药品生产设备清洁验证关键点的研究

梁 毅，丁 越（中国药科大学国际医药商学院，南京 210009）

药品生产设备清洁验证关键点的研究

梁 毅＊，丁 越（中国药科大学国际医药商学院，南京 210009）

目的：为药品生产企业开展清洁验证工作提供参考。方法：阐述清洁验证的概念及其重要性，并结合实例探讨在药品生产过程中如何开展设备清洁和清洁验证工作。结果与结论：在清洁及清洁验证工作中应正确选择清洁标记物、清洁溶剂、清洁方法，确定残留物限度以及允许残留物最低限度的分析方法和取样方法，并对分析方法、取样方法进行验证。清洁验证是降低药品污染、提高药品质量的有效途径，药品生产企业应重视这项工作。

药品生产；清洁；清洁验证；关键点

1988年，美国一家药品生产企业生产的制剂——消胆胺树脂由于受到农业杀虫剂的污染从市场上被召回。该企业并没有生产杀虫剂，怎么会被污染的呢？经调查发现，是生产该制剂的原料药受到了农业杀虫剂生产中少量中间体和降解物质的污染。为该制剂提供原料药的企业在生产原料药的过程中，使用了杀虫剂生产线的回收溶媒桶，该回收溶媒桶又重复地用于贮存该原料药生产中产生的回收溶媒。由于原料药供应企业没有对这些溶媒桶进行有效的监控，没用对贮存的溶媒进行有效的检验，也没有对桶的清洁规程进行验证，因此用于该制剂生产中的原料药的回收溶媒受到了交叉污染。而被杀虫剂污染的部分原料药运到了另一地点的制剂生产企业，使该企业的流化床干燥器中的物料袋受到了杀虫剂的污染，从而造成各批产品的污染。

此次事件，使得美国FDA对于潜在交叉污染的问题日益重视。一种药品生产结束后，对药品生产设备进行清洁是防止交叉污染的必要手段。与此同时，只有对清洁方法进行验证才能确保该清洁方法能有效地将活性物质清除到规定限度，而不会对下一批次品种造成污染。本文通过对清洁验证相关概念的阐述，结合实例来具体分析实际的清洁验证工作的开展。

1 清洁验证的概念及重要性

清洁验证就是通过科学的方法采集足够的数据，以证明按规定方法清洁后的设备，能始终如一地达到预定的清洁标准[1]。新版《药品生产质量管理规范》（GMP）中对清洁验证的相关要求如下：清洁方法应当经过验证，证实其清洁的效果，以有效防止污染和交叉污染。清洁验证应当综合考虑设备使用情况、所使用的清洁剂和消毒剂、取样方法和位置以及相应的取样回收率、残留物的性质和限度、残留物检验方法的灵敏度等因素。清洁验证对于药品生产企业的重要性不言而喻。

2 实施清洁和清洁验证工作的关键点

清洁验证在欧美国家实行已久，然而我国的药品生产企业实施清洁验证工作的情况还不容乐观，对于如何开展清洁验证工作还有一些盲点，下面将通过一个例子来具体阐述该如何开展清洁和清洁验证工作。

假设：某药厂的反应罐（2000L的搪玻璃罐，假设表面积达到10.5m2）进行以下化学反应：

化学反应式为：A+B→C（D是杂质），反应介质为乙醇。500kgA和440kg B，得到730kg C和大约10kg D。反应用的溶剂乙醇大约1000L。一般来说每批反应会投入过量的A（530kg），所以最后混合物中还有残留的A大约30kg。各物质在几种常见溶剂水、乙醇、丙酮中的溶解度见表1。

表1 各物质在3种溶剂中的溶解度Tab 1 Substance solubility of 3kinds of solvents

2.1 清洁标记物和清洁溶剂的选择

清洁的过程就是溶解的过程，在实际生产中设备往往生产多个品种，各个品种间的理化性质差异较大，因此，必须从各个组分中确定最难清洁的物质作为参照物质。一般选择产品组中溶解度小、活性或毒性高的成分作为清洁标记物。

