欧盟 (European Union)GMP 附录 1( 以下简称“EU GMP 附录 1”) 中的“无菌药品生产”是《欧盟药品管理法规 ( 第 4 卷 ) -药品生产质量管理规范指南》(EudraLex Volume 4—Good Manufacturing Practice Guidelines) 的重要组成部分 [1-2]。2022 年8 月,该部分在 2008 年版的基础上进行修订和完善。目前,国际药品认证合作组织 (Pharmaceutical Inspection Convention and Pharmaceutical Inspection Co-operation Scheme,PIC/S) 已将 EU GMP 附录 1(2022 年版 ) 整合至其 GMP 指南体系中,而我国正在申请加入 PIC/S,因此深入了解 EU GMP 附录1 有助于衔接我国 GMP 法规与 PIC/S 及欧盟相关法规,减少因法规差异导致的贸易障碍和监管不一致性 [3-4]。
本次修订较旧版有较大的内容调整,主要体现在以下 5 个方面。
①范围扩大,将范围从无菌药品改为无菌产品 ( 涵盖了原辅料、内包材、设备灭菌、人员行为等 ),旧版主要关注最终灭菌和无菌工艺,新版强调全过程控制,从原材料到成品的所有环节均需实施严格的无菌和污染控制措施。
②结构调整,将旧版的 21 个章节合并、调整为 11 个章节,内容结构更具有逻辑性。
③强调企业应基于质量风险管理的理念制定污染控制策略,并监督实施。
④细化洁净区分级和日常环境监测要求。
⑤要求气流可视化研究应与风速测定相关联,对 A 级洁净区提出“首过空气”的概念。本次修订大量引用了质量风险管理、药品质量体系和污染控制策略的理念,对制药洁净室影响较大,应引起相关设计工作者的重视。
中国 GMP 附录 1 无菌药品 [5] 的相关要求,与旧版 EU GMP 附录 1 在过往呈现基本一致的情况。但目前欧盟已推出新版 GMP 附录 1 并开始实施。本文通过对比并梳理新旧两版 EU GMP 附录 1 在制药洁净室要求方面的变化,期望为相关从业人员提供一定的参考。
Part.01
2008 年版与 2022 年版 EU GMP 附录 1 的章节结构比较
EU GMP 附录 1(2022 年版 ) 强调质量风险管理、药品质量体系、污染控制策略,因此较大幅度地修订了相关条款数量、篇章结构和技术内容,具体章节结构变化如表 1 所示。
由 表 1 可 知,EU GMP 附 录 1(2008 年版 )包含 21 个章节,EU GMP 附录 1(2022 年版 ) 包含 11个章节,其中有 3 个章节为新增章节。术语章节主要是针对 2022 年版中首次提出的“污染物控制策略”“首过空气”等概念做出明确解释,公用设施章节主要是针对制药洁净室运行所需的水、气、真空等公用设施提出具体要求。
2022 年版是在 2008 版的基础上进行的修订,变化较大的是将无菌药品改为无菌产品,涵盖了原辅料、内包材。从章节结构的调整可知,2022 年版EU GMP 附录 1 更具逻辑性,在药品质量体系、制药洁净室建设和运行、人员和设备管理、环境监测和工艺监测、生产和具体技术等方面,对无菌药品全生命周期的生产管理做出了更具针对性的要求。
Part.02
2008 年版与 2022 年版 EU GMP 附录 1 的条款比较
2022 年版 EU GMP 附录 1 相较于旧版有 3 个新增章节和 5 个修订章节。本文总结了这 8 个章节中对制药洁净室设计影响较大的变化条款,具体如表2 所示。
在 2022 年版 EU GMP 附录 1 中,厂房部分是调整较大的章节,不仅将旧版中的洁净室和洁净通风设备的级别、隔离技术、消毒、厂房 4 个章节并入该部分,还在技术内容上做了较大调整。例如,要求关键区域的压差应进行持续监测和记录 ;针对关键生产区的气流组织,强调进行气流可视化研究和 A 级区的首过空气保护 ;关键区域应考虑采用可视化设计,确保从 A 级和 B 级洁净区外可观察生产活动。厂房章节对制药洁净室设计的影响较大,因此将该部分的变化条款进行总结,具体如表 3 所示。将生产和具体技术、环境监测和工艺监测章节中对制药洁净室设计影响较大的变化条款进行总结,具体如表 4 所示。
