朱亞京

（浙江省天正設(shè)計工程有限公司，浙江杭州 310000）

由于很多制藥企業(yè)都在不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模，因此陸續(xù)出現(xiàn)了各種制藥生產(chǎn)車間建設(shè)項目，生物技術(shù)發(fā)酵車間就是之一。生物技術(shù)發(fā)酵車間主要是進行生物技術(shù)發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)，但是由于該類產(chǎn)品生產(chǎn)周期比較長，同時涉及到諸多原輔料的應(yīng)用，而且工序非常復(fù)雜，在生產(chǎn)過程中存在諸多污染風(fēng)險，為了有效規(guī)避各種污染問題的發(fā)生，最重要的就是確保車間工藝布局設(shè)計的合理性，可見很有必要對生物技術(shù)發(fā)酵車間人物單向流、工藝設(shè)備管道化、密閉化、自動化等各項設(shè)計進行有效分析探討。

1 平面布局圖設(shè)計

實際設(shè)計車間工藝布局過程中，必須充分衡量包括經(jīng)濟學(xué)和GMP合規(guī)性等在內(nèi)的各項因素，以此實現(xiàn)既具備美觀性，又具備良好功能性的車間布局。

從圖1可以看出，應(yīng)用了緊湊平層式設(shè)計，出入口位置應(yīng)用了傳統(tǒng)物流及人流進出方法，而受控普通區(qū)則應(yīng)用了環(huán)形外走廊設(shè)計方法，以實現(xiàn)高質(zhì)量和高效率應(yīng)急處理的目的。同時，將單獨更衣與套更結(jié)合方法應(yīng)用于潔凈區(qū)，以為人流的有效性提供保障。而包括原液收集和接種在內(nèi)的車間則都應(yīng)用單向流向的設(shè)計方式。出于避免交叉污染的目的，圖示中主要應(yīng)用雙潔凈走廊設(shè)計方法。相關(guān)工作人員必須先完成D級潔凈服更換，然后通過D級走廊進入相應(yīng)的房間展開作業(yè)。

圖1 發(fā)酵車間平面設(shè)計圖

在傳遞工作細胞時，必須通過傳遞窗進入接種間，然后展開接種等相關(guān)作業(yè)。該房間產(chǎn)品按照由右至左的方式流動，并且在發(fā)酵及純化之后，通過除菌過濾取得原液APIs。除此之外，工作人員還應(yīng)該對可能存在氣流壓差情況予以高度關(guān)注，在設(shè)計過程中一方面必須對不同區(qū)間壓差予以全面衡量，同時也應(yīng)該避免非病毒車間受到病毒車間空氣污染的情況發(fā)生。通過分析相關(guān)研究，可知病毒區(qū)往往是負壓區(qū)。然而，在病毒區(qū)有著更高潔凈級別的情況下，還必須憑借負壓或正壓氣鎖將不同區(qū)予以隔離，以避免非病毒車間內(nèi)進入接種車間的空氣。而病毒車間人員在退更之后，并且走進外走廊之前，還必須通過負壓氣鎖方式，有效避免受控普通區(qū)外走廊受到病毒車間空氣的污染。

2 生物技術(shù)發(fā)酵車間設(shè)計關(guān)鍵問題

2.1 單向流設(shè)計

相關(guān)研究數(shù)據(jù)都表明，如果想要在最大程度上將包括細菌內(nèi)毒素和病毒污染在內(nèi)的污染風(fēng)險控制在合理范圍內(nèi)，則應(yīng)該將單向流設(shè)計模式應(yīng)用于現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)酵車間設(shè)計過程中，如此也能夠?qū)⑽⑸镓摵煽刂圃谧钚∠薅葍?nèi)。而在這種情況下，由于作業(yè)前期物質(zhì)或人員污染而導(dǎo)致的作業(yè)后物料污染的風(fēng)險也能夠得到有效控制。而展開單向流設(shè)計實際應(yīng)用時，則應(yīng)該采用BOD框圈圖的方式，為作業(yè)流程提供明確的指引，向工作人員展示簡明和直觀的人物流程。具體應(yīng)用流程主要包括以下幾項。