清洁溶剂应能有效溶解残留物，不腐蚀设备，且本身易被清除。人用药品注册技术要求国际协调会（ICH）在《残留溶剂指南》中将溶剂分为3个级别，对其使用和残留限度有明确的要求。随着环境保护标准的提高，还应要求清洁剂对环境尽量无害或可被无害化处理。且满足以上要求的前提下应尽量廉价[1]。根据这些标准，在水中有一定溶解度的尽量选择水、热水、碱性或酸性水；对于水不溶、极性小的物质，首选乙醇，其次选择异丙醇、乙酸乙酯、丙酮等三级溶剂[2]。此外，不提倡采用一般家用的清洁剂，因其成分复杂、生产过程中对微生物污染不加控制、质量波动较大且供应商不公布详细组成。使用这类清洁剂后，还会带来另一个问题，即如何证明清洁剂的残留达到了标准。

再来看上面的例子，反应中使用的溶媒介质是有机溶媒（乙醇），所以可以排除微生物的污染可能（一般只有存在水的系统才考虑微生物的污染可能性）。A可能最大残留量为30kg，由于A易溶于乙醇，考虑到母液有1000L，残留A基本上都会溶解在母液系统中；B用量少，且极易溶解于乙醇中，即便有少量残留，肯定也就在反应后残留的母液中。所以可以排除A、B残留的可能性。C、D在乙醇中的溶解度很低，均会析出固体而被转移出去，但在容器壁上有残留的可能。因此，对于下一个批次的生产来说，残留物就只需要考虑C和D。C易溶解于丙酮，730kg的C最多需要73L的丙酮就可以完全溶解了；10kg的D需要的丙酮大概是100L。假设由于转运和操作的不方便，残留的物质占全部物质的10%，那么只需要17.3L的丙酮就可以完全清洗设备了。由于反应罐的容积为2000L，17.3L的溶剂量只能勉强盖住反应罐的底部，所以选择反应罐1/5～1/3的量的溶剂去洗涤，也就是最少400L的丙酮。综上，400L的丙酮基本可以完全洗涤干净残留物质。

2.2 清洁方法的选择

药品专用设备通常不需要残留验证，只做微生物的清洁验证，而对于共用设备必须做残留验证。设备清洁方法由设备材质、结构、几何形状等特点决定，易拆卸、可擦洗的设备，最好选择擦洗法清洁；不易拆卸或拆卸后也无法擦洗的设备，只能用冲洗法清洁。冲洗法要求清洁溶剂能到达设备内表面的各部位，被清洗的物质必须能溶解在清洁溶剂中[2]。

从上述的讨论可看出，400L丙酮可以清洗干净反应罐。那么清洁方法是什么呢？方法1：一次将400L丙酮通入反应罐中，关闭后进行搅拌，尽可能让丙酮接触到反应罐的所有面积，这是最差的清洁方式。方法2：参考方法1，多做几次清洁工作，此方式较为浪费。方法3：分几次操作，第1次采用300L丙酮搅拌均匀30min后放料，第2次采用100L丙酮冲洗罐表面，也可以采用加热和回流的方法来增加溶解度和清洗的覆盖面。我们选择方法3，并将其制定成一个固定的标准操作规程。

2.3 残留物限度的确定（如何判断已清洁干净）

2.3.1 残留量限度——最低日治疗量的1/1000。下批产品的最高日治疗剂量中含有上批产品的量不应超过上批产品的最低日治疗剂量的1/1000[3]。在上例中，清洁干净的标准即为残留的01批物料量占比不超过02批物料总量的1/1000。如果02批物料的总量是740kg，1/1000就是0.74kg，即残留的01批物料的C不能超过0.74kg。由于01批物料的D远远低于主成分02批物料C的1/1000的含量，所以可以不考虑。因此，0.74kg的01批物料的C是我们允许的最大残留量，那么在10.5m2的表面上如果这些物料是均匀分布的，每25cm2的残留量为（0.74×1000×25）/（10.5×10000）＝0.176g＝176mg。

