作者：頗爾生命科學(xué)生物制藥部科學(xué)事務(wù)高級副總裁
一般認(rèn)為除菌級過濾器的重復(fù)使用可以定義為用于產(chǎn)品或其他工藝流體的多批次過濾。

專為液體和氣體滅菌而設(shè)計(jì)的膜式過濾器在許多生產(chǎn)工藝中被廣泛使用。隨著經(jīng)濟(jì)和市場因素的影響，醫(yī)藥、生物技術(shù)和疫苗產(chǎn)業(yè)開始尋求降低操作成本、提高收益率的新方法，其中人們可能會(huì)考慮除菌級過濾器的重復(fù)使用。雖然液體除菌級過濾器一般設(shè)計(jì)和建議只在單一的批次或者周期生產(chǎn)中使用，但是在許多應(yīng)用中可能會(huì)涉及到多次使用（重復(fù)使用）。本文作者在上半篇中總結(jié)了可能被定義為重復(fù)使用的不同工藝過程，討論了除菌級過濾器能否重復(fù)使用的決定因素，并將在下半篇中提供一個(gè)
綜述重復(fù)使用過程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)和工藝驗(yàn)證的案例研究，對此作更加翔實(shí)的說明。

當(dāng)孔徑為0.2μm和0.1μm的除菌級膜式過濾器應(yīng)用于非無菌的流體輸送過程時(shí)，例如：減少或控制生物負(fù)載和顆粒物時(shí)，過濾器既可以進(jìn)行完整性試驗(yàn)，也可以不進(jìn)行完整性試驗(yàn)，因?yàn)樵诖饲闆r下，并不一定期望細(xì)菌的去除率達(dá)到100%，亦即無菌，也不宣稱其濾出液無菌。此類過濾器可以被用作預(yù)過濾器，或用作終過濾器來控制在進(jìn)料液中可能已經(jīng)很低的生物負(fù)荷。這些過濾器在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下完好時(shí)，雖然經(jīng)過制造商細(xì)菌定量去除的驗(yàn)證，可還是存在邊際風(fēng)險(xiǎn)或者總體失效的風(fēng)險(xiǎn)，但與在無菌藥物生產(chǎn)或者生產(chǎn)過程需要維持無菌狀態(tài)時(shí)發(fā)生染菌所致風(fēng)險(xiǎn)相比，所帶來的后果要小得多。盡管在這些應(yīng)用中所要求的條件不太苛刻，但是在風(fēng)險(xiǎn)評估中還是要考慮使用無菌級過濾器所帶來的眾多風(fēng)險(xiǎn)。

疏水性0.2μm精度聚四氟乙烯或者聚偏二氟乙烯膜材質(zhì)的空氣、氣體除菌過濾器及呼吸過濾器傳統(tǒng)上在多批次生產(chǎn)或工藝過程間結(jié)合高壓滅菌或在線蒸汽滅菌已經(jīng)重復(fù)使用。因?yàn)楸疚募�中討論液體除菌過濾器的應(yīng)用問題，故空氣、氣體及呼吸過濾器的重復(fù)使用問題將不再進(jìn)行闡述。

重復(fù)使用的定義
一般認(rèn)為除菌級過濾器的重復(fù)使用可以定義為用于產(chǎn)品或其他工藝流體的多批次過濾。這種情況與多批次空氣、氣體過濾器除菌及呼吸過濾器的重復(fù)使用是一致的。然而，就液體除菌過濾器來說，其重復(fù)使用有著很多種說法。每一種解釋都對過濾膜性能有不同的意義。在下述情形中，多批次使用的過濾器可被認(rèn)為重復(fù)使用：
批次間無需移動(dòng)、沖洗、清洗、消毒或者再次滅菌；
僅在批次間進(jìn)行沖洗；
批次間沖洗和再次滅菌；
批次間沖洗、清潔和再次滅菌；
間歇使用并批次間烘干。
無需清潔或者再次滅菌
