對無菌隔離操作器及其結構與確認的探討

李曉雪 梁 毅

對無菌隔離操作器及其結構與確認的探討

李曉雪 梁 毅

（中國藥科大學醫藥發展研究中心，江蘇南京210009）

從隔離操作器的概念引入著手，對隔離器的發展和標準作了簡要介紹，闡述了隔離器的結構、確認和應用情況，以期隔離技術在中國制藥行業得到快速發展。

隔離操作器；無菌；GMP

0 引言

新版GMP于2011年3月1日起正式執行。此次GMP修訂結合國內企業的實際情況，保留了部分1998年版GMP的條款，不僅參考了WHO、歐盟、美國FDA的GMP及其附錄，還參考了ICH Q7A等。

新版GMP修訂涉及基本要求部分和5個附錄，即無菌藥品、生物制品、血液制品、中藥制劑及原料藥。其中，GMP基本要求和無菌藥品附錄是本次修訂的重點。可以說，無菌藥品部分是新版GMP對1998年版GMP作出實質性修改最多的部分，也是企業需要相應改動硬件最多的部分。

1 隔離操作器概念的引入

在此次修訂中，新版GMP對無菌產品的生產標準進行了大幅度的提高。新版GMP細化了培養基模擬灌裝、滅菌驗證和管理的要求；將先進的隔離操作技術、吹灌封技術首次列入規范，對無菌保證水平、無菌檢查等提出了詳細和具體的要求；凈化級別采用WHO的標準，實行A、B、C、D四級標準；對懸浮粒子的靜態、動態監測，浮游菌、沉降菌和表面微生物監測都設定了詳細的規定，并對監測條件給出了明確的說明，要求在生產過程中對環境進行實時監測。

新版GMP的實施推進了制藥機械行業技術的進一步發展，附錄1第4章節為隔離操作技術，這是國內首次正式提出隔離操作器的概念。

1.1 隔離操作器

我國食品藥品監督管理局對隔離操作器的定義：配備B級或更高級別的通風，并能使其內部環境始終與外界環境（如其所在潔凈室和操作人員）完全隔離的裝置或系統。

1.2 無菌隔離操作器的發展

隔離操作器于20世紀50年代開始應用于核工業手套箱技術，20世紀80年代應用于醫藥產業，隔離技術作為生產無菌產品工廠采用潔凈室之外的另一種方法而重新受到關注。隔離操作器的目的是在設備或工程的周圍，在操作員和產品之間建立一個保證絕對分離的屏障，操作員通過隔離用袖管或手套進行操作。

據全球統計，10年前僅有5%的藥品是有毒性的，而現在30%的活性制藥配方都具有強烈的毒性。無論是從保證產品無菌的角度，還是保護操作人員安全的角度，隔離技術都起到了重要的作用。生產工藝的隔離器通過與生產線的密閉，由HEPA過濾器提供一個隔離的環境，使用單向氣流，結合設備內部壓力的控制，能保障操作人員的安全。

在國際上，隔離器廣泛用于藥品的無菌測試（圖1），其是為避免在操作過程中產生假陽性影響產品的放行，從而造成巨額的損失。

圖1 無菌測試隔離操作器

我國新版GMP要求無菌隔離操作器所處環境至少為D級潔凈區。

1.3 隔離系統的標準

目前，國際上把無菌制造工藝隔離系統分為最低標準LABS（Limited Access Barrier System）、中級標準RABS（Restricted Access Barrier System）與高級標準Isolator。

1.3.1 最低標準LABS

最低標準LABS的工藝操作被PC-聚碳酸脂組成的窗簾-墻/門所保護，通常通過手套管操作，以減少對層流的干擾，以B級作為背景。

在制藥生產中，常用單向流操作臺（罩）按LABS標準來要求。最低標準LABS對于現有制藥裝備的可實現性強，只需在原有設備周圍加裝聚碳酸脂可開啟門，并略微改進物料進入方式即可。

