浅谈除菌过滤器在疫苗制备领域的作用及前景

作者：未知
　　【摘要】 过滤除菌技术已经广泛应用于生物制药领域，根据相关的疫苗特性选择合适的除菌过滤器，并结合自身的工艺特点及条件在使用前后对其除菌效率进行充分的验证是保证疫苗达到相应无菌水平的必要条件。下面就除菌级过滤器在疫苗制备领域的作用及如何降低疫苗生产中无菌质量的风险做一综述。 
　　【关键词】 除菌级过滤器的原理；验证；使用中如何降低无菌风险；以及在疫苗制备领域的应用前景及展望 
　　【中图分类号】R95 【文献标识码】A 【文章编号】1005-0019（2014）03-0545-01 
　　目前需要过滤技术的制药行业：生物制品血制品、疫苗、重组药物、制剂和灌装工艺的灌装过程。中国和西方医药监管部门，在总结长期制药实践经验的基础上，对各种认可的药品灭菌方法进行了规定，并对制药企业应当如何进行选择，在基于风险的原则上，提出了决策判断的顺序和原则。新版GMP 在 “第十一章 灭菌工艺”中规定：“可采用湿热、干热、或过滤除菌的方式进行灭菌。”该条的规定，明确了“除菌过滤”是一种可选择的灭菌方法。 
　　1 除菌过滤器的除菌前提、基础和原理 
　　1.1 除菌过滤是指在不影响产品质量的前提下， （即：不得因与产品发生反应、释放物质或吸附作用而对产品质量造成不利影响。直接与产品接触的生产设备表面不得因与产品发生反应、释放物质或吸附作用而对产品质量造成不利影响） 过滤去除流体中微生物的工艺过程。流体可以是液体， 也可以是气体， 本文将仅限于应用于液体的情况进行阐释。 
　　1.2 除菌过滤是利用细菌不能通过致密孔滤材的原理以除去气体或液体中微生物，经常用于因为产品、中间体或者其他过程料液具有不稳定性， 不能采用包括热灭菌在内的最终灭菌方法， 而采用的过滤除菌方法， 并要求滤出液保证无菌的情况；目前生物制药领域中采用的除菌滤膜孔经一般为0.1μm或0.2μm。 
　　2 除菌过滤器的验证检测 
　　2.1 完整性检测：对于除菌级过滤器虽然定义的方式是按照微生物的截留效率来进行的，但是微生物挑战实验是破坏性的方法，对符合GMP 要求的生产场地和将用于药品生产的过滤器而言，都是污染性的，因而不可能在日常的生产中，作为监控手段使用。因此，作为截留效率“指示器”的完整性检测，其重要性就不言而喻了。 
　　新版GMP规定：非最终灭菌产品的过滤除菌应当符合以下要求： 
　　已灭菌的过滤器的完整性，需要使用适当的方法，在过滤前进行确认，并需要在使用后立刻进行确认，并且宜安装第二只已灭菌的除菌过滤器再次过滤药液，对此的解释为：过滤器的完整性应当在使用前而且在灭菌后，和使用后均进行完整性检测。 
　　常用的膜过滤器完整性检测和过滤材料类型： 
　　破坏性检测： 颗粒挑战、细菌挑战 
　　非破坏性检测： 前进流、压力衰减、泡点、水侵入， 
　　过滤材料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。亲水性的过滤材料主要应用在水或水和有机溶液混合的过滤；疏水性过滤材料是通过水被截流或“引导”进入滤膜，主要应用在溶剂、酸、碱和化学品过滤。 
　　下面对我常用的亲水性完整性检测类型：泡点的检测步骤和原理做一说明： 
　　步骤：首先安装过滤器、充分润湿滤芯、过滤器与完整性检测系统连接、设置好所需数据选择并执行适当的检测。 
　　（2）原理：充分润湿的重要性：润湿液体通过界面张力的分子引力被牢牢锁定在微孔间隙中，气体扩散穿透润湿的滤膜足够大的气体压力下，液体被挤出微孔，泡点压力和开孔孔径成反比，意味着越小的孔径，对应越高的泡点，即定义为泡点压力。 
　　2.2 兼容性验证：过滤器在制药领域广泛应用于流体的除菌、除病毒、去除颗粒等。在各种不同的应用中， 过滤器的性能都和药品的品质密切相关， 尤其是除菌应用， 直接关系到药品的安全性。如果在药品生产过程中采用无菌灌装， 那么工艺说明文件应当包含过滤器对该药物的截兼容性验证资料， 并且应当说明过滤器对药品成分的影响（例如对保护剂或内毒素、异体蛋白和抗生素等） 。 
