James Agalloco 生于1948年，无菌工艺的职业生涯始于 1973 年，经历和见证着无菌工艺的变革，曾任PDA主席，并且经常就灭菌、无菌加工和工艺验证主题撰写文章。近期他发表文章，表示对隔离器的关注，认为目前对“完美”存在过度期待。他引用他朋友的话：“如果当年让我预测 45 年后无菌工艺会是什么样子，我肯定猜不到它会变成什么样子。”他认为尽管 FDA 公开表示其偏爱隔离技术而非性能较差的方法，但 EMA 却表现得更加”谨慎”。最近的附件 1 修订含糊不清，大量引用了不适合完全不同技术的洁净室实践。它对无菌方法的有意义改进的支持令人失望。下面是他在2016年发表的文章，目前看来依然觉得颇有感触。当隔离器被引入制药行业时，人们对此持怀疑态度。早期的设计外观相对粗糙，显然缺乏复杂性。经过几年的技术开发和成功的运营经验，隔离器似乎将改变全球无菌产品的生产方式。 我曾大胆预测，有人值守的洁净室将迅速消亡，因为高性能隔离器在操作和财务方面都将证明其优越性。人们希望隔离器成为制药行业实现更高水平的性能和产品安全所需的范式转变器。污染的彻底消除加上预期的低成本将创造一个操作天堂。在通往这一美好未来的过程中，隔离器设计发生了许多意想不到的变化，大大降低了预期的影响。本文将回顾 1995 年设想的未来愿景是如何被削弱的，并概述隔离器和屏障的当前实践的变化，这些变化将使该行业能够充分发挥隔离技术的潜力。隔离器与有人看管的无菌处理区之间的本质区别在于，操作环境中没有人员。在传统的无菌处理中，操作员被普遍认为是微生物污染的最大源头。首先，操作员身上/体内携带的微生物数量超过 10 14 CFU。其次，这些微生物必须以某种方式包含在他们的防护服材料中。第三，由于操作员的防护服材料和方法并不严格，因此操作员身上的微生物会不断散布到环境中。有人值守的无菌环境，尤其是处理暴露无菌物品的场所，经过专门设计，以解决与操作员在场相关的微生物污染威胁。用于控制有人值守环境的主要设计元素包括：
-
单向（层流）气流——提供清扫作用并避免空气在无菌材料上重新循环。
-
定义的空气速度（90 FPM ± 20%）——避免可能破坏所需单向流动的潜在空气湍流。
-
大量的空气置换——这是预期空气速度的结果。
-
监测压差——确保空气流向远离处理无菌材料的关键环境的方向。
-
环境净化——对设备和洁净室的非产品接触表面进行批量后和定期的净化。
上述设计特点和监控措施是使用人工无菌处理时预期规范的重要组成部分。这些设计组件都旨在减少来自操作人员的微生物和颗粒的不利影响，而操作人员是公认的主要污染源。然而，无菌隔离器是专门为将人员与暴露于无菌材料的环境隔离而设计的，因此，有必要质疑在没有无菌服人员的环境中，是否有必要采取针对无菌服人员的措施。与有人值守的无菌环境相比，该行业使用的第一批隔离器表现出了卓越的性能，通常它们缺少与那些有人值守的环境相关的两个主要设计组件：虽然早期隔离器缺乏上述的洁净室设计功能，但对其操作性能并没有产生不利影响。当时预计隔离器在无菌处理中的预期操作优势并不取决于基本设计的任何改进。安装的第一条基于隔离器的无菌灌装线的性能远远超过任何有人值守的洁净室，但它们并不包括任何有人值守的无菌灌装操作的配置！
隔离技术的承诺是实现卓越的无菌处理性能，而运营成本仅为传统人工操作的一小部分。这些早期隔离器系统的简单性还意味着易于制造、交货时间短、设施成本较低以及相对容易的资格/验证。隔离技术的未来似乎无限广阔。
遗憾的是，隔离器用于无菌处理的预期“天堂”从未完全实现。尽管有证据表明相对简单的隔离器设计能够实现出色的性能，但洁净室设计的一些特点开始出现在第二代隔离器中。人们错误地认为隔离器只不过是一个小型洁净室，需要洁净室设计的所有配置。单向气流是 ISO 5 级及更高级别的有人值守洁净室的要求，它通过最大限度地减少涡流的形成并将受污染的空气移至低壁回流，减少人员污染扩散到关键位置。即使在最好的洁净室中，单向流动模式也很少是绝对的。工艺设备的水平表面和穿着防护服的人员的存在破坏真正单向空气的东西。而使用隔离技术时，没有主要污染源，即人类操作员，可以大大减轻污染风险，而无需特定的空气方向。无菌测试隔离器（很少采用单向气流）和第一代隔离器相比含有单向气流的更复杂的隔离器设计，实际上表现出相似的环境性能。同时使用现代灌装和封盖设备时，设备操作和组件处理时产生的颗粒较少令人担忧，并且可以通过气流方向以外的方式轻松控制。这种认知错误的后果是多种多样的，因为它对隔离系统的设计产生了负面的连锁反应：将单向气流引入隔离技术看似简单，但却需要进行重大的物理改变，并带来不幸的不良后果。
