无菌环境控制要点和技术实现

导读：无菌环境控制要点和技术实现 随着新版GMP的发布，大家面临zui现实的问题是对硬件设施上要求的提高以及我们怎么来应对它。新版GMP有两个zui显著变化，*个是要建立更加严格的质量管理体系，其中包括偏差管理、控制、客户投诉、产品召回、OS控制、不合格处理，内部和外部审计等等，还有一个是对无菌生产环境的严格要求。我们知道维持一个生产环境，首先要靠技术手段去支撑，这其中包含了空调和洁净室的技术。

无菌环境控制要点和技术实现我们要达到一个无菌的生产环境，大概要包含以下几个方面，首先是空调系统，空调系统作为实现洁净室的很关键的技术手段。再一个是医药水系统、制药气系统和相关的一些管理上的措施。这底下就是为了实现一些自动化流程管理，加上一个计算机管理系统。根据PDA美国技术协会的技术报告，水系统和制药系统的质量监测也应该作为日常环境监控计划的一部分。有了一个很好的硬件设施，其实就是日常的管理程序，这也非常关键，这往往是GMP到现场检查的重点中的重点，也是重大的否定项或者是不符合项。这是一个很典型的无菌生产管理上的流程，要达到一个无菌生产环境，大概会包含这几样。

这是对无菌环境控制的管理措施，日常的环境管理计划是核心，大概包含了以下几项。

*个是人员的管理及培训，比如说正确的更衣程序和培训。

第二个是有效的消毒措施和验证。

第三个是进出控制区的物料清洁和灭菌消毒。

第四是良好的环境监控计划。

这是动态环境下环境监控的zui小需要，新版GMP将环境分为四个级别，ABCD，如果大家不做医药这一行可能不一样，其实大同小异。新版GMP将环境分为动态和静态，分成ABCD。A就是不管静态还是动态要达到百级的标准，B的时候是静态要达到百级，动态的时候要实现万级；C就是动态的时候实现10万级，静态实现万级，D级是静态没要求，动态实现万级。这是经过日常监控的需要监测的一些参数和相关的监测周期，其中包括了微生物、尘埃粒子和过滤器的监测、温湿度、压差等等。

我们知道从GMP的角度讲，暖通系统关注于三个方面，*个是产品防护，主要是产品之间的交叉污染和防止产品被污染和满足产品生产的物理环境。第二个是人员防护，比如我们通常采用的隔离器，保护人员操作和大进大出的过滤器等等。第三个是环境保护，比如说我们生产一些高复合型的物质，比如说头孢和青霉素的生产，它要设置相应的过滤器或者是相应的洗涤措施等等。这里可以看到，我大概把通过技术手段实现医药品生产的主要方法，大家可以在图片里面看一下（见PPT），比如说储存技术，它在大气之前要加入一些除尘技术，比如大进大出的过滤器，还有一些洗涤剂。比如说固定生产的时候要过滤，过滤之后还是加一层洗涤措施等等。

生产环境对产品质量来说非常重要，要考虑的因素包括温度、相对湿度、空气洁净度、压差和风速和气流、微生物等等。新版GMP和欧盟系统上是一模一样的，WHO对GMP的要求，把环境分为A、B、C、D四个级别，大家可以看一下，zui左边的表是新版GMP的要求，右边这张表是原来欧盟的要求，大家对比一下，一模一样的。新版GMP将环境生产分为动态和静态，所谓静态就是指设备没有运行、无操作人员在现场，而所谓的动态就是操作人员对设备正常操作，当然不管是静态还是动态，空调系统还是要动起来。

下面一个一个讲，首先是温度和相对湿度，新版GMP对温度和相对湿度没有像老版一样提出一些具体的要求，只说了一句话，就是“满足生产和工艺的需要”。还有一个是在做一些无菌生产环境的时候，加湿器不能成为污染。国内很多药厂经常用加湿器，在国外的药厂只要是无菌的生产车间，基本上都是用传感器进行加湿，或者是用用一些不含化学添加剂的东西，因为过滤过程当中，要加入一些化学添加剂，这样就有可能会对洁净室的环境产生污染，特别是做药品生产的环境。新版GMP对压差的要求是足够的压差确保气流不回流，以及气差的三种类型，*种是很普通的压差，第二种是正压向的，第三种是两边往中间压的。正压我们一般是用于更衣和进物料的反冲，负压都是用于废物的反冲等等。

