凍干機在線滅菌新工藝

  GMP(2010版)于2011年3月1日頒布實施，國家食品藥品監督管理局要求所有注射劑企業必須于2013年12月31日通過GMP認證，藥品生產企業尤其是注射劑生產企業將面臨新一輪的考驗。
 
 這一段時間，“凍干機是否必須在線滅菌”這一問題被再一次提出。在GMP(1998版)的認證中就有過一次大討論，專家們的意見是“鑒于國情，對凍干機的在線滅菌不作強制性要求，但企業應對凍干機的無菌進行充分驗證”。因此，不具備在線滅菌功能的凍干機均通過GMP(1998版本)認證。世異時移，GMP(2010版)頒布了，您的理念不更新可能麻煩就來了。本著互相學習，共同進步的原則，就凍干機滅菌問題，談談本人的認識，不當之處歡迎批評指正。

  1. 凍干機一定要在線滅菌嗎?

  生產凍干粉針劑的真空冷凍干燥機一定要在線滅菌，而不**是消毒。

  這幾年陸續有一些生產凍干粉針劑的企業通過了歐盟或FDA認證，凍干機具有在線滅菌功能，并且批與批之間進行滅菌，這是一項基本的要求。中國GMP(2010版)與歐盟GMP的要求已基本一致，強調的都是“質量風險管理”，無庸置疑，對凍干機進行在線滅菌(而不**是消毒)是通過GMP(2010版)認證的很基本條件。

  中國藥典(2010版)附錄——滅菌法：無菌分裝及無菌凍干是很常見的無菌生產工藝，相關的設備、包裝容器、塞子及其它物品應采用適當的方法進行滅菌，并防止被再次污染。

  凍干粉針劑生產過程中從藥液的除菌過濾到軋蓋完成，藥品在生產環境中暴露時間長達30-50小時，其中約30小時都在凍干箱中，為了保證產品的無菌，因此需要把凍干箱(干燥箱、冷肼、相關管道)作為一個無菌空間來管理。

  2. 為何GMP(2010版)對“無菌藥品”部份進行大幅度的修改?

  從事過無菌藥品的同行應該都知道，GMP(1998版)太過落后，企業執行過程中，無菌風險無法控制，國家局不得不提出“萬級”與“無菌萬級”的概念進行過渡。GMP(2010版)對“無菌藥品”進行大幅修訂使其內容與歐盟GMP基本一致。

  大幅提升要求的主要原因有三：①安全用藥的需要：無菌藥品的給

一般是透過人體自我保護屏障，采用注射或輸液的方式直接進入血液或組織，作用迅速，因此藥品質量的問題將迅速威脅到病人的生命。②提高競爭的需要：中國加入世貿，參與全球競爭，需要高質量的藥品，不少具備實力的企業已率先通過歐盟或FDA認證。③人民用藥的需要：國內制藥企業小而散，懂藥與不懂藥的都扎堆于制藥業，低水平重復建設，導致惡性競爭，產品質量受到影響。近幾年國內藥害事件頻發，國民反響激烈，向國際標準看齊勢在必行。抱怨“國際標準，國內價格”已沒有任何實質意義。

  3. 國內生產凍干粉針劑的凍干機裝配水平如何?

  某凍干機制造企業曾對國內生產凍干粉針劑的藥企調查統計數據顯示：目前國內在用凍干機只有10%配置了在線蒸汽滅菌(SIP)系統。

  10%配置SIP裝置的凍干機，也沒有完全發揮其功用。在生產中也沒有做到批與批之間進行滅菌，有的藥企一周(或一月)滅菌一次，有的藥企甚至將SIP系統成了擺設，*在GMP認證時展示給認證專家看。主要由于SIP系統自動化程度高，故障率相應較高，滅菌周期長等原因，另外90%的凍干機均未配置SIP系統，在生產中只是采用消毒劑進行處理。其中大部份使用75%酒精，也有采用臭氧甚至甲醛處理的。

  也正是考慮到上述“國情”，才有了前文中“專家們的意見”。

  4.為什么大部份藥企未采用配置在線滅菌的凍干機?

