无菌注射剂污染控制策略

李栋芸(南京新百药业有限公司，江苏 南京 210038)

0 引言

无菌注射剂是指法定药品标准列有无菌检查项目的注射剂，其质量保证的重点在于无菌保证、细菌内毒素和微粒污染的控制，也需要特别关注防止混淆和交叉污染[1]。依据生产工艺不同，分为最终灭菌工艺和无菌生产工艺，能耐受高温的注射剂首选最终灭菌工艺，但有些热敏性的药品，高温下容易发生变性或有关物质增加，只能采取无菌生产工艺，采用无菌生产工艺的剂型常见的有无菌灌装注射剂、无菌分装粉针剂和冻干粉针剂等。

无菌注射剂是所有药品中风险最高的剂型，常见给药途径有皮下注射、皮内注射、肌内注射、静脉注射、脊椎腔注射等。热原或细菌内毒素不合格的药品会使人体出现发冷、寒战、体温升高、身痛、出汗、恶心呕吐等不良反应，微粒或异物的污染会引发患者出现微循环的栓塞，严重的将危及性命。必须在生产管理中采取有效措施，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，确保持续稳定地生产出符合预定用途和注册要求的药品[2]。

本文主要以无菌生产工艺注射剂为研究对象，根据风险分析，考虑无菌药品生产过程中各种接触品的潜在污染，制定污染控制策略，以降低微生物、细菌内毒素和微粒污染的风险。

1 污染控制策略概述

1.1 污染控制策略的定义

欧盟GMP给出的污染控制策略(CCS)的定义，是来自于现行产品和工艺理解，为确保工艺性能和产品质量，所计划的一套对微生物、热源和微粒的控制。这些控制包括原料药、辅料、药品的材料和组分、设施和设备操作条件、过程控制、成品质量标准相关的参数和属性，以及相关的监测和控制的方法及频次。

1.2 污染控制策略的目标

有效控制整个药厂和最终产品中微生物、细菌内毒素和微粒污染；确认公用设施、清洁和消毒、工艺验证、厂房设计等控制和监测措施对控制最终产品中的污染风险总体有效；通过采用监控措施及对收集的数据进行趋势分析，制定持续改进计划以改进质量体系。

1.3 污染来源分析

污染控制最重要的是要明确污染是什么。欧盟GMP无菌附录中谈到的污染控制策略，聚焦于对微生物、细菌内毒素和微粒的控制。GMP无菌药品附录中指出，无菌药品应当最大限度降低微生物、各种微粒和热原的污染。不管是欧盟GMP还是中国GMP，都认为微生物、细菌内毒素和微粒是无菌注射剂的重要污染源。

微生物和细菌内毒素，都属于外源性污染，即消除后不会再出现、只会由其他污染源带入的污染；微粒既属于外源性污染，也属于内源性污染，即消除后随着时间、使用操作不当等还会再次出现的污染。

微生物和细菌内毒素的来源主要有人、机、料、法、环几个方面。人是最主要的污染源，大多情况下甚至是唯一的污染源，人身上的微生物如果进入到产品中，富集到一定程度，可能导致细菌内毒素的增加；设备本身不会产生微生物，但是会成为微生物的滋生地，富集到一定程度，可能导致细菌内毒素的增加；物料是仅次于人员的第二大污染源；不科学的操作和清洁消毒程序，有可能导致微生物污染的增加或扩散，进而产生细菌内毒素；环境则是维护无菌状态的重要环节，环境中的微生物富集到一定程度，会导致细菌内毒素增加。

2 污染控制策略实施

2.1 微生物的控制

控制微生物污染，做好两方面的措施，一是减少或消灭微生物负荷；二是保持灭菌后的无菌状态。

2.1.1 人员的控制

无菌药品生产中，人员带来的污染是最大的微生物污染，占洁净区空气传播污染的80%，且最难控制，因此人员的控制尤其重要。

(1)培训和资质确认

无菌注射剂生产对无菌操作人员的要求极高，只有经过培训且更衣确认合格的人员才能允许进入无菌生产洁净区。无菌操作人员应定期接受药品生产相关法规、生产质量管理规范(GMP)、无菌生产操作、微生物知识、更衣程序、人员/物料进入无菌生产洁净区、无菌模拟灌装及其他相关的培训，并进行必要的考核和资格确认。