①工作人員應(yīng)該羅列出相應(yīng)的操作間，同時將清潔度目標標識在相應(yīng)位置。②在相應(yīng)的框圈中標識出物流氣鎖間以及作業(yè)人員流動信息。同時，如果房間相鄰，則框圈也必須呈現(xiàn)出相鄰狀態(tài)，而房間如果連通，則框圈也必須呈現(xiàn)出貼邊的狀態(tài)。除此之外，有著相同清潔度的房間，其相應(yīng)的框圈則要在最大程度上貼靠。③依據(jù)技術(shù)工序的具體要求，憑借物流及人流的線條連接不同的框圈，如此能夠?qū)⒉煌块g內(nèi)出入的人物流動情況予以明確展示。④進入設(shè)計深化環(huán)節(jié)之后，必須在相應(yīng)的房間中配置具備合適產(chǎn)能的設(shè)施。同時，還應(yīng)該對其規(guī)格予以明確，并且從建筑柱網(wǎng)的實際狀況出發(fā)，保障設(shè)計布局圖示內(nèi)容的全面和準確。BOD圖的具體流線圖設(shè)計人員應(yīng)該在圖示中較為清楚地看出流線的不同種類，主要包括以下幾類：第一，受控普通區(qū)物流及人流；第二，D級清潔區(qū)的物流及人流。而操作間則分為原液灌裝間和細胞培養(yǎng)間等幾類，且通過單向的物流及人流予以展示。在通常情況下，對純化房間進行細分時，則往往以純化工藝復(fù)雜度作為細分的標準。除此之外，工作人員還能夠組合或者細化物流及人流經(jīng)過的氣鎖間，其作業(yè)標準則是房間規(guī)格以及布局位置的具體情況，而沒有絕對的作業(yè)規(guī)范。特別需要注意的是，相關(guān)工作人員在設(shè)計平面布局時，應(yīng)該應(yīng)用雙走廊的設(shè)計方法，以此分別起到出入的功能，從而使單向流設(shè)計的成效得到最大程度上的體現(xiàn)。

2.2 分區(qū)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

通過分析國際人用藥品相關(guān)標準，可知在細胞培養(yǎng)/發(fā)酵生產(chǎn)原料藥APIs應(yīng)用過程中，必須嚴格遵從以下幾項應(yīng)用標準：①必須確保防范部分能夠符合實際作業(yè)的需要，以此避免病毒二次污染已經(jīng)接受過去除滅活相關(guān)工序。②工作人員不僅應(yīng)該對非全密閉作業(yè)區(qū)間病毒污染情況予以高度關(guān)注，同時也必須重視可能存在污染的區(qū)間，這就要求工作人員必須將專門的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用于上述相關(guān)作業(yè)區(qū)間內(nèi)。而在現(xiàn)階段，這種防范辦法已經(jīng)在大部分生物技術(shù)發(fā)酵車間得到了較為普遍的應(yīng)用，并且取得了預(yù)期的成效。通過對病毒展開分析和觀察，可知其有著極小的體積和簡單的結(jié)構(gòu)，而其組成物質(zhì)通常是蛋白質(zhì)和核酸，且不具備細胞結(jié)構(gòu)的特點?？紤]到病毒不會進行新陳代謝，因此其本身無法實現(xiàn)復(fù)制功能。然而，在宿主細胞為其提供適當場合的情況下，則會使其蛋白質(zhì)外套受到破壞，而其核酸則會在宿主細胞內(nèi)進行復(fù)制，通過其DNA指令完成新個體的繁衍過程。除此之外，噬菌體也屬于病毒。這種病毒受到了包括螺旋體或者真菌的感染，可以導(dǎo)致宿主菌發(fā)生裂解現(xiàn)象，而這也是此類特殊病毒的名稱來由。相關(guān)研究數(shù)據(jù)則表明，包括培養(yǎng)基或者原始細胞系在內(nèi)的內(nèi)源病毒是引起生物技術(shù)產(chǎn)品發(fā)生污染的重要原因之一。不過，外部病毒同樣會在相關(guān)產(chǎn)品制作流程中侵入車間，繼而導(dǎo)致病毒污染的問題。其中最為普遍的污染途徑是通過衣物入侵或者空氣散播等。