对于压差来说，我们做设计的时候要考虑一些其他比较很复杂的情况，比如说设备动作和不动作的时候，有可能会对室内的气流平衡产生一些影响，比如说灌装间的水导，都会对气流的平衡产生很大的影响，我们做设计的时候要充分考虑到采取一些技术手段，维持总量的平衡。压差这个参数，在药厂来讲是非常关键的参数，对GMP来讲也是非常关键的，如果压差不合格，可能是一个严重的不符合项，或者是因为压差的问题过不了GMP。做医药洁净室，门要尽可能逆着气流方向开，可能跟消防有点冲突，但是没有办法，因为压差的布局是非常复杂的，如果门是顺着气流方向开，可能门就会比较费劲。

这是常用过滤器的几种级别，这个应该大家都非常熟悉了，不多讲。这是过滤器进行检漏，我们都是用灌装剂进行检查。上游发力的DOP。这是对一台进口的设备进行监测，大概的过程非常简单，就是把DOP的发射器在上游打入DOP的粒子，下游用尘埃粒子计数器进行计数，下游再用令一台尘埃粒子计数器进行取样，然后取样的过程当中，上游取样加一个吸湿器，加粒子的门路吸湿1000倍，另外为了保护它的尘埃粒子进入激光板，这里不多讲。

这是一个开放式的RABS，所谓的RABS就是有限隔离，就是在不开门的情况下进行手动对照明的一些机械运营进行操控。这种开放式的RABS气流是一个问题，也是难以达到的，这个问题非常普遍的现象。你看气流是往下走的，如果我们说*，这里一般是A+B的背景，我们如果谈*的动态，你在B级区域气流还没下到回风口这个位置，静态的时候你是很难以达到的，因为气流根本下不来。这个图片是我们刚刚完成的一个开放式RABS的工程图片。

这种是传统的大风力的循环方式，跟手术室的大风力循环差不多是一个道理，我觉得这种方式对气流来讲是非常好的，但是有一点因为传统的大分力循环下，回风口的开口面积要求高，这就牵扯到无菌区的布局。另外风力的噪音和循环的噪音进入空调机房的布局，到底这个空调机房离车间有多远，风机离得越远肯定噪音就越低。风管的布局是做整体布局的时候看层高够不够，因为这种大风力循环，风管体积还是非常大的，如果高度不够就可能布置不下或者是对操作产生很大的影响。所以做概念设计的时候，不仅要考虑功用布局是合理，还要考虑系统运行的可用性和可维护性。懂工艺的当然zui更好了，但是懂工艺并不代表能考虑到真实的现场情况，我觉得这是非常关键的做设计人员应该充分考虑的，要考虑到将来做维护的成本和方便性。

这种方式是的，叫做封闭式的RABS，它整个的气流，其实已经和隔离器差不多了，整个灌装过程是内部循环的，外部的气流基本上没有任何影响。这是一台封闭式的RABS，这里再说一下封闭式的RABS和隔离器基本上是一致的，关键的是密封的性能，比如说手套的性能或者是门的性能。像这种CWS的门就可能是很普通的铰链然后造一些比较好的密封垫，像隔离器就不能这么做。这是一个正压隔离器的流程图，这上面整个一套结构就是空调技术，空调技术的目的是维持隔离器对外面的增压，还有是把它操作上面的热带走。这是它整个的气流，还有一种增压隔离器是用于高活性控制和灌装的隔离器，和刚才看到的隔离器*不同的地方是多了一个灌装过滤器，而且是带进带出的灌装过滤器，在这个位置。以后在更换隔离器的时候非常方便，这是我们正在安装的一台隔离器，在国内大概是第二台，这是一台很正式的隔离器，像这太就是隔离器配套空调机组，这是一个带进带出的过滤器，装在上方，这个隔离器还没有安装好。

