制药行业无菌区域洁净室确认指南 | 完整指南

在制药生产设施中，生产无菌制剂需要最严格的环境控制措施。以下类型的产品必须在污染风险较低的环境中制造：注射药物、用于眼部的药物以及无菌粉末制剂。如果这些产品中含有哪怕极少量的颗粒或细菌，都可能影响产品质量，甚至对患者造成安全隐患。

为了确保无菌生产的合规性，无菌生产车间必须经过确认（qualification）。无菌区域的确认向监管机构证明，该车间及其支持系统能够按照相关规范的要求正常运行。在监管机构看来，车间确认是药品生产质量管理规范（GMP）中的关键组成部分。

什么是无菌区域确认（Sterile Area Qualification, SQ）？

无菌区域确认（Sterile Area Qualification, SAQ）是指对洁净室环境进行验证的过程，以确保其能够按照预期运行，并且在整个生产过程中始终保持适当的清洁度水平。该过程包括对以下方面的评估：

空气质量
暖通空调（HVAC）系统的运行性能
房间之间的压差
房间内的气流模式
洁净室内的温度和相对湿度
微生物和颗粒物控制/监测

上述措施的实施最终目的是为了确保经过验证的无菌室能够持续满足无菌生产的要求，从而增强我们的信心。

洁净室确认的重要性

洁净室是专门为减少来自物理或化学来源的污染而设计的。如果在开始无菌生产过程之前，洁净室没有经过适当的确认（qualification），那么制造商就无法确保该洁净室能够充分支持其产品的灭菌过程。进行确认（qualification）可以帮助解决这一问题。

确保所生产制剂的无菌性。
更可靠地控制洁净室环境。
证明符合相关法规要求。
**将污染风险降至最低**
为确保无菌生产工艺的持续成功运行，提供必要的支持。

经过适当确认的无菌室由于污染导致产品不合格的风险较低，并且几乎不可能违反相关法规要求。

洁净室等级

无菌制造区域所需的清洁度水平是定义和分类这些区域是否达到无菌标准的关键。以下是用于划分不同制造环境的常见分类标准：
1级
2. B级
3. C级
4. D级
A级区域是洁净室环境中清洁度最高的级别，属于无菌区域。

将特定生产环境分类为这四种类型之一的依据是：
空气中颗粒物（污染）水平
- 微生物限度

无菌区域的组成部分

无菌环境的构成包括多种用于实现和维持洁净室条件的系统。无菌生产设施的主要组成部分包括以下几部分：

集成暖通空调系统
高效颗粒空气过滤器（HEPA Filters）
层流空气系统
洁净室墙壁和天花板
**传递窗和气锁**
环境监测系统

如果上述任何系统出现故障，那么整个洁净室的完整性就会受到威胁。

洁净室确认的阶段

洁净室的确认（qualification）步骤遵循全生命周期管理的方法。

设计确认（Design Qualification, DQ）

设计确认将确保洁净室的设计符合用户需求和法规要求。审查应包括：

暖通空调（HVAC）设计
物料流动
人员流动
空气分类
压力级联系统

如果设计从一开始就能将污染风险降到最低，那么这个设计就是合理的（即设计是正确的）。

安装确认（IQ）

安装确认（Installation Qualification, IQ）将确保所有系统和设备均按照批准的规格进行安装。安装确认活动应包括但不限于以下内容：

HEPA过滤器安装确认
设备标识验证
公用系统验证
仪器校准检查

所有安装工作必须符合已批准的工程图纸和规格要求。

3. 运行确认（OQ）

操作确认（OQ）将验证洁净室系统在规定的操作条件下是否能够按预期运行。操作确认的内容将包括：

检测气流速度
压差
温度和湿度
报警系统启动
每小时换气次数

这将验证操作控制措施是否处于正常运行状态。

4. 性能确认（Performance Qualification, PQ）

性能确认将通过在静止状态和运行状态下进行测试，来证明洁净室在日常操作中的有效性，从而验证洁净室在实际生产活动期间始终符合相关标准。

在洁净室确认过程中进行的测试

无菌区域的确认和暖通空调（HVAC）系统的确认是两回事，但大部分测试是相同的，因为暖通空调系统的确认是通过其性能来评估的，而这性能直接关系到该区域的质量。暖通空调系统的确认文件和无菌区域的确认文件应该分别编制。