　　从广义上来说， 兼容性是证实除菌过滤器和工艺流体之间没有发生负面影响， 即一方面要考虑工艺流体对过滤器的性能影响， 另一方面要考虑过滤器是否会污染产品，比如析出物、颗粒释放等。过滤器对工艺流体的品质影响通常采用溶出物验证的概念， 可以通过残留物检测、溶出物和颗粒物分析等方法， 以评估产品是否被过滤器所污染。制药领域中的兼容性验证一般考察工艺流体对过滤器的性能影响，如果特定的工艺流体、工艺条件对特定的除菌过滤器兼容， 说明该工艺流体及其工艺条件对该过滤器的特定性能没有产生负面影响。通常， 过滤器的性能包括过滤器的物理强度（在一定温度下， 能耐受一定的压差）、允许流体通过的能力（即通透性， 如流速和通量）和去除流体中粒子的能力（即截留性能，如细菌、病毒或颗粒）。过滤器的整体完整性（包括滤膜、滤壳、O 型圈等）都可用于评估过滤器是否受到影响以决定滤出液的品质。完整性测试是法定的非破坏性除菌过滤器除菌效率的确认方法。过滤器厂商通过对过滤器细菌挑战和完整性检测，由于这些限值是通过和细菌挑战实验直接或间接关联后得到的， 如果过滤器通过了完整性检测， 则可确认该过滤器等同于已经验证了细菌截留性能的过滤器， 从而确认其细菌截留效率。因此， 完整性检测成为兼容性验证中的一个主要关键方法。 
　　3 除菌级过滤器使用过程中如何降低疫苗生产中无菌质量风险 
　　一般情况下，除菌过滤器的使用时间不应超过一个工作日。在除菌过滤器下游的出液端与其它装置相连接时应在百级环境下完成并在火焰掩护下保持高度无菌操作，滤器和滤膜在使用前应进行洁净处理，并用合适的高压蒸汽进行灭菌121℃、30min滤芯材料聚丙烯在160°C熔融以免温度过高破坏滤芯的完整性。出口连接处正确包裹应使用单层透蒸汽材料，除菌过滤器在灭菌锅内垂直放置并打开排气阀，除菌过滤器管道长度不宜过长，出现多次反复灭菌时，过滤器及滤芯的耐受性，应记录总耐高压高温时常，灭菌结束后拿出过滤器关闭排气阀并放置在冷、干燥的环境中。液体通过滤芯应注意流速确保在滤芯的通过性及过滤性范围之内，并在许多情况下都应该考虑使用双重除菌级过滤器。使用后冲洗并进行完整性检测确保完整性良好。然后从滤壳内取出滤芯，将滤芯滤壳转移至洁净区干燥保存。当然，在无菌生产工艺环节中最为重要的还是工艺卫生， 工艺卫生是保证无菌生产的生命，所以在我们有热灭菌和除菌过滤两大环节保证的前提下，每日进行洁净区沉降菌监测，每月进行浮游菌监测，并定期进行洁净区的大消毒，确保生产环境为万级标准，超净台内为百级标准的环境控制要求。降低无菌生产环境和人员和设备造成污染的风险。 　　除菌级过滤器验证过程是一个集技术、管理与法规于一体的要求很高的工作，必须严格按照规定程序进行，并进行完整详细的记录。对这些记录要有充分的分析与评估，同时在药品生产过程中应严格遵照已验证的工艺参数进行操作，不允许超过已验证工艺参数的上限，这正是除菌过滤验证的指导意义所在。 
　　除此之外，为进一步降低风险，在除菌过滤时，被过滤药品总的微生物污染水平应控制在规定的限度内，相关的设备、物品应采用适当的方法进行灭菌，并防止再次污染。通过对整个生产过程的严格控制，采用经验证确认的除菌过滤工艺，药品的无菌是能够得到保证的。 
　　4 除菌级过滤器在生物制药领域应用前景及展望 
　　制药行业作为关系国民直接人身健康的行业，安全性尤为重要。面对国内新版GMP的出台， 将加强制药企业对安全使用过滤器的意识。对可能会影响最终产品质量的工艺点的过滤器， 非常有必要在使用前后做完整性检测和详细记录并考察其溶出物， 进而进行风险评估。对过滤器而言， 其可能的溶出物水平及种类与其制造工艺、质量控制直接相关， 因此， 在过滤器的使用中， 选择质量可靠的供应商至关重要。而过滤器在使用中产生的可能进入产品的溶出物因过滤器使用条件的不同有较大的差异， 因此， 经过验证并正确使用过滤器是降低风险的关键。可以预见， 过滤器的完整性验证、溶出物验证也将成为国内药品生产商在考虑药品纯度、安全性等问题时的必要风险评估手段。 
　　滤芯的孔径>0.45 μm时主要是控制生物的负载，为澄清过滤 
　　滤芯的孔径为0.2 μm or 0.1 μm时为除菌级过滤 
　　滤芯的孔径精确为0.1 μm时可用于支原体的控制 
　　滤芯的孔径 < 0.1 μm 达到nm的孔径（即10亿分之一米）可用于病毒的去除 
　　作为一名疫苗生产工作者我们所生产的病毒活体疫苗现在还不能用除菌过滤作为终端级过滤，现在只能对生产环节中所用的液体和原辅材料这些流体采用除菌过滤，在终端产品上仍然要采用每种组份无菌检测、无菌混合检测、热稳定性和支原体的检测。疫苗类产品的终端除菌过滤技术仍有待研究，总之除菌过滤在生物制药、疫苗生产领域中还有很大的发展前景，需要相关科研人员不断的探索和完善，来保证这个直接关系到国民人身健康的行业能健康有序的发展造福所有中国人。 
　　参考文献 
　　[1] 黄晓龙，董巍，唐燕，谢婷，洪海燕，蔡清波.除菌过滤器的验证，中国新药杂志，2011 
　　[2] 2010版二部.北京：化学工业出版社，2010：附录XVII 灭菌法 
　　[3] 国家食品药品监督管理局. 药品生产质量管理规范北京：化学工业出版社（2010年修订） 
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