tested both prior to and after use.过滤系统在使用前和使用后都要对进行完整性测试,一般认为这是CGMP的要求。
2)2008版《EU GMP附录一》第85条要求:The integrity of the sterilised filter should be verified before use and should be confirmed immediately after use by an appropriate method such as a bubble point, diffusive flow or pressure hold test.已灭菌的滤器的完整性应该在使用前进行检查和在使用后要立即用适当的方法,如气泡点、气散流、或压力保持试验等方法进行测试。
3)FDA《无菌工艺CGMP的工业指南》2004-9月版的要求:过滤器的完整性测试必须在工艺开始前进行,必须在每次使用后再次确认。
4)2010版中国GMP附录一第九十六条要求:使用除菌过滤器前、后,应采用适当的方法对其完整性进行检查并记录。
常用的方法有起泡点试验、扩散流试验或压力保持试验。
5)《EC GMP Guide》要求:灭菌后的滤芯完整性检测在使用前和使用后通过一种合适的方式进行确认。
立体图平面草图:(备注:灭菌前所有阀门处于关闭状态)一:液体过滤器的SIP基本流程:1.首先要检查无菌蒸汽、压缩空气是否已经连接好并没有泄露。
过滤器完整性试验完整性试验(integrity test)是过滤和超滤工作中必不可少的检测方法。
除菌滤器(滤膜或滤芯)或超滤器使用前后均需做完整性检测。
以此确认滤芯孔径、滤芯安装是否正确,滤芯受损情况及滤芯和厂家认证是否一致。
只有这样才能确保除菌或超滤有成功的把握。
尤其是经处理后重复使用的滤芯和超滤膜,更有必要在使用前后做相应的完整性检测。
完整性检测分破坏性检测和非破坏性检测两类。
厂家以颗粒挑战试验或细菌挑战试验来评价或验证滤芯的质量,因滤芯试验后滤膜被颗粒堵塞和污染而废弃,故称为破坏性检测。
用户常用的是非破坏性检测。
本节仅就非破坏性检测作一简介。
FDA认可的非破坏性检测方法有3种,即起泡点试验(bubble point test),扩散流试验(forward flow or diffusive flow test)和压力保持实验或压力衰减试验(pressure hold test or pressure decay test)。
通过非破坏性检测方法可以检测滤器性能,但前提必须是供货商提供经过破坏性试验验证的非破坏性试验标准合格值,否则检测数据无意义。
一、起泡点试验1.试验原理起泡点试验是最古老的试验方法,它是颇尔博士于1956年发明的,用于对微米级过滤器进行非破坏性完整检测(David B Patent3007334.Filed November 30.1956)。
其原理是基于毛细管(孔)模型,完全润湿的膜由于表面张力和毛细管压力的作用,使孔径内充满湿润液,当气体的压力达到一定程度液体充满润湿液的膜孔管压力时,液体则被压出膜孔外,然后气体也通过膜孔产生气泡。
气泡点压力是从完全润湿的膜中从最大孔径压出液体时的压力。
2.检测方法检测起泡点压力有两种方法:如在下游(滤器出口管)充满液体,缓慢加压后,下游管子流出的液量突然增加时,此时的压力即为起泡点压力;如在下游管子没有液体,缓慢加压后,至有连续不断的气泡流出,此时的压力即为起泡点压力,见下列示意图(图9-10)。
