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東富龍之隔離技術在生物安全實驗室的應用

引      言
       隔離技術近年來被廣泛應用于無菌注射制劑,降低藥品生產過程中的污染風險。在新藥的研發與中小試階段,隔離器也越來越多被應用于一些核心工藝過程,如在有效的密閉在局部的環境中,處理具有生物和/或化學毒性的物質。以疫苗研發為例,其核心工藝包括對病毒的接種與分裝,和病毒檢驗與培養,在提供無菌環境,保證病毒的培養分裝和相關的操作的同時,還需要保障操作人員和環境的安全。

       這樣一個隔離系統背后包含的技術到底有哪些呢?筆者調了幾個有意思的話題和大家介紹一下。




一、人機工程學

      隔離器主要包括傳遞艙和工藝操作艙兩部分空間,操作艙配置工藝需要的接口,能集成病毒生產工藝需要的設備或儀器,形成“全站”系統。由于所有的生產操作都通過手套來進行操作。因此,隔離器的設計需要符合人機工程學,保證操作人員能有足夠的視野,足夠的空間來進行操作。通常會在隔離器設計前進行Mock-up(模型)測試。通過制造一個木模,來模擬實際的生產空間,在這個過程中需要對隔離器的關鍵尺寸進行設計。當前,我們正在利用視覺現實技術來對設備進行數字化設計。





人機工程學設計尺寸示意圖




VR技術應用與隔離器數字化設計

二、密閉設計

       配置RTP閥用于物料的傳遞,亦可對接配有RTP接口的培養箱,直接與隔離器對接,整個培養過程都實現了連續密閉。






RTP原理圖(引用Getinge)

       隔離器操作艙相對背景環境控制為負壓。隔離器內部產生的空氣排放通過BIBO(袋進袋出),全送全排設計。隔離器的進風和排風由獨立的空調箱處理,避免與背景環境產生交叉污染。其中,袋進袋出是一種可安全更換過濾器的一種機構,在過濾器更換過程中,具有危害物質的過濾器濾芯被封閉在一個袋子里面,確保危害物質不暴露到背景環境中去。

       隔離器的泄漏率得到嚴格控制。使用前,系統自動進行泄漏測試,如測試不合格將無法進入生產模式。隔離器的泄漏率應該控制在什么標準,是能夠通過工況條件進行理論計算的。建立隔離器的工況模型,包括背景房間的空間、換氣次數等來進行計算可接受的泄漏率水平。





隔離器泄漏率理論計算模型

三、汽化過氧氫滅菌

       內置汽化過氧化氫滅菌功能,能對細菌病毒徹底殺滅,通過驗證可實現生物指示物下降>6log。

       我們通過測試分析出對滅菌效果影響最為突出的因素,在滅菌開發的過程中采取控制措施,確保滅菌效果和重演性。



DOE(試驗設計)平臺





D值(Decimal reduction time)測試

      高性能過氧化氫分解模塊,能在滅菌后快速降解高濃度過氧化氫,排放的空氣中過氧化氫濃度達到安全水平。






高性能催化分解單元和分解效率曲線

四、材料
       隔離器中安裝的部件、設備都會暴露在過氧化氫中,而這些材料對過氧化氫的吸附、耐受性都會對滅菌效果和系統可靠性產生影響,需要長期對各種材料進行測試。



材料兼容性測試




五、與生物安全實驗室的聯動控制

       在應用高生物活性危害的物質時,隔離器的主要作用是將危害物質密閉在隔離器內。因此,隔離器控制為負壓,并通過密封性設計來實現密閉防護。隔離器的控制還可以和背景生物安全實驗室進行聯動控制。例如,隔離器的進風、排風設計要與實驗室的壓力控制相匹配。隔離器的運行不能對實驗室的壓力控制范圍造成影響。當特殊情況發生時,隔離器的緊急安全模式可以與實驗室的安全模式做連鎖,提高防護的可靠性。

結語
       隔離器不是一個簡單的不銹鋼罩子,而是一個蘊含了制藥工藝、機械自動化技術,材料學、微生物學、暖通工程等技術打造的環境。以QbD為質量管理基礎的理念將成為未來隔離技術應用和發展的關鍵。東富龍致力于專業技術服務與制藥工業,為人類抵御疾病不斷努力!
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