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生物反应器的发展历程及相关法规要求(下)

发布日期:2024-08-15

Part2:生物反应器的相关法规

细胞培养主要是指体外条件下细胞的培养技术,即在无菌条件下,模拟体内生长环境继续在体外生长和增殖。细胞培养生物反应器主要用于例如蛋白质表达、基因工程和疫苗生产等生物制药领域,是生物制药设备上游细胞培养的关键装置。


GMP相关法规要求主要侧重于设备性能、精度、可靠性,以确保细胞培养过程中的产品质量、有效性。主要在以下几方面做出要求:


一、无菌要求

“设备的设计、选型、安装、改造和维护必须符合预定用途,应当尽可能降低产生污染、交叉污染、混淆和差错的风险,便于操作、清洁、维护,以及必要时进行的消毒或灭菌。”“如需对设备灭菌,还应当规定灭菌的具体方法。”“生产设备不得对药品质量产生任何不利影响。与药品直接接触的生产设备表面应当平整、光洁、易清洗或消毒、耐腐蚀,不得与药品发生化学反应、吸附药品或向药品中释放物质。”[1]


无菌一方面指培养环境的无菌化,另一方面是对设备的材料选用及表面处理,应符合GMP,ASME-BPE等要求,以及设计结构的卫生要求。细胞培养生物反应器及其配件、阀门、管路、过滤器等必须经过严格的灭菌处理,通常使用蒸汽灭菌法,在121℃高温高压下维持30分钟,以达到无菌环境。


设备材料应选用符合“易于清洁或消毒,耐腐蚀,化学变化或药物吸附”原理的材料,如动物细胞培养生物反应器罐体材料,接触料液部分由 SUS316L不锈钢制成,非接触料液部分由 SUS304不锈钢制成。并进行适当的表面处理,如不锈钢表面机械抛光 Ra≤0.6μm,再电解抛光达到 Ra≤0.4μm,确保与药物接触的部位光滑平整,无死角,易清洁,以减少污染风险。垫圈、密封圈和O形圈使用制药级聚合材料。


二、清洗要求

“设备的设计、选型、安装、改造和维护必须符合预定用途,应当尽可能降低产生污染、交叉污染、混淆和差错的风险,便于操作、清洁、维护。”[1]


设备的在线清洗(CIP, Clean-In-Place)或离线清洗(COP, Clean-Out-of-Place),应符合GMP要求,以确保设备的清洁度和产品的安全性。


2.1在线清洗(CIP)

系统设计与安装:CIP系统应设计为能够在不拆卸、不挪动设备和管道的情况下进行清洗。系统应包括清洗剂配方、自动控制和监控要求。清洗液和淋洗液的流速、温度、浓度等参数应能精确控制。


清洗程序:清洗程序应基于流体力学分析,确保清洗液能够充分覆盖和冲洗设备表面。清洗过程中,应监控清洗液的浊度、pH值、电导率等参数,以评估清洗效果。清洗程序应定期进行验证,确保清洗效果的一致性和稳定性。

清洗剂选择:清洗剂应选择适合设备材质、能有效去除残留物的清洗剂。清洗剂应不腐蚀设备,且易于从设备中清除。


清洗效果验证:清洗完成后,应对设备进行目视检查,确保无可见残留物。可进行微生物检测、残留物检测等,以验证清洗效果。


2.2离线清洗(COP)

设备拆卸与转移:对于难以在线清洗的设备部件或设备,应拆卸后转移到指定的清洁间进行清洗。拆卸和转移过程中,应防止设备受到污染或损坏。


清洗程序:清洗程序应详细记录,包括清洗剂的配制、清洗步骤、清洗时间等。清洗过程中,应使用适当的工具和方法,确保设备表面的残留物被彻底清除。


清洗剂选择、清洗效果验证,要求与在线清洗相同。



三、在线监测和控制

“应当按照操作规程和校准计划定期对生产和检验用衡器、量具、仪表、记录和控制设备以及仪器进行校准和检查,并保存相关记录。校准的量程范围应当涵盖实际生产和检验的使用范围。”[1]


生物反应器应具有在线监测和控制系统,对细胞培养过程中的关键参数进行实时监控和记录,如温度、pH值、溶氧等,确保培养条件的稳定。所用仪器仪表应具有校准证书,其精确度及准确性应符合设计要求,确保设备产生的数据应真实有效,所有记录有可追溯性。


四、验证

“企业的厂房、设施、设备和检验仪器应当经过确认,应当采用经过验证的生产工艺、操作规程和检验方法进行生产、操作和检验,并保持持续的验证状态。”[1]


设备验证工作应遵循ISPE设备验证V-模型理念进行,设备验证开始于设备选型,及用户需求说明,而安装确认、运行确认和性能确认则与相应的设计文件相对应。

生物反应器做为主要工艺设备,其确认或验证一般包括如下活动:URS、调试、确认、验证、校准、持续验证、再确认与再验证和验证交付等。


总之,细胞培养生物反应器从无菌、清洗、在线监测与控制、验证各方面都需严格按照相关法规,高标准、严要求地去执行,才能保证最终产品质量。


同腾新创自主研发的CEL-G® Culture Ad60系列及Ad600系列固定床生物反应器,可自主选择配置使用不锈钢生物反应器或一次性生物反应器(即将推出),可提供IQ、OQ服务,并协助进行PQ。针对不锈钢生物反应器,同腾新创还可提供灭菌验证服务、清洁验证指导服务。



参考文献

[1]《药品生产质量管理规范》(2010年修订)