无菌隔离技术

新版GMP对无菌隔离技术 的要求与应用 华北制药 2010-8 讲课内容摘要 一、隔离技术简介一、隔离技术简介 二、隔离技术应用依据二、隔离技术应用依据-法规法规/指南指南 三、隔离系统的分类三、隔离系统的分类 四、隔离系统组成要素与关键技术介绍四、隔离系统组成要素与关键技术介绍 五五、用户需求说明、用户需求说明（URS） 六、隔离器的安装环境六、隔离器的安装环境 七、隔离系统的验证七、隔离系统的验证 八、隔离系统的无菌维持与环境监测技术八、隔离系统的无菌维持与环境监测技术 九、隔离系统的运行维护九、隔离系统的运行维护 一、隔离技术简介 1、隔离技术的定义 2、隔离技术的发展背景 3、隔离技术的应用目的 4、隔离技术与传统洁净技术的比较 5、隔离技术的一些典型用途 6、主要制造商 1、隔离技术概述：定义 隔离：采用物理屏障的手段将受控空间与外部环境相互 隔绝的技术。为一种绝对隔离。 用于无菌药品生产的隔离器： 能够利用可再生并且有效的方式去除污染，密封的或是 通过高效空气过滤器（HEPA）实现空气交换，以此防止 周围环境中微生物的进入及人员带有的污染物进入受控 的环境。系统允许物料通过设计和验证过的通路进入及 （或）排出，并排除污染物的进入。主要用于无菌处理 或无菌测试。 2、隔离技术概述：隔离技术的发展背景 隔离技术的背景 1）源于第二次世界大战时的手套箱 主要用于放射性物质处理。 2）战后 核工业核工业 制药工业制药工业 医疗领域医疗领域 电子工业电子工业 航天工业航天工业 食品工业食品工业 航天工业航天工业 2、隔离技术概述：隔离技术的发展背景 生物学试验生物学试验 无菌生产无菌生产 制药工业制药工业 无菌分装无菌分装 致敏性致敏性毒性物质围堵毒性物质围堵 无菌试验无菌试验 生物安全防护生物安全防护 SPF级实验动物饲养级实验动物饲养 3、隔离技术概述：应用目的 满足产品质量改进的需要 安全防护的改进要求 降低运行成本 提供特殊环境 GMP/cGMP资格 “可移动的无菌室” 4、隔离技术VS传统洁净技术 项目 传统洁净室 无菌隔离技术 消毒/灭菌方法 消毒剂擦拭/薰蒸/紫外线照 射等方法，受空间等诸多因 素影响，效果难以验证 自动气体灭菌器灭菌，省时 省力，气体分布均匀，效果 较好，容易验证 洁净环境的控制 易受人员、物料等诸多因素 影响，易受污染，难以控制 与外界完全隔离，仅通过 HEPA进行空气交换并可恒定 舱内压力以阻绝外界污染 对操作人员的防护 取决于操作人员自身 完全 物料传送方式 传统的传递窗，易导致无菌 室环境破坏 双门快速传递系统保证在无 菌环境中传递 人员进出 需复杂的换鞋/工作服更换等 步骤，带来额外工作量 仅通穿戴手套/半身工作服即 可 运行所需能耗 高 低 误操作导致的无菌 环境污染的风险 大，与操作人员有关 可能性极小 操作和维护成本 高 低 4、隔离技术VS传统洁净技术 局部局部100级级 工作台工作台 工作区的无菌保护工作区的无菌保护 无菌隔离器无菌隔离器 传统洁净室传统洁净室 隔离器隔离器 Class10000 Clean room 关键操作区气流方向示例一 M M SCIP 灭菌 直接包材 接触部 100级 10000级 关键操作区气流方向示例二 关键操作区气流方向示例二 M M SCIP 灭菌 直接包材 接触部 0.45 20% m/s Grade”A” Grade”B” 关键点 操作者不能进 入Grade”A”区 域。 关键操作区气流方向示例二 关键操作区气流方向示例二 M M SCIP 灭菌 直接包材 接触部 0.45 20% m/s Grade”A” Grade”B” 关键点 操作者不能进 入Grade”A”区 域。 