李可維 張宏超 劉海晶 孫莉 張雪
摘要:根據(jù)發(fā)酵原料藥生產(chǎn)要求,對維生素C生產(chǎn)所用的發(fā)酵罐進行滅菌工藝驗證,通過熱分布測試確認發(fā)酵罐的溫度分布,通過微生物挑戰(zhàn)實驗確認發(fā)酵罐的無菌狀態(tài)。
關(guān)鍵詞:發(fā)酵罐 熱分布測試 微生物挑戰(zhàn)實驗
1 引言:
在維生素C發(fā)酵生產(chǎn)前需要保持確??瞻l(fā)酵罐的無菌狀態(tài),依據(jù)制藥行業(yè)規(guī)范和GMP對發(fā)酵罐空消滅菌過程實施熱分布測試和微生物挑戰(zhàn)實驗。從而實現(xiàn)發(fā)酵過程的無菌純培養(yǎng),降低發(fā)酵液染菌的風(fēng)險,保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益。
2 GMP發(fā)酵罐的主要技術(shù)參數(shù)
(1)發(fā)酵罐工作體積為200m3。
(2)發(fā)酵罐由罐體,管路和控制系統(tǒng)組成。
(3)能夠準(zhǔn)確控制攪拌速度、空氣流量和培養(yǎng)溫度,能夠精確測量溫度、pH值和空氣流量。
(4)發(fā)酵罐為上攪拌發(fā)酵罐,采用雙端面機械密封,具有良好的密封性能。
(5)無菌空氣采用雙級過濾器進行除菌過濾,過濾效率高,能夠耐受蒸汽滅菌。
(6)罐體和管路均采用304不銹鋼制作,接觸液體表面經(jīng)過拋光處理,罐體具有零死角接種閥、取樣閥和底閥。
3 實驗儀器、耗材
3.1 WL-T1無線溫度驗證系統(tǒng)
型號 WL-T1通用型
感溫元件 PT1000
測量范圍 -60℃至150℃
精度 ±0.1℃
分辨率 0.01℃
記錄儀材質(zhì) 316L不銹鋼
3.2生物指示劑
生產(chǎn)商:美國3M公司 型號:Attest 1262-S生物指示劑(蒸汽)
D值(121℃):1.5~3.0分鐘 菌種:ATCC7953嗜熱脂肪地芽孢桿菌
培養(yǎng)溫度:56℃±2℃ 孢子量:1.0×106~9.9×106
Z值:≥6℃ 儲存條件:15~30℃,35%~65%RH
3.3可擴展試驗箱
設(shè)備型號:BXS-250 設(shè)備容積:250L
電源電壓:220V/50Hz 控溫范圍:0~70℃
出廠日期:2019年08月20日 出廠編號:190020
生產(chǎn)商:上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠
3.4 高精度數(shù)字溫度計
設(shè)備型號:IPRT-1 出廠編號:19071829
量程:-200℃~500℃ 校驗周期:1年
校驗日期:2020年08月26日 下次校驗:2021年08月25日
生產(chǎn)商:深圳市研工科技有限公司
3.5 恒溫油槽
設(shè)備型號:CJTH-300A 設(shè)備出廠編號:8687
工作溫度范圍:90℃~300℃ 溫度波動度:±0.01℃
溫度均勻度:±0.01℃ 生產(chǎn)廠家:湖北唯立儀表廠
4驗證方案設(shè)計
4.1無線溫度驗證系統(tǒng)前校準(zhǔn)
開機前檢查油槽內(nèi)硅油液位是否在加熱管之上,檢查無誤連接電源。判斷標(biāo)準(zhǔn)處判定時間設(shè)置3分鐘,偏差要求值設(shè)置0.5℃。校準(zhǔn)低點設(shè)置為110℃,高點設(shè)置為140℃,校驗點設(shè)置為125℃。設(shè)置后將無線記錄器和標(biāo)準(zhǔn)溫度計放置在恒溫油槽內(nèi)。停止倒計時后,取出無線記錄器充分冷卻后擦干無線記錄器表面的水分,上傳無線記錄器的數(shù)據(jù)。完成校準(zhǔn)過程。