Part.03
EU GMP 附录 1 条款变化对洁净室设计的影响分析
EU GMP 附录 1 在无菌药品生产方面给出了详细的指导,涵盖厂房、设备、公用设施、人员、生产和具体、监测等方面。本节重点分析与制药洁净室设计密切相关的条款变化,主要从气流可视化研究、环境监测等方面进行详细分析。
3.1 气流可视化研究
3.1.1 制药洁净室的气流模式
制药洁净室的常见气流模式主要有 2 种,单向流和非单向流 [6]。单向流主要应用于 A 级高风险操作区,如灌装区、放置胶塞桶或与无菌制剂直接接触的敞口包装容器的区域,以及无菌装配或连接操作的区域。上述区域对洁净度要求极高,任何微小污染均可能对药品质量产生严重影响,单向流可提供稳定、洁净的空气环境 [7-8]。B/C/D 级等较低洁净度要求的区域通常采用非单向流气流模式 [9]。
EU GMP 附录 1(2022 年版 ) 的第 4 章厂房——屏障技术部分,要求隔离器的设计应确保关键区域的“首过空气”保护,以及工艺中有单向流扫过暴露产品,工作区域的风速控制在 0.36 ~ 0.54 m/s( 指导值 ),并在开放式隔离器的接口处进行气流模式研究,以证明无空气进入。“首过空气”是 EU GMP附录 1(2022 年版 ) 中首次提出的概念,指在接触暴露的产品和产品接触表面之前没有被中断,从而在到达关键区之前不可能被污染的、经过过滤的空气。

图 1 为 2 种 A 级区单向流的设计方式,其中图1A 为上送上回式空调系统设计,图 1B 为上送侧下回式空调系统设计。
如图 1A 所示,灌装设备布置于隔离器内,隔离器顶部满布风机过滤单元 (fan filter unit, FFU),为隔离器内提供所需的垂直单向流,背景为 B 级洁净室,房间设置高效送风口。由图 1A 可知,采用上送上回式设计方案无法保证 A 级区的首过空气保护,同时无法保证有持续单向流扫过暴露产品,故不建议采用。图 1B 为上送下侧回式,隔离器顶部的 FFU 改为空气循环机组,隔离器的回风设置在洁净室的回风夹墙内,当洁净室动态运行时,由空气循环机组将洁净空气经高效送风口送入 A 级区域内,回风经隔离器专用的回风夹墙回到空气循环机组。从图 1B 可知,采用这种方式可以较好地保证A 级区域的首过空气保护,且有持续单向流扫过暴露产品。基于 EU GMP 附录 1(2022 年版 ) 对于气流流形的要求,采用上送侧下回式空调系统设计方式更符合法规要求。
3.1.2 EU GMP 附录 1(2022 年版 ) 关于气流可视化研究的规定
EU GMP 附录 1(2022 年版 ) 在第 4 章、第 8 章、第 9 章中均提到气流可视化研究。对于洁净室环境,气流可视化的研究结果应能证明空气未从较低级别区域进入到较高级别区域 ;对于环境监测,气流可视化的研究结果应作为确定监测计划的依据之一 ;对于 A 级屏障环境,气流可视化研究结果应证明工艺过程中对暴露产品有充分保护 [1]。
气流可视化研究的目的还包括评估新的干预措施以及当前的干预措施是否符合良好的无菌工作原则。干预措施的评估结果应能证明措施合适,且符合首过空气原则 [10]。可视化气流模式应在运行 ( 动态 ) 条件下执行,以了解移动部件和人员干预对于实际气流的影响。
EU GMP 附录 1(2022 年版 )虽然在多个章节中均提到了气流可视化的要求,但操作位置并未明确,并且在洁净室设计方案中,这部分内容往往也是缺失的。结合新版欧盟附录 1 中提到的污染物控制策略概念,建议采用风险评估法确定关键操作点位,例如灌装区域、加塞区域、轧盖区域、取样区域、上瓶区域等,表 5 为关键操作点位风险评估表,其中只要有 1 个问题的答案为“是”,则定义为关键位置,需进行气流可视化研究。