生产用隔离器示例一 生产用隔离器示例二 生产用隔离器示例三 4、无菌隔离技术VS传统洁净技术 5KW 0.33KW 传传 统统 洁洁 净净 室室 隔隔 离离 器器 能耗能耗 洁净区环境监控要求比较 WHO 美国美国 欧盟欧盟 中国中国 关键操作区关键操作区 的尘粒的尘粒 为控制各级别的洁净为控制各级别的洁净 区操作时的尘粒数，区操作时的尘粒数， 应对尘粒进行监测应对尘粒进行监测 每一生产班次应定期每一生产班次应定期 进行监控；进行监控； 粒子计数探头的安放粒子计数探头的安放 位置应能取到有代表位置应能取到有代表 性的样品性的样品 应对应对A级区的空气粒子级区的空气粒子 进行连续测定，并建议进行连续测定，并建议 对对B级区也连续进行测级区也连续进行测 定定 洁净室洁净室(区区)内空内空 气的微生物数和气的微生物数和 尘粒数应定期监尘粒数应定期监 测，监测结果应测，监测结果应 记录存档。记录存档。 洁净室洁净室(区区)在静在静 态条件下检测的态条件下检测的 尘埃粒子数、浮尘埃粒子数、浮 游菌数或沉降菌游菌数或沉降菌 数必须符合规定，数必须符合规定， 应定期监控动态应定期监控动态 条件下的洁净状条件下的洁净状 况。况。 关键操作区关键操作区 的微生物的微生物 无菌操作时，应频繁无菌操作时，应频繁 对微生物进行动态监对微生物进行动态监 测；测； 关键操作结束后，应关键操作结束后，应 对表面和人员的微生对表面和人员的微生 物进行监测；物进行监测； 应制定微生物监控的应制定微生物监控的 警戒和纠偏标准，以警戒和纠偏标准，以 监控空气质量的趋势监控空气质量的趋势 关键区出现微生物污关键区出现微生物污 染时，要进行必要的染时，要进行必要的 调查调查 无菌操作时，应频繁对无菌操作时，应频繁对 微生物进行动态监测；微生物进行动态监测； 除在生产过程中需进行除在生产过程中需进行 微生物监控外，系统验微生物监控外，系统验 证、清洁和消毒等操作证、清洁和消毒等操作 后，也应进行微生物监后，也应进行微生物监 控；控； 应对尘粒和微生物监控应对尘粒和微生物监控 制定适当的警戒和纠偏制定适当的警戒和纠偏 标准标准 关键操作区关键操作区 的压差的压差 应设送风故障报警系应设送风故障报警系 统；统； 压差十分重要的毗邻压差十分重要的毗邻 级别区之间应安装压级别区之间应安装压 差表并定期记录压差差表并定期记录压差 每一班操作过程中，每一班操作过程中， 房间的压差应连续监房间的压差应连续监 控并经常记录。所有控并经常记录。所有 报警应有记录，超过报警应有记录，超过 设定限度的各种偏差设定限度的各种偏差 应进行调查。可列入应进行调查。可列入 批记录中批记录中 应设送风故障报警系应设送风故障报警系 统；统； 压差十分重要的毗邻压差十分重要的毗邻 级别区之间应安装压级别区之间应安装压 差表；差表； 压差数据应定期记录压差数据应定期记录 或者归入有关文档中或者归入有关文档中 无要求无要求 洁净区环境监控要求比较 洁净区环境监控要求比较 洁净区环境监控要求比较 洁净区环境监控要求比较 5、隔离技术概述：典型用途 无菌测试 无菌生产（填充、分装、取样 等） 毒性物质围堵 生物安全防护 实验动物饲养 6、隔离技术概述：隔离系统主要制造商 美国沃克公司 德国skan公司 法国法国La Calhene公司无菌隔离系统公司无菌隔离系统 二、法规和指南 1 中国新版GMP 二、法规和指南 二、法规和指南 FDA CDER/CBER（药物评估与研究中心/生物制品评估与研究中） 2004年版无菌操作指南鼓励使用隔离器， “与传统的无菌操作方式 相比，使用隔离器具有切实的优势， 比如可降低操作过程中被微生物污 染的机率。 在生产区采用人员方面的隔离技术,在无菌产品的生产中,会显 著降低周围环境微生物污染的风险。有很多隔离和传递设施可供选 择,隔离和背景环境的设计,必须保证各区域相应的空气质量要求。 