  造成目前局面有下列原因：①國內買不到：由于技術原因，我國在1998年以前基本上生產不出具備SIP功能的凍干機，少數幾家財力雄厚的生化藥廠只能選擇國外凍干機。1998年以后，以東富龍公司的凍干設備生產企業才能生產出具備SIP功能的凍干機。②質量風險意識低：中國藥企普遍存在基礎較差，質量風險意識較低，在執行GMP時注重“符合性”，且GMP認證檢查員考慮到“國情”，讓未配置在線滅菌凍干機的企業均通過GMP(1998版)認證。于是藥企普遍有這樣的認識：“既然只進行凍干箱消毒就能通過GMP認證，說明是“符合GMP要求”的，那又何必花大價錢去購買配置在線滅菌裝置的凍干機呢?”。③設備價格高：配置SIP系統的凍干機價格比普通凍干機貴了將近一倍，使用、維護費用也相對提高。④滅菌周期長：一般進行在線蒸汽滅菌周期8-10小時，致使生產周期延長，對于生產量大，產品附加值低的藥企，肯定不樂意。

  5.配置SIP系統的凍干機與普通凍干機的差異在哪里?

  首先配置SIP系統凍干機的干燥箱體和真空冷凝器屬于D類壓力容器，其箱體和冷肼在設計和制作上也要比普通凍干機復雜得多，例如：干燥腔室不能使用有機玻璃或普通玻璃觀察窗，箱門應使用不銹鋼耐壓門窗。

  其次在線蒸汽滅菌裝置由安全閥、電接點壓力表、壓力變送器、蒸汽總閥、前箱進水進汽閥、后箱進水進汽閥、前箱排水排汽閥、后箱排水排汽閥、總排閥、間排閥、疏水閥、水環泵、進水閥等部門集成。裝置復雜，自動化程度高，系統制造成本高，售價也高。相應地維修護成本也高。

  另外由于是D類壓力容器，應按“壓力容器管理規范”在當地質量技術監督管理部門備案后才能使用，每年應檢測維護，交納相關費用，并且在使用一定期限后應報廢處理。

  6.消毒與滅菌有什么不同?

  消毒與滅菌是兩個完全不同的概念。

  “消毒”是指用化學性試劑殺滅致病微生物的過程。消毒劑能使致病微生物數量下降，但不能殺滅孢子和所有的微生物。

  “滅菌”即用物理或化學手段將物體中活的微生物殺滅或除去，從而使物品中殘存活微生物的概率下降至預期的無菌保證水平的過程。滅菌的物品微生物存活概率即無菌保證水平(SAL)不得高于10-6。常用的滅菌方法有濕熱滅菌法、干熱滅菌法、輻射滅菌法、氣體滅菌法和過濾除菌法。

  7.凍干機的在線滅菌方法有哪些?

  目前凍干機的在線滅菌方法有蒸汽滅菌、環氧乙烷滅菌、氣化雙氧水滅菌(VHP)等方法。其作用均為對干燥箱、真空冷凝器、相關管道的內表面滅菌，創造一個適于藥品生產的無菌環境，避免冷凍干燥過程中對藥品造成微生物污染的風險。上述三種方法均為藥典推薦的滅菌方法，其中環氧乙烷由于高壓、易燃、易爆、有毒，已基本不在凍干機中應用。

  蒸汽滅菌、氣化雙氧水滅菌(VHP)都能確保滅菌的物品微生物存活概率即無菌保證水平(SAL)不高于10-6。

  8.凍干機采用蒸汽滅菌的優缺點是什么?

  目前上市的凍干機普遍配置有SIP系統，采用純蒸汽滅菌。其優缺點：① 蒸汽滅菌法是各國藥典、GMP、消毒滅菌技術規范推薦的方法， FDA確認過程沒有任何疑義的滅菌方法。重現性好，無污染，可用生物指示劑驗證。②蒸汽滅菌使腔室內有很大的壓差變化，長期反復的受壓、抽真空，縮短設備壽命，同時可能會產生干燥箱、冷凝器的密封件部位的泄漏，而影響凍干制品的質量。③干燥腔室內部構件一般由不銹鋼材料制造，應避免蒸汽滅菌對不銹鋼構件的腐蝕、干燥箱內表面生銹，生銹大多數情況下由高溫腐蝕所引起，其主要機理是氯離子對不銹鋼材料的晶間腐蝕，特別是含有氯化物溶液的高溫、高壓、濕熱環境對不銹鋼表面鈍化膜的破壞非常大，而不銹鋼的耐腐蝕性主要依靠這層微薄的鈍化膜，因此干燥箱體不銹鋼應采用316L很低碳鋼，該鋼具有較強抗晶間腐蝕通能力。④蒸汽滅菌周期8-10小時，消毒周期長。

  9.凍干機采用環氧乙烷滅菌的優缺點是什么?

