无菌隔离技术在制药行业中的应用

0 引言

随着隔离技术的快速发展，隔离系统在制药行业已经广泛应用并逐步代替传统的无菌洁净室成为一种发展趋势。2011 年3 月1 日我国《药品生产质量管理规范（2010 年修订）》（GMP） 正式实施，其中附录1 无菌药品第四章“对隔离操作技术”进行了特别介绍：“采用隔离操作技术能最大限度降低操作人员的影响，并大大降低无菌生产中环境对产品微生物污染的风险。高污染风险的操作宜在隔离器中完成。隔离操作器及其所处环境的设计，应能保证相应区域空气的质量达到设定标准。传输装置可设计成单门或双门，甚至是同灭菌设备相连的全密封系统。物品进出隔离操作器应特别注意防止污染。隔离操作器所处环境级别取决于其设

计及应用。无菌生产的隔离操作器所处的环境的级别至少应为D 级”。美国FDA 无菌工艺生产无菌药品的工业指南中明确指出：“良好设计的正压隔离器，在恰当程序的维护、检测和管理下，包括微生物污染方面比传统的无菌工艺操作具有显著的优势”。国内外药品监督管理部门从法规上对隔离技术在制药行业的应用给予了明确规定及技术指导，不仅有助于增强无菌药品生产时无菌性的保障，而且对制药企业提高药品质量、参与国内外药品市场竞争具有重要的指导意义。

1 隔离技术

无菌隔离技术是采用物理屏障的手段将受控空间与外部环境相互隔绝的技术，是一种绝对的隔离。而无菌隔离器便是采用无菌隔离技术，突破传统的洁净技术，为用户带来一个高度洁净、持续有效的操作空间，它能最大限度降低微生物、各种微粒和热原的污染，实现无菌制剂生产过程以及无菌原料药生产过程的无菌控制。隔离技术源于第二次世界大战时期的手套箱，主要用于放射性物质的处理，其目的是为了保护操作人员免受放射性物质的伤害。战后，这种适用于核工业的隔离技术逐渐被应用于制药工业、食品工业、医疗领域、电子工业、航天工业等众多行业。隔离技术在制药工业的应用主要用于药品的无菌生产过程控制以及生物学试验，在制药工业的应用不仅满足产品质量改进的需要，而且能保护操作者免受在生产过程中有毒有害物质带来的伤害，同时降低了制药工业的运行成本。20 世纪90 年代，美国辉瑞公司开始将限制进入型隔离系统（RABS）应用于药品生产。随着21 世纪生物医药、微电子等技术的快速发展，对洁净技术的要求不断提高，传统的洁净室越来越不能满足使用者的要求，隔离技术的应用便更加普及。

2 隔离系统简介

2.1 隔离系统的分类

2.1.1 简单的隔离装置

其是最原始的隔离设备，是为加强传统层流的无菌保护作用以及为减弱毒性物质的危害而设置的简单隔离装置，是隔离器的雏形，包括传统层流罩的软帘、自动灌装机的隔离罩等。

2.1.2 限制进入型隔离系统（RABS）

其是介于简单的隔离装置和隔离器之间的一类隔离设备，分为开放式限制进入型隔离系

统（ open-RABS） 和封闭式限制进入型隔离系统（close-RABS）。封闭式RABS 连接有附属设备进行物料转移，开放式RABS 有开口但被设计成相对正压的方式使系统内部环境与周边环境相隔离。封闭式RABS 比开放式RABS 多一块底板，密封性强于开放式RABS；封闭式RABS 有独立的空调系统，运行成本高于开放式RABS，但开放式RABS可以实现完全自控，而封闭式RABS 只能实现部分自控，因而开放式RABS 自控成本高于封闭式RABS。RABS 也可分为主动式和被动式2 种。

RABS 提供了一个密闭环境，可以实现人与物的隔离，与传统的洁净室相比，减少了对产品及与产品接触表面的污染风险，可以在“闭门”状态下以类似于隔离器一样的低污染风险进行操作，或采取适当措施允许很少的“开门干预”，RABS 应用灵活，可严可松，收放自如，适用于低端要求到高端要求各个层面，可满足连续生产，在无菌生产领域广泛应用，尤其适用于带有联动设备的无菌生产线。

2.1.3 隔离器

隔离器采用密封的或有微生物过滤系统提供空气并且可以生物去污的无菌系统，当系统密封时，仅通过生物去污的内部表面或快速传递通道进行物料传递。当系统打开时，仅允许物料通过特定的并经过设计和验证的通路进行进入或排出，以排除污染的传递。隔离器控制严格，最为安全，但很难实现大规模流水生产，适用于要求高、规模较小的半连续生产以及严格毒性防护的场所。无菌隔离器如图1 所示。

2.2 隔离系统的结构

常见的无菌隔离系统主要有4 个单元：屏护装置、传递/ 转移装置、空气调节系统、灭菌/ 去污系统。

2.2.1 屏护装置

屏护装置一般采用柔韧性塑胶薄膜或刚性材质，柔韧性塑胶薄膜材质的屏护装置主要用于无菌检测隔离系统，以透明聚氯乙烯（PVC） 居多。刚性屏护装置主要用于无菌生产过程，主要材质有聚碳酸酯（PC）、丙烯酸树脂/ 亚克力、钢化玻璃或不锈钢。