二、法规和指南 PIC / S的缩写和标志，是用来形容这两种药品监察公 约（PIC）和药品检查合作计划（PIC的计划）一起并行运 作。 PIC/S（药物检查合作计划委员会） recommendations to the inspectors for Isolators used for aseptic processing and sterility testing PIC/S 关于隔离器用于无菌处理和无菌测试对于检查 员的建议 USP Sterility testing - Validation of isolator systems -美国药典 European Pharmacopoeia 2.6.1. Sterility-欧洲药典 二、法规和指南 *2207 生物制品生产过程中使用某些特定活生物体阶段的设 备应专用，应在隔离或封闭系统内进行。认证检查指南 （2008年版） 三、隔离器的类型 隔离器隔离器 硬硬 舱舱 体体 型型 屏 护 材 料 工 作 用 途 压 力 控 制 气 流 模 式 操 作 模 式 软软 舱舱 体体 型型 工工 作作 站站 实实 验验 舱舱 传传 递递 舱舱 正正 压压 型型 负负 压压 型型 层层 流流 型型 紊紊 流流 型型 手手 套套 型型 半半 身身 服服 型型 全全 身身 服服 型型 三、隔离器的类型 软舱体手套式软舱体手套式 硬舱体手套式硬舱体手套式 三、隔离器的类型 传递舱传递舱 实验舱实验舱 内置无菌检测系统内置无菌检测系统 三、隔离器的类型 正压隔离器正压隔离器 负压隔离器负压隔离器 三、隔离器的类型 手套型手套型 半身服型半身服型 全身服型全身服型 四、隔离系统结构与关键技术介绍 1、屏护材料 2、传递/转移技术 3、空气调节系统 4、灭菌/去污技术 1、屏护材料 柔韧性塑胶薄膜（多用于检测） 透明聚氯乙烯（PVC） 刚性材质（多用于生产） 1）聚碳酸酯 （PC） 2）丙烯酸树酯/亚克力 （Acrylic） 3）钢化玻璃 4）不锈钢 2、传递/转移技术 简易通道 气室 物料通道舱门 废物门 快速传递门 2、传递/转移技术 快速转移通道系统（RTPs） 用于将传递隔离器连接至通常不移动的隔离器（工 作站）上，将物料送入或废物移出。 RTPs的密封性能非常重要，密封条的完整性；密 封圈表面需要擦拭等辅助方式清洁/消毒； 物料转移过程中尽可能避免碰到RTPs表面。 2、传递/转移技术 快速传递通道系统快速传递通道系统 RTPs 2、传递/转移技术 双门传递系统传递过程双门传递系统传递过程 3、空气调节系统 内部气流模式： 1）紊流 常规型隔离器采用，应用于无菌测试居多 2）单向流 垂直单向流 水平单向流 以应用于无菌生产居多，但用来处理粉末类或气雾剂等药品时，必须考 虑如何防止这些原料通过空气回路再次进入系统。 隔离器的制造者和使用者不应该拘泥于传统的洁净室空气调节系统（HAVC） 的设计要求。使用者仅需要论证他们的特殊选择在此应用/运行条件下能够 有效的运行即可。 3、空气调节系统 空气过滤单元： 空气过滤单元最重要的，亦是唯一的功能是实现隔离器内 部无菌状态的维持 进、排气口必须安装HEPA级别的过滤器，亦可选用更高级 别的ULPA 无菌维持阶段通过进、排气口的风机系统连续的充入经过 滤的空气以维持内部设定的压力 灭菌/去污结束，考虑到安全因素和灭菌/消毒剂的快速排 空，隔离器必须具有一个独立的通风管道系统。该系统并 须被证实对隔离器的完整性没有影响 3、空气调节系统 温度和湿度 采用VHPS技术灭菌/去污的隔离器自身适宜于极低 湿度环境中运行。 循环过程中，温度和湿度应该作为很重要的考虑 事项。通常，在考虑操作员的舒适度的情况下， 温度控制在20-25，湿度为50 10 范围内。 