減少青霉素類產品可見異物的工藝改進

齊亞鵬

（華北制藥股份有限公司，河北 石家莊 050015）

0 引 言

青霉素是指由青霉菌中提煉出的分子中含有青霉烷、能破壞細菌的細胞壁并在細菌細胞的繁殖期起殺菌作用的一類抗生素。青霉素屬于β－內酰胺類抗生素，β－內酰胺類抗生素包括青霉素、頭孢菌素、碳青霉烯類、單環類、頭霉素類等。青霉素類是很常用的抗菌藥品，主要作用于革蘭陽性細菌、陰性球菌及螺旋體。臨床上主要用于治療革蘭氏陽性菌，如鏈球菌、葡萄球菌、肺炎球菌等所引起的全身或嚴重的局部感染。

供無菌制劑分裝用的青霉素類產品原料藥按照《中國藥典》方法進行可見異物檢測，并滿足相關質量要求。取供試品5 份，每份重量2.4 g，加微粒檢查用水，搖動使其完全溶解。在照度為2 000lx~3 000lx 條件下，分別置黑色和白色背景下，輕輕旋轉和翻轉容器，目視檢查。依通則0904 可見異物檢查法，供試品中不得檢出金屬屑、玻璃屑、長度>2 mm 的纖維、最大粒徑>2 mm 的塊狀物以及靜置一定時間后輕輕旋轉時肉眼可見的煙霧狀微粒沉積物、無法計數的微粒群或搖不散的沉淀，以及在規定時間內較難計數的蛋白質絮狀物等明顯可見異物。

1 生產現狀

青霉素類產品提取精制工藝主要有離子交換法和溶媒萃取法2 種。其中溶媒萃取法采用多級萃取工藝，使大部分水溶性和脂溶性雜質得以去除，產品純度高，雜質含量少，產品質量優勢明顯。溶媒萃取法利用青霉素在不同的pH 值條件下，以不同化學狀態——青霉素游離酸和青霉素鹽類存在時，在水和有機溶媒中的溶解度不同，經過多次萃取、分離達到濃縮和提純的目的。以藥用中間體青霉素鉀為起始物料，在酸性條件下將青霉素游離酸萃取到乙酸丁酯中，經活性炭脫色，去除熱原雜質和有色物質；加碳酸鈉溶液進行抽提，將青霉素鹽提取到水相中。再經過結晶，過濾、洗滌、干燥，得到青霉素類產品。

按生產工藝操作及控制參數進行生產，出現了產品可見異物數量偏多的問題。主要表現為：采用燈檢法檢測，靜置一定時間后輕輕旋轉，在黑色背景下觀察到肉眼可見的煙霧狀微粒沉積物，粒徑明顯<50 μm（與可見異物檢測標準品對比），形成無法計數的微粒群。

2 原因分析

2.1 熱原介紹

熱原是能夠致熱的微生物尸體及其代謝產物，即細菌的一種內毒素。由磷脂、脂多糖和蛋白質所組成的復合物，脂多糖是內毒素的主要成分，具有很強的熱原活性。

熱原具有耐熱性，需采用高溫滅菌250 ℃加熱30 min 以上去除，此辦法多用于去除器具熱原，對于熱不穩定的藥品不適用；熱原體積小具有濾過性，可通過0.22 μm 的除菌過濾器；熱原具有水溶性，在水溶液中帶負電，可被樹脂交換，可去除藥液中的熱原；熱原具有被吸附性，通常采用活性炭吸附法，除去藥液中的熱原。

活性炭是一種吸附力較強的吸附劑，可吸附熱原、色素、雜質等，是注射劑生產常用的輔料。活性炭顆粒內部有許多微孔，具有很大的活性表面。

一般活性炭的比表面積在100~2 000 m2/g，故具有很高的吸附能力，可吸附其本身重量的10%~30%的溶質，甚至和本身重量相等的溶質。

2.2 產品檢測結果分析

產品可見異物，呈現粒徑小且數量偏多的現象，無色，均勻搖動，呈現煙霧柱。采用光阻法，不溶性微粒檢測合格，不溶性微粒（≥25 μm） 和不溶性微粒（≥10 μm） 的數量遠遠低于標準值，且不溶性微粒（≥25 μm） 的數量為0 粒/2.4 g。從檢測結果分析，可見異物的粒徑均在25 μm 以下，單個目視無法識別，大量聚集在一起，觀察到微粒群。