在医药项目上有一个层流的测试，这四个图代表了不同的测试用的成本，像这个成本是zui大的，这台设备非常昂贵，这个是zui简单的。国内新版GMP虽然说没有明确说必须要安装在线尘埃粒子监控的要求，但在实际生产操作中，人工取样非常繁琐，工作量非常大，要考虑的问题很多，比如取样设备怎样进出无菌区。讲一下无菌的概念。还有人员操作设备，对无菌生产环境是否会产生污染等等。如果能安装一套在线系统，会大大减少人员操作的工作量。看一下这是新版GMP对尘埃粒子监控的一些说法、描述，像这些都是原版的欧盟对尘埃粒子监控的距离要求。其中归纳了一下，就是说B级区是否要安装，我觉得这要看情况，灌装的B级背景有些地方是有必要去安装的，比如说灌装间A+B的背景区、走廊的背景区，走廊上我个人的意见是不需要安装，或者是进灌装区的缓冲间，我觉得这样的房间是不需要安装的。还有是采样是否是一个立方，我觉得不需要一个立方，因为你要等到采样一个立方的时候36分钟已经过去了，一般我们采样的数据是28分钟，这些36分钟什么情况都有可能发生，这中间的过程当中它的环境是否合格，谁也不知道，所以我觉得时间上要有一个相对合理的设定值。这一点在欧盟的GMP当中，第12条，大家看一下，有一个非常的描述，就是说正常的采样量和正常监控的采样量和我们实际的采样量是可以不同的。欧盟GMP和新版GMP当中还有一点不同，就是欧盟GMP当中的第13条，关于电子商对无菌材料操作的问题进行了参数，认为时间的操作是可以接受的，这一点在新版GMP当中没有进行描述，但在实际操作中确实有这样的情况存在。这是ISPE无菌生产指导当中对连续取样、在线监测系统，它也认为这是一个强烈推荐要装的东西，但这样对生产企业的成本会提出更高的要求。

这是一个典型的环境在线监控系统图，大家可以看一下，温湿度压差、尘埃粒子、控制机构、显示机构，包括出气系统，当然也有可能作为整体在线监控系统的一部分。这是一个扩大版的无菌环境在线监控系统，大家可以看一下这张图不是在这里编出来，而是根据美国注册协会第13项关于行业监测系统的监测项，水系统的指标也应该作为药厂日常环境监控计划的一部分。比如说PH、TOC、流量、水温等等，都要纳入日常环境监控计划一部分。所有用于洁净室安装的自动化系统，应该是考虑到人员进行消毒、擦试的方便。这是一个典型的一台灌装机的在线监控系统的位置，比如说制药系统出口的位置，门的位置，包括灌装头上方的位置。如果要通过认证，很多人会提出这样的疑问，就是灌装的采样图位置在哪个地方比较合适，这样我们做工程比较灵活，我们该做了一个高度可调的程序，如果以后检查官对它有异议，我们可以马上进行调整。还有浮游菌和在线取样这块，因为菌是取样之后进行培养的，目前的技术如果要考虑低成本，只能说进行在线取样，然后再拿来进行培养，这是在线取样。

这一个是VHP技术，这是目前非常火的一个技术，这四张图代表了四个不同的应用，一个是大空间消毒，还有一个是物料反冲室，还有一个VHP的应用，还有一个是隔离应用。这是VHP应用非常重要的两张表，左边这张表是针对某具体的微生物的递值图表或者是90%杀灭细菌的图表，VHP的浓度越高，杀灭微生物的时间越短，它是迄今为止发生的低温灭菌技术，可以对常温和极短的时间内对微生物真正做到杀菌，做到灭菌。右边这张图反应了VHP在相应的空气含湿量和温度调节量达到的zui大的温度，因为目前限制VHP应用的zui大挑战就是容易凝结，因为凝结下来的VHP浓度是，这样会对一些物体的表面产生腐蚀，行强的氧化性。所以你在灭菌的过程中要充分地考虑到它的温湿度。这是VHP进行一些房间灭菌的图表，这是它的原理。原理在这里就不讲了，因为时间关系。我们就说大空间消毒，目前为止大空间消毒的应用并不成熟，主要体现在为了防止VHP的凝结需要将环境的温度或者是空气的含湿量降到很低，需要将房间大规模地除湿，并且在保证灭菌的过程当中，空气的温度和相对湿度要确保VHP不发生凝结，像我刚才说的如果一凝结，它的VHP的浓度就是，会对相关的物质表面产生强烈的腐蚀性。还有一个是VHP进行灭菌的时候，为了保证它的浓度的均匀性，要设置一些相关的手段，比如说电风扇的方式，在它制冷充分的时候混合均匀。这是VHP进行灭菌的时候一些常用的技术手段，进行浓度和效果进行监测，有手段的监测，有这种在线式的，还有是化学指示剂，还有是对微生物的杀灭有效性进行的有效性验证的生物指示剂。这是日常环境的监控，日常欢迎监控和空调系统的性能应用这一块做的项目是一样的，只不过取样有点不同。我们zui主要关注它的微生物。