无菌区域可以通过执行以下测试来进行确认：

空气供应能力

该测试的目的是验证空气系统是否处于平衡状态，并能够按照设计要求提供足够的空气流量，以确保指定区域内达到规定的空气交换率（NLT 20）。空气容量的验证将通过以下程序进行：
测量供应管道和回流管道中的气流。
- 空气体积需满足设计要求。

2. 空气流速/均匀性

该测试的目的是验证空气系统是否处于平衡状态，并能够提供足够的空气流量，以确保在HEPA终端过滤模块下游维持最低的截面风速。同时，该测试还用于检测空气在遇到障碍物之前的风速情况，以及确认空气在到达障碍物或距离地面一米高的表面时的水平/垂直风速分量。风速及均匀性的检测将按照以下程序进行：
使用经过校准的风速计测量过滤器表面的风速。
在多个位置进行测量，以确保每0.37米范围内都能获得一个准确的测量结果。² 过滤面积。
- 要使LAF（层流）气流的均匀性达到0.45米/秒 ± 20%的标准。
- 对于其他过滤器，需要检查其气流情况，确保气流不超过过滤器的额定值，并且气流的均匀性也不得超出设计规格。

3. 换气次数（指每小时室内空气更新的次数）

关于每小时换气次数的最低GMP要求，并没有明确规定。空间内的空气流动应确保能够提供所需的冷却、加热、相对湿度、压力控制、颗粒物控制以及从异常状态（如泄漏或粉尘排放）中恢复所需的时间。这些因素通常决定了换气率应在4到20次/小时之间。不过，也有成功应用更高换气率的情况。在暖通空调（HVAC）设施的确认过程中，通过确保足够的新鲜空气量（按照设计要求）就可以证明其符合要求。

在质量控制（QC）部门的微生物检测区域，必须保持至少20次空气交换，并确保该区域与相邻区域之间的压力差为15帕斯卡（Pascal）。

4. 气流模式

为了确定气流与机械设备之间的相互作用，在由单向气流保护的洁净区域内，需要对无菌区域的洁净空气系统进行测试。该测试旨在确定静止测试阶段（Rest Test Phase）的气流模式，以检查从洁净区域流向非洁净区域的气流方向。测试应通过以下方式验证：
使用防静电工作服或四氯化钛棒，在房间内的多个位置观察空气流动模式。
工作服应从“洁净”区域快速、顺畅地流向“非洁净”区域。
为了检测单向气流区域（如取样间、分装间）以及微生物区域内的层流状态下，由湍流涡旋引起的干扰。
- 该测试用于确认关键区域内不存在死区（即没有空气或其他不纯物质滞留的区域）。

5. HEPA过滤器完整性测试

设施内安装的所有HEPA过滤器将在静止阶段（At-Rest Phase）进行过滤器完整性测试和泄漏测试。测试过程中，会使用PAO（聚α-烯烃）气溶胶通过通往HEPA过滤器的供气管道进行检测。这些测试旨在验证过滤器的完整性和是否存在泄漏。
使用光度计对样品流进行检测，并设置仪器以适应这种检测需求。
线性读数：100% 偏移
对数读数：1 x 10⁴
- 使用光度计检查过滤器表面和密封件是否存在泄漏。
线性；< 0.01%
对数：一次除法

或者；或者选择
使用颗粒计数器测量送入高效颗粒空气过滤器（HEPA filter）的“正常”上游颗粒物浓度。
使用粒子计数器扫描过滤器的表面和密封处，以进行泄漏测试。
- >10^-4 “of upstream”可以翻译为“上游的”或“上游相关的”。这个短语通常用于描述与生产过程或供应链中较早阶段相关的事物或活动。例如，在制药行业中，它可能指的是“上游原料”或“上游生产环节”。
过滤器上使用密封剂修复的区域不应超过3%。

6. 加压测试

对于质量控制（QC）区域的相对压强，没有具体的量化（数值）要求。不同区域之间的气流速度和方向应当足够，以减少空气中的颗粒物或蒸汽污染物的逆流，尤其是在存在空气交叉污染风险的情况下。

通常情况下，应设置适当的压力差以防止空气中的颗粒物和蒸汽从开放的3级防护处理区域传播到另一个不相容的3级防护区域。相反，也需要设置压力差来阻止空气中的颗粒物从室外、天花板上方、机械设备区域或类似空间，以及从1级防护区域传播到3级防护处理区域。气锁或缓冲区被用来将生产区域与相邻的公共走廊/暂存区、非机密区域隔开。

