本文以生物制品实际生产过程中单元操作为例，分析若完全采用一次性系统对于整个生产制造过程成本的影响。

在讨论一次性系统的优势时，通常选取的比较对象是不锈钢生物反应器。这个对象的选择很有道理——生物反应器是最为复杂的生物制品工艺设备之一，结构与功能决定了它的清洁与灭菌验证比一般设备更为复杂。此外，由于生物反应器运行期间遇到问题导致运行失败的可能性很高，因此与生物反应器单元操作相关的任何风险，本质上都会产生很高的潜在影响。所以，企业高管想要抓住机会减少其初始资本支出并消除原位清洁与原位灭菌验证的做法是非常易于理解的。而这种想法有时会导致一个全面的设计决策，即在所有加工区域、所有单元操作的生产设施设备中完全采用一次性系统。

但讨论缓冲液准备情形时，情形有了很大改变。缓冲液制备设备较之于生物反应器很少面临临清洁验证挑战，一次性系统和不锈钢系统之间的风险差异通常不太明显。在整个生产过程中，缓冲液制备是一个使用频率很高的区域，单个操作周期的运营支出增量差异可能会被放大。

我们可以假设如下案例来直观地了解支出金额，以纯化操作为例（为了便于计算，案例经过简化以便于计算。但也是基于实际过程，使其能成为有用的模型）：

表 1

假定所有的溶液均使用1000L一次性搅拌系统来配制，使用500L储液袋进行储存。则该单元操作溶液体积和一次性袋子数量见表2：

表2

当然配液袋与储液袋价格可能因厂家不同而存在差异，为了便于计算我们假定一个价格：

• 假设一个1000L配液袋价格为5000元

• 假设一个500L储液袋价格为500元

同时，我们可以从供应商处了解缓冲液组分价格。有了这些数据，我们可以计算缓冲液组分成本与一次性袋子成本并进行比较。结果见表3。

表 3

如上表所示，在我们的单元操作案例中，对于大多数缓冲液，袋子成本与组分成本的比超过了10倍。如果孤立地看待这样的成本状况，一定会受到挑战。但是，基于生物反应器与使用一次性技术相关决策反身性的背景，缓冲液制备相关的情形通常没有得到充分的评估。

如果从一个更长的生产期来看，若使用一次性系统，该单元操作运行一整年的花费。若每年的总制造批次为40次，则：

该单元操作每年缓冲液组分的总成本：356906元

该单元操作每年的一次性配液袋总成本：1600000 元

若将这些假设拓展到其他单元操作，可使得缓冲液制备一次性配液袋总成本提高到七位数左右——如果按照其他方式部署，这笔钱可以为固定缓冲液制备系统的原位清洁循环的开发和验证提供资金。

估算固定不锈钢容器的日常清洁成本比较复杂。假设全部采用注射用水进行清洗，规模为1500升/小时的注射用水系统年运行和维护成本估算为100000元/年。那么在我们的案例中：

每个批次缓冲液制备次数：8

每年的制造批次数：40

单元操作每年所需的注射用水清洁循环总数：320

即在我们的案例中，单次注射用水清洁花费为321.5元——不到每次配液所需袋子花费的10%。

毫无疑问，需要提供有效的清洁验证文档与持续管理可能会给cGMP生产、质量和法规管理团队带来负担。同时，在生物制品行业中越来越多人害怕清洁验证。但在我们的案例种描述的清洁验证挑战仅仅限于非促生长的缓冲液。

考虑使用一次性技术的案例通常是依赖其减轻或消除风险，例如清洁验证失败或者污染等。然而，一次性技术的大流行和多年来的使用经验也凸显了一次性系统的一些未得到适当考量的风险，包括：

一、操作风险：随着一次性袋子规模的扩大，薄膜层和接头所承受的机械应力也会随之增加。这会导致袋子出现一定程度的损坏，而这种耗损率通常不会计入成本计算中。

二、供应风险：新冠疫情凸显了生物制药供应链的脆弱性，就一次性耗材而言，许多一次性耗材都是定制且来源单一的，因此极易受到干扰。

三、被夸大的灵活性：如端口数量这类的物理限制和定制袋子的交货时间是实现一次性技术灵活性的重大障碍。相反，一次性技术的兴起推动了制造工艺开发原则的趋同性，以创建可用于多产品制造的平台，许多公司采用的运营理念是试图尽量减少设计定制袋子的数量。

四、工艺扩展的有限性：随着采用一次性技术的生产流程的扩大，一次性系统的成本效益会降低。导致严重依赖一次性系统的产品的成本增加。

五、可持续发展风险：一次性塑料废物的产生是整个生物制药行业的潜在风险。关于如何衡量和管理cGMP生产运营的环境讨论正在许多方面进行，但尚未成为一个突出的话题。随着与可持续发展相关全球趋势的不断发展，生物制药行业难免需要参与这一领域，以免落后太远。

现在，一次性系统已成为10000L以下制造规模的行业标准。虽然生物制药行业从一次性技术中获益良多。但就目前状况，即许多公司正在接受所有制造业务全面采用一次性系统，这可能不是所有开发计划的最佳路线。所以综合考量，采用混合方法，为某些操作实施可重复使用的不锈钢设备，可能会为药物开发项目带来更好的结果。