校準(zhǔn)結(jié)束后查看原始校準(zhǔn)數(shù)據(jù),查看溫度波動、補償值、偏差值是否有異常情況,在溫度校準(zhǔn)報告的最后一頁查看校準(zhǔn)是否通過。
4.2空消熱分布測試
(1)熱分布測試策略:
發(fā)酵罐是維生素C發(fā)酵設(shè)備,為確保持續(xù)穩(wěn)定的微生物發(fā)酵需要,采用空消滅菌工藝,需進行熱分布測試。發(fā)酵罐在日常滅菌過程中,使用空消滅菌程序,在進行發(fā)酵罐驗證時將開展對應(yīng)的滅菌程序測試和生物挑戰(zhàn)。基于生產(chǎn)工藝流程,發(fā)酵罐的空消滅菌工藝條件為(125℃/70min)。本次為該滅菌程序在該設(shè)備上的首次驗證,因此驗證方案設(shè)計為連續(xù)測試3次。
(2)熱分布測試風(fēng)險分析
空消滅菌工藝本身的風(fēng)險;溫度不能達到滅菌條件要求;溫度不均一(可能由于進汽程序、排汽/氣程序、設(shè)備結(jié)構(gòu)造成的局部冷點);滅菌時間不夠;空氣熱傳導(dǎo)和金屬熱傳導(dǎo)速度的差異造成滅菌時間的差異;
(3)熱分布布點風(fēng)險控制策略:
根據(jù)滅菌對象的空間幾何形狀進行布點,以識別空間幾何形狀對溫度分布的影響;根據(jù)罐體內(nèi)滅菌對象進行布點,以識別滅菌對象性質(zhì)差異造成對溫度分布的影響;根據(jù)進汽點位置進行布點,以評估進汽點溫度(可能的高溫點)可能對滅菌效果影響;根據(jù)排汽點(疏水)進行布點,以評估排汽點溫度(可能的低溫點)可能對滅菌效果的影響;
布置15根溫度探頭,其中1#至12#探頭分別固定在發(fā)酵罐的上中下3層,按照罐體高度平均分為上中下三層,每層4個點,周邊每120度一個,1#、5#、9#為各層的中心點;
13#置于上封頭頂部空間中心位置;
14#置于罐底排放管道位置;
15#至放置在發(fā)酵罐溫度控制探頭處,
根據(jù)內(nèi)壁部件選擇發(fā)酵罐的適當(dāng)位置進行固定(盤管、擋板、攪拌器轉(zhuǎn)軸),如無適當(dāng)依托則制作相應(yīng)的內(nèi)部托架;
(4)熱分布測試接受標(biāo)準(zhǔn)
在滅菌階段各點的累積F0值要求≥15為合格;
在滅菌階段,所有傳感器的溫度值均達到125℃;保壓時間達到70min。
(5)熱分布測試接受導(dǎo)出測試結(jié)果后,參照前校準(zhǔn)對無線溫度驗證系統(tǒng)實施后校準(zhǔn)。
4.3生物挑戰(zhàn)測試
(1)生物指示劑確認:選用嗜熱脂肪地芽孢桿菌ATCC7953;孢子量符合1.0×106~9.9×106cfu/條的標(biāo)準(zhǔn)
(2)生物指示劑放置要求:生物指示劑和無線溫度探頭同時進行布點。
(3)生物指示劑使用方法:
按照布點圖分別將生物指示劑放在發(fā)酵罐內(nèi)不同位置,啟動滅菌程序進行滅菌。滅菌完畢,取出該生物指示劑。擠破內(nèi)含的安瓿,與一支陽性對照管一起放于56℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng),48小時后觀察培養(yǎng)結(jié)果。
(4)生物挑戰(zhàn)測試可接受標(biāo)準(zhǔn)
陽性對照:培養(yǎng)后陽性對照指示管應(yīng)有微生物生長,即培養(yǎng)基顏色呈黃色,則該次試驗有效。培養(yǎng)后陽性對照指示管標(biāo)簽仍呈現(xiàn)粉紅色。
蒸汽滅菌后的生物指示劑:培養(yǎng)后經(jīng)滅菌的所有生物指示劑保持紫色為無菌生長,判定為滅菌合格。培養(yǎng)后經(jīng)滅菌的所有生物指示劑標(biāo)簽從粉紅色變成棕色。
