
原料藥(又稱醫藥中間體,API)生產的特點是工藝過程(chéng)長,反應步驟多,涉及物料符性差異大。在原料藥生產中,大(dà)量用到易燃易爆的有機溶劑,同時有些原料、中間體和成品又具(jù)有一定的毒性、腐蝕性、揮發性(xìng)、刺激性等,因此(cǐ)原料藥生產的工藝控製水平直接影響到(dào)了(le)生產環境的控製。生產過程(chéng)中采用密閉工藝和屏障(zhàng)/隔(gé)離/限製等措施,可大大降低環境控製的要求,反之,將大大增加HVAC係統的成本,用(yòng)於將生產環境控製在可接受的水平。
一、生產環境淨化要求
(一)非無菌原料藥(yào)
中國(guó)GMP“附錄2原料藥”規定非無菌原料藥精製、幹燥、包裝等生產操作的暴露環境應按照“無菌藥品”附錄中D級潔淨區的要求設置(zhì),企業可(kě)根(gēn)據產品的標準和特性對該區域采(cǎi)取適宜的微生物監控措施。
(二)無(wú)菌原料藥
采用非隔離器(qì)的(de)傳統無菌生產工藝(未采用*密閉係統(tǒng))生產的非(fēi)最終滅菌的無菌原料藥(yào)各種操作的(de)生產(chǎn)級別劃分示(shì)例,但(dàn)不是必須或wei一(yī)的要求。
1、B級背景(jǐng)下的*或隔離器內進行的操作
①無菌原料藥暴露的環境,如出箱、分裝、取樣,壓蓋、加晶種(zhǒng)、多組分混合(開桶,上料)等。
②接觸無菌原料藥的內包材或(huò)其它物品滅菌後的(de)暴露(lù)環境,包括其轉運過程,因(yīn)此常常會用到可移(yí)動的層流。
③無菌(jun1)連接(jiē)。
④未密封的無(wú)菌產品或滅菌後可能接觸產品、內包材/接觸產品的設備(bèi)內表麵物品的轉運、儲存環境,除非在*密閉的(de)條件下,產品和物(wù)品不能保存在B級(jí)環(huán)境下。
2、B級區
采用傳統無菌工藝(yì)(非隔離器/*密閉係統工藝)生產的非(fēi)最(zuì)終滅菌的無菌原料藥在(zài)密封係統下進(jìn)行(háng)的無菌結晶、過能、洗滌、幹燥、混粉等操作的背(bèi)景環境。
3、D/C級下的局部層流(推薦但非必須)
①無菌原料藥內包材或其它需滅菌後進人無菌室的物品,如接觸無菌原料藥的物品滅菌前精洗後(hòu)的暴露環(huán)境。
②B級區下使用的無菌服清洗後的淨化與整理環境(jìng);待滅菌的接觸無菌(jun1)產品(pǐn)的設備滅菌前(qián)的最終(zhōng)清洗後(hòu)滅菌前的暴露環境。
4、C級(jí)區
①無菌原料藥配(pèi)料的環境。
②從D級到B級區的緩衝。
③低風險(xiǎn)可最終滅菌的無菌原料藥的(de)分裝(zhuāng)。
5、D級區
①從一般區到C級的緩衝(chōng)(非必須)。
②無菌(jun1)隔離器的背(bèi)景環境(jìng)。
③無菌服的清洗、內包材(cái)等器具、用具的清洗環境(jìng)等。
(三)特殊工藝(yì)操作
某些特殊的工(gōng)藝操作,如原料或中同體的稱量和配製(zhì),其產生的粉塵或氣體可能會產生交叉汙染,同時會對操作(zuò)人員產生風險。當(dāng)這些產品及其組分暴露在房間中時,可通過將房間(jiān)氣流(liú)從操作員一(yī)側吹向產品一側以降低對人員的(de)影響,但此時產品會受(shòu)到汙染威脅。為此有(yǒu)必要(yào)向操作者提供特殊的防護工作服,或設置工作站,使得產品和操作員之間不會通過氣流方式互相接觸。