這就要求相關(guān)工作人員必須通過合理設(shè)計發(fā)酵車間空調(diào)系統(tǒng)以及配置模式等方式，最大程度減少病毒的污染情況。在現(xiàn)階段，在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計過程中，往往將其做出不同區(qū)間的細化，以此保障不同空調(diào)系統(tǒng)分區(qū)不會受到彼此的污染，進而實現(xiàn)相對獨立的空氣凈化的目標。在作業(yè)工序需要在溫度相對更低的車間內(nèi)展開時，還必須對低溫空調(diào)系統(tǒng)展開單獨的設(shè)計工作。在通常情況下，將車間溫度設(shè)計在2℃～8℃之間的情況比較常見。通過上述分析可知，車間內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)運行具備相對獨立性，能夠有效杜絕污染擴散或者病毒傳播等問題。然而，在病毒是非特定病原體的情況下，則往往不會引起生物安全相關(guān)隱患，因此僅通過回風(fēng)設(shè)計即可實現(xiàn)防范病毒污染的目的，而無需展開單獨新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計工作。

2.3 工藝設(shè)施管道化

對于包括分離純化或者發(fā)酵罐相關(guān)設(shè)施的應(yīng)用過程中，應(yīng)該嚴格遵從標準的作業(yè)流程，確保滅活以及清潔工作能夠起到應(yīng)有的作用，并且在最大程度上實現(xiàn)自動化的設(shè)施操控，以此使車間自動化水平得到進一步提升，從而將因敞口作業(yè)而導(dǎo)致的污染問題控制在合理范圍內(nèi)。而在展開實際作業(yè)時，很可能存在因設(shè)施問題而導(dǎo)致的密閉性降低等情況，而這就要求工作人員必須從實際情況出發(fā)，通過具有針對性的防范辦法將污染隱患降低到最低程度。同時，必須杜絕包括閥或者無菌袋等在內(nèi)的設(shè)備被重復(fù)使用，而在清潔相對固定的管線或者設(shè)施過程中，則應(yīng)該積極引入流通蒸汽滅菌技術(shù)或者在線清洗CIP系統(tǒng)。而在無法實現(xiàn)設(shè)施系統(tǒng)應(yīng)用的情況下，則應(yīng)該通過人工拆除等方式，全面清潔相關(guān)管線或者設(shè)施。不過需要注意的是，也必須將人工作業(yè)的次數(shù)和時間控制在最小限度內(nèi)，以此避免因人工作業(yè)引起的污染或者質(zhì)量波動等問題。除此之外，在管道化設(shè)施的情況下，大部分車間中都存在著大量管線，而閥門位置的散熱情況相對較弱，同時清洗的難度相對更大，從而會在一定程度上導(dǎo)致溫度指標控制無法發(fā)揮出其應(yīng)有的價值。這就要求相關(guān)工作人員必須將機械區(qū)應(yīng)用于設(shè)計布局內(nèi)，通過合理應(yīng)用TTF及TTW等裝配方式展開相關(guān)管線施工工作，以此實現(xiàn)對房間內(nèi)的管線量展開有效控制工作，進而將潔凈室的面積控制在合理程度，避免復(fù)雜和雜亂的室內(nèi)設(shè)施管線布局，如此不僅能夠使房間美觀性得到大幅提升，同時還能夠提升空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能成效，最終確保房間內(nèi)的空氣質(zhì)量能夠達到相關(guān)標準。而對于配置房間設(shè)施工作而言，則應(yīng)該予以平層設(shè)計或者立體化設(shè)計的方式。上述設(shè)計模式都有著自身獨特性。前者主要是針對較小容積的設(shè)施，需要結(jié)合工序程序和物流及人流合理設(shè)計車間，以此實現(xiàn)緊湊和緊密的工序連接，同時也能夠控制房間的面積。而后者主要是三層設(shè)計模式，上層被用于培養(yǎng)基配制作業(yè)，中層被用于培養(yǎng)細胞，而下層則被用于純化罐裝作業(yè)。通過應(yīng)用這種設(shè)計方法，相關(guān)工作人員則能夠憑借物料重量達到提升物流質(zhì)量和效率的目的，并且也能夠在一定程度上避免管道中物料殘留等問題的發(fā)生。

