虽然在微电子学、国防和其他高科技企业中均受到更广泛的应用,但洁净级别环境对于药品、生物制剂和医疗器械的生产是至关重要的。指导洁净室设计和认证的国际标准不是行业特定的,因为其实施遍布了广大范围的现代工业。
最早的洁净室建造于70多年前,多年来,美国联邦标准209(FS2009)(首次发布于1963年(1))被用于确认其稳定性。从这个最初的工作演化而来的各种方法和实践在今天依然被广泛使用。
不过,从那时起,洁净室设计、施工、调试和运行的原理已经成熟了。1999年,一项新的全球标准,国际标准组织(ISO)14644—《洁净室和相关控制环境》取代了FS209E,同时间保留了其原版的范围(2)。
有两个不同的活动对于理解洁净室标准及其使用是至关重要的,洁净级别和监测。这两个活动被广泛定义为如下内容:
• 洁净级别—“根据洁净室或洁净区规范而评估洁净程度的一种方法…应当用ISO级别的术语来表达洁净程度,这代表了单位空气体量内尘埃粒子的最大可容许浓度” (2)。
• 监测—“规定的、具有文件证据的计划,对加工和生产区域的常规尘埃粒子和微生物监测进行说明” (3)。
洁净级别与尘埃粒子有关,而监测则可能包括活菌和非活菌考虑因素。它有意避免了对内部所产生污染的任何考虑,因为那在设计方、建造方和洁净级别承包商的控制之外。在ISO14644中规定了取样位置的数目、取样位置的选择、取样设备和其他规范。洁净级别不考虑活菌污染,这理应由设施业主在厂房使用期间进行控制。许多这类控制发生在工艺层面。洁净室运行的相关方面在洁净室工程师、通风工程师、设施设计方、施工公司、认证公司的控制之外。
监测
监测提供关于工艺和操作工以及设施内其他工作人员所产生污染的信息。评估的手段按照洁净室使用的细节来调整。一个无菌环境所预期要达到的控制相较于物料尚未灭菌的环境要严格得多。
污染的存在受到许多因素影响:活动程度;清洁与灭活实践;更衣材质;人数;物料进入规程。因而,微生物总数和工艺所产生的非活菌尘埃粒子不直接与ISO等级相关。
监测应包括有限活动的各个区域(即对产品构成最小污染的那些),比如走廊和存储区,以确保其维持在预期状态。虽然这些区域可能会以“竣工”状态出现,但它们易受到同样的运行影响,正如设施其他部分一样。ISO 14644表明,可以在动态下进行洁净分级;不过,这仅限于非活菌尘埃粒子。健康护理行业常规会考虑使用期间所存在的尘埃粒子含量,所以ISO级别可用于标明在设备运行并且人员在场时的预期性能水平。不过,这必须被认定为监测,因为动态的控制措施将支配所观察的环境条件。
洁净级别还是监测?
建立任何类型的标准,最重要的原因可能是为了在组织之间和组织范围内关于标准所关注的体系促进沟通。具有洁净级别的环境,由于其复杂性以及严格而多样的性能预期,也不例外。下文概述了用于新洁净间的典型洁净级别和监测活动(4)。
业主. 使用洁净室的公司将确定设施所需要的环境性能,从而尽可能减少“运行”使用期间的污染可能性。这将考虑关于预期用途的监管期望。
设计方. 运行预期将被转化为合适的设计,同时考虑到预算、性能预期以及可能导致污染的内部活动。通常,预期设计所产生的系统在“竣工”状态下测试的时候会大大超出业主的运行预期。
对此有多重原因:
• 测量的不确定性
• 需要提供一定的置信余地以符合“动态”性能指标
• 需要适应在设施运行时的预期内部尘埃粒子产生情况。虽然在ISO 14644(2015)中没有对该尘埃粒子进行定义,但它体现了洁净室群体中的良好工程实践。(2).