  在SIP系統還不成熟時，有些凍干機采用環氧乙烷滅菌，但目前已基本淘汰不用。其優缺點：① 環氧乙烷滅菌法是各國藥典、GMP、消毒滅菌技術規范推薦的方法，可用生物指示劑驗證。②環氧乙烷有毒，滅菌過程中，應注意殘余廢氣中環氧乙烷的含量是否符合藥品生產衛生要求。人員應注意保護，吸入過量可引直頭疼、惡心、嘔吐，嚴重者可引起水腫。環氧乙烷是易燃易爆物質，明火可引起燃燒，同時由于氣體分解還可能引起故事，因此使用環氧乙烷應特別注意安全。③采用環氧乙烷滅菌時，一般在高壓腔室內進行。滅菌柜內的溫度、濕度、滅菌氣體濃度、滅菌時間是影響滅菌效果的重要因素。藥典推薦的滅菌條件：溫度54℃±10℃，相對濕度60%±10%，滅菌壓力8*105pa，滅菌時間90min。④滅菌效果隨外界環境條件、腔體內微小水滴會出現較大的差異;較難徹底地清理凍干機內殘留物。⑤環氧乙烷會對凍干機有腐蝕作用，對箱門密封條、真空隔離密封條、傳感器導線的絕緣層、箱體產生腐蝕作用。⑥環氧乙烷滅菌周期為12-18小時，較蒸汽滅菌周期更長。

  10.凍干機采用汽化過氧化氫滅菌的優缺點是什么?

  汽化過氧化氫(VHP)滅菌方法是美國滅菌公司(American sterlizger co,簡稱AMS CO)研究發明的，在醫療器械、生物培養箱、生物安全柜、凍干機的滅菌已非常普遍，工藝已經非常成熟。其優缺點：①汽化過氧化氫滅菌法是各國藥典、GMP、消毒滅菌技術規范推薦的方法，滅菌工藝重復性好，可用生物指示劑驗證。②安全性高：該方法滅菌過程在常溫、常壓下運行，凍干機的干燥箱、冷肼無需按D類壓力容器設計。③運行費用低：該方法每個滅菌循環雙氧水耗用量極少，以15m2凍干機為例，每批運行成本汽化過氧化氫方式是純蒸汽方式的10%。④配套費用低：采用汽化過氧化氫滅菌的凍干機的初裝費用低于蒸汽滅菌凍干機30-50萬。如果采用可移動式VHP發生器，可以對多臺凍干機配套滅菌，則設備費用將成倍下降。無需純蒸汽系統的長期配置，無需純蒸汽的長期供應。⑤滅菌周期短：如果純蒸汽消毒周期為8-10hr，環氧乙烷滅菌周期為12-18小時，則氣化雙氧水滅菌周期只有5-7hr。⑥無害無污染：由于氣化過氧化氫滅菌的殘余物為水和氧氣，沒有環氧乙烷、甲醛等的毒性和致病作用，因此對環境、操作人員無害。⑦對設備無損害：蒸汽滅菌使滅菌腔室內有很大的壓差變化，經常處于受壓→真空狀態，濕熱氣體易破壞凍干機腔體內表面不銹鋼的鈍化膜，縮短設備壽命。汽化過氧化氫滅菌由于壓力、溫度條件的改善，使凍干機的運行壽命和維修周期延長。⑧汽化過氧化氫滅菌要求所有滅菌表面必須干燥，各區域溫度保持均衡。否則滅菌效果腔體內微小水滴或冰渣會出現較大的差異。

  11.現用的凍干機未配置在線滅菌裝置怎么辦?

  建議您依據公司具體情況在下列方案中選擇一種：

  ①汰舊更新：目前國內藥企有90%凍干機無SIP功能，不少廠家已迅速行動，紛紛汰舊更新，能生產SIP的藥機廠生意紅火。如果您公司效益特別好，凍干機已使用多年，故障率高，不如淘汰舊機，訂購新機，現在國內已有多家藥機廠均可生產配置SIP的凍干機，技術已經比較成熟，10m2配SIP系統的凍干機大約300萬左右。

  ②加裝SIP：如果您出于多方面考慮不想淘汰舊凍干機，且舊凍干機是按壓力容器制造，可將凍干機加裝在線純蒸汽滅菌系統。

  ③加裝VHP：如果您不想淘汰舊凍干機，且舊凍干機又不是按壓力容器制造，建議加裝氣化過氧化氫(VHP)在線滅菌裝置，同樣能達到對凍干機在線滅菌，無菌保證水平SAL≤10-6。選擇加裝VHP將有“適當改造”與“零改造”兩種方案可選，具體在后面詳述。

  12.將凍干機加裝在線蒸汽滅菌系統(SIP)需要確認的工作有哪些?