5 驗證結(jié)果分析
(1)無線溫度驗證系統(tǒng)校準(zhǔn)結(jié)果分析
前校準(zhǔn)及后校準(zhǔn)均一次性通過,在校準(zhǔn)溫度點無線探頭和標(biāo)準(zhǔn)溫度計的最大偏差為0.02℃,遠小于0.5℃的偏差要求,說明無線溫度驗證系統(tǒng)和恒溫油槽的穩(wěn)定性較高,其穩(wěn)定性和國外同類產(chǎn)品一致。
(2)熱分布結(jié)果分析
對三次熱分布測試的滅菌保持階段的最低溫度、滅菌保持階段的時間和累積的F0值進行統(tǒng)計。
2:熱分布測試關(guān)鍵數(shù)據(jù)匯總表
三次熱分布測試的滅菌段最低溫度均大于設(shè)定的滅菌可接受標(biāo)準(zhǔn)中的125℃,且三次熱分布測試滅菌段最低溫度極差為1.41℃。三次熱分布測試滅菌段最高溫度極差為0.63℃。三次熱分布測試的滅菌階段時間均為70min。最小累積F0值遠大于可接受標(biāo)準(zhǔn)15,且三次熱分布測試最小累積F0值極差為20.22。說明滅菌程序熱分布測試達到了預(yù)定目標(biāo),滅菌程序的重復(fù)性較好。
(3)微生物挑戰(zhàn)結(jié)果分析
所使用的生物指示劑信息:
生產(chǎn)商:3M 型號:1262-S 生產(chǎn)批號:333K3W
菌種:ATCC7953 孢子量:4.6×106CFU D值(121℃):2.1min
存活時間:9.79min 殺滅時間:22.39min Z值:15℃
生產(chǎn)日期:2020年10月29日 有效期:2022年10月28日
每次滅菌測試結(jié)束后,罐體完成降溫后將生物指示劑與無線記錄儀一起取出,將指示劑中的培養(yǎng)基玻璃小瓶捏碎后,將生物指示劑放在生化培養(yǎng)箱中,在56℃的條件下培養(yǎng)48小時候觀察培養(yǎng)結(jié)果,三次滅菌的生物指示劑全部符合滅菌要求(呈深藍色),陽性呈現(xiàn)黃色,達到了滅菌驗證方案中的預(yù)定要求。
參照美國注射劑協(xié)會編寫的第61號技術(shù)報告《在線滅菌》中關(guān)于生物挑戰(zhàn)的分析,計算生物F0值如下:
FBIO=DT×SLR(孢子下降對數(shù))
FBIO=DT×(logN0-logNF)
=2.1×(log4.6×106-log100)
=13.99
說明生物挑戰(zhàn)實驗已達到了過度殺滅(FBIO為12)的滅菌水平,滅菌條件能夠保證發(fā)酵罐的無菌條件下純培養(yǎng)要求。
6 結(jié)果討論
驗證實施前進行了多次的滅菌參數(shù)調(diào)試,以確保滅菌參數(shù)能夠符合滅菌工藝要求,在此強調(diào)良好的調(diào)試是滅菌驗證的成功的保證,沒有一個萬能的參數(shù)能夠滿足不同要求,一定要結(jié)合自身的實際情況去摸索符合自身實際情況的控制參數(shù),也是基于此點本文并未列出非常具體的滅菌參數(shù)。本文的最大價值為制藥行業(yè)同仁提供一個可供參考的案例進行分享。
參考文獻
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[2]GBT 19972-2018醫(yī)療保健產(chǎn)品滅菌 生物指示劑選擇、使用和結(jié)果判斷指南
[3]USP42-NF37 <1229.1> Steam Sterilization by Direct Contact
[4]Parenteral Drug Association Technical Report No.61 Steam In Place
作者簡介:李可維 1986.05.13 男 吉林省榆樹市 漢族 大學(xué)本科 助力工程師 從事藥品質(zhì)量管理