建造方.建造方将把设计付诸实施,以满足业主的需求和设计方的愿景,然后负责清洁准备工作以供认证。
洁净级别承包商. 使用来自ISO 14644系列的规定方法,确认完工的设施达到“竣工”状态下的标准。这是一个正式的流程,具有文件证据的报告来对性能进行认证。在这个时候,设施被移交给业主。认证只考虑非活菌尘埃粒子,并且它包含“设施”的洁净分级。洁净级别的认证是定期重复实施的,并且在设施的任何修理或改造之后也要做。
业主. 业主进行最初的灭活把微生物减少到预期数量并在设施内开始运行。最初的各项活动通常是培训、工程和工艺模拟。业主使用这段时间来识别“最差情况”位置供“运行”状态下的(活菌和非活菌)监测。进入惯常使用后,公司用清洁和定期灭活来对设计进行维护,并定期对其进行监测。
监管方. 监管方根据法规标准来审查设施的性能,重点关注运行期间在发生物料灭活时的环境条件。
ISO 14644-1预期中明确不包含活菌尘埃粒子,但包含了大量其他限制(例如,温度、湿度和噪音水平)。ISO 14644标准系列规定了关于洁净室和相关控制环境级别的全面处理,并推进了关于其设计和运行的预期。因为这些标准不是行业特定的,因此已制定附加的预期来落实特殊需求。FDA的无菌工艺指南;欧洲药品管理局关于无菌制剂的附录1以及其他特定指南均增加了超越ISO 14644的要求来规定关于洁净室运行的环境条件(5,6)。
这些应当被理解为在环境被使用期间对环境的监测。虽然在这些文件中均用到“洁净级别”一词,把ISO 14644标准延伸到对活菌尘埃粒子的预期,但在这些文件中的预期数值是完全随心所欲的(参见表I)。在制药行业中所使用的ISO的5种环境包括:
• 没有人员进入的密闭隔离器
• 开放式隔离器
• 限制进入壁垒系统(RABS),用于高速分装
• 在有人员操作的分装室内的标称封闭单向气流罩
• 制剂区域内的局部单向气流罩(例如,位于灭菌前的洗涤、干燥和包装活动上方)。
在这些不同配置中所使用微生物控制措施的有效性差异很大,因此关于微生物总数不存在唯一的监管预期。
微生物洁净级别
根据ISO 14689(7)实行设施洁净级别计划是目前正在进行中的工作,而这需要制定具体的微生物数量。与这项工作有关的困难包括:缺乏校准标准;缺乏可校准设备;缺乏经过验证的取样方法以及应用场景的多样性。此外,其他限制因素表明了整个这项工作受到了误导:
• 环境监测样本仅仅是任何环境中空气或表面的一个极小的部分。
• 操作工和其他员工是微生物污染的首要来源,并且他们参与监测会扰乱各项结果。
• 基于培养基的取样有检测限度,该限度大大高于1个菌落形成单位,作为一项提供微生物证据的方法,严重限制其效用。
• 基于培养基的取样所回收的是实际存在的大约1%的微生物。
• 快速方法可以检测出存活的但不可培养的微生物,但并没有任何相应的手段来对其进行控制,增加了成本和困惑,却没增加价值。
在这一点上,此洁净级别规定什么数值并不明确。监测已是使用期间处理环境条件的一项普遍实践。此标准的采用是否有任何已确认的收益?因为这些原因,根据微生物总数来对洁净室进行分级是一项不必要的目标。简而言之,在洁净级别和监测之间有一个明确的区别。使用尘埃粒子计数的洁净级别重点关注在没有与微生物控制相关的复杂活动情况下洁净室的设计性能。监测则确认所有功能控制措施对环境的有效性。它纳入了微生物评估,因为那是健康护理产业中洁净室内的一项普遍关心的事。
混淆这些截然不同的活动可能会给专业人员产生一大堆问题。首先,在还没有建立微生物控制的情况下实行随心所欲的微生物预期对工作并不增加任何价值。此外,设施设计、清洁和灭活体系方面的变动以及使用方面和操作实践方面的重大变化使“微生物”洁净级别的施行显得完全不合适。
考虑到实践的多样性,用一刀切的方法来对实践和结果进行监测决不合适。最后,使用洁净级别的级别分类数值作为监测性能指标并没有把监测转化为洁净级别。它仅仅是建立了一个过程目标。理想情况下,这两项工作应当作为独立的活动来保持,通过用于记录各项结果的非活菌尘埃粒子监测数值来松散地对两者进行关联。
表 I: 洁净级别和监测的比较。HEPA是高效微粒空气过滤器,RODAC是复制微生物检测和计数 | ||||
洁净级别 | 监测 | |||
为何 | 对设施设计预期的确认 | 对运行实践的确认:(即清洁、灭活、更衣、人员活动) | ||
非活菌 | 活菌 | 非活菌 | 活菌 | |
何时 | 静态,使用前 |
在采用运行控制措施之前实施,不能获得有用数值 | 动态,活动期间 | |
何处 | 随机位置 | 最大风险的位置 | ||
对象 | 空气 | 空气 | 空气、表面、人员 | |
何人 | 认证公司 | 设施业主 | ||
已校准的装置 | 粒子计数器 | 粒子计数器 | 主动空气采样器和被动空气采样器、沉降碟、RODAC、棉签 | |
已校准的装置 | 是 | 是 | 否 | |
回收 | 完全计数 | 完全计数 | 漏掉大多数 | |
影响因素 | 设计、换气次数、HEPA覆盖量、回风位置 | 设计、换气次数、HEPA覆盖量、回风位置、清洁、更衣灭活规范、人员实践、设备、组件、规程 |