进入A/B级区域的人员按照规定的程序进行更衣操作，初次受训者需经过3次更衣确认并合格，非初次合格人员每年需经过1次更衣确认，人员表面微生物监测结果应符合要求；并且每年至少参加一次成功的无菌工艺模拟试验，方可被授权进入无菌灌装间，参与正常的无菌生产关键操作。每天或每批生产时应对操作人员手套和洁净服表面取样监测微生物。非无菌生产洁净区的人员和外来者特殊情况需进入者，必须经过批准，并由本区有资质的人员指导其更衣及在无菌区的活动。

(2)规范无菌区操作行为

根据无菌生产洁净区可能的生产操作活动，确定需要进入的人员数量，满足最基本要求即可，而非满足最高要求。

无菌区操作人员应保持整个身体在单向气流通道外，身体站直以最小化破坏气流，保持手臂在腰线或以上，不能倚靠设备或墙壁表面；使用无菌工器具接触无菌物料，用不危害产品无菌性的方式进行必要的操作，避免在产品上游进行无菌操作，操作时动作缓慢而轻柔；在洁净区内小心移动，避免不必要的动作，不能通过物料进出口或传递窗进行交流，避免不必要的谈话；任何时候，双手都不能触摸地板，当有物品掉落，如果不会产生风险的话可以在日清洁时去除；每次接触物品后应对双手进行消毒，晾干后进行下步操作；定期检查着装，保证洁净服穿戴紧密；无菌生产洁净区内所有开、关门的操作，应尽量避免用手直接接触，避免交叉污染等。

2.1.2 设备的控制

无菌区应选择设计合理、容易清洁消毒且本身不产生颗粒污染的设备，所有接触已灭菌的物料的设备应是密闭或相对密闭的体系，对于无菌产品而言，无菌保障能力，隔离器大于限制进入隔离系统(RBAS)，C-RBAS大于O-RBAS；无菌灌装要求在B级区内的A级层流下进行，尽量采用自动化灌装系统；通过气流技术降低污染，尽量减少人为干预，最大程度减少污染风险；无菌灌装区域最好配置在线监测系统。

灭菌设备应运行稳定，设计合理，维修方便，灭菌后物品的取出转运方式很重要，特别是没有呼吸袋包裹的，应制定详细的转运操作规程，避免灭菌后物料转运中的二次污染，以及转运操作不当对核心A/B区域可能造成的污染。灭菌设备应每年进行再验证，确保灭菌工艺有效，设备能够持续满足灭菌工艺的要求。

2.1.3 物料的控制

物料是除了人员以外，洁净区内的第二大污染源。其污染控制主要包含两个方面：一是控制物料初始的微生物负荷；二是物料完成灭菌后的保护。从控制风险的角度，进入到A/B级区域的物料都应该经过灭菌程序处理，实在无法进行灭菌的，可以用消毒的方式进行，但是应监控这些物料的微生物负荷。

(1)原辅料

无菌分装的原料药质量控制项目应包含无菌检查、热原或细菌内毒素，无菌原料药脱外包后，经消毒剂、杀孢子剂、VHP处理等进行表面消毒后，使用密闭容器转移至无菌分装区，确保转移过程不会污染无菌环境。无菌注射剂生产用的原辅料必须控制微生物、细菌内毒素等指标，在与无菌洁净区相邻的C级区配制药液，除菌(冗余)过滤后通过密闭的管道进入无菌区。应在RABS中进行无菌分装和容器密封，原料药上料区域和灌装区域采取A级层流保护，分装过程中，关键区域在线连续监控粒子及微生物情况，确认无菌环境受控。

(2)安瓿/管制瓶

安瓿/管制瓶经洗瓶后通过连续传递的隧道烘箱，高温灭菌后自动出瓶进入无菌生产区，灭菌后的转移过程在A级无菌环境下，保持安瓿/管制瓶的无菌性。

安瓿通常采用300 ℃除热原工艺，管制瓶采用320 ℃除热原工艺，高温段要确保FH≥1 365，结合热穿透、热分布及内毒素挑战性试验结果确定灭菌时长。定期监控安瓿/管制瓶灭菌前的微生物负荷，每年对隧道烘箱除菌除热原工艺进行验证，确认网带允许运行速度及有效灭菌参数，连续记录并纳入批生产记录，并在年度回顾报告中进行回顾。