但是，操作人員需要通過開啟門進入A級環境下對設備進行工藝操作和干預，人員的任何一次動作都將影響該區域懸浮粒子的動態指標，因而無菌保護性較差，從風險評估角度看風險的不可預計性大。

1.3.2 中級標準RABS

1.3.2.1 FDA對RABS的定義

FDA對RABS的定義是：“A physical partition that affords aseptic processing area（ISO5）protection by partially separating it from the surrounding area。”

一個物理的隔斷，將無菌工藝區（ISO5）與周圍的環境部分隔離開，以提供無菌工藝區域的保護。RABS是Restricted Access Barrier System的縮寫，因而又被稱為人工干預受限制的隔離裝置。

1.3.2.2 RABS簡介

藥廠在應用隔離操作器時往往會遇到一些問題，這些問題主要出現在凈化、泄漏測試、人機工程與進入的靈活性方面，因而人工干預受限制的隔離裝置（RABS）的概念被開發出來。

RABS直到2005年才被ISPE正式定義，是一種介于傳統隔離室和隔離操作器之間的技術，是一個快速和相對低成本的隔離方法，減少了現有無菌室中的人為干預。

1.3.3 高級標準即隔離操作器

FDA對高級標準即隔離操作器的定義是：“A decontaminated unit，supplied with Class 100（ISO5）or higher Air quality，that provides uncompromised，continuous isolation of its intrerior from the external environment。”一個使用百級（ISO5）或更高潔凈等級清潔空氣的無妥協的連續的將內部和外部環境隔開的隔絕污染的裝置。

按照高級標準隔離操作器所制成的制藥裝備，從風險評估角度看，其風險性極小、無菌保護性極高，但從實際可操作角度看，其應用不靈活、有局限性、成本極高。

1.4 幾種隔離系統對比

幾種隔離系統對比如表1所示。

表1 幾種隔離系統對比

2 隔離操作器的結構

隔離操作器主要包括以下幾個結構：

2.1 粒子監測系統

隔離操作器的氣流可以是通過HEPA過濾器的空氣形成的層流或湍流氣流。非單向流主要是應用在隔離操作器接合的位置。無菌產品生產中的灌裝、封蓋需在層流環境下進行。無論哪一種情況，隔離操作器中都可以安裝粒子監測系統作為環境監測程序的一部分。

2.2 裝置外部材料

無菌隔離操作器既可以使用柔性材料，也可以使用剛性材料。

軟艙體結構的隔離器采用不同厚度的透明的PVC薄膜。這種隔離操作器重量輕，有良好的可視性，且便于安裝。該隔離操作器的缺陷是凈化劑等可被柔性外殼吸收，因而需要較長的去污周期。此外，在隔離器周圍使用尖銳的工具或對柔性外殼使用清潔劑和溶劑時應格外注意。

剛性艙體結構隔離裝置一般是由316L不銹鋼外殼和夾層安全玻璃觀景窗組成。雖然這些隔離操作器較重，安裝時間長，但更為耐用，不吸收凈化劑，從而去污周期較短。另外，該隔離操作器可抗化學劑，適合單向氣流，比軟艙體結構的隔離器更容易進行泄漏檢查。

2.3 手套或袖管部分

操作員通過隔離用袖管或手套進行操作，手套的材質取決于制造商的具體情況，最好選用耐強酸及強堿、耐高溫的丁基橡膠材料。由于手套的長度有限，其伸向隔離器內部的范圍是有限的。當需要更大的操作范圍時，則需要選擇袖管式。例如，袖管式常用于隔離操作器與高壓釜、烘箱、冷凍干燥機的連接，也用于無菌測試。