空氣過(guò)濾必須滿足產品(pǐn)要求。一些最終產品的分裝必須在設有高效過濾器的單(dān)向流(liú)櫃中進行,在這樣的操(cāo)作櫃中,氣流向下越(yuè)過操作者和產品,離(lí)開工作站,朝房(fáng)間(jiān)後部流動。必須對操作中潛在的(de)交叉汙染進行評估並采用密閉的分配操作,以降低物料受保護的等(děng)級。
如果房間空氣用於幹燥或冷卻暴(bào)露的產(chǎn)品(pǐn),該房間應被視為生產設(shè)施的一部分必須和其它一(yī)些有產品暴露的房間一樣,確定關鍵的控製參數(shù)。非水性產品(含有溶劑)的(de)敞開幹操方式會增加人員暴(bào)露於危害環(huán)境中的風(fēng)險,同時這種幹燥方式(shì)也會使生產環境受到影響(溶(róng)劑蒸(zhēng)氣會散發到空間)。采用屏障或隔離裝(zhuāng)置,例如手套(tào)箱(xiāng)或手套袋等,可以減少(shǎo)工藝所暴(bào)露的環境,並且還能大大減小HVAC係統的規模和成本。對於需要(yào)三級保護的高危(wēi)險產(chǎn)品而(ér)言,當進行一係列操作(zuò)比如從烘箱(xiāng)向桶或粉碎機裝卸料時,所處的房間必須是潔淨(jìng)的且與相鄰房間保持負壓。如上述產品及其(qí)操(cāo)作采用密閉工藝,產品不會暴露,則生(shēng)產環境的HVAC係(xì)統(tǒng)可(kě)按一級保護等級進行設計,同時工作者的個人(rén)保(bǎo)護(hù)裝備需求也可(kě)減少(shǎo)。在采用屏障或隔離操作技術時,也要考慮到密封隔離係統失靈的風險,並有相應的應急措(cuò)施(shī)。
二(èr)、穿越不同級別前(qián)的處理
1、一般區進出B級區
從一般區(qū)進人B級區的人流物流通道可設有D-C-B的潔淨級別梯度,這種情況下人流(liú)物流通道上的D/C、C/B級的房間之間不需要另外再設(shè)緩衝間,因較低級別(bié)本身已經是(shì)較高級別的緩衝間。大宗無菌原料藥從無菌區傳出可通過傳遞窗(B/C或B/D) 進行,也可有單(dān)獨的物料傳出(chū)通道。傳遞窗或(huò)消毒室應具備互鎖功能。考慮到人的汙染風險(xiǎn)最(zuì)大(dà),故無菌原料藥的人流設計最好能進、出通道(dào)分開。
2、B級區進入*區
設備、工具、物品或(huò)操作員工的手從B級區進入*區前(qián),應先用消毒(dú)劑對物(wù)品外(wài)表麵或手套進行消毒(dú)。
3、物品轉運
無菌原料藥、接觸無(wú)菌原料藥的內包材或其(qí)他物品滅(miè)菌後的轉運過(guò)程,不能采用密閉容(róng)器的,常(cháng)常會用到可移動(dòng)的層流車和滅菌器或其它層流進行有效對接,以保證其始終在(zài)*保護下,盡量防止(zhǐ)出現未密封的情況下需要層流保護的滅菌後物(wù)品(pǐn)從*到B級,再從B級到*的情況。
三、潔淨車間參數的控製
潔淨區(室)參數會對產品和物料產生影響,這些參數包括溫度、濕度(dù)和懸浮粒子。房間壓差也是一個重要(yào)參數,它被用來維持兩個空(kōng)間之間的氣流方向,避免懸浮粒子的汙染,有時也可(kě)采用氣鎖來對汙染物進行充分的隔離。而微生物對(duì)於某(mǒu)些醫藥中間體而言(yán)也是一個重要的指標(biāo)。如果潔淨室需要最小(xiǎo)量的空氣來維持房間的潔淨度(dù),那麽房(fáng)間送風量也是一個重要(yào)的參數。
1、溫度