2.3.2 残留物浓度限度为10mg·kg－1。将残留物浓度限度定为10mg·kg－1是发达国家根据食品法规的习惯要求，对有毒物质都以这种指标规定其许可范围。药品清洁验证时规定由上一批产品残留在设备中的活性物质全部溶解到下一批产品中的浓度不得高于10mg·kg－1，即下一批产品中含上一批产品活性物质的量应低于10mg·kg－1[3]。

一般来说，对于那些活性小、潜在毒性又大的物质，我们可能会用10mg·kg－1作为清洗干净的标准。以上述例子来说，01批物料的C残留在02批物料中不能超过02批总量的10mg·kg－1，02批物料的总量为740kg，则残留物最大总量为740×10＝7400mg，反应罐总内表面积为10.5×10000＝10.5m2，则表面残留物限度为7400mg/105000cm2，即每25cm2的残留量为7400/105000×25＝1.76mg，也就是与前面的数据相差了100倍。

2.3.3 肉眼观察限度——不得有可见的残留物。有文献称如果设备内表面抛光良好，残留物与设备表面有较大反差，目检能发现低至1μg·cm－2的残留物。虽然这是非常经验化的数据，与个人的视力、照明、设备的尺寸形状和观察的角度等许多因素有关，不可能作为定量、半定量的依据，也无法验证，但目检最简单，且能直观、定性地评估清洁的程度，有助于发现已验证的清洁程序在执行过程中发生的偏差，对于日常监控是有价值的。因此，清洁规程中都要求在清洁完成或某些步骤完成后检查不得有可见的残留物[1]。

2.4 确定允许残留物最低限度的分析方法和分析方法验证

残留物检测的分析方法对被检测物质应有足够的专属性和灵敏度，在寻找分析方法的时候，最好是采用已有文献报道或各国药典已使用的方法，最低检测限和最低检测量能满足检测要求。常用方法主要有高效液相色谱法、紫外-可见分光光度法等[4]。

由于残留物的限度很低，必须对分析方法进行验证，要求就准确度、精密度、专属性、线性和范围及定量限等进行验证。

（1）专属性。专属性是指在其他成分（如杂质、降解产物、相似物等）存在下，分析方法能准确测出被测物的特性。对于清洁验证来说，应当做试验证明，在一个具有典型组成的残留物中，分析方法对被测物的检出不会受到其他组分的干扰[5]。通常采用的验证方法为：空白溶剂进样评价溶剂干扰、进样量为0评价系统干扰、棉签浸泡的溶剂进样评价棉签干扰。

（2）线性和范围。线性指在设计范围内，检测结果与试样中被测物的浓度（量）直接呈线性比例关系的能力；范围指能达到一定的准确度、精密度和线性，测试方法适用的试样中被测物的高、低限浓度或量的区间[5]。定量检查应至少测试5个浓度，范围包含清洁的最低限度和最高限度，线性的相关系数应不低于0.98，浓度范围应达残留物限度的50%～150%。

（3）准确度。准确度指用该方法测定的结果与真实值或认可的参考值之间接近的程度，一般以回收率（%）表示。对于清洁验证来说，在某些情况下，回收率需要尽可能地接近100%，但是有的情况下，回收率低至50%也是可以接受的[5]。

（4）精密度。精密度指在规定的测试条件下，从同一均匀样品，经多次取样测定所得结果之间的接近程度[5]。一般以相对标准偏差（RSD）的百分数来表示，在清洁验证中，精密度要求RSD＜10%。淋洗法和棉签法用于限度检查通常不需要做精密度检查。

（5）检测限（LOD）和定量限（LOQ）。检测限是指在确定的试验条件下，试样中被测物能被检测出的最小量；定量限是指在确定的试验条件下，试样中被测物能被准确测定的最小量。由于分析目的是要确定痕量的残留物，所以LOD和LOQ是清洁验证需要关注的。传统的方法是信噪比法，LOD一般是噪音的3倍量，LOQ一般是10倍量[5]。淋洗法和棉签法用于限度检查只需做检测限试验。