(3)胶塞

胶塞用于管制瓶注射剂生产，通常是放入胶塞清洗机进行清洗和灭菌、干燥后使用，胶塞采取121 ℃湿热灭菌，建议F0≥12，然后出料转移至加胶塞岗位用于产品密封。应监测每批胶塞微生物负荷，灭菌后的胶塞采用A级层流下自动传输方式转移，或者先转入无菌密闭桶、多层无菌呼吸袋，再转移至加胶塞岗位，转移过程应避免二次污染。胶塞清洗机每年进行验证，灭菌参数连续记录并纳入批生产记录，在年度回顾报告中进行回顾。

(4)铝盖/铝塑组合盖

轧盖区域工艺布局目前有两种设计模式，一种将轧盖设计在A/B区域，则铝盖/铝塑组合盖的控制措施参照“(3)胶塞”；另一种将轧盖设计在A/C区域，铝盖/铝塑组合盖清洁后，经VHP灭菌或湿热灭菌用于轧盖。应监测每批铝盖/铝塑组合盖微生物负荷，使用压塞检测装置确认压塞效果，每批进行密封性测试，确认轧盖后产品能够保持无菌状态。

(5)接触产品的器具

包括滤芯、分液器、针头、胶管、泵以及用于装量检测的针筒等，处理流程一般是清洗后进行湿热/干热灭菌，灭菌后物品使用多层呼吸袋包装，存放于A级层流下，生产前将已灭菌器具按照详细的转运流程移至A/B区域，无菌装配后使用。器具灭菌参数连续记录并纳入批生产记录，并在年度回顾报告中进行回顾，确认灭菌工艺稳定符合工艺要求。

(6)生产的辅助工具

A/B级区使用的工具和容器，根据材质不同，采用干热/湿热灭菌或者消毒方式进入B级洁净区，转移至使用区域；批生产记录等，采用ERP系统，或者将纸质记录装入呼吸袋中湿热灭菌，在B级区取出使用，应确认其装载方式；不锈钢器具使用双扉净化热风循环烘箱，经250 ℃、45分钟灭菌后，在B级区取出使用；不能耐受湿热灭菌的无菌袋有多层包装，通过VHP传递窗，经表面消毒及分步脱外包后，转移进入A/B级区域。

(7)其他在A/B级区使用的物料

消毒剂或清洁剂：在C级区用注射用水配制后，经除菌过滤进入B级区，每次过滤前后需对滤芯进行完整性确认，并定期监测初始微生物负荷。

压缩空气/氮气：进入无菌生产区或者和最终产品直接接触的压缩空气/氮气，应采用去除微生物、微粒的有效措施，如经过除菌过滤，达到A级层流的微生物和粒子水平。除菌过滤器用纯蒸汽进行SIP，定期或每批检查滤芯完整性，每半年至一年对压缩空气/氮气系统进行验证，确认其供应能力和气体质量符合标准。

2.1.4 消毒灭菌规范

灭菌是指应用物理和化学等方法，杀灭或除去一切存活的微生物繁殖体或芽孢，使之达到无菌的方法。使用不同的灭菌方式，都要保证其无菌水平[3]。常见灭菌方法有湿热灭菌、干热灭菌、除菌过滤、辐照灭菌、环氧乙烷灭菌法等，前三种方法使用比较广泛，根据灭菌的物料材质选择；灭菌方法应经过验证，灭菌设备每年进行验证。

洁净区应当制定操作程序进行清洁和消毒，合理的清洁消毒程序，是维护A/B级环境的关键，不合理的清洁消毒程序和操作，会造成微生物的二次污染。基于风险，对于RABS内部物料直接暴露的区域，适用于灭菌的概念，对于背景区域，适用于消毒的概念。新建无菌生产线，在正式投产之前，每班次应当连续进行3次合格的模拟试验。正常生产期间应当按照每条生产线每班次每半年进行一次试验[4]，证实无菌生产过程控制能够达到无菌生产要求。