为了提供保护，在门关闭时，房间内的压力必须明确为正压或负压。如果一次只有一扇门打开，气锁或缓冲区可以提供额外的保护。加压气锁的相对压力可以是正压或负压，具体取决于哪种情况更合适。

在 HVAC 系统的运行过程中，必须证明由灰尘收集系统、真空系统或工艺系统引起的空气流量变化及其对空间加压的影响。

在实施空气平衡之前，应对房间进行检测，以确认是否存在明显的泄漏以及建筑结构的完整性。泄漏可能会对房间的空气平衡状况产生显著影响，同时也会影响颗粒物进入或离开该空间的能力。

单向气流

将展示单向气流（在适用的情况下），以检查由于气流湍流导致的系统层流性（如分装间、取样间）是否受到干扰。单向气流将通过以下测试来验证：
- 操作无菌区域的暖通空调（HVAC）系统，并在选定的位置将烟雾释放到单向气流中。
测量烟雾流在距离流动路径90厘米范围内偏离垂直或水平方向的偏差。
- 为了证明并联气流的偏差不应超过14º。

8. 颗粒计数

对于OSD设施（如无菌生产工艺设施），并没有像无菌生产工艺那样的颗粒物分类要求。

交叉污染可能来源于 OSD 设施的内部环境以及外部。在所有空气处理系统中，都应评估过滤系统的性能，以确保其能够有效阻挡室外颗粒物。

HVAC系统被设计为满足“静态或建成状态”下的D级要求，并将在系统确认活动中进行验证。选择合适的颗粒计数器，将其设置为空气流量为每分钟1立方英尺的参数，在房间内至少10个具有代表性的位置进行颗粒计数。每个位置的计数时间应为1分钟，计数高度为距地面3英尺。这些位置应包括人员流动频繁的中心区域。记录每个指定位置上直径大于或等于0.5微米的颗粒数量以及直径大于或等于5微米的颗粒数量。

9. 温度

室温可能是开放式和封闭式操作中的关键参数。大多数产品、材料和工艺都能承受较宽的温度范围。然而，随着暴露时间的延长，这个温度范围的宽容度会降低。例如，在常规取样过程中，大型处理容器内的内容物通常不会发生明显的温度变化。但如果产品或材料被储存或暴露在非温度控制的环境中（比如在非温度控制的搅拌机中）较长时间，就可能会产生显著的影响。

在温度控制方面，需要考虑人员因素：美国药典（USP）对成品储存的温度允许范围是59°F至86°F（15°C至30°C），通常的控制室温度（CRT）工作环境为68°F至77°F（20°C至25°C），平均动态温度（MRT）不得超过77°F（25°C）。现有的暖通空调（HVAC）系统设计为将所有关键区域的温度维持在24°C±2°C范围内，包括生产区、仓库和质量控制部门。

**温度规格中的工艺相关考虑：** 在某些区域，由于存在产生热量的设备，温度控制的有效性将在确认（qualification）过程中通过符合设计标准来验证。对于某些产品，需要在生产过程中维持并证明温度在18°C ± 2°C的范围内。在这种情况下，将进行实际的产品温度监测（在需要时），而不是仅监测室温。

**温度规格中的充分考虑：** 当从关键区域排出大量空气时，需要向工艺区域内引入大量补充空气以替代这些空气。这些补充空气在引入工艺区域之前必须经过处理（如净化或调节）。

在温度规格的设定中，需要考虑气流模式：在混合气流的关键区域，可能会形成空气滞留的死角。如果空气进出口之间的距离不当，可能会导致温度梯度超过规定范围。为了达到规定的分区温度要求，必须确保调节后的空气与循环空气充分混合，并且气流模式能够有效运行。

10. 回收率测试

为了确定系统在合理的时间范围内从内部污染中恢复的能力，将通过以下测试来验证系统的恢复能力：
测量室内空气回风口处的颗粒数，并确定“静止状态”下的颗粒水平。
在房间的空气入口处产生烟雾，直到出口处的颗粒计数达到较高且稳定的水平后，再关闭烟雾发生器。
每分钟记录颗粒计数，直到计数值恢复到“稳定”水平。
- 恢复时间应约为15-20分钟（欧盟GMP指南附录1）。