日常环境监控zui主要包括一些相关的温湿度和压差的测试，这是一些测试的仪表，包括所支持的压差和在线监控的压差。尘埃粒子，尘埃粒子计数器我们目前在医院项目经常用的是在线式的，还有这种手持式（手持式尘埃粒子计数器）的。还有一些可见的微生物，可见的微生物我们一般都要拿培养基进行取样，培养基的选样也有很大的区别的，通常我们用普遍生长的培养泥测菌的总数，如果你用特定菌测试的话要使用特定的培养泥，比如说测定一些真菌就要用到一些沙氏葡萄糖琼脂等等。根据不同的要取样的类别不同，选用不同的培养基，这是常用的一些培养泥，大概给大家分一下，在药厂里常用的培养泥我们大概分为几类，一类是普通的车间用的培养基，还有的是一些特殊类的，比如青霉素、头孢类使用的特定培养泥，要加入相应的青霉素酶来抑制青霉素本身的抑菌成份，来保证取样结果的性。还有一些是针对特定菌的，比如说测真菌的，比如说你衣服表面取样的话，因为衣服水洗，水洗可能长霉菌，霉菌属于真菌一类，就有可能需要一些特定的培养基来进行取样。所以批次的培养在放行之前要进行测试和阳性挑战性，培基的时间与温度是根据所使用的培养基进行选择的。

大概对药厂里的微生物取样可以分为以下几类，一个是沉降菌菌，一个是浮游菌，还有表面擦试，再一个就是人员监控，人员监控包含衣服和手套。这是成长菌的常用方法，成长菌不能进行定量测试，只能是半定量，因为它不是一个主动式的方式，这是将表面铺入在事先经过验证的时间内，一般是90毫米的培养皿，标准的培养皿，将它放到桌子上，通过一定的时间让菌自己做到培养皿的表面上。铺的过程可能会导致脱水现象，所以说培养基的使用时间也要进行验证，因为培养基本身是带水分的，出去时间长了水分可能会干掉。这是浮游菌的测试，浮游菌的测试大概可以分为常用的以下几样，一种是常用的上网式，这是目前用得zui多的，还有一种是夹缝式的。再一个是凝胶膜固定，它的一层凝胶过滤，还有一种是离心式的，这几种培养泥的测试，它的培养基都是圆形的碟状的培养皿，像这种培养基就是条带状的，把它分布于圆盘的四周，让它通过出气的时候，通过离心力这样的空气甩到培养基的表面上，测试时基本上达到培养基培养。这是表面取样，无菌灌装的过程表面取样，一般我们都是在灌装结束后进行，取样皿的位置充分考虑到风险的大小，比如说常用的一些位置，墙面、地面、控制面板，门把手、阀门的手柄、写字台、灌装的针头、交叉的容器，门、软绵等等，包括镊子，还有笔、纸、、小车、电源插座、监测的设备、瓶子等等、灌装材料的袋子，凡是进入无菌区的物体，要考虑它的风险到底有多大。如果表面沾菌，对无菌操作的生产带来的风险是蛮大的，所以要对相关的一些物体表面进行取样。表面取样的方法我们一般都是用接触碟，这也是在医院里采用的方式，一般直径是55个毫米。还有一个是用棉签进行取样。一般的情况尽可能地使用接触叠碟取样，那种测试比较方便，而且结果是比较的，棉签对人员的操作要求比较高。一般来说难以接触的地方，人难以碰到的地方拿棉签去擦。再一个是衣服和手套要进行取样，因为人是zui大的污染源，在无菌操作的时候人应该zui少，所以人也应该作为环境监测的一部分，我们一般是在生产结束后对操作人员的手套和衣服进行取样，取样的东西是刚才给大家看到的培养皿，手指，人在出去之前将五指在培养皿上拿手指轻轻地按一下，手指进行取样。衣服的取样位置包含了前胸、前额、口罩、前臂、防护罩等等。一般口罩位置的菌接触限度可以相应地提高一点。

解疑1、提到有毒的排风系统用的带进带出的过滤器，如果现在做的实际工作中甲方为了节能把有毒系统做成回风系统，如果装载空调，这样怎样实现一个安装和装灌？

就是在回风口的位置，这个带进带出的过滤器是进空调之前的回风口前装在自己做的一个箱子里，因为本身它的回风强度要足够。

装在什么管道上？ 不是管道，要比管道粗，自己做的一个箱子。比如说你买了之后可能长度不够就要自己做相应的箱子，要不然就跟相应的空调机组厂商协商怎么把这东西做进去，总之这东西买了不可能直接用。

解疑2、现在实际工程用的系统非常庞大，很可能到三四万立方米的回风量，这样做带进带出的就很困难。那应该在整个系统中分出来，整体的空调机房的布局要分离一下，分成小型的箱子。要不然就是将它分为很多的小机管。