3.2 环境监测
3.2.1 洁净室的粒子监测
粒子检测包括制药洁净室主要总粒子浓度和活性粒子浓度。EU GMP 附录 1(2022 年版 ) 更新了各洁净级别环境监测的空气悬浮粒子浓度限值 ( 表 6),与 ISO14644-1 :2015 保持一致 [11-12]。新版中对 A级区中≥ 5 μm 的粒子浓度限值进行了调整,将最大允许数调整为每 1 m3 含 29 个粒子。由于电子噪声、杂散光、重叠损失等原因,尘埃粒子计数器偶尔会给出 A 级区域中粒子计数值很高的结果,可以认为这是假计数。这种情况是可接受的。
但这一条款的修订并不意味着放宽对 A 级区域中≥ 5.0 μm 粒子浓度的要求。2022 年版的 9.15 条明确提出,需要通过连续或定期的监测来降低污染事件发生的可能性。在制药洁净室设计方案中,应考虑预留粒子在线监测的点位和设备,并将连续监测的粒子浓度数据同步到环境监测系统 (environmental monitoring system,EMS),以保证数据完整性,并通过数据趋势分析来降低污染的可能性。对于活性粒子浓度的要求,2022 年版将 A 级区的菌落数修订为不得生长。9.24 条规定,在关键操作的全过程中,包括设备组装 ( 无菌安装 ) 和关键操作,应当对 A 级区进行连续的空气活性微粒监测。
对 A 级区的活性粒子进行连续监测,应在设计阶段就考虑设置空气采样或沉降碟,并在设计方案中给出监测位置。这就要求设计人员对无菌制药工艺有较深刻的认识。以无菌灌装为例,制定设计方案时应根据风险因素对无菌区域进行网格划分,建议网格尺寸≤ 0.5 m2,并根据风险等级确定监测位置 [13-14]。
图 2 为典型灌装线活性粒子监测的网格模型。设计方案中需考虑清洗 / 消毒通道、人员的存在和流动、物流、靠近开放区的产品或接触材料、人员的干预 / 操作复杂性、干预频率等因素,通过对 6个风险因素进行评分,在中 / 高风险等级的网格内设定活性粒子连续监测的点位。
依据上述风险因素确定原则,图 2 中的高风险网格为 11,中风险网格为 10 和 12,设计方案中应在这 3 个网格区域内设连续监测点位。设置监测点位时,隧道烘箱的冷却段是易被忽视的监测点位,隧道烘箱与 B 级无菌灌装区是连通的,需保持适当压差。根据 EU GMP 附录 1(2022 年版 )8.67 条规定,隧道烘箱应保持适当的压差,以及经由隧道的气流来保护 A 级区的完整性和性能,所以在制定监测点位时,建议将图 2 中的 17 位置设定为监测位置。
3.2.2 洁净室的压差监测
洁净室压差是评判制药洁净室空调系统性能的另一重要参数,尤其是无菌生产区,洁净室压差对药品质量有直接影响[15]。EU GMP附录1(2022年版 )对 A 级区的背景洁净室 ( 非隔离器 ) 要求持续监测,并要求不同级别的相邻房间压差至少为 10 Pa( 指导值 )。而 2008 年版中对于 A 级区的背景洁净室压差要求定期记录,并要求不同级别的相邻房间压差应为 10 ~ 15 Pa( 指导值 )。
设计制药洁净室的压差时可以适当降低洁净室之间的压力梯度,避免压力推导至核心灌装区时房间压力过高。过高的洁净室正压值不仅造成空调系统运行能耗的增加,也会导致洁净室围护结构的漏风量增加,影响洁净室的使用寿命 [16]。
根据新旧两版的压力梯度指导值设定洁净室压力,并按照压力梯度指导值推导,洁净室各房间的压差值如图 3 所示。