  將凍干機加裝在線純蒸汽滅菌系統是凍干機改造的方法，也是公認無異議的凍干機滅菌方法。但改造前須確認下列條件是否達到：①該凍干機制造時是按壓力容器設計的，并有壓力容器設計檢測證書和備案證書。②該凍干機的換熱系統(即導熱油循環系統的所有裝置)必須是按使用硅油作為導熱油設計。③純蒸汽系統供應能保證。

  如果上述條件能達到，那么該機可以通過加裝SIP系統達到GMP要求。您與該機原生產廠家(有壓力容器設計制造資格證)聯系進行改造，每臺凍干機的改造費用一般為100萬元左右，時間一般為2個月左右。如果想聯系原廠家以外的其它廠家，應特別注意是否有壓力容器證書、自動控制系統的兼容性。

  如果上述條件的任意一項達不到，則您千萬不能善自加裝SIP系統。原因是：①配置SIP系統凍干機的干燥箱體和真空冷凝器屬于D類壓力容器，其箱體和冷肼在設計和制作上也要比普通凍干機復雜得多。自行將普通設備改造成壓力容器，違法《壓力容器管理條例》，是違法行為，一旦出事故會追究法律責任的，廣東已有在蒸汽滅菌過程發生事故致人傷亡、潔凈廠房垮塌的血的教訓。②配置SIP系統的凍干機在設計制造時是使用硅油作導熱油的，而普通凍干箱是采用4-4-2三元混合液或其它液體作導熱油，二種導熱油的沸點、凝固點、導熱系數、運動粘度、比熱、導熱系數、密度、傳熱效率不一樣，因此換熱器面積、板層面積、循環泵等配置均不一樣，如果**只是更換導熱油，可能出現凍干曲線難以控制、凍干失敗或生產周期延長等情況。③凍干機進行純蒸汽滅菌時消耗的蒸汽量較大(具體數量可參照蒸汽滅菌柜折算)，在脈動及升溫階段，純蒸汽供應得到保證，否則將進一步延長滅菌周期，并打亂原用汽計劃或生產計劃。

  13.將凍干機加裝過氧化氫(VHP)在線滅菌裝置需要確認的工作有哪些?

  將凍干機加裝VHP(氣化過氧化氫)在線滅菌系統，設備在常溫、常壓下進行滅菌，使用與高壓蒸汽滅菌鍋相同的生物指示劑(嗜熱脂肪芽孢桿菌孢子)進行驗證同樣達到6-log的殺滅率。

  您選擇的供應商不同或VHP設備工作原理不同，則改造方案也不一樣。目前市面上大體有兩類VHP設備可供選擇。

  一類以進口VHP設備，如美國STERIS公司、英國Bioquell公司、法國LA CALHENE均有產品有中國銷售。但均為生物安全柜、隔離器、無菌室的滅菌而設計制造，由于設計時未考慮凍干機結構特點，將其應用于凍干機時遇到如下三個問題：①設備改造的問題：目前市面上的VHP需要提供進、出兩個**接口，而一般情況下凍干機上很少有多余的接口。如果重新開孔，將面對箱體應力、保溫層、接口鈍化、真空泄漏等一列問題。②濃度均一性問題：由于過氧化氫蒸汽在常溫常壓下擴散速度慢，而凍干機內有層板、冷凝管等許多構件，阻礙了過氧化氫擴散，而這些因素在設計時未考慮進去，因此濃度的均一性是一個很大的挑戰。③費用問題：目前市面上進口VHP報價70萬元左右，阻礙了制藥企業應用的積極性。