2.1.5 环境的控制

洁净区的环境质量是确保药品质量安全的重要条件。采取合理的清洁、消毒控制措施，定期对洁净区的悬浮粒子、浮游菌、沉降菌、设施和设备表面的微生物及操作人员的卫生状况进行监测，并定期对环境微生物进行种属鉴定，监测数据是评估和证明产品无菌保障的重要依据。

对于微生物污染，良好的设计和硬件，是控制的基础；人员是主要因素，所以控制好人的行为非常关键。微生物的污染，是递进的污染，所以非核心区域要控制微生物的负荷，关键区域要做好无菌管理。每月轮换消毒剂，并结合臭氧、VHP灭菌等方式，对环境进行周期性消毒，保持无菌环境。

生产过程中如果出现污染，应及时进行清洁。对于人员活动频繁的区域，清洁频次应该高于人员活动不频繁的区域；对于产品直接暴露的区域或相邻区域，清洁的频率应该高于其他区域；这样既保证了污染能够得到及时的处理，又不浪费人员。

2.2 细菌内毒素的污染控制

细菌内毒素是热原的一种，热原污染的途径主要有四个：一是注射用水；二是从原辅料带入；三是从容器、用具、管道和装置带入；四是制备过程中的污染。注射剂细菌内毒素的污染也可能由于微生物控制不佳产生，因此对于细菌内毒素的控制，总体原则和微生物类似，大多数控制微生物的方式，对于细菌内毒素控制也适用。但是对于细菌内毒素，初始的控制更重要，因为微生物可以借助消毒、灭菌的方式进行去除和控制，但是细菌内毒素具有耐热性强、可过滤性、不挥发性三大特点，去除的方法有限，除菌过滤和湿热灭菌均不能有效去除细菌内毒素。

药品生产应严格控制原辅料的热原或者细菌内毒素，尽可能降低各工序污染物水平，生产过程防止引入新的污染，采取适当的设备清洁、干燥和储存设施，通过控制物料、器具的存放条件或者改变清洗、灭菌工艺，减少微生物的滋生，降低内毒素的产生，去除细菌内毒素的物料尽可能封闭保护，有效控制微生物污染水平和细菌内毒素的污染水平。对于存在内毒素污染的物料和器具，可选择加热、酸碱、蒸馏、吸附、超滤及其他方法去除，并应对去除方法进行验证。

2.3 微粒的污染控制

注射剂中的微粒来源广泛，如原辅料和包装材料、生产环境、人员、生产设备、包装材料的兼容性、药液稳定性等。微粒作为一种外源性和内源性污染结合的污染，比单纯的外源性污染更难控制，除包装材料兼容性和药液稳定性导致的颗粒污染应在产品设计、研发阶段研究解决外，其余风险因素的控制与微生物污染的控制方法基本相同。

人坐着不动能产生10万个微粒，走动能产生500万个微粒，跑动能产生1 500万个微粒，所以应规范人员行为，减少人员在洁净区的活动，降低活动幅度，并且选择耐清洗、不脱落纤维的洁净服。选择不脱落微粒、便于维护和清洁、无清洁死角的设备，避免维修时一些部件的破损产生微粒，尽可能采取封闭系统。所有和产品直接接触的物料，都不应脱落或产生粒子，物料的处理过程如呼吸袋剪开后再包装，本身不应该产生污染；清洁使用不产生微粒的清洁工具和无菌抹布，并考虑针对异物的处理，如对一些难清洗的且容易积累微粒的地方，定期打开进行处理，在进行维修、包装操作时，要避免操作本身产生异物。在空气净化系统完整的前提下，环境本身不会带来微粒的污染，但是不合理的设计，会导致微粒污染的扩散。

3 结语

污染控制策略的开发需要先进技术和工艺知识，需要药品生产企业工程、设备、生产、QA、QC、物料管理相关人员甚至供应商的参与，结合产品的工艺流程和特点，从多方面分析污染来源，制定污染控制策略。污染控制策略不是一次性行为，应定期对偏差、不合格品、召回、投诉、环境监测趋势、模拟灌装等进行回顾，并根据趋势不断改进相应的控制策略，降低微生物、细菌内毒素和微粒污染，才能持续提升注射剂的无菌保证水平，提高产品质量及用药安全性。