青霉素類產品為非最終滅菌產品，采用過濾除菌+設備密閉生產+A 級潔凈區進行分裝的工藝生產模式。由產品無菌、內毒素檢測合格，潔凈區環境監測合格，人員著裝檢測合格及設備完整性確認合格等方面進行排查，產品的可見微粒由環境進入生產系統的可能性排除。初步判定可見微粒由物料系統攜帶，從開始投料至產品產出，一直存在物料系統中。

因生產過程采用過濾除菌工藝，料液、生產用溶媒、直接接觸物料的氣體等均經兩級0.22 μm除菌濾芯進行過濾，并進行批前后濾芯完整性測。考慮熱原的過濾性，可通過0.22 μm 的除菌過濾器。因此假設產品的中檢測出的微粒群為熱原，由物料系統攜帶，存在整個生產過程中。

2.3 工藝分析

青霉素類產品的生產可分為菌種發酵和提取精制2 個步驟，青霉素在培養發酵過程中同時可以形成青霉噻唑蛋白、多肽等具有強致敏性物質，攜帶在原始物料藥用中間體青霉素鉀中。若提取精制生產工藝未能完全去除，就將殘留在青霉素類產品中，而成為重要的過敏原，即熱原。根據青霉素類產品的熱不穩定性，及熱原的吸附性，目前在生產過程中多采用活性炭去除熱原雜質。

通過以上分析，假設產品中的可見異物為生產過程中未除盡的熱原，以降低料液中的熱原為目的，達到降低青霉素類產品中微粒數量，不再形成微粒群。通過增加生產過程中的除熱原能力，即活性炭用量。在工藝范圍內設計試驗，對以上假設進行確認，即以活性炭用量為變量參數進行試驗。

3 試 驗

3.1 試驗方法

根據生產工藝在參數范圍內進行試驗，試驗成品進行可見異物檢測。通過以上分析，以活性炭用量為變量，其他工藝參數保持一致進行對比試驗。活性炭用量控制范圍為5~50 g/十億青霉素，即每十億單位的青霉素加活性炭5~50 g。試驗首先選取5 g/十億、15 g/十億、25 g/十億、35 g/十億、45 g/十億用量加炭，每種用量進行3 批試驗。作為平行試驗，對試驗成品可見異物情況進行對比，并記錄試驗結果。

3.2 數據統計及分析

活性炭用量與試驗成品可見異物檢測結果見表1。

表1 活性炭用量與試驗成品可見異物檢測結果Table 1 The amount of activated carbon and the test results of visible particles in the finished product

由表1 可見，1~3 批微粒群密度最大，4~6批較1~3 批減少，從7 批開始微粒已無法形成簇團，呈分散狀，但是數量偏多，>10。從第10 批開始，可見異物數量已接近合格標準，物料攜帶的影響性已降至最低水平。活性炭的用量與試驗成品可見異物情況呈現直接關系，隨著活性炭用量增加，成品可見異物數量逐漸減少。

為了加強活性炭用量的控制，確認活性炭用量的質變點，做到質量與經濟效益的最大化。在25 g/十億與35 g/十億的用量之間再次進行試驗，分別按27、29、31、33 g/十億用量加活性炭，并對成品可見異物情況進行對比。記錄試驗結果。可得，從27 g/十億的活性炭用量開始，成品可見異物數量降低至最低水平。為增加工藝的安全系數及成本考慮，將活性炭最佳用量參數規定為≥27 g/十億。

活性炭用量與試驗成品可見異物檢測結果見表2。

表2 活性炭用量與試驗成品可見異物檢測結果Table 2 The amount of activated carbon and the test results of visible particles in the finished product

4 結 語

通過產品檢測結果、生產工藝過程分析，結合熱原性質及去除方法的理論知識，提出影響產品可見異物不合格為產品中攜帶熱原增加的假設。通過增加生產過程中除熱原能力，即增加活性炭用量，達到產品可見異物數量降低的目標。以活性炭用量為變量進行試驗對比，發現隨著活性炭用量增加，產品的可見異物數量逐漸減少至最低水平，并在試驗過程中確認了活性炭的最佳用量，解決了青霉素類產品可見異物數量偏多問題，提高了產品質量。