若不考虑操作员的舒适度，温度和湿度的控制范 围仅由加工要求确定。 3、空气调节系统 换气次数和风速 隔离器系统的换气次数规范应该针对具体情况进行确定。 通常不需要遵照传统洁净室所建议的每小时最低20次的要 求。通常，气流量能够维持一个设定的压力（单向流型隔 离器能够基本维持单向的气流）。无论目的是防止污染物 进入隔离器内部（应用于无菌）或将污染物围堵在隔离器 内部（应用于防护），更少的换气次数显然能简化隔离器 的设计和操作，并提高整个系统性能的稳定性。 单向流隔离器的气流速度（风速），仅需要保持充足以 维持内部空气的稳定。 紊流隔离器一般无风速要求。 4、灭菌/去污技术 4.1概述 现在：现在： 低温气体自动化灭菌技术 自动化自动化 气体发生器气体发生器 1）STERIS、BIOQUELL、 SKAN、Gaodetailin 2）Plazlyte、Citomat 3）Gaodetailin 4）Johnson&Johnson 早期：早期： 擦拭、喷雾、薰蒸 灭菌剂： 1）汽化过氧化氢(VHP) 2）过氧乙酸(PAA) 3）臭氧(Ozone) 4）二氧化氯(CD) 4、隔离器的去污/灭菌技术 BIOQUELL VPHP STERIS VHP HTY VHPS 最新的自动化灭菌系统 4、隔离器的去污/灭菌技术 Citomat型过氧乙酸灭菌系统 HTY型臭氧消毒系统 HTY简易型VHPS 简易型灭菌/消毒单元 4.2汽化过氧化氢灭菌(VHPS)技术 VHP（Vaporized/Vaporous Hydrogen Peroxide) 汽化过氧化氢发生消毒系统汽化过氧化氢发生消毒系统 VPHP（Vapor Phase Hydrogen Peroxide） 隔离器循环使用气相参数释放过氧化氢（隔离器循环使用气相参数释放过氧化氢（VPHP） 消毒器消毒器 HPV（Hydrogen Peroxide Vapor） 过氧化氢蒸气（过氧化氢蒸气（HPV）的消毒系统）的消毒系统 VHPS（Vaporized/Vaporous Hydrogen Peroxide Sterilization） 过氧化氢蒸气（过氧化氢蒸气（ VHPS ）的消毒系统）的消毒系统 五、用户需求细则（URS） 如何制定URS？ 以项目的形式制定专门的计划，专人负责； 以文件形式逐项详细列出要求； 与供应商及技术工程师进行充分沟通非常重要； 安装辅助设备规格的及时提交； 进行必要的现场考察； 培训； 验证与再验证计划及实施安排。 五、用户需求细则（URS） 标准型隔离器URS主要内容：材质与结构 1、基本结构 2、关键部件材质 3、送风系统及空气过滤 4、接口 5、控制单元 6、.附加设备 五、用户需求细则（URS） 标准型隔离器URS主要内容：性能 生产/检测处理量 无菌保证要求 清洁和清洁确认 密封性能 环境控制 泄漏测试 监控系统 环境微生物监测 过程模拟试验 六、隔离器的安装环境 是否需要特定的洁净度？ PDA TR34 技术报告建议：不必有特定的洁净度，合理 设计的隔离器不会允许内部气体与外部环境对流。 注意：某些监管机构对无菌生产用隔离器提出了背景环境要求，如欧盟 GMP规定：隔离器背景环境的洁净级别，视隔离区的设计和应用而定。 要控制无菌生产隔离器的背景环境，并且最低为 D级（10万级）。 用于无菌测试的隔离器：普遍共识是无需放置于洁净室 内。 FDA cGMP：“无菌生产用隔离器周围环境洁净级别应根据 其接口（如传递接口）的设计和数目决定。通常要求环境 达到10万级（ISO 8）或更高的标准。无菌生产用隔离器不 得安装于未进行洁净度分级的房间内。 ” USP：用于无菌测试的隔离器用于无菌测试的隔离器无需安装于洁净室内，但应控 制无关人员进入。