可重復(fù)使用的第一種情況，即“無需移動(dòng)、沖洗、清洗、消毒或者再次滅菌”，過濾器通過初始滅菌，在多批次地過濾流體時(shí)位置不變，沒有任何干擾。盡管來自重復(fù)使用增加的風(fēng)險(xiǎn)壓力是最小的，但是一個(gè)顯著的危險(xiǎn)因素是來自第一批及后續(xù)批次的細(xì)菌在重復(fù)使用的過程中一直存活在膜上。這些細(xì)菌可能在分裂時(shí)產(chǎn)生較小的細(xì)胞，并遷移通過過濾介質(zhì)中的大孔，直到污染濾出液，影響到后期批次的無菌性。這種基于時(shí)間的細(xì)菌穿透，有時(shí)被稱之為“穿透生長”，已有報(bào)告在完整性良好的0.2μm除菌級過濾器上發(fā)生，甚至在單批處理時(shí)間過長（超過8h）也有此現(xiàn)象發(fā)生。即使將單一批次簡單分為多批次，每個(gè)過程使用同一個(gè)過濾器，在較短的連續(xù)時(shí)段內(nèi)過濾，其結(jié)果將不會(huì)有什么不同。然而，在連續(xù)進(jìn)行的批次間隙，如果過濾器處于不工作狀態(tài)加長，這種風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性就更大。因?yàn)檫^濾器上沒有額外損傷，過濾器完整性試驗(yàn)無法評估基于時(shí)間的細(xì)菌穿透風(fēng)險(xiǎn)。
批次間沖洗
第二種類似的除菌級過濾器重復(fù)使用的情況，是在每次使用前為了使上一種產(chǎn)品或上一批產(chǎn)品工藝流體組分過載最小化而用水或其它溶劑沖洗過濾器。這種重復(fù)使用類型的優(yōu)點(diǎn)是減少了批次與批次之間過程流體組分的交叉污染；通過去除一部分過程流體來源的營養(yǎng)物，可能減慢了所截留細(xì)菌的繁殖，但是基于時(shí)間的細(xì)菌穿透風(fēng)險(xiǎn)仍在。這是因?yàn)榧词乖跓o營養(yǎng)物的狀態(tài)下，截留的活性生物負(fù)載仍然可以繼續(xù)分裂，進(jìn)而由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)生的粘性分泌物形成生物膠膜，這種生物膠膜是很難沖洗掉的。如果前一批次生物負(fù)載量很明顯，或者在過濾膜上形成了生物膜，雖說使用流體沖洗可以減少細(xì)菌的殘留，但如內(nèi)毒素等的細(xì)菌副產(chǎn)物依然會(huì)污染下游操作，這是另一種風(fēng)險(xiǎn)。
批次間沖洗和再次滅菌
第三類重復(fù)使用過濾器（批次間沖洗和再次滅菌）可以將基于時(shí)間的細(xì)菌穿透風(fēng)險(xiǎn)限制在一個(gè)單批次操作時(shí)段之外，并且有效控制生物膜的形成。每次重復(fù)使用后和再次滅菌前，如果過濾器沒有得到充分沖洗的話，滅菌過程將降解被截留的細(xì)菌，留下可析出的數(shù)量級增長的細(xì)菌內(nèi)毒素和其他細(xì)胞副產(chǎn)物，從而污染隨后批次產(chǎn)品。這種重復(fù)使用在再次滅菌的過程中對過濾器也施加了額外的物理壓力。大多數(shù)除菌級過濾器都經(jīng)過廠商在不破壞完整性或者細(xì)菌截留能力的前提下耐受數(shù)次高壓滅菌或者原位蒸汽滅菌的測試確認(rèn)。然而，過濾器廠商確認(rèn)的通常是水潤濕的未使用的濾芯，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)室蒸汽滅菌循環(huán)，然后進(jìn)行檢測。盡管這些測試表明了過濾器的耐受性，但不需要模擬在進(jìn)行蒸汽滅菌之前，殘留產(chǎn)品或者清洗劑沒有充分洗脫時(shí)可能產(chǎn)生的額外的過濾器化學(xué)降解。這些測試也沒有考慮典型的終端用戶過濾器滅菌過程，與過濾器廠商為支持產(chǎn)品說明而進(jìn)行的受控的實(shí)驗(yàn)室操作相比，其對過濾器可能產(chǎn)生更多的影響。