2.4 病毒滅活

對于發(fā)酵純化生產(chǎn)作業(yè)而言，一方面必須對產(chǎn)品APIs純度及得率予以全面衡量，另一方面也應(yīng)該確保病毒滅活能夠得到相關(guān)質(zhì)量標準。在現(xiàn)階段的實際滅活環(huán)節(jié)中，不僅會應(yīng)用膜過濾法滅活，同時也會應(yīng)用低pH孵放法完成滅活作業(yè)。不過，無論是每一種作業(yè)方法都有著自身的局限性，僅能夠?qū)μ囟ǖ牟《居枰詼缁睿虼嗽趯嶋H應(yīng)用過程中無法完全達到預(yù)期的目標。除此之外，在應(yīng)用上述滅活方法時，也會在一定程度上影響有效成分。選擇滅活工藝過程中，應(yīng)該充分檢測發(fā)酵純化中的相關(guān)原輔料，從而對其中可能侵入的污染源予以確定。而出于使滅活質(zhì)量得到進一步提升的目的，還應(yīng)該持續(xù)優(yōu)化現(xiàn)有的設(shè)計滅活方法，并且選擇合適的滅活方法展開不同階段的清潔工作。同時，還應(yīng)該應(yīng)用串聯(lián)組合模式，使滅活作業(yè)的穩(wěn)定性和安全性得到大幅提升。通過分析相關(guān)研究，可知在設(shè)施及色譜分離柱多次使用的情況下，病毒滅活的質(zhì)量則必然下降。這就要求工作人員必須在展開實際滅活作業(yè)過程中檢驗上述設(shè)施或工具的有效性。其中，二次應(yīng)用色譜柱前期，必須全面去除其內(nèi)部的所有病毒。在現(xiàn)階段，車間管線的密閉性越來越高，然而因為技術(shù)水平或者設(shè)施設(shè)計問題，依然需要面臨管線開口等問題，進而導(dǎo)致其密閉性下降，而這就要求工作人員在移動滅活作業(yè)之后的料液時，必須盡可能杜絕二次污染問題的發(fā)生。如果存在污染的可能性，則必須展開在線滅菌作業(yè)。除此之外，工作人員還應(yīng)該對退出車間的工具或者衣物等物品展開滅活作業(yè)，并且避免不同車間工具及衣物發(fā)生交叉問題。最后需要注意的是，在設(shè)計排風(fēng)口的過程中，不僅要使其能夠達到相關(guān)清潔標準，同時也必須避免非病毒區(qū)進入病毒區(qū)的空氣。

3 結(jié)束語

主要針對生物技術(shù)發(fā)酵車間的人物單向流、空調(diào)系統(tǒng)等各方面設(shè)計內(nèi)容進行了比較全面細致的探討論述，并針對某生物技術(shù)發(fā)酵車間工藝布局平面圖進行了分析研究。生物技術(shù)發(fā)酵車間設(shè)計地合理與否，是關(guān)乎藥物產(chǎn)品質(zhì)量和藥品安全的重要問題，容不得絲毫疏忽大意，要進行更加積極深入的研究討論，以便為制藥企業(yè)安全高效生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。