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制剂生产--灌装工艺技术要点

前言

对于生物大分子药来说因其成分无法采用最终灭菌工艺进行加工,而只能采用部分或全部无菌生产工艺进行生产。药液的灌封必须在无菌的环境下进行,并尽可能采用自动化设备,减少人工干预,采用隔离器的将大大降低污染的风险。

生产前准备

器具准备

根据部件与产品是否接触,一般分为:直接接触、间接接触和不接触。根据部件与产品的接触方式结合CCS,制定部件清洁、灭菌(消毒)的策略。对于与产品直接接触或间接接触的,通常在使用后进行清洁、消毒,使用前清洁、灭菌(消毒)。不与产品接触的,根据相关的评估来确定是否需要进行清洁、灭菌(消毒),进入无菌区的不管是否接触都必须进行清洁、灭菌(消毒)。

目前大部分的企业开始采用SUS,比如搅拌袋、储液袋、灌装系统等等,这些SUS根据用户需求进行定制,使用之前辐照灭菌。其他的部件,如震荡锅,胶塞轨道等等,这些部件与胶塞接触,是间接接触部件,通常也需要进行清洁、灭菌(消毒)后使用。每家对这些部件的风险评估结果不同,处理的措施也不尽相同,比如有的直接使用WFI进行清洗,有的则考虑到在使用前这些部件在环境中存放了一段时间,使用之前会使用一定浓度的NaOH溶液进行处理,然后清洗,终淋,干燥后包装,湿热灭菌。

不与产品接触的,比如记录纸,笔等等,这些进入B级区也同样需要进行灭菌(消毒),目前已有记录纸是可以进行湿热灭菌的。组成笔的材质通常不能采用湿热灭菌,市面上有号称是无菌洁净室使用的笔,但是还是建议,在洁净室空间灭菌前,通过一定的恰当的消毒方式进入无菌区,然后再与空间灭菌一起进行灭菌。

湿热灭菌

湿热灭菌的工艺技术要点在制剂生产--湿热灭菌进行了简单介绍,可供参考。

除菌过滤

在商业化生产中,除菌过滤一定是经过验证的,验证包括两个部分:除菌过滤工艺验证、除菌过滤器验证,详见制剂生产--除菌过滤。最终灌装通常采用双重过滤或者冗余过滤,从CCS角度考虑,建议采用一次性灌装系统,避免污染与交叉污染。考虑到一次性灌装系统的生产过程、加工环境、加工工艺以及待过滤产品特性等,使用一次性灌装系统需要考虑可见异物,通常在正式生产前取样检查可见异物,检查合格后进行正式灌装,也有的企业做法是使用产品作为润洗液对一次性系统进行润洗,但是在PC、PV阶段需要验证润洗液的使用量。

除菌过滤使用之前必须是经过灭菌的,有些过滤器是事先与过滤系统的其他组件一起组装好然后进行辐照灭菌,使用之前必须检查包装的完整性。而有些是采用离线湿热灭菌的,使用之前进行无菌装配。关于完整性测试,各国的要求不太一样,最新的EU GMP附录一保留了PUPSIT,具体的要求需要看产品是销往哪个国家。

其他要求

1、环境:生产之前按相应的程序进行清场,检查房间的清洁、消毒有效期。房间的温湿度、压差等应符合要求。不同洁净度级别的压差,相同洁净度级别不同功能间的压差应符合要求。环境的清洁与消毒必须有效,否则清洁消毒可能变成了污染。有的企业在对环境清洁消毒时,使用所谓的双桶系统,抹布在第一个桶中沾取消毒剂进行擦拭,然后在第二桶中进行涮洗,再在第一个桶中沾取,其实如此反复第一个桶会被污染且逐渐加重,所以最终消毒液变成了污染源。如果避免这种情况,就必须断绝这种情况,擦拭一定面积以后的抹布就要更换掉,不再将用过的抹布回到消毒液桶中重新沾取消毒液。如果使用的消毒液有残留,那么也应该有相应去残留规程,避免造成污染与交叉污染。

2、设备:设备是否在清洁有效期内,设备的验证/确认是否在有效期内,支持设备运行的公用系统是否符合要求。

3、物料:按照生产指令要求,领取原液,内包材,SUS等等,物料均经过批准放行;灌装用的部件等经过湿热灭菌的物品,在使用之前检查是否在灭菌后保存有效期内;SUS使用之前检查是否完好,无破损。