對(duì)於開放式和封(fēng)閉式的(de)操作,房間溫(wēn)度是關鍵參數。大多數的中間體和/或原料藥組分、產品、物料和工(gōng)藝都(dōu)能承受較大(dà)的溫度範圍。然而,隨(suí)著暴露時間的增加,溫度範圍可能減小。
比如,在典型的取樣操作過程中,較大工藝罐中所(suǒ)含(hán)的物料溫度不會有可(kě)察覺的變化。如果產品或物料需要儲存或暴(bào)露相(xiàng)當(dāng)長的一段時間(例如從烘箱(xiāng)中取(qǔ)出後進行粉(fěn)碎(suì)的過程),那(nà)麽房間溫度(dù)和濕度對於(yú)中間體/原料(liào)藥的影響可能是重大的。如果房間(jiān)溫度是關鍵的參(cān)數。那麽房間溫度的監(jiān)控、記錄和報警係統必須調試並(bìng)驗證。控製溫度的係統必須(xū)經過調試,而且需要在房間中標定高溫點和低溫點的位置。如果房間溫度不(bú)是產品的重(chóng)要(yào)參數,那麽通常控製房間溫度是用(yòng)來保證房間內人員的舒適度。一般對於穿(chuān)著標準工作服的人員,舒適的溫度條件是20~25C,對幹穿著有特別包覆工作服的人員,適(shì)宜的溫度(dù)是18~26C。
2、相對濕度
房間相對濕度、露(lù)點或絕對含濕量會影(yǐng)響(xiǎng)暴露在環境中(zhōng)的中間體或(huò)產品(pǐn)。這些中(zhōng)間體或產(chǎn)品對空氣(qì)濕度(dù)很敏感。相對濕度對於含水產品的影響可以忽略,但液態產品(pǐn)在低濕房間(jiān)內經過一段時間會失(shī)掉水分。通(tōng)常對暴露在環境中的濕度(dù)敏感(gǎn)產品(pǐn)要求相對濕度控製在30%~50%,但是對於一些有特別(bié)低濕度(dù)要(yào)求的產品,房(fáng)間的濕度參數會更低(dī)。
如果房間相對濕度、露點或絕對含濕量是關鍵參數,那麽監控、記錄(lù)和報警房間濕度、露點或絕對含濕量這些參數的係統必須調試並驗證。控製(zhì)濕度、露點(diǎn)和水分的係統也必須調試(shì)。如果房(fáng)間相對濕度不是重要(yào)參數(shù),那麽相對濕度的(de)控製隻要確保房間內人員的舒適和安全即可。一般的舒適(shì)條件是對於穿著標準工作服的人員,相對濕度(dù)為30%~60%;對於穿著有特(tè)別包覆工(gōng)作服(fú)的人員,相對濕度為30%~50%。相對濕(shī)度控製係(xì)統必須經過調試合格。由於蒸汽能抑製(zhì)微生物的生長,因而被推薦用於加濕。
3、懸浮粒子
懸浮粒子必(bì)須得到控製,以防(fáng)止來自室(shì)內外設施的汙染和交叉汙染。在空氣處理係統中,必須對過速設備進行評估(gū),以確保(bǎo)對室外顆粒具有足夠的過濾作用。在循環係統中,也必須評估空氣(qì)過濾設備,防止室內常規顆粒和產品(pǐn)間的交叉汙染。如果同一(yī)個場合有多個品種生產(chǎn),為了避免和(hé)降低交叉(chā)汙墊,必須對HVAC係統進行風險評估,以確定是否可以利用回風。
空氣潔淨(jìng)度的要求取決於(yú)最終的(de)產品劑型。如果最後的(de)原料藥暴露在房間中,那麽房間(jiān)懸(xuán)浮粒(lì)子的級別必須和下一個生產步驟(zhòu)中暴露的產品所要求的生產場所(suǒ)的(de)級別相(xiàng)一致。對於原料藥生產來說,必須根據工(gōng)藝過程和物料特性,通(tōng)過風險評估來(lái)確定產品的保護等級。保護等級一旦確定,那麽(me)相應的環境條件,包括房間空氣質量、房間裝(zhuāng)修標準、可清(qīng)潔性、進入/離開(kāi)程序、控製和隔離措施等(děng)也就得到了確定。