  該類VHP設備需凍干機提供進氣、出氣兩個**接口，與VHP設備連接形成一個循環系統。因此選擇這類設備前，應確認下列因素：①要確認凍干機是否具備這樣的**接口，否則應在凍干機前箱、后箱開孔并加裝接口。因為在凍干機上自行開口會涉及下列問題：保溫層的破壞、凍干機箱應力的改變、焊接點的重新鈍化、真空泄漏率變化等一系列問題。②由于這類VHP設備并非為凍干機專門設計，而氣態過氧化氫擴散速度較慢，因此使用中無法迴避凍干機內數量眾多、形態各異的層板、冷凝盤管等構件對氣態過氧化氫擴散的影響，特別是與(如清洗用噴淋球及管道、真空管道、排水管道、進氣或滲氣管道等)，氣化過氧化氫無法到達。致使凍干機內各處過氧化氫濃度不一，可能導致滅菌失敗。

  還有一個VHP設備廠家是溫州維科生物公司自主研制的產品，其中一種VHP能滿足生物安全柜、隔離器、無菌室的滅菌，這里不再過多闡述，另一種是為凍干機滅菌專門設計制造的VHP設備。

  該設備的比較大的特點是：

  ①國內獨有：該機是目前國內專門為凍干機滅菌設計的VHP設備。在設計時充分考慮并有效解決了凍干機內層板、冷凝管、各種連接管道等許多構件對氣化過氧化氫擴散的影響，使凍干箱、冷肼、連接管道各處的濃度趨于一致。

  ②凍干機零改造：不用對現有凍干機進行任何改造(即凍干機零改造)，可依據凍干機的大小選擇合適的VHP設備型號，設備購回后即可直接應用或驗證合格應用。

  ③價格合理：根據空間大小。擬定設備參數。該設備價格只有國外VHP設備的1/2-1/3。且移動方便，如果凍干車間有一臺以上凍干機，可以共用一臺VHP設備，這樣設備配置費用成倍下降。

  ④驗證服務：該設備操作簡單，崗位員工容易掌握，可以提供操作及驗證培訓。

  該機型已經在市場上得到了認可

  對于已經配置SIP系統的凍干機也可以再配置一臺VIP滅菌設備，兩種滅菌系統交替使用，從面縮短滅菌周期，降低運行費用，延長凍干機的使用壽命。

  國內冷凍干燥制藥的方面的權威人士錢應璞(國家食品藥品監督管理局認證中心客座教授、中國制藥協會理事等)在其專著《冷凍干燥制藥工程與技術》中對VHP滅菌進行了比較詳細的介紹，并推薦使用。詳細內容可參閱其專著。

  14.凍干機使用蒸汽滅菌或VHP滅菌如何驗證?

  中國藥典(2010版)附錄—滅菌法：使用純蒸汽和VHP滅菌工藝均采用生物指示劑進行驗證。氣化過氧化氫(VHP)很常用的生物指示劑為嗜熱脂肪芽孢桿菌孢子(如NCTC10007、NCIMB8175、ATCC7953)，每片活孢子數1*106-5*106個。

  目前國內許多公司均有生物指示劑銷售，盡量使用進口生物指示劑，確保驗證的可信度。

  15. 既然VHP滅菌有如此多優點，為何在凍干機中沒有得到普遍應用呢?

  采用熱濕蒸汽滅菌被公認為是有效和可靠的，目前配置SIP系統的凍干機已經成熟，且價格較高，能給生產商帶來更大的利潤。而且開發VHP滅菌的凍干機需要投入經費，對于習慣了仿制為主的國內藥機廠家肯定不樂意為之。

  16.為何不推薦臭氧用于凍干機滅菌?

  近年來臭氧用于潔凈室的消毒已經很普遍，也有臭氧機生產企業推薦將臭氧用于凍干機滅菌，但未見有成功的報道。本人不推薦的原因如下：①中國藥典(2010版)將臭氧列為氣體滅菌方法之一，但未指明驗證用生物指示劑，目前市面上未見臭氧用的生物指示劑出售。不能用法規方法進行驗證的工藝當然不能采用。②目前上市的臭氧機的工作原理注定臭氧在凍干機內濃度及分布的均勻性不好。③許多報道認為：臭氧對各種微生物的殺滅效果不一，對霉菌的殺滅效果比對雜菌的效果好，臭氧在低濃度下對細菌的殺滅作用不大，因為細菌在低濃度臭氧作用下暴露一定時間，會產生抗體。在較高濃度時，對橡膠、塑料等高分子材料。④一些企業進行了將臭氧應用于工衣、鋁塑蓋滅菌的試驗，從無菌培養的情況來看，臭氧只能起到消毒作用，根本不能達到滅菌效果。⑤用空氣作原料來生產臭氧時，會產生少量的氮氧化合物，對凍干機有較大腐蝕性。。