批次間沖洗、清潔和再次滅菌
第四類重復(fù)使用過濾器（結(jié)合使用批次間沖洗、清潔和再次滅菌）在沖洗和清潔的過程中進(jìn)一步減少了交叉污染和截留的細(xì)菌副產(chǎn)物析出的風(fēng)險(xiǎn)。盡管污染的風(fēng)險(xiǎn)減少了，但是這類過濾器所面臨的潛在壓力和定期完整性試驗(yàn)不能檢測到的過濾器破損的風(fēng)險(xiǎn)更大了。在這種重復(fù)使用中除了用合適的溶劑沖洗出工藝流體外，為了溶解或者降解所截留的污染物，還會(huì)使用強(qiáng)烈的清洗劑。此情況下除了批工藝物料還必須考察濾膜和其他組件材質(zhì)與清洗劑及方法、累計(jì)接觸時(shí)間等的相容性。由于沖洗不充分而在清潔之后、再次滅菌之前附著于過濾器上的殘留產(chǎn)品或者清洗劑在再次滅菌過程更高溫度條件下更具破壞性。該文后續(xù)的案例研究中運(yùn)用實(shí)例討論了這種條件下的潛在影響。
間歇使用
由于不同批次間烘干濾膜，故第五類重復(fù)使用情形下過濾器會(huì)面臨一種不同形式的壓力。在反復(fù)的烘干中，一些濾膜可能會(huì)被破壞，通常在使用熱氣爐烘干時(shí)。過濾器中殘留的污染物、清潔溶劑或者殘?jiān)�在烘干的過程中可能會(huì)濃縮，進(jìn)而對濾膜產(chǎn)生更多的化學(xué)腐蝕，使濾膜發(fā)生常規(guī)的完整性檢測不能檢測到的功能降低。在終端用戶考慮重復(fù)使用過濾器來降低過濾成本的各種情況下，必須就全部工藝和重復(fù)使用條件對過濾器性能和析出物進(jìn)行適當(dāng)?shù)尿?yàn)證。過濾器截留細(xì)菌的能力和指示過濾器完好之完整性試驗(yàn)的能力不受影響是極其重要的。
重復(fù)使用的應(yīng)用條件
對于每種應(yīng)用，除工藝條件外，還需要對重復(fù)使用的風(fēng)險(xiǎn)，包括過濾工藝危險(xiǎn)程度進(jìn)行說明。與其他工藝相比，有些工藝過程可能不太關(guān)鍵，不需要最高級別的無菌保證。在這些工藝中，除菌級過濾器的使用只是為了控制微粒和/或生物負(fù)載，而濾出物并不一定要求無菌。對于這類應(yīng)用，用戶可以多考慮過濾器的再次使用。而其他過程可能需要適當(dāng)級別的無菌保證，重復(fù)使用過濾器的風(fēng)險(xiǎn)顯著加大。對于最嚴(yán)格的應(yīng)用，需要能達(dá)到的最高級別的無菌保證，通常會(huì)在生物負(fù)載控制過濾器后接除菌級過濾器，并且有時(shí)是雙0.2μm，0.2μm和0.1μm或者雙0.1μm的除菌級過濾器串聯(lián)使用。對于這樣二級過濾器組合，在上游過濾器的重復(fù)使用和最終過濾器的一次性使用可以有一個(gè)平衡；或可以將前一批次的終濾器用作隨后批次的上游過濾器。在每種應(yīng)用中，都要在重復(fù)使用得到的經(jīng)濟(jì)上的好處和由過早堵塞、完整性缺陷、增加的析出物污染或細(xì)菌的穿透帶來的風(fēng)險(xiǎn)之間進(jìn)行平衡。
以下為除菌過濾器的應(yīng)用。可用作非無菌顆粒去除過濾器或生物負(fù)載控制過濾器、除菌過濾器或兩者：
