注射剂过滤除菌的风险控制

张忍虎



注射剂过滤除菌的风险控制

张忍虎

710100 西安，信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司西安分公司，Email：zhngrh@edri.cn

注射剂是指药物与适宜的溶剂或分散介质制成的供注入体内的溶液、乳状液或混悬液及供临用前配制或稀释成溶液或混悬液的粉末或浓溶液的无菌制剂。《中国药典》规定，根据无菌保证水平（sterility assurance level，SAL）的高低和风险的大小，注射剂首选最终端灭菌工艺，对于不能耐受最终端灭菌工艺的药物，即对热不稳定的一些药物品种，可选择用无菌生产工艺制备。

无菌生产工艺包括过滤除菌工艺和无菌分装工艺，例如：果糖二磷酸钠注射液属无菌液体灌装，注射用阿奇霉素和注射用氨苄青霉素钠属无菌固体分装（冻干粉针）。其特点是药品溶液经过无菌过滤后，在无菌条件下加入灭菌后的容器中密封或冻干密封或直接无菌粉分装密封。这里重点研究上述类型产品在其生产过程中终端过滤除菌工艺存在的质量风险因素及控制的途径。

1 过滤除菌工艺

1.1 GMP 对过滤除菌的规定

新版 GMP（2010 年修订）附录 1 无菌药品第七十五条规定：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。如果药品不能在其最终包装容器中灭菌，可用孔径为 0.22 ~ 0.1 μm（更小或相同过滤效力）的除菌过滤器将药液滤入预先灭菌的容器内。由于除菌过滤器不能将病毒和支原体全部滤除，可采用热处理法来弥补除菌过滤法的不足。同时规定应当采取措施降低过滤除菌的风险。宜安装第二个已灭菌的除菌过滤器再次过滤药液，最终的除菌过滤器应当尽可能接近灌装点。过滤除菌工艺是无菌保证水平相对较低而风险相对较高的一种工艺。

1.2 过滤除菌膜选择的理论依据

除菌过滤工艺的操作取决于微生物的形态、规格、生长期及其所在液体的性质。主要方法有反渗透、超滤、微孔过滤等。反渗透法可用于离子交换，去除水中的可溶性金属盐之外，也可去除有机物、细菌、热原、病毒和胶体微粒。超滤可分离分子量300 ~ 1 000 000、大小为 1 ~ 20 nm 的粒子。微孔过滤主要用于去除料液中 0.1 ~ 100 μm 的微粒。绝大多数细菌的大小为 0.3 μm 以上，因此，微孔过滤适合于注射剂生产中药液的除菌过滤。GMP 规范提出了将0.22 μm 或更小的孔径作为除菌过滤膜的参数。其来源于 FDA 对于滤膜破坏性和完整性测试，也称细菌挑战性测试。对于药品生产和鉴定的除菌滤膜，按照美国药典提出的截留微生物试验的测试方法，即通过测定滤膜对特定菌株为代表性大小的微生物的节流能力来反映滤膜的额定能力，并不是简单的用平均粒径表示。

对于 0.2 μm 的除菌过滤膜，美国健康工业生产管理局（HIMA）规定，在不低于2 × 105Pa 的工作压力下，每平方厘米滤膜表面能截留均匀分布的缺陷型假单胞菌（Brevundimonas diminuta ATCC 19146）107以上，并以过滤对数下降值（LRV）表示其截留能力。

LRV = log10挑战细菌数（过滤前）/穿透细菌数（过滤后）

HIMA 规定，LRV ≥ 7，即除菌过滤器需要达到每平方厘米有效过滤面积对缺陷型假单胞菌的截留水平不低于 107的菌落形成单位（CFU）为合格，否则为不合格。

在注射剂实际生产中，过滤器滤膜一般选择孔径 0.2 μm或0.22 μm。在终端过滤器前，一般设置深层预过滤器，因为选择合适的预过滤（一级或二级预过滤）可以延长终端过滤膜的使用寿命。例如，在西安某药企生产注射用阿奇霉素生产工艺中，选择孔径 0.45 μm 深层过滤器进行预过滤。

2 过滤除菌的风险

2.1 注射剂过滤除菌工艺无菌保证的困难性

无菌注射剂药品的污染源来自微生物、微粒、内毒素。从源头分析，微生物来源于人员、水、未经过滤的外界空气、未经严格灭菌的设备工具及原辅料；微粒来源于设备、员工着装、外界空气、水；内毒素或热原来源于注射用水、原辅料、清洗不彻底的容器、工具及管道设备、暴露一段时间的湿设备。可以看出，环境空气、工艺气体、工艺物料、工艺水（注射用水）都需要除菌过滤。最小的细菌一般为0.3 μm 左右，最小的流感病毒直径为 0.1 μm 左右，所以采用 0.22 μm孔径除菌率不可能达到 100%。一些更小的病毒或支原体不能靠除菌过滤器全部滤除，应按照 GMP 要求严格控制生产系统环境。

2.2 注射剂无菌检查的局限性

无菌检查无法保证万无一失。根据《中华人民共和国药典》规定，无菌产品使用抽样的方法进行无菌检查，据此判断该批产品是否符合无菌要求。一批过滤除菌产品被污染的因素很多，无菌的均一性较差。假如某批产品有 10% 染菌率，按照 2000 版中国药典所规定的无菌检查抽样量样本数为 2 时，通过无菌检查的几率可达到 81%；若取样数为 10（英国药典规定的最大取样数），通过无菌检查的几率可达到 35%；若取样数为 20（欧洲药典规定的最大取样数），通过无菌检查的几率仅 12%。目前情况下，对发达国家而言，使用扩大无菌检查的样本数来判断每批产品的无菌性是不现实的。