11. 微生物计数

根据取样计划，将在一年的常规生产期间进行检测。取样工作将按照无菌区域验证方案中规定的程序进行。环境监测的检测方案将在验证方案中明确。在整个性能确认期间，将定期召开项目团队会议来讨论检测结果。如果在操作确认阶段出现任何故障，将额外取样以确定污染的原因和程度，并针对具体情况采取纠正措施。

根据微生物实验室的微生物评估标准操作规程以及生产区域的微生物评估规程，将对设施中的关键区域进行微生物检测。

空气活性采样：按照无菌区域 HVAC 系统验证方案中描述的程序进行活性采样。在方案中明确采样位置后，从每个位置采集至少 1 立方米的空气样本。每立方米空气中的平均活菌计数应符合验证方案中规定的警戒限和行动限。培养基将在规定的温度下培养所需的时间，以评估细菌和真菌的存在情况。需要进行阳性对照和阴性对照测试，以确保采样和检测程序的正确执行。

空气被动采样：按照《HVAC系统验证方案》中描述的程序进行被动采样。将90毫米的沉降平板放置在指定位置进行4小时的采样。4小时内每个平板上的平均总活菌计数应符合验证方案中规定的警戒和行动水平。

表面采样：将使用拭子或接触板进行表面采样，从大约25平方厘米的范围内收集微生物污染样本。² 在无菌区域的 HVAC 系统验证方案中，这些微生物从多个指定位置被检测到。平均总活菌数应符合无菌区域验证方案中规定的警戒限和行动限要求。

12. 相对湿度

房间内的相对湿度（RH）可能会影响那些对空气中的水分敏感的暴露产品或材料。对于水基产品来说，相对湿度的影响通常可以忽略不计。然而，液体产品长时间处于低湿度环境中可能会失去水分。无菌区域的暖通空调（HVAC）系统被设计为将湿度控制在55%以下。在任何产品直接接触的环境中，湿度都应保持在55%以下。

将采用冷却盘管式除湿设备来维持目标区域的湿度。通过设置排水盘和管道，确保空气处理单元（AHU）内的冷凝水能够及时排出，避免水分积聚。

根据无菌区域的验证方案，将使用经过校准的湿度计在不同位置（包括分类区域和非分类区域）检测相对湿度。湿度值不得超过无菌区域验证方案中规定的警戒限和行动限。

13. 噪音水平

由于设备（如高静压排风扇、真空泵、离心泵等）的运行，设施内可能存在较高的噪音水平。根据OSHA的规定，当员工暴露在噪音环境中的时间加权平均声级超过85分贝时，必须实施听力保护计划。暖通空调（HVAC）系统的设计要求其在正常运行期间在关键区域的噪音水平不得超过70分贝。

噪声水平将通过使用经过校准的八度带分析仪或其他类似设备进行检测，并在指定位置测量噪声值，以确保噪声水平符合无菌区域验证协议中规定的限值。

14. 振动

该设施的暖通空调（HVAC）系统在设计上旨在在全负荷运行期间产生最小的振动。将通过使用校准过的加速度计或其他类似设备来检测HVAC系统产生的振动水平，并在指定位置测量振动值，以确保振动水平符合验证方案中规定的限值。

