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
綜述重復(fù)使用過程中的潛在風(fēng)險和工藝驗證的案例研究，對此作更加翔實的說明。

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，例如：減少或控制生物負(fù)載和顆粒物時，過濾器既可以進行完整性試驗，也可以不進行完整性試驗，因為在此情況下，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，雖然經(jīng)過制造商細(xì)菌定量去除的驗證，可還是存在邊際風(fēng)險或者總體失效的風(fēng)險，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)時發(fā)生染菌所致風(fēng)險相比，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。

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。因為本文集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、沖洗、清洗、消毒或者再次滅菌；
僅在批次間進行沖洗；
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、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)險壓力是最小的，但是一個顯著的危險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。這種基于時間的細(xì)菌穿透，有時被稱之為“穿透生長”，已有報告在完整性良好的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，每個過程使用同一個過濾器，在較短的連續(xù)時段內(nèi)過濾，其結(jié)果將不會有什么不同。然而，在連續(xù)進行的批次間隙，如果過濾器處于不工作狀態(tài)加長，這種風(fēng)險發(fā)生的可能性就更大。因為過濾器上沒有額外損傷，過濾器完整性試驗無法評估基于時間的細(xì)菌穿透風(fēng)險。
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，但是基于時間的細(xì)菌穿透風(fēng)險仍在。這是因為即使在無營養(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)物依然會污染下游操作，這是另一種風(fēng)險。
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）可以將基于時間的細(xì)菌穿透風(fēng)險限制在一個單批次操作時段之外，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)過多次實驗室蒸汽滅菌循環(huán)，然后進行檢測。盡管這些測試表明了過濾器的耐受性，但不需要模擬在進行蒸汽滅菌之前，殘留產(chǎn)品或者清洗劑沒有充分洗脫時可能產(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)品說明而進行的受控的實驗室操作相比，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。盡管污染的風(fēng)險減少了，但是這類過濾器所面臨的潛在壓力和定期完整性試驗不能檢測到的過濾器破損的風(fēng)險更大了。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，還會使用強烈的清洗劑。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、累計接觸時間等的相容性。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)的案例研究中運用實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，一些濾膜可能會被破壞，通常在使用熱氣爐烘干時。過濾器中殘留的污染物、清潔溶劑或者殘渣在烘干的過程中可能會濃縮，進而對濾膜產(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行適當(dāng)?shù)尿炞C。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，包括過濾工藝危險程度進行說明。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，通常會在生物負(fù)載控制過濾器后接除菌級過濾器，并且有時是雙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)險之間進行平衡。
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)使用都會有風(fēng)險和危害，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。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)的每個設(shè)備必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計、構(gòu)建和驗證。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，要進行對經(jīng)驗證的過濾器進行完整性、無熱源、前批流體殘留物或副產(chǎn)物去除的測試。通過驗證試驗確立每個生產(chǎn)過程中重復(fù)使用過濾器的性能和時間限制。驗證過程應(yīng)該依照FDA有關(guān)無菌工藝的規(guī)定進行，其中在確定過濾器重復(fù)使用限制時，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，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)險和工藝驗證的案例研究將在下期中詳細(xì)說明。