关于洁净室压差的另一重要变化是对 A 级区的背景洁净室 ( 非隔离器 ) 要求持续监测。无菌区的空调系统设计必须考虑洁净室压差的控制措施,并考虑监测结果和电子数据的记录。目前的制药洁净室空调系统设计,控制压差主要通过定送变回的方式 [17]。该设计对于无工艺设备排风的房间压差是可以满足要求的,但对于有隔离器排风或其他设备排风的无菌区,工艺设备开启和关闭过程中会引起房间压力的较大波动,而压差波动对于有持续监测要求的 A 级区背景洁净室是不允许的。显然,空调系统常规的定送变回形式已无法满足 EU GMP 附录1(2022 年版 ) 的要求。因此,仅关注空调系统的设计而不考虑洁净室整体设施运行状况,难以设计出符合要求的洁净室。
下面以洁净室整体作为设计对象,将洁净室分为定风量运行和变风量运行 2 种形式,介绍 2 种空调系统的压差控制方法。
第 1 种为定风量洁净室压差控制法 ( 图 4)。不论工艺排风设备是否开启,洁净室的送风量保持不变,房间的回风或排风视生产工艺而定。
如图 4 所示,送风总管上的定风量阀①保证洁净室始终定风量运行,电动开关阀①和②联锁控制,电动开关阀①开启则②关闭,反之电动开关阀②开启则①关闭,变风量阀①根据房间压力值进行变风量调节。该控制方法的优点是控制逻辑简单,现场调试方便,对变风量阀执行器的调节速度要求不高,一般全行程调节时间为 120 ~ 300 s ;缺点是不论工艺排风设备是否开启,洁净室一直处于定风量运行状态,空调系统能耗较高。在设计过程中需对房间进行准确的风量平衡计算,适合工艺排风设备排风量较大的情况。
第 2 种为变风量洁净室压差控制法 ( 图 5)。当洁净室以变风量运行时,洁净室的总送风量根据工艺设备排风情况进行动态调整,房间的回风或排风视生产工艺而定。
如图 5 所示,送风总管上的变风量根据工艺设备的排风量设置为 2 种风量值,当工艺排风设备开启时,电动开关阀③的开启信号传输给送风变风量阀②,变风量阀②开度增大至对应开度,回 / 排风总管的变风量阀③根据房间的压力信号进行变风量调节 ;当工艺排风设备关闭时,电动开关阀③的关闭信号传输给送风变风量阀②,变风量阀②开度减小至对应开度,回 /排风总管的变风量阀③根据房间的压力信号进行变风量调节。该方法的优点是洁净室的运行风量可视生产情况而定,当工艺设备不排风时,空调系统可低风量运行,降低系统能耗 ;缺点是控制逻辑较复杂,对回 / 排风总管上安装的变风量阀③执行器调节速度要求较高,通常采用全行程 35 ~ 45 s 的执行器,如果房间的压力梯度控制严格,需采用全行程 2.5 ~ 7 s 的执行器,因此变风量阀的成本高于第 1 种控制方式。
2 种压差控制方法对于有工艺设备排风的无菌洁净室,均可满足压差控制的需求,满足 EU GMP附录 1(2022 年版 ) 对于压差进行连续监测的法规要求。车间设计产能较大、洁净室面积较大时,采用第 2 种方法,节能效果更显著 ;而产能较小的车间,采用第 1 种方法成本较低。因此,选择方案需要根据洁净室面积和施工成本来综合考虑。
Part.04
小结
在制药行业的规范体系中,中国 GMP 相关规定与欧盟 GMP 长期保持着基本一致的状态,在保障无菌药品质量方面也有着共同的目标导向。新版 EU GMP 附录 1 已然实施,带来的影响不容小觑,对我国制药行业产生了诸多连锁反应。
本文分析并对比了新旧版 EU GMP 附录 1 的变化,从气流可视化研究、环境监测方面分析变化条款对制药洁净室设计的影响,并提出了应对方案。针对标准中提出的气流可视化研究要求,建议 A 级单向流区域采用上送侧下回的送回风方式,并配空气循环机组。气流可视化研究的监测位置建议通过关键操作点位风险评估表来确定。针对粒子在线监测的要求,本文分析了新旧标准对于 A 级洁净区悬浮粒子浓度限值和活性粒子污染限值的变化,结合工艺生产和人员活动,通过风险评估法确定粒子在线监测位置。针对标准中提出的压差在线监测,提出洁净室定风量和变风量运行 2 种控制方式,采取针对性的设计方案,满足制药洁净室压差控制要求,期望对助力我国制药行业积极适应新版 EU GMP 附录 1 的变化提供一定的参考。
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