另外，产品染菌率越低，抽样样本通过无菌检查的几率越高，产品的风险越大。若一批药品染菌率仅为 1%，同样按欧洲药典规定的最大取样数 20 进行取样，那么，通过无菌检查的几率会高达 82%，即每 100 批药品的无菌检查，会有 82 批被错判为合格。

欧美国家已经普遍接受 0.1% 以下的污染率，并且要求 0.1% 以下的污染率有 95% 的检出率。要使 0.1% 以下的污染率有 95% 的检出率，检验的样本数要达到一定的数量才有可能。可以通过如下公式计算取样数量：

P = 1 –（1 – X）N

X 为设定的污染率；N 为取样数量；P 为某一瓶阳性被检出的概率。若污染率 X = 0.1%，则取样数为 3000，方可达到 95% 的检出率。

由于大多数无菌产品经济价值较高，而无菌检查法是一项破坏性试验，要求增加样本数是十分困难的。此时控制程度只可能采用验证过的每一个工艺程序和用培养基进行无菌分装模拟试验的方法来实现。采用这种方法是比现有无菌检查法更有效的手段，并且不需要增加大量的检品样本数量。当然，对使用无菌制造的产品而言，已有许多医药界专业人士建议，无菌检查的样本数最好不低于 20 个/批。

综上所述，可以看出对过滤除菌的注射剂产品而言，按 2 个样本来控制产品无菌程度几乎没有什么实际意义。它仅是基于目前的实际情况而制定的一个措施。

无菌检验环境及无菌操作全过程也需要准确的验证。通过以上分析论证可以得出，根据无菌检验是否合格，判断一批无菌产品是否合格，是严重的错误。对无菌检验阳性结果，做无菌复试也是错误的。除非有准确的调查研究，证明无菌检验的阳性结果是由于无菌检验的差错造成的，而且充分证明产品无菌生产的绝对可靠。无菌检验结果仅能提供一个提示性的参考，但不能得出产品绝对无菌的结论。另外，微生物种类千差万别，性质各异，无菌检查和培养本身也有很大的局限性，很难代表产品被污染的微生物品种。

3 基于风险控制的过滤除菌管理方向

由上述分析可知，注射剂产品的无菌必须依靠验证和生产操作的严格控制。在实践中，从以下几个方面着手：

⑴过滤除菌生产工艺及验证。主要包括培养基模拟灌装试验、除菌过滤系统验证两方面。包含药液微生物的控制、内包装材料的灭菌及验证等。按照 PDA 技术报告 26 号（2008 年修订版）中液体除菌过滤的要求，具体分为 8 个步骤：过滤器选型、验证方案的确定、挑战微生物活力测试、产品的完整性测试参数的确定、过滤工艺模拟和兼容性测试、细菌截留实验、析出物分析、出具最终验证文件。

⑵无菌生产环境及验证。包括 HVAC 系统的动态监测、空气过滤净化系统过滤器的定期清洁、消毒及更换。

⑶无菌操作技术规程（SOP）的制定及严格执行。包括人员及操作规程、工序操作时限、注射用水最大储存时限、内包材消毒后在百级净化区储存时限的严格控制和洁净空气保证措施等。

⑷重视员工的专业培训。提高所有员工的质量意识，对生产中出现的影响产品质量的各种情况，及时提出改进建议并完善。

⑸重视再验证环节。

[1] National Health and Family Planning Commission of the People's Republic of China. Good Manufacture Practice of Medical Products (revised in 2010).2011-02-12. (in Chinese)中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会. 药品生产质量管理规范(2010年修订). 2011-02-12.

[2] Chinese Pharmacopoeia Commission. Pharmacopoeia of the People’s Republic of China. Volume 1, 2010. Beijing: China Medical Science Press, 2010: appendix XVIII-appendix 125. (in Chinese)国家药典委员会. 中华人民共和国药典. 2010年版一部. 北京: 中国医药科技出版社, 2010:附录XVIII-附录125.

[3] Xu ZY. The discussion on filtration and degerming process of injection. Capital Med, 2014, (14):83-85. (in Chinese)许真玉. 注射剂过滤除菌工艺的讨论. 首都医药, 2014, (14):83-85.

[4] Li XH, Chen JH, Wang R. Opinions on process design of non-terminally sterilized sterile preparations. Guangdong Chem Ind, 2013, 40(13):211-212, 227. (in Chinese)李杏花, 陈金辉, 王润. 非最终灭菌无菌制剂车间工艺设计心得. 广州化工, 2013, 40(13):211-212, 227.

[5] European Medicines Agency. EU GMP annex 1: Manufacture of sterile medicinal products - revision november 2008. 2008. https:// www.gmp-compliance.org/guidelines/gmp-guideline/eu-gmp-annex-1-manufacture-of-sterile-medicinal-products-revision-november-2008.

[6] The Parenteral Drug Association. PDA Technical Report No. 26, (TR 26) Revised 2008, Sterilizing Filtration of Liquids (single user digital version). (2018-12) [2018-03-06]. https://store.pda.org/ProductCatalog/ Product.aspx?ID=1184.

[7] Ye X, Luo J, Hu M. Validation of liquid sterilization filter and process. Pharm Eng Des, 2012, 33(4):19-22. (in Chinese)叶璇, 罗娇, 胡明. 液体除菌过滤器和除菌过滤工艺的验证. 医药工程设计, 2012, 33(4):19-22.

2018-03-06

10.3969/j.issn.1673-713X.2018.03.017