發(fā)酵罐或者其他用于細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器培養(yǎng)基；
發(fā)酵罐或者生物反應(yīng)器添加劑；
用于細(xì)胞培養(yǎng)基的血清；
工藝用水；
層析緩沖液；
超濾緩沖液；
溶劑；
消毒劑；
待檢半成品；
非無菌的活性藥物組分（APIs）；
最終大批量無菌API；
用于無菌灌裝驗(yàn)證的無菌培養(yǎng)基；
終端滅菌注射劑；
無菌灌裝的除菌注射劑；
無菌灌裝的無菌眼藥和局部用藥。
每一種應(yīng)用對生物負(fù)載控制和／或除菌過濾過程都有自身的要求和風(fēng)險(xiǎn)因素。除其條件（沖洗、清潔、再次滅菌和烘干）之外，每一種應(yīng)用還應(yīng)根據(jù)無菌保證的嚴(yán)格性和任何對濾出物的影響來單獨(dú)考慮過濾器的重復(fù)使用。
小結(jié)
任何一次性設(shè)備的重復(fù)使用都會(huì)有風(fēng)險(xiǎn)和危害，必須加以控制以確保設(shè)備的安全和有效，確保其一直符合制造商的規(guī)格和使用要求。其次要考慮的僅是界定和除菌級過濾器重復(fù)使用相關(guān)的一些風(fēng)險(xiǎn)。這些概念不應(yīng)該被解釋為可普遍適用于所有情形，也不能減輕使用者對這些產(chǎn)品的多次重復(fù)使用的完全責(zé)任。除菌級過濾器的再生系統(tǒng)應(yīng)該包括沖洗、清潔和過濾器重新滅菌的所有設(shè)備。再生系統(tǒng)的每個(gè)設(shè)備必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)、構(gòu)建和驗(yàn)證。再生系統(tǒng)中使用的水和其他流體的等級應(yīng)該在主記錄中詳細(xì)說明。所有再生系統(tǒng)用到的化學(xué)品和所有的濾出液，包括藥物產(chǎn)品殘留物在內(nèi)，都應(yīng)該按照國家、地區(qū)和當(dāng)?shù)仃P(guān)于操作者和環(huán)境安全的規(guī)定來處理和廢棄。文件中應(yīng)該真實(shí)記錄執(zhí)行的全過程和過濾器性能和安全性的檢測結(jié)果。
再次使用前，要進(jìn)行對經(jīng)驗(yàn)證的過濾器進(jìn)行完整性、無熱源、前批流體殘留物或副產(chǎn)物去除的測試。通過驗(yàn)證試驗(yàn)確立每個(gè)生產(chǎn)過程中重復(fù)使用過濾器的性能和時(shí)間限制。驗(yàn)證過程應(yīng)該依照FDA有關(guān)無菌工藝的規(guī)定進(jìn)行，其中在確定過濾器重復(fù)使用限制時(shí)，還應(yīng)該考慮諸如pH、粘度、流速、壓力、溫度，化學(xué)兼容性和水壓沖擊的影響等因素。另外，必須設(shè)定控制方法，維護(hù)文件以確保含有對濾出藥品的質(zhì)量、安全或功效有害的產(chǎn)品或清潔劑殘留的過濾器不用于接下來的批次中。不同于過濾器廠商所提供的數(shù)據(jù)，重復(fù)使用的過濾器其截留特性、熱原和析出物殘留等數(shù)據(jù)均特定于每一種用戶工藝和條件。盡管有這些警告和包含的風(fēng)險(xiǎn)，有些已經(jīng)制定了產(chǎn)品和工藝特定之重復(fù)使用方案的制藥公司目前在實(shí)際重復(fù)使用除菌過濾器。關(guān)于除菌級過濾器重復(fù)使用過程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)和工藝驗(yàn)證的案例研究將在下期中詳細(xì)說明。