无菌灌装

无菌灌装环境

灌装是在无菌的环境中进行灌封,并采用悬浮粒子在线监测系统(包括浮游菌、沉降菌)实时监测。采用隔离形式包括RABS(限制进出隔离系统)和Isolator(隔离器)两种,无菌洁净室常见的是采用ORABS(开放式限制进出隔离系统)形式,这种形式背景环境为B级,Isolator(隔离器)背景为C/D级。不管采用哪一种形式进入无菌区产品、物料、物品等必须经过灭(除)菌。

灌装机称重模式

目前的灌装机基本上包含三种称重模式:无在线称重、半称重、全称重。所谓的半称重是指在灌装过程中按照设定的比例进行抽样称重,这种机型通常在开始和快结束时采用全称重。对于无在线称重的机型,靠人工控制抽样间隔,取样后采用离线的万分之一天平进行称重,确定装量,如果装量不准确需要手动调节装量,那么没有抽到的产品灌装是否符合要求是未知的。

半称重机型设定好目标灌装量、警戒限和纠偏限后,灌装机在灌装过程中按照灌装比例抽样进行称重,当抽样称重在警戒限范围内时,有些设备不做调整,有些先进一些的设备会统计趋势,根据趋势进行调节。当抽样称重达到纠偏限时,产品被剔除,并反馈调节灌装量。同样这里也存在一个问题,抽样的产品如果超过了纠偏限,那么从上一次到这一次抽样之间的产品是否存在不符合要求的是未知的。所以采用此种机型的,在设计上要考虑一旦出现这种情况,如何能分辨出哪些产品是这两个抽样之间灌封的,如果能够隔离出来,后续进行相应的处理。

采用全称重模块的机型,就能保证灌装量是符合要求的吗?未必,这与很多因素有关,如灌装机采用的灌装形式,比如采用蠕动泵、柱塞泵还是采用时间-压力法等;设备不管是在高速还是低速运行下,运行是否稳定;称重模块的精度是否足够;是否有其他因素影响称重模块,比如隔离器里的风压,设备产生的静电。设备的压差如果在一个相对大一些的范围波动,那么灌装出来的产品装量也是波动比较大的,因此要保证稳定的装量,应通过调节确保隔离器的压差维持相对的恒定。静电也是影响称重模块的一个重要原因,有关研究表明,当产生的静电越大时在线称重模块称量的重量偏离实际重量越多,使用直流除静电棒后,通过调试,能够使灌装装量保持相对稳定,偏离实际值较小,达到可接受的范围。

蠕动泵灌装系统

大分子生物药的灌装根据产品的特性,通常选择蠕动泵进行灌装,减少对产品质量的影响。蠕动泵灌装影响灌装精度主要体现在蠕动泵的精度,如泵头的加工精度,控制系统等,还跟硅胶管有关系,硅胶管的壁厚,压缩后能够迅速回弹等等。影响灌装精度的不仅仅跟这些因素有关,比如产品的粘度,越是高浓度的制剂越不容易灌装,停机时间的长短,灌装针的选择,回吸等等都会影响高浓度制剂灌装的装量与精度。关于高浓度制剂的灌装,可参考以下文献:

1、Filling of High-Concentration Monoclonal Antibody Formulation into Pre-Filled Syringes

2、Filling of High-Concentration Monoclonal Antibody Formulation into Pre-Filled Syringes-Investigating Formulation-Nozzle Interactions To Minimize Nozzle Clogging

3、Filling of High-Concentration Monoclonal Antibody Formulation Investigating Underlying Mechanisms That Affect Precision of Low-Volume Fill by Peristaltic Pump

随着现在工业的进步,蠕动泵的精度也在逐渐的提高,目前的灌装精度可以满足需求。

产品质量考量

灌装看似一个很简单的过程,但实际上可能会对产品产生致命的影响。

1、含量

原液经过解冻,混合混匀后进行除菌过滤,或者预过滤。在这一步中有些是需要进行稀配,添加赋形剂等,有些是直接进行混合后混匀,如果原液混不匀,会导致批次内产品含量不均匀。

2、无菌

无菌药品无菌是关键,非最终灭菌小容量注射剂的灌装必须经过APS的验证,评价无菌保证系统的有效性。按照灭菌决策树,生物大分子药物无法进行湿热灭菌,只能选择除菌过滤,那么除菌过滤是关键。对于最终除菌过滤,有时候为保证除菌过滤的效果,前面会增加预过滤,具体工艺需要根据实际情况进行相关的工艺开发进行确定。