袖管式利用一個獨立的通風/過濾系統，該系統在袖管兩層之間傳送通過HEPA過濾的空氣。手套或袖管的使用，使操作者可以在物理上但不是生物上融入系統。

2.4 傳遞系統

傳遞系統由物料大門（方便物料進出和艙內清潔）、RTP（快速轉運）系統和應用程序面板組成。RTP（快速轉運）系統（圖2）用于在保證不干擾無菌環境的情況下使物品進出，通常由阿爾法法蘭和貝塔法蘭組成。氣閘室分別和主隔離器、潔凈區互鎖，氣閘室向潔凈區開放前必須先進行凈化。

圖2 RTP系統

2.5 PLC系統

用PLC系統可以控制風機運行、閥門操作，并提供各種用戶訪問屏和報警點。另外，使用PLC允許啟動自動化去污周期程序，這樣可以在無需操作員的情況下進行去污操作。

3 隔離操作器的確認

新版GMP附錄1中規定：隔離操作器只有經過適當的確認后方可投入使用。確認時應當考慮隔離技術的所有關鍵因素，如隔離系統內部和外部所處環境的空氣質量、隔離操作器的消毒、傳遞操作以及隔離系統的完整性。

3.1 所處環境

隔離操作器所處環境取決于其設計及應用，無菌生產的隔離操作器所處的環境至少應為D級潔凈區。

3.2 去污操作確認

隔離器的去污劑主要選用過氧化氫，二氧化氯少數情況下也被使用。去污循環時間取決于隔離操作器的體積、材料、構造等。為了驗證去污周期，需要測定存在于不銹鋼上的至少106種嗜熱脂肪芽孢桿菌的多種生物指標。通常將其放置在整個隔離器最壞負載情況下，3個連續的成功的沒有剩余的孢子的循環構成一個驗證周期。另外考慮到潛在的系統變化，通常還對驗證的時間增加20%～25%。

3.3 隔離操作器的監測

新版GMP附錄中規定：隔離操作器和隔離用袖管或手套系統應當進行常規監測，包括經常進行必要的檢漏測試。

隔離操作器的操作是在通過HEPA過濾器的空氣形成的正壓力下進行的。一般來說，相當于6 200 Pa的壓力（可以根據過程中的需要升高或降低）。因此，隔離器需要定期進行泄漏測試以確保其完整性，防止凈化試劑的泄漏。泄漏實驗有很多種方法，例如壓力衰減或化學攻擊法。

手套是隔離操作器上的重要耗材之一，使用頻率、清潔劑、滅菌劑對手套的腐蝕耗損以及手套材料的自然老化均會使手套破損。因此，手套也要定期進行泄漏測試。手套完整性測試儀如圖3所示。

圖3 手套完整性測試儀

4 隔離操作器的應用

對于凍干制劑，在藥品凍干后成粉狀，容易通過呼吸進入人體，從而對人體造成危害。

因此，隔離操作器裝備多用于凍干粉針液體的灌裝與凍干生產中。

Isolator控制嚴格，最為安全，但很難實現大規模流水線生產，適用于要求高、規模相對較小的半連續生產。RABS可以實現像Isolator的封閉狀態，將污染降低到最小，在必要情況下也可以進行人為干預的操作，可滿足連續生產，最適用于聯動生產。選擇無菌生產方案時，通常需從生產技術規范、潔凈室方案費用高低、需要滿足的嚴格程度、存在的潛在危害級別等幾個方面進行比較，最終確定一個最佳的技術方案。

5 結語

目前全國共有1 247家無菌藥品生產企業，4 462條無菌藥品生產線，可我國隔離器的發展還處于初級階段。從世界制藥強國來看，傳統開放式的無菌室已無法滿足越來越高的無菌需求。隔離技術在國際制藥工業已經發展了近30年，隨著新版GMP的實施，這項技術也將在中國制藥行業得到快速發展。

[1] 梁毅.新版GMP教程[M].北京：中國醫藥科技出版社，2011.

2015-04-04

李曉雪（1989—），女，天津人，碩士研究生，研究方向：藥品國內外注冊、藥品質量管理與監督。