房间内的温度、湿度等条件需要控制。 EU GMP：“隔离器背景环境应为受控环境。无菌生产用隔 离器安装环境应至少达到Grad D（10万级）要求。” PDA：建议隔离器安装于受控环境中，但对环境没有级别要 求。 六、隔离器的安装环境 六、隔离器的安装环境 无菌测试隔离器房间设计 充足的室内空间以保证空气交换，以便隔离器的去除污染 隔离器与VHP均接有应急电源 有VHP在紧急情况下自动关闭和排气系统 最好装有HEPA过滤器，HEPA安装在远离隔离器排风口处 蒸汽灭菌接口 物料接口 保证传递舱有效的移动距离。 七、隔离器的验证 验证分类： 设计验证（DQ） 安装验证（IQ） 操作验证（OQ） 性能验证（PQ） 7.0 无菌检查用隔离系统的验证 安装确认安装确认 (IQ) 设计与安装检查设计与安装检查 运行确认运行确认 (OQ) 系统完整性系统完整性 温度分布温度分布 控制系统验证控制系统验证 灭菌循环灭菌循环 开发开发 芽孢杀灭试验芽孢杀灭试验 微生物监测微生物监测 负载量模拟负载量模拟 VHP浓度及分布浓度及分布 VHP排残排残 7.0 无菌检查用隔离系统的验证 包装包装 完整性完整性 VHP侵入试验（侵入试验（CI或或BI） 促生长试验促生长试验 无菌状态无菌状态 维持维持 空气取样空气取样 表面取样表面取样 手套完整性监测手套完整性监测 过程模拟过程模拟 培养基分装或无菌检查试验培养基分装或无菌检查试验 7.1 隔离系统的验证:安装验证 主要验证项目 文件资料（订购合同、供应商提供的文件等） 结构与构造材料 安装环境、公用介质 测量仪表 HEPA及其它除菌过滤器 易耗部件 计算机软件（适用时） 7.2 隔离系统的验证:操作验证 1、控制有效性 2、参数设定 3、报警功能 4、记算机系统（适用时） 5、尘埃微粒 6、系统完整性 1）压力下降试验 2）检漏气体探测试验 3）HEPA粒子扫描 7、灭菌器功能与过程参数 8、灭菌循环程序（步骤、运行值与设定值的符合性） 7.2 隔离系统的验证:操作验证 尘埃微粒： 用于无菌测试的隔离器在空载静态条件下需达到 100级要求 7.3 隔离系统的验证:灭菌循环的开发 要求： 所采用的灭菌参数及循环程序应能使隔离器内表 面或无菌器具暴露的外表面上高耐受性的生物指示剂 下降6个对数单位，并具有重现性。 7.3 隔离系统的验证:灭菌循环的开发 隔离器内物料装载模式与要求 开发与验证最坏装载模式下的循环 尽可能利用传递舱 以提高效率 BI的放置位置需标明 7.3 隔离系统的验证:灭菌循环的开发 BI放置数量要求： “根据隔离器体积大小，每立方米放置5-10个BI是足 够的，均匀分布于内表面，以证实杀菌剂的分布均匀 性” PDA TR34 汽化过氧化氢灭菌过程采用的生物 指示剂（BI） 菌种：嗜热脂肪芽胞杆菌 ATCC12980或ATCC7953 载体：一般选用玻璃片或 不锈钢片 （不能选用滤纸片） D值：由BI供应商提供的数据是 可接受的。 7.3 隔离系统验证：灭菌循环开发 7.5 隔离系统验证：清洁验证 无菌试验用隔离器的清洁验证并非关键，清洁至无目视污 染的程度即可。 抗生素类别的粉剂应予重视，防止其扩散而影响其它产品 或批次中低污染微生物的检出。（可行的办法，尽可能在 密闭的容器中操作） 清洁方法、频率、材料等应进行文件规定并形成记录。 八、无菌状态维持与环境监测 建立隔离器内部环间的监测系统和程序： 环境物理监测：尘埃微粒、压差等 环境微生物监测： 1）主动空气取样（浮游菌） 2）被动空气取样（沉降菌） 3）表面取样（棉签、RODAC） 4）手套测试（棉签、指印） 环境物理监测 1）尘埃粒子检测 确认HEPA的有效性， 非层流隔离器注意自净方法；计数器不能放入舱内，应通 过采样管采样。