对《无菌过滤系统在线灭菌与完整性测试的程序》的理解blueski推荐 [2009-6-12]出处:中国制药装备作者:陈晓东(南京金日制药装备有限公司,江苏南京 210004)摘要:以美国密理博公司《无菌过滤系统在线灭菌与完整性测试的程序》为蓝本,阐述了无菌过滤系统装置的SIP程序及原理,就一些认识上的误区作了纠正,同时对容器产生的“失稳”现象做了原理分析。
关键词:无菌过滤系统;SIP;滤芯;呼吸器;失稳《无菌过滤系统在线灭菌与完整性测试的程序》(下简为《程序》)是美国密理博公司的一个技术文件,该公司是1954年成立的世界知名品牌的无菌过滤器生产厂家,在专业方面积累了丰富的经验,故在国际上享有较高的声誉。
笔者解读了该《程序》后,在此谈一谈个人的理解,供同行参考。
1《程序》的归纳从《程序》整个脉络分析,可以归纳如下:(1)以操作的性质和过程可分为两大类:SIP操作和SIP后、使用前的完整性测试操作;(2)以过滤器的种类(即操作的对象)分为两大类:疏水型的呼吸过滤器(呼吸器)和亲水型的产品过滤器(微孔膜过滤器);(3)无论是对疏水型的呼吸过滤器还是对亲水型的产品过滤器即微孔膜过滤器,其SIP离不了几个过程的操作:进汽排气→灭菌→进气排汽→冷却干燥→保压备用[说明]:1)“进汽”是指通入蒸汽,“排气”则是利用进入的蒸汽来驱除系统内存在的空气。
注意两个“汽”与“气”的区别,“汽”指水蒸汽,而“气”则指空气;2)“灭菌”是通入足够压力的蒸汽来升温保压(也即保温)的过程;3)“进气排汽”,则是通入压缩空气或氮气来驱除系统内的存在的水蒸汽;4)“冷却干燥”是利用通入的氮气或压缩空气来对系统进行冷却干燥;5)“保压备用”是系统应保持一定的正压,因为只有正压之下才能维持系统的无菌状态。
(4)无论对疏水型亦或亲水型的过滤器,在灭菌后、使用前的完整性测试,则可归纳为几个过程的操作:放空卸压→进液润湿→测试→排放→保压备用(或继续使用)[说明]:1)“放空卸压”是为了让系统与外界压力平衡,以便下一步的“进液润湿”操作;2)“进液润湿”则是使滤芯浸润,这是进行完整性测试前的必要准备;3)“测试”,以规定的仪器按一定参数条件操作,获得相应期望的可靠性结果;4)“排放”,使充满在过滤系统里的液体排出;4)“保压备用”(或继续使用),测试通过暂时不用时需保压备用,若继续生产则可投入使用。
2对《程序》中无菌过滤系统装置的理解《程序》开始的 (如附文图1)列出了医药行业最典型的配液无菌过滤系统的装置,即由无菌容器——通常所用的配液罐或纯水罐等、容器上所安装的呼吸器(“呼吸过滤器”原文为 vent filter)及产品过滤器(“微孔膜过滤器”,原文为product filter)这3种最基本的器件所组成。
虽然,在制药过程中各品种乃至各厂家工艺流程不尽相同,但这三种基本的设备配置在生产流程中几乎都是必不可少的。
即罐、罐上的呼吸器和微孔膜过滤器。
因而此装置对于众多的制剂企业应该是相当之熟悉,所以具有普遍而典型的借鉴意义。
从《程序》的结构和出发点来理解,主要是给我们列示了无菌过滤系统装置在线灭菌的程序,还有灭菌后,在下批次生产前对过滤系统的完整性测试的全过程操作。
步骤比较详细,从专业的角度来说,确实值得我们借鉴和学习。
从字面上而言,现在业内人士普遍对在线灭菌(SIP),应该说基本上知道的,但如果谈到SIP的实质,能读透和理解的可能就少之又少了。
以无菌过滤器的滤芯(膜)的材料为例,有疏水型和亲水型的两种。
疏水型的适合于气体的过滤,而亲水型的则更适宜液体的过滤。