2.2.2 传递/ 转移技术

常见的传递/ 转移技术主要有简易门、鼠洞、闸室—舱口—传递箱、装袋口、快速传输端口（RTP）以及服务系统，如图2～5 所示。

隔离器通常所需的服务有电源、水、气、真空、压缩空气、灭菌排水等。

2.2.3 空气调节系统

隔离器内部气流模式分为紊流和单向流。紊流多用于常规隔离器无菌测试，而单向流分为垂直单向流和水平单向流，多用于无菌生产中，粉尘量较大或气雾类药品时须对空气进行过滤处理后再次进入回路系统，而过滤单元是维持隔离器内部无菌状态的保证，在隔离器的空气进出口均安装有HEPA（高效过滤器） 或ULPA （超高效空气过滤器） 级别过滤器。空气入口过滤器为隔离器提供无菌空气以净化隔离器内部容器，出口的排气过滤器会阻止返回隔离器内部容器的任何物质，而且通过进排气系统的连续运行，保证隔离器内保持设定的压力。

隔离系统通常不需要遵守传统洁净室所建议的20 次/h 的换气次数，其气流量能维持一个设定压力即可，无论用于无菌还是防护，更少的换气次数有利于隔离器的设计和操作，提高整个系统的稳定性。对于风速的要求，单向流的风速能够维持内部空气基本稳定即可，而紊流则无风速要求。在循环过程中，温湿度是重要的注意事项，通常在考虑操作人员舒适度的情况下将温度控制在20～25 ℃，相对温度控制为50%±10%；如果不考虑操作人员的舒适度，可以根据加工要求设定温湿度控制范围。

2.2.4 灭菌/ 去污系统

最早的隔离系统采用灭菌剂擦拭、喷雾或熏蒸等方式以达到灭菌效果，随着灭菌技术的不断发展，现代隔离器采用低温气体自动化灭菌技术进行灭菌，所用的灭菌剂有汽化过氧化氢（VHP）、过氧乙酸（PAA）、臭氧（Ozone）、二氧化氯（CD）等。灭菌时一般采用自动气体发生器产生一定浓度的灭菌剂气体充满隔离器，同时隔离器内部使用风机来实现灭菌剂的均匀分布，以确保隔离器内所有暴露的表面能够接触到灭菌剂气体，当达到灭菌剂作用时间后，使用通过除菌装置新鲜空气或其他方式处理过的空气将灭菌剂排走。

2.3 隔离系统中的操作方式

因隔离系统内部与外部完全隔离，隔离系统内部物体是在无菌条件下进行传递的，因此无菌隔离系统中一般配备保护手套和袖套，其主要作用是便于操作人员在不接触产品的情况下完成某些操作，避免人为造成的污染。手套一般与袖套在腕部连接，通常采用高张力强度适中的胶乳橡胶、丁基橡胶或海帕伦等材质，不同的操作人员用不同尺寸的手套，不同的工艺用不同材质的手套，手套更换方便，无需拆封即可实现更换。通过手套与袖套，操作者一般可以在500 mm 的范围内提起约5 kg 的物体，而当有些隔离系统空间较大，操作者通过手套

与袖套无法实现操作时，可以穿半身衣进行操作。操作者在穿半身衣的情况下可以在1 200 mm 的范围内提起15 kg 的物体。隔离系统的整个操作过程中，操作者无需穿戴特殊的洁净服进行操作，只需穿着标准的实验室服装或工作服即可。因此，隔离系统避免了人与物料的直接接触，避免了设备或药品被污染[5-6]。操作所用的手套及半身衣如图6、图7 所示。

2.4 隔离系统的安装位置

用于无菌检验的隔离系统，无需安装在洁净区内部，但应保证该区域能有效防止非授权人进入。而用于无菌生产的隔离系统，通常要求安装在至少D 级以上的受控环境中。安装时应该给隔离系统周围留有足够的空间，以便于隔离系统的移动、物料的传递以及日常的维修工作。

3 采用无菌隔离技术的必要性

在传统的洁净室中，人是最大的污染源，传统洁净室无法实现人与洁净环境的分离；在无菌生产过程中，无法规避产品的污染风险，尤其是非终端灭菌的无菌制剂产品，而且在无菌检验过程中无法排除假阳性风险；在一些高毒性、高致敏性、激素类药物的生产及设备维护过程中，传统的洁净室无法实现严格的人员防护，存在操作和维护成本高等诸多不利因素。无菌隔离系统采用无菌隔离技术，突破传统的洁净技术，为用户带来一个高度洁净、持续有效的操作空间。传统洁净室与无菌隔离技术的对比研究见表1。

由表1 可以看出，无菌隔离技术能够最大限度地降低微生物、各种微粒和热原的污染，实现无菌制剂生产过程以及无菌原料药生产过程的无菌控制；同时无菌隔离技术无需庞大的净化系统支持，大大降低运行和维护成本；舱内外完全隔离，可使无菌隔离系统在一般环境中随意移动，从而成为一个可移动的微型实验室。因此，无菌隔离技术在制药行业的广泛应用是行业发展的需求，是人类药品质量的重要保证。

4 结语

新版GMP 体系与国际药政法规已经全面接轨，不仅对药品生产企业的要求有了大幅度提高，尤其是对无菌产品的质量管理更加严格。我国的制药企业要想在竞争激烈的国内外环境中脱颖而出，不应只限于狭小的国内市场空间，而应从产业发展的长远角度出发，在无菌生产及检验过程中采用合适的无菌隔离系统，这不仅有助于我国制药企业提高GMP 管理水平，而且对其参与国际认证、进入国际市场是一种极大的推动。