-
隔离器 HVAC 系统变得更大、更复杂，以移动额外的空气 - 增加了初始和常规运营成本；制造、确效和验证工作也变得更加广泛。
-
由于整个系统尺寸较大，清洁工作受到限制——延长了净化和曝气循环时间，使扩展操作更加困难，并且增加了产品之间的转换时间。
-
添加单向流需要使用低位回风管道，以避免暴露的无菌材料水平出现湍流。如果不打开隔离器，这些位置很难清洁。
-
隔离器及其空气处理系统的尺寸增大后的尺寸，仅允许在最终使用场地进行最终安装，从而无需进行装运前的 FAT 测试，并且增加了整体设施的尺寸和成本。
-
由于隔离器内部的某些部分不再容易接近，因此在批次完成时需要打开隔离器进行清洁/转换。这导致转换和清洁时间增加，并限制了生产活动。
与上述单向流设计并行，通常要求在 HEPA 过滤器表面维持 90 FPM（0.45 米/秒）±20% 的空气流速。预期的准确性掩盖了其作为环境控制措施的任意性、模糊的起源和未知的效用。事实上，在此范围以上和以下的速度下，单向流仍是可能实现的。 隔离技术的主要优势之一是能够通过自动化方式对内部表面进行净化。这种做法取代了在有人值守的洁净室中普遍存在的手动净化程序，而且更有效，因为它几乎消除了执行过程中的人为错误或疏忽。自动化净化系统可以处理不易接近的表面和物体。鉴于大多数早期隔离器的封闭设计以及自动化功能的可用性，一些早期从业者试图“灭菌Sterilize ”而不是净化Decontamination它们。没有考虑到这种措施在有人值守的洁净室中永远不可能也没有必要成功使用。隔离器的封闭设计和可靠的抗菌处理方法的可用性可能鼓励了这种过度的做法。没有考虑这种程序的增加是否会在环境控制或患者安全方面提供可衡量的（或必要的）改进。人们总认为更多的处理比更少的处理更好。这种不必要的性能标准提高似乎是良性的，但却在验证过程执行和常规操作中引发了额外的复杂性。
-
为了实现“灭菌”，放置的生物指示剂的数量和每种生物指示剂的数量都增加了。生物指示剂数量的增加产生了最大的不利影响，因为阳性结果很大程度上与生物指示剂制备的困难有关。
-
由于生物指示剂数量增加，为消灭这些生物指示剂，净化保持时间也相应增加。
-
暴露时间的增加意味着暴露于该过程中的物品将会更多地暴露于主要的净化剂 - H 2 O 2。
-
由于某些材料对 H 2 O 2 的吸附增加，封闭空间内物品的暴露量增加会导致暴露后的曝气时间延长。
-
在某些情况下，由于反复长时间暴露于H2O2，隔离器结构中使用的聚合物材料的使用寿命会缩短。
-
由于大多数隔离器的主要目的是分离无菌操作，因此它们的设计通常不适合净化，导致净化周期过长。
在对隔离器进行净化处理时使用强效杀孢子剂，并在此过程中将其置于封闭状态，这引发了人们对系统完整性的担忧。泄漏测试的目的是确认在净化过程中，操作员最小程度的接触 H 2 O 2。在这里，一个看似有用的考虑也被推向了极端。泄漏测试最初是一种定性测试，但很快就变成了一种定量指标，而且越来越复杂，也越来越严格。虽然人们很容易承认无菌洁净室不断向周围环境泄漏空气，且穿着无菌工作服的人员是污染的“唯一”来源，但却在隔离器系统上将泄漏视为了问题。泄漏测试的徒劳性可能由 Staerk 和 Sigwarth 进行了最好地解答，他们评估了隔离器手套上的各种泄漏测试方法，并表明所有方法的检测水平都比典型的微生物高出几个数量级。（也可参考文章隔离器手套孔洞的影响研究）尽管如此，频繁进行手套泄漏测试是当今灌装隔离器的实际要求。这种基本上不必要的预防措施导致了以下不良后果：