疏水型而言,如通常应用在容器的“呼吸器”上的聚四氟乙烯(PTFE)等,其作用是平衡容器的内外压力差,亦即使容器内与容器外大气压力平衡。
这是由于通常制剂行业的不少容器并不需要“带压”操作。
所以,常压的容器在“进料”(如加入注射用水)操作时,为了能使液体加入容器的同时使容器里占据空间的气体(如空气)能够排出,而不致影响进料,这就需给这些气体一个出路,这就是呼吸器的作用;而当容器内的物料完成了在容器里的工艺过程(如配料中的加热、溶解、混合、冷却等)后,需要输出时,特别是用泵打出时,由于罐内液体容积的减少,占据罐内的空间也减小了,造成空间的“缺位”。
如果这时罐内不与外界相通,势必形成罐内压力的降低,即真空状态。
这种状态有两个弊病:一是使泵的出料不畅,影响出料的速度和生产效率;二是使罐体承受外压(真空)而有“失稳”(抽瘪)破坏的危险。
所以,此时罐上的“呼吸器”就可以让外界的空气由于罐内压力的降低而进来补充,起到了“吸”纳空气的作用,平衡了罐内外的压差,消除了上面所说的可能出现的两个问题。
由于呼吸器实际上是一个无菌过滤器,在让气体自由通过的同时,又阻隔了细菌和杂质微粒的作用,得以保持罐内的洁净,即无菌状态,不致因气流的平衡流动受到外界的污染,从而符合GMP。
如果在操作上是带有压力的容器,比如是利用压缩气体(空气或氮气)的压力来输送流体物料的,虽然在压料时与外面大气是隔断的,但在放空操作需要达到与大气压平衡时,呼吸器也起到了与上面所述的类似的作用。
而大家所熟知的微孔膜过滤器(《程序》中为产品过滤器)则是用来过滤去除料液中的微粒或微生物,使之达到工艺要求的“除菌”过滤器。
由于这种过滤器一般用于过滤液体,而液体又以水溶性居多,故为了减少过滤阻力材料多用亲水型的。
3对《程序》中过滤系统的清洗灭菌的理解过滤系统在一个生产周期完成后必须进行清洗、灭菌处理,才能进行下一批次的生产。
在线清洗又称为CIP,这是SIP前必须经过的程序。
这里假设已经按GMP要求完成。
而SIP的一系列操作是关系到系统是否最终真正达到始终保持无菌的要求,所以在操作程序中显得较为详细。
《程序》首先将容器和呼吸器放在一个系统里讨论,而将微孔膜过滤器列至后面讨论。
这是由于容器和呼吸器联系比较紧密,实际上可以认为呼吸器就是容器(罐)上的一个附件,呼吸器是疏水型的,但微孔膜过滤器则是亲水型的。
两种过滤器的材质和工艺功能不同,对其SIP和完整性测试的方法也有差别。
所以《程序》中分别予以讨论。
应该注意无论哪种过滤器,在系统灭菌过程中原则上都必须做到:(1)原系统内空气及残水和蒸汽凝水都必须及时顺利排放出去,这主要是防止系统内不凝性气体残留在腔体内影响承担着灭菌作用的蒸汽的穿透力,从而削弱灭菌的效果。
灭菌蒸汽在灭菌过程中所产生的凝水也必须及时排出。
否则,因为凝水的温度一般都达不到灭菌要求的最低温度(即121.1 ℃),使得形成温度的“冷点”死角,同样达不到彻底灭菌的要求。
(2)其操作程序中对阀门的开启是很有讲究的,如用了“全开”、“微微开启”和“慢慢打开”、“分别开启”等词语。
读者可以对每一操作步骤细心去体会,这将会对加深理解大有裨益。
例如,“微微开启”的操作往往是控制排放阀让汽和凝水形成细流不断排出,这样的目的在于既不致使系统和容器内积存有蒸汽的凝结水而形成温度的死角,又不让高温蒸汽大量外泄造成能源的过度消耗和威胁人身安全。
(3)注意灭菌时间的计算,应当从温度最低点的位置测量点(附文图上的T1、T2和T3)达到121.1 ℃时开始计算,如30 min等。