3、内毒素

内毒素是无法通过除菌过滤去掉的,一旦超标产品只能废弃。而原液进行混合时有可能会有敞口的操作,比如原液采用瓶装,或者原液采用储液袋进行分装,但是合并时使用CPC快接头进行对接,尽管这种操作风险很小,但是依然需要重点关注操作的过程。很多厂家原液合并的过程是在C级区,关键的对接与敞口操作会在层流下进行。

4、蛋白质含量

除菌过滤时,过滤器会吸附一定的蛋白,从而影响除菌过滤后产品蛋白质的含量。过滤器的膜材质不仅仅会吸附蛋白,还可能会吸附辅料,如吐温等,因此会进行除菌过滤的相关验证与研究。

5、可见异物

可见异物/不溶性微粒的控制是保证注射剂安全使用的一项重要指标,除了产品本身因素以外,整个灌装系统及过程也可能会引入可见异物(外源性)。如西林瓶清洗不干净,经隧道烘箱烘干时玻璃内壁脱落,西林瓶在轨道传送过程中相互的碰撞产生的颗粒。产品经过SUS时,SUS中的可见异物进入到产品中等等。对于水针产品来说,轧盖后通过灯检,对于关键缺陷100%剔除,主要缺陷和次要缺陷按照相应的要求剔除。由于水针能够看到液体内部的情况,而对于冻干产品来说,冻干后的产品是无法看到内部的情况的,可见异物的检查通常是按照程序进行取样,复溶后检查可见异物,由于是破坏性的,因此无法进行100%的检测。据了解,目前有采用所谓射线检查冻干产品的设备,能够检查cake内部的异物,但是效果不是很好,同时射线对产品的影响也未知。目前还有的做法是,在灌装前通过视觉系统检查西林瓶内的可见异物,如果发现进行剔除。冻干产品在冻干前产品是液态的,在进入冻干箱之前使用视觉检查系统进行检查,不过目前这样做的非常少。

对于SUS可能带来的可见异物,一般从几个角度进行控制,比如厂家会对使用的硅胶管等组件使用WFI进行冲洗,在高级别的环境中进生产组装等。对于使用端,使用前使用润湿也进行润洗,正式灌装前检查可见异物等措施。

6、装量

产品的实际装量是标示量与补加量的总量,由于产品从西林瓶中吸取出来后会有残留,为了能够保证用药量需要补加一定的量,参照药典要求,不同的标示量,易流动液体与粘稠液体的补加量不同。

装量的精确控制是灌装机的重要指标之一,在进行灌装机PQ时应确认灌装机的精度,保证装量符合要求,前面也提到称重模块也是影响装量的重要因素。目前不管是半称重机型还是全称重机型是带有反馈调节的,前面有介绍了半称重机型的装量控制策略。全称重的机型对每一瓶都进行称重,从而能够保证每一瓶的装量都符合要求,如果预算充足的话还是建议采用全称重机型,全称重的机型也将是发展的趋势。

灌装机的很多参数也将影响装量,制剂生产--灌装曲线的研究有部分介绍,可供参考。

参照《中国药典》三部通则0102注射剂部分,装量差异是每瓶(支)的装量与平均装量相比较(如有标示装量,则与标示装量相比较)。影响灌装装量差异或灌装精度的因素比较多,后面会单独进行介绍。

7、其他影响因素

影响制剂质量的因素不仅仅以上几个方面,还包括渗透压,pH,不溶性微粒等等。

手套

不管是RABS还是Isolator,无菌区的操作均应通过手套进行,RABS在开始前生产前会开启安全门传递物品,而Isolator不可以。手套在隔离屏障系统中起着很关键的作用,如果手套破损或者受到污染,那么产品很可能因此受到影响。了解了它的重要性之后,需要制定相应的管理策略,使用前使用后进行完整性测试,定期进行灭菌。在正常生产过程中可能多人使用同一个手套箱,在使用之前应对人员手部进行消毒,然后再伸进隔离屏障的手套中。这里需要注意的是,使用手套应尽量的温柔一些,当手伸进隔离屏障的手套中的时候,手套内部压力会短时增大,形成超压,手套在使用过程中如果不注意被尖锐的东西扎到等造成损伤。尽管有研究表明小于0.6mm的孔,无菌区受到微生物的污染风险可能性较小,但是这个研究不是提供定量的数据,企业可根据相关研究与QRM制定自己的控制措施。

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