國際製藥工程協會(ISPE)將原(yuán)料藥(yào)生產劃分(fèn)為三個保護等級:
①一級保護:普通;
②二(èr)級保護:防護;
③三級保護:控製。
一級保護適用於封(fēng)閉的工藝過程,原料、中間體和(hé)產品本身不(bú)會散發(fā)到環境中,同時外(wài)界的汙染物也不會進入整個生(shēng)產過程。整個工廠/車間處於(yú)良好的運行狀態,設備、閥門、管道、儀表運行正常。在這種情況下,生產過程和產品(pǐn)本身對環境沒(méi)有(yǒu)特殊要求。
二級和三級保護等級的空氣過濾係(xì)統主要是用來保護產品的,因此係統需要經過調試和驗證。
4、房間相對壓力
不同區域之間(jiān)流動的風速、風(fēng)量或(huò)風向,能起到防止懸浮粒子汙染和產品交叉汙染的作用。送風量(liàng)和回風(fēng)量的差異決定了進出區域的風量和風向。確定正確的送風量和回風量,監控這些風量的穩定性,可用於確(què)保滿足房(fáng)間相對壓力。
房間相對壓力的變(biàn)化和縫隙(門底、牆孔等)數量有關,並且(qiě)會影響區域之間的風速(sù)、風量和風向。房間相(xiàng)對壓力可(kě)用於防止懸浮粒子在區域之(zhī)間的遷移,保護設施不受外部非控製區(qū)域的汙染。因此HVAC係統設計可將房間相對壓力作為關鍵的參數來測量和監控,替代風量測量和監控。
GMP規定潔淨區與非潔淨(jìng)區之間、不同(tóng)等級潔淨區之間的壓差應不低於10Pa。必要時,相同潔淨度級別的不同功能區域(操作(zuò)間)之間應保持適當的壓差梯度(除(chú)無菌產品外,美(měi)國cGMP對一般的API生產場所沒有相對壓力的要求)。生產場所的門關閉情況下,不(bú)同關鍵區域(yù)間的房間相對壓力應該被明確(què)的定為(wéi)正(zhèng)壓或負壓。一(yī)般相對壓差值(zhí)在5~10Pa範圍內。低於5Pa難以控製,高於10Pa會增加HVAC係統和設施的成本,也不會(huì)對汙染控(kòng)製(zhì)產(chǎn)生更(gèng)好的作用。
5、換氣次數
進出藥品生產區域的風量必須基於以下要求:
①冷卻(què)
②加熱
③相對濕度
④房間壓力(lì)
⑤粒(lì)子控製
⑥稀釋通風
⑦不(bú)良(liáng)情況發生時的自淨
⑧非GMP法規
這些因(yīn)素通常要求每小時(shí)換氣(qì)次數在5~25次(估值)之間,在某些場合,一些特殊的工藝過程會需要更多的換氣次數。
四、淨化措施
1、危險環境的通(tōng)風
在原(yuán)料藥設(shè)施場所中的易燃易爆和可燃物料,對建築物(wù)和人員都有危險。懸浮易燃物會導致十(shí)分巨大的空氣處理量,增加運行成本,並使工作(zuò)人員出現健康問題。懸浮物料落在衣服和皮膚上,還會增加交叉汙染的概率,因此:
①含有可燃氣體或者多相混合物(低(dī)於較低爆炸極限的可(kě)燃氣體和灰塵的(de)混合物)的房間空氣不建議循環。
②儲存或暴露有(yǒu)易燃物料的房(fáng)間,通常采用直流(liú)風空氣(qì)係統。在有易ran氣體暴露的(de)地點,建議使用局(jú)部排風(fēng)。
2、空氣係統