这个时间是需要各企业根据实际情况验证的,而不是从系统蒸汽阀门打开时开始计算。
这样就保证了最迟达到灭菌温度的区域有足够的灭菌时间而达到灭菌的要求。
(4)灭菌结束后,应往系统中通入无菌压力气体(无菌空气或氮气)以置换出系统中的蒸汽并使系统冷却和干燥(附文图2中的“冷却与干燥”,图5中的“冷却”)。
这个程序一般是不应该省去的,而我们国内有的厂家往往图省事而忽视或干脆取消这个操作,他们觉得“灭菌”已经结束,达到了“无菌”要求,为了赶时间,上产量,于是马上进入生产状态。
开始往系统里如罐类容器中加料。
殊不知,这时系统里充满了很热的饱和水蒸汽,而料液一般来说温度较低。
一加进来,使充满容器内的蒸汽骤然冷却,产生“相变”(由“汽相”到“液相”)成了凝水,瞬间大大缩小了体积,形成真空负压的状态,使容器被大气压所“压瘪”,即专业上所称的“失稳”现象,造成设备损坏。
例如,苏北某大型制药企业近年就先后出现过2台10t的纯化水罐灭菌后因操作不当而瘪掉不得不报废的情况。
这虽然只是个个案,但从原理上推论,所有在工艺过程中需要灭菌而带有灭菌系统的容器类设备都有发生类似事故的潜在危险,因此,这不是一个特例,而是包含了数量颇为可观的一类罐子设备群体。
这就很值得许多药厂引以为戒。
所以,灭菌结束后不能忽视这样一个对系统(设备)作“缓冲”——用洁净的压力气体(空气或氮气)驱除蒸汽并使系统冷却的过程。
不然的话,就要等待较长的时间让其自然冷却。
(5)由于过滤器的关键元件滤膜(滤芯)是易损元件,而灭菌过程是处在较高温度和一定压力状态,这也是使滤膜可能受到损坏的重要原因之一。
为了验证此时的系统是否存在缺陷(如滤膜是否完好无损,系统的密封性可靠与否等),就必须强调进行所谓“完整性”的测试。
这种测试,不仅仅是对初次购进的滤芯而言,也不仅仅是对单独的滤芯元件而言。
它既是对整个系统的完整性测试,也是对系统每(批次)次使用前必须进行的程序。
而且一定要“在线”实施。
否则就不能称为真正意义上的“完整性测试”。
这种理解是很好解释的。
当然不同型号、材质和用途的产品各有不同的测试参数、方法和条件。
例如,密理博公司对疏水型的过滤器有专门的称为‘HydroCorr’的测试,而对亲水型的过滤器则是采用称为‘Enhanced Bubble Point’测试。
但不管用何种测试手段和方法,总而言之,这一步骤是必要的,是保证产品质量的关键。
(6)操作过程中对压力差的控制是一个重要的关键。
包括在线灭菌及完整性测试操作过程中的压力差的控制。
不同型号的过滤芯规定有不同的压力差,即使同一滤芯,正向灭菌(指蒸汽的流向)和反向灭菌的压力差应有所不同,润湿的溶媒不同时由于表面张力的变化,完整性测试的压力也会不一样。
(7)注意实施操作过程中的安全,《程序》对安全的防护十分重视,7条准备条款中2条专门涉及。
且单独列出了要设立警示标志,防止烫伤,并强调操作人员要戴防护眼镜,必要时还要戴防护手套。
这是由于灭菌过程中温度比较高,设备和管道系统如果一些地方没有保温层是很危险的,所以这一点必须加以强调。
4对《程序》总体解读感读了密理博公司过滤系统SIP及SIP后和使用前完整性测试的操作程序起初总的感觉其装置设计比较复杂,但细细琢磨又不无道理。
与我们现今生产厂家的设备的安装流程相比较实在是“繁”多了。
就拿罐上的呼吸器来说,我们很多厂就是设备上封头一个接管上面装一个阀门,再上面装个呼吸器就得了,仅此而已。
而按密理博的做法,仅这个呼吸器在线完整性测试就安装了6个阀门,还未算上罐子和与之相联接的管道上的需要相配合使用阀门及压力罐(见附文图2)。