在上例中，我们要选择的确定残留物最低限度的分析方法必须敏感到能检测到浓度很低的C的方法才可以。不管用哪种方法，只要是足够敏感可以分析检测到残留物限度的方法就可以。由于LOD与分析方法的敏感度相关，所以这个分析方法一定要验证LOD的指标，具体可以这样做：配一个浓度的C，例如1mg·mL－1，然后等比例稀释下去，比如0.5、0.25、0.125、0.0625、0.03125、0.016、0.008、0.004mg·mL－1，假如发现到0.004mg·mL－1的时候，信噪比为3，那么这个浓度就是LOD。

2.5 取样方法和取样方法验证

确定了分析方法，接着就可以着手制定各取样点的取样方案，即确定取样点位置、取样面积、取样方法、取样数量等。常规的取样方法有2种，一种是最终淋洗水取样法，另一种是擦拭取样法，具体如下[1]：

（1）最终淋洗水取样。最终淋洗水取样具有2点优势：能够对较大表面进行取样；能够对到达不到的系统或日常无法拆卸的部位进行取样并作出评价[6]。缺点是当溶剂不能在设备表面形成湍流进而有效溶解残留物时，或者残留物不溶于水或干结在设备表面时，淋洗水就难以反映真实的情况。当直接检测淋洗水样用于清洗方法验证时，应检查是否直接检测了淋洗水样中的残留物或污染物。如仅检测淋洗水样的水质情况（即使符合药典检测方法），而不测定其可能存在的污染物，这种做法是不能接受的[6]。

（2）擦拭取样。擦拭取样优点是能对最难清洁部位直接取样，通过考察有代表性的最难清洁部位的残留物水平评价整套生产设备的清洁状况。通过选择适当的擦拭溶剂、擦拭工具和擦拭方法，可将清洗过程中未溶解的，已“干结”在设备表面或溶解度很小的物质擦拭下来，能有效弥补淋洗取样的缺点。缺点是很多情况下须拆卸设备后方能接触到取样部位，对取样工具、溶剂、取样人员的操作等都有一定的要求，总的来说比较复杂。

（3）取样方法的验证。为保证清洁的有效性，应该对取样方法进行验证。取样方法一般通过回收率来确认其有效性和重现性。

选择与设备相同的板材，在数块大小相同的区域内，分别均匀喷洒已知浓度、不同体积的参照物质对照液，并使其浓度范围能涵盖实际残留浓度，干燥后用选定的清洁溶剂润湿擦拭回收活性成分[7]。一般回收率不低于50%，有的企业甚至要求不低于80%，多次取样回收率的RSD不大于20%。检验方法一般为薄层色谱法、紫外光谱法、高效液相色谱（HPLC）法。若为法定标准则不需进行验证，其他方法需进行验证。取样过程的验证实际上是对药签、溶剂的选择、取样人员操作、残留物转移到药签、样品溶出（萃取）过程的全面考察。

在上例中，设定的清洁方法为：第1次采用300L的丙酮搅拌均匀30min后放料，然后第2次采用100L的丙酮。最终淋洗水取样和擦拭取样这2种方法我们均可以采用。

假设我们选择擦拭取样法，首先要考虑擦拭取样法的代表性，要明确在反应罐的什么位置进行取样、为什么要在这些位置取样、是否综合考虑了最难清洁的部位，将反应罐的结构图画出来，并在计划取样的位置做好图示。另外，也要考虑到取样方法的有效性，也就是要进行取样方法的验证。准备一块与待清洁设备材质相同的25cm2（500mm×500mm）的板材，然后将已知量的C物质溶解后喷洒在25cm2的板材表面，待晾干后用一个棉签来回进行擦拭（需要确定具体的擦拭路线、擦拭次数、力道大小）。然后将这个棉签溶解到指定体积的指定溶剂中去，分析这个溶剂中的C的浓度，计算出被擦拭出来的C的量和擦拭试验回收率。