從一個工藝生產區向(xiàng)另一個工藝生產區域循環未經過濾或過濾(lǜ)不(bú)充分的空氣,會增加產品汙染和交叉汙染的可能性。空氣未經適當的過濾、局部捕捉和控製而進行循環會增加(jiā)空氣(qì)中顆粒物、易燃物或有毒物的濃度。當采用回風循(xún)環(huán)方式可行和經濟合理時,必須評估混合回風氣流發生交叉汙染的潛在性。
(1)設備(bèi)布置
室外空氣吸入口與HVAC排風機房或工藝排風口的距離是建(jiàn)築布置和設計的主要因素。排(pái)風和排風口(包括工藝係統排氣(qì))必須遠離吸風口,並且(qiě)盡可能高,以減(jiǎn)小交叉汙染的潛在性。當不可行時,可采用增加送排風過濾、氣體洗滌或提高排風速率等方法(fǎ)。
由於排風會對周邊環境造成汙染,因此必須對其進行處理。通過良(liáng)好的工程化(huà)、排風源頭的控製、屏障隔離和就地排風罩(zhào)的使用(yòng)、封閉的工藝操作等,可以降低和減少受汙染(rǎn)的排風量,並獲得生命(mìng)周期成本優勢(shì)。
如(rú)果生產多(duō)種產品,必須進行風險評估,使交叉汙染的潛在性最小化,來決定是否允(yǔn)許使用循環送風。
(2)空氣係統的運行
在非工藝生產期間時,以下情況應該考慮(lǜ)減少或關閉空氣係統:
①對於廠區的其它部分,不會對壓力造成(chéng)不良(liáng)的影響。
②不(bú)影響(xiǎng)交叉汙染。
③不影響該區(qū)域或其它區域產品的關鍵參數(shù)。
④當(dāng)HVAC係統關閉時,服務的區域不會有溶劑蒸(zhēng)氣或其它有(yǒu)害物質的釋放。
⑤考慮到了cGMP和安全的風險。
3、風道係統
當(dāng)不同(tóng)房間壓力關(guān)係確定,風道長時間承壓,會增加泄漏,應該在耗資(zī)加固管道係統(tǒng)及由此節約的能耗兩者之間進行比較和評估。如房間壓力是關(guān)鍵參數,應采用牢固密封,並對風管進行壓力測試。
(1)風道係統的基本要求
①送風管材料很多(duō),但其清潔方法不能(néng)破壞內外(wài)表麵。
②油漆過的風管表麵不能位於暴露的產品附近;耐腐蝕(shí)的風管(guǎn)段應(yīng)該帶(dài)管內的濕度調節器,減小由空氣汙染引(yǐn)起的腐蝕。
③去濕盤管必(bì)須有防腐蝕集水盤(pán),且排水良好,減少對產品腐蝕、黴菌(jun1)或(huò)細菌(jun1)對中間體和/或APIs的影響。
④在有送回風管服務的產品區域,應該避免采用可(kě)滲(shèn)入(rù)的或纖(xiān)維狀的風(fēng)管內襯和消聲器,因為它們可能成為微(wēi)生物的生長區並產生顆粒。如果(guǒ)要求使用消聲器,它(tā)們必須易清潔易安裝,采用不可(kě)滲入、不易破碎的材料。
(2)風道係統的安裝
在初次安(ān)裝中,風道係統必須潔淨安裝或在線清潔。如果有充分的過濾保護,送風管的進一步定期清潔通常並不要求。但必須有充(chōng)足的檢修通道,保證風管的潔淨度能夠被定期評估。風道係統應設計除塵係統,且除塵係統還必須在係統(tǒng)失效時防止對產(chǎn)品及其生產區(qū)係統的汙染。例(lì)如,當除塵係統(tǒng)支管直接連接至設備時(shí),連接(jiē)支管的設計(jì)必須考慮到當除塵係統失效時(shí),除塵(chén)係統內(nèi)的粉塵不會(huì)直接(jiē)回流至工藝設備內。風管的布置必須防止冷凝液體反流至工藝設備中。風管外部應該考慮保溫,使冷凝液量最小。
(3)危險(xiǎn)環境的排風