-
为了消除哪怕是最小的泄漏，隔离系统的制造成本也增加了。
-
在初始确效和常规操作期间延长检查泄漏的时间，并在可能的情况下进行补救。
-
手套泄漏测试设备的购买、校准和维护成本增加。
-
戴着隔离器进行泄漏测试手套所花的操作运行之间的停机时间增加。
洁净室在持续泄漏的情况下仍能顺利运行，但这一点似乎从未得到充分考虑。事实上更重要的是应始终遵守隔离器内正确的无菌技术。这一措施足以在洁净室中保持无菌，因为在洁净室中，操作员通常会脱落比隔离器中可能存在的微生物多得多的微生物，而且他们的手套/工作服的完整性从未被认为是绝对的。20 世纪 80 年代初，作者接触了隔离器，并成为该技术的坚定支持者。我相信，将人员与关键无菌环境进行物理隔离将彻底改变无菌处理。通过消除无菌材料附近主要的活菌和非活菌污染源，将实现无与伦比的性能水平。当隔离器仍是新事物时，有无数的设计选择，隔离器系统的实施没有太大困难。随着洁净室相关问题被添加到隔离器设计中，实施开始放缓。我听到过这样的说法：“XYZ 花了 3 年多的时间来验证他们的灌装隔离器。是什么让你认为我们也能做到？”由于不必要地强加了洁净室概念，隔离器系统设计被过度规范，导致了令人惊讶的结果。一种性能较差的技术被吹捧为可接受的替代品。限制进入屏障系统 (RABS) 被引入，被认为是两全其美的。它们可以提供与隔离器类似的性能，同时具有洁净室的简单性。RABS 实际上是高度进化的洁净室设计，它依赖于一些与隔离器类似的设计元素，但消除了那些被认为特别具有挑战性的元素，例如单向气流、自动净化和泄漏测试。RABS 的倡导者通常受雇于经历过隔离器技术实施困难的公司，而其他人则是那些没有实际隔离器经验的人，他们被经常听到的隔离器“战争故事”所左右。RABS 缺乏单一的描述，安装的复杂程度各不相同，从与隔离器性能相似的配置到极其简易升级的设计，后者只不过就是在部分屏障上安装些手套而已。作为一名全职顾问，我参观过许多不同的无菌灌装设备。对于那些以最佳方式实施 RABS 的设备，我必须承认他们的熟练程度。对于那些运行性能较差的 RABS 系统的设备，我必须质疑其技术决策。如果在系统设计上没有极其谨慎，RABS 最终可能会令人失望。我观察到许多 RABS 设计仅比它们要取代的洁净室好一点点。这些公司投资的技术在做得不够完美的情况下，在无菌能力方面绝对排在第二位，这令人非常失望。经常被引用的格言是 KISS 原则，即“保持简单，傻瓜Keep it simple, stupid”。这也许是任何无菌处理中采用的最佳方法。无菌工艺中公认的弱点是来自操作人员的污染。防止人员意外污染的最简单方法是将操作员与关键区域隔离。早在 50 多年前 HEPA 过滤器出现之前，人们就认识到了这一点，当时手套箱用于手动灌装/组装无菌产品。这些系统运行时没有空气过滤、自动净化和方便跨隔离区转移材料的装置。尽管存在当今操作限制，但它们还是成功的，因为它们消除了靠近无菌材料和表面的主要污染源。它们不可能是洁净室（当时尚未发明），但这些手套箱是当时“最佳可用技术”。在考虑隔离器设计时，我们的行业必须仔细权衡是否将洁净室设计元素强加于其上。最早的无菌隔离器在操作上非常成功，与 1940 年的手套箱相比，与当代洁净室有更多共同之处。这些早期的隔离器在当今行业看来可能显得原始而简单，但它们的性能却非常出色，并导致了当今隔离器的出现。我经常遇到一些个人和公司，他们以“隔离器问题”为由，使用性能较差的系统。对他们来说，应该首先设计一个将操作员分开的隔离器系统，然后权衡是否增加洁净室设计功能，并理解增加功能会增加项目的复杂性、规模、成本和时间，但可能不会影响隔离器的性能。没有监管机构要求隔离器必须按照洁净室标准进行设计（笔者：很遗憾法规的认知也在博弈中变化），我们越是避免这种错误方向，就越容易实施全球公认的卓越隔离技术。
事实上，隔离技术只是无菌产品制造的下一步。未来还有更多的潜力——封闭系统、增加机器人技术、基于机器的系统而非环境系统等。
作者：Shengyi
来源：拾西
公众号日期：2024年12月1日