在确认擦拭方法有可以接受的回收率以后，就可以在先前选定的并经过确认的指定位置进行擦拭取样了。待反应罐被清洗后，进行取样工作，选取一个面积为25cm2的区域，按照与之前取样方法验证一样的擦拭方法（擦拭路线、擦拭次数、力道大小都要一样）进行擦拭取样。接着用一定体积的溶剂来溶解，进行HPLC分析后就可得知我们选择的具体位置的残留量。再根据已确定的擦拭取样回收率和残留物限度，即可判断该清洁方法能否将该设备有效地清洁干净了。

3 其他需注意之处

清洁规程执行记录应及时、准确地填写，必须保证清洁过程完全按照规程进行。执行清洁规程的人员应当是将来进行正式操作的人员，取样也应由经过专门培训并通过取样验证的人员进行。检验方法应按照预先开发并验证的方法进行。所用的试剂、对照品、仪器等都应符合预定要求。验证过程中出现的偏差均应记录在案，并由专门人员讨论并判断偏差的性质，确定是否对验证结果产生实质影响。

对已验证设备、清洁规程的任何变更以及诸如改变产品处方、增加新产品等可能导致清洁规程或设备变更的变更，应有专门人员审核变更申请后决定是否需要进行再验证。当以下情形发生时，应进行清洁规程的再验证：第一，清洁剂改变或清洁程序作重要修改；第二，增加生产相对更难清洁的产品；第三，设备有重大变更；第四，清洁规程有定期再验证的要求。

4 结语

目前，我国药品生产企业对于清洁验证的重视程度不够，其现状堪忧，某些企业甚至仅仅将验证工作当作是应付GMP检查的临时任务。事实上，做好清洁验证工作是药品生产企业保证其药品质量的一个有效前提；同时，开展合格的清洁验证工作也是企业节省能源、降低成本的有效途径。我国药品生产企业应该对此提高认识，将清洁验证工作扎扎实实地落实到日常的药品生产工作中。

[1] 国家食品药品监督管理局药品安全监管司，国家食品药品监督管理局药品认证管理中心.药品生产验证指南[M].北京：化学工业出版社，2003：172、175、179、181.

[2] 黎 阳.浅谈药品生产设备清洁验证[J].中国药事，2008，22（8）：654.

[3] 李 洪，尚春梅.设备清洁验证残留物限度标准的确定方法[J].辽宁医药，2002，1：18.

[4] 刘华本，陈晓平，范愿军.制药设备清洁验证的关键步骤[J].医药导报，2009，28（5）：681.

[5] 陈雯秋.清洁验证中的分析方法验证[J].中国药业，2005，14（4）：17.

[6] FDA.Guide To Inspections Validation Of Cleaning Processes[S].1997.

[7] 张爱琴，虞亚庆.药品生产设备清洁及清洁验证[J].常州实用医学，2009，25（5）：316.

Key Points of Cleaning Validation of Drug Manufacturing Equipment

LIANG Yi，DING Yue（School of International Pharmaceutical Business，China Pharmaceutical University，Nanjing 210009，China）

OBJECTIVE：To provide reference for drug manufacturers to carry out cleaning validation.METHODS：The concept and importance of cleaning validation were interpreted，and the way to carry out equipment cleaning and cleaning validation during the production process was investigated on the basis of examples.RESULTS&CONCLUSIONS：During cleaning and cleaning validation，cleaning makers，cleaning solvent，cleaning methods，residue limits and analytical methods should be selected correctly；besides，analytical methods and sampling methods should be validated.Cleaning validation is an effective way to reduce contamination and improve drug quality.Drug manufacturers should pay more attention to this job.

Drug manufacturing；Cleaning；Cleaning validation；Key point

F273；F763

C

1001-0408（2012）33-3073-03

DOI10.6039/j.issn.1001-0408.2012.33.01

＊副教授，硕士研究生导师。研究方向：药品质量管理与监督。E-mail：ly606@sohu.com

2011-09-22

2012-02-07）