无菌区域确认程序

确认过程采用系统化的方法，具体包括以下步骤：

步骤1：制定确认方案（Qualification Protocol）

确认方案规定了：
(a) 确认的范围
(b) 测试方法
(c) 接受标准
(d) 被分配的职责

步骤2：在确认（Qualification）之前审查设计文件。

在进行确认测试之前，请先查阅设施的工程图纸和暖通空调（HVAC）设计方案。

步骤3：确认设备安装正确

确认所有仪器、设备和过滤器都已正确安装完毕。

步骤4：进行操作验证（Operational Testing）

在实际运行条件下测试暖通空调（HVAC）和环境控制系统。

步骤5：进行性能测试。

通过测定颗粒数量、进行微生物监测、烟雾试验以及回收率测试来开展性能评估。

步骤6：将结果与验收标准进行比较。

所有结果都应与预先设定的限值进行比较，以便及时发现并处理任何偏差。

步骤7：记录并报告确认结果

将所有确认测试的活动和结果记录在确认报告中。

验收标准

验收标准基于洁净室等级以及相关监管机构的要求。以下是一些常用的标准和分类：

颗粒计数限制
微生物限度
差压范围
气流速度范围

在开始测试之前，所有这些内容都需要被明确界定或定义清楚。

无菌区域的重新确认

无菌区域必须定期进行重新确认，以确保持续符合法规要求。重新确认的原因可能包括：

暖通空调（HVAC）系统的改造
更换为高效颗粒空气过滤器（HEPA filters）。
设施的变更
环境监测的多次失败

重新确认（Requalification）也可以按照预定的时间间隔进行。

洁净室确认中常见的问题

由于多种不同的原因，组织在完成洁净室的确认（qualification）过程中可能会遇到困难。常见的问题包括：

HEPA过滤器泄漏
气流湍流
压力不稳定
颗粒计数过高
微生物监测结果不一致

适当的维护和监控对于减少这些问题至关重要。

无菌区域确认最佳实践

以下是无菌区域确认（qualification）过程中推荐的最佳实践：

**使用合格的人员进行检测。**
进行持续的环境监测。
维护暖通空调（HVAC）设备
进行常规的烟雾研究
执行适当的更衣规范。

这些最佳实践将有助于确保洁净室能够持续按照设计要求进行运行。

环境监测的作用

环境监测的功能是持续评估洁净室内的环境条件，并为洁净室的认证提供支持。环境监测通常包括以下要素：
空气中的颗粒物
- 微生物污染
- 表面的清洁度
及时监测环境条件及数据变化趋势，有助于及早发现潜在的污染问题及发展趋势。

法规要求

监管机构要求无菌生产设施必须满足以下要求：
- 设计得当
经过确认并受到监控的
保持在经过验证的状态中。
- 必须有完整的记录和文件支持。
未能维持符合要求的洁净室环境可能会导致严重的监管处罚。

无菌区域的确认（qualification）是制药生产过程中最为重要的环节之一。这一过程旨在评估洁净室的环境性能，确保其能够持续提供适合无菌操作的条件，并通过系统的确认、检测和监控来最大限度地降低污染风险，从而保证产品的无菌性。

通过遵守所有监管要求、执行必要的确认程序，并持续监控无菌生产过程，组织能够满足合规性要求，确保产品质量并保障患者安全。在无菌生产中，洁净室确认不仅是一项重要的监管要求，更是控制污染的关键要素。

关于洁净室确认的常见问题解答（FAQs）

Q1. 什么是无菌区域的确认（Sterile Area Qualification）？

**答案：** 验证洁净室是否满足生产无菌产品所需标准的流程被称为“无菌区域确认”（Sterile Area Qualification）。这一过程本质上是为了确认洁净室的设计、建造和设备配置是否合理，以及其是否具备生产无菌产品的能力。

Q2. 为什么洁净室确认（cleanroom qualification）很重要？

答案：对洁净室进行确认（qualification）的目的是确保没有污染物进入该区域，从而不会影响产品的无菌性；同时确保生产无菌产品的洁净室设施符合所有相关的政府法规要求。

Q3. 什么是确认（qualification）的各个阶段？

答案：确认过程包括四个不同的阶段：（1）设计确认（DQ），（2）安装确认（IQ），（3）运行确认（OQ）和（4）性能确认（PQ）。

Q4. 什么是烟雾研究（Smoke Study）？

答案：洁净室内的气流模式/方向是通过一种称为“烟雾研究”（smoke study）的气流分析方法进行视觉监测的。

Q5. 什么是HEPA过滤器的完整性测试？

答案：HEPA过滤器完整性测试可以检测泄漏情况，确保过滤器正常工作。

Q6. 无菌室应该多久重新进行一次确认（qualification）？

回答：洁净室通常每年进行一次确认（requalification）；但是，当洁净室本身发生重大改动或暖通空调（HVAC）系统发生变化时，也需要重新进行确认。

Q7. What parameters are monitored during the qualification process?

答案：洁净室的合格性是通过监测以下参数来确定的：颗粒数、气流、压差、温度、相对湿度以及微生物污染情况。

Q8. What are the regulatory requirements for the qualification of sterile areas?

监管机构要求在符合要求的无菌生产区域内，看到相应的确认（如安装确认、运行确认、性能确认）、监控记录以及符合药品生产质量管理规范（GMP）的证据。