有毒或高危(wēi)害化(huà)合物等有害生產區(qū)域的排風必須考慮過濾(lǜ)。此時過濾(lǜ)器應該盡量靠近操作區,最好位(wèi)於房(fáng)間內,這樣能防(fáng)止危害物隨排風管擴散。對過濾(lǜ)器的(de)更換維護程序必須經過(guò)確認,以免危及環境或對操作人員產生危害。
五、典型HVAC係(xì)統
下麵三個圖分(fèn)別表示了三種不(bú)同的HVAC係統配置示意圖,三個(gè)典型的示(shì)例圖中,每個生產區域都送人空氣以防止(zhǐ)生產場(chǎng)所中的粒子的集聚和煙霧(wù)的排放,同時送風也要考慮到對產品質量的影響。在某些(xiē)情況下,對(duì)於一些暴露產品的(de)操作,還(hái)需設置(zhì)前室(shì)以給子適當的保護。
1、直流式集中空調係統
此圖所示為一個室外空氣的中央AHU係統,它可用於(yú)單一產品和(hé)多產品的設施。此配置提供了(le)一個高等級的防止交叉汙染的可能性。因為空氣不循環,直流式(shì)集中空調(diào)係(xì)統對過濾的要求較(jiào)少(shǎo),所以(yǐ)通常可以用低效率(lǜ)的(de)過濾器,但是通常運行成本是最高的,安裝成本中等。
2、集中(zhōng)回風空調係統
此圖所示為一個利用回風的中央空調係統(tǒng),它(tā)適合於單一產品的生產設施。然而,如果(guǒ)可以提供適當的過濾措施以防止產(chǎn)品通過氣流循環而產生交叉汙染,則該係統也可用於多產品的生產。
由於采用了回風,因此新風量減少了,這(zhè)樣也減弱(ruò)了通(tōng)過新風來處理房間空氣稀釋的能力。此時必(bì)須注意回風(fēng)中可燃氣體的含量(liàng)。解決的(de)方法之一是將可燃氣體探測器放置於HVAC風管係統中,或設置在可燃氣體集中暴露的區域。根據可燃(rán)氣體探測(cè)器檢(jiǎn)測(cè)結果,判斷(duàn)回(huí)風是否需要直接排放。另一(yī)種方法是將可能有可燃氣體產生的生產區(qū)域的空氣全(quán)部排放(fàng)至室外,而不利用回風。有些國家的建築防火(huǒ)規範明確規定含有可燃氣體的生產區域(yù)的空氣不能采用回風,必須(xū)強製排放,此時用到此類物(wù)質(zhì)的所有生產區域都必須采用直流風。
集中回風空調係統,通常從多產品區域回風,該係統安裝成本和(hé)運行成本低,但較難防止交叉汙染,因此要有zui嚴格的過濾要求。
3、專用回(huí)風型AHU係統
此圖所示為新風和回風混合使用的空氣係統,以及分別(bié)用於單一產(chǎn)品的多個回風空氣係統。此配(pèi)置通常更適用於多產品(pǐn)設施(shī),但同時也可(kě)用於有不同溫度(dù)、相對(duì)濕度或(huò)空氣潔淨(jìng)度需求的地方;或者用於同時有(yǒu)可(kě)燃和不(bú)可燃物使用的區域。在(zài)一個多產品設施中,每(měi)一(yī)個回風空氣AHU都(dōu)用於單一產品,回風空氣不會和其它產品區域相混合,這在很高程度上(shàng)防止了(le)交叉汙染,並且通常可以使用較低效率的過濾器。然(rán)而,在多品種生產區采用回風設(shè)計時,應該考慮各種因素的影響,如使(shǐ)用更高(gāo)效率的過濾器,更便捷安(ān)全的(de)過濾器更(gèng)換(huàn)方式,以(yǐ)及滿足清潔要求等,以便有效的防止(zhǐ)不兼容(róng)產品間的交叉汙染。
專用(yòng)回風型AHU係統(對於多產品區域)通常運行成本低,對過(guò)濾要求較低,但通常總安裝成本是最高的。