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标题:【转帖】【分享帖】制药技术精华帖汇总(二)

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制粒技术



制粒必读(详细的制粒技术及经验)​


一、制粒技术概念​
   制粒(granulation)技术:是把粉末、熔融液、水溶液等状态的物料加工制成一定形状与大小的粒状物的技术。​
   制粒的目的:①改善流动性,便于分装、压片;②防止各成分因粒度密度差异出现离析现象;③防止粉尘飞扬及器壁上的粘附;④调整堆密度,改善溶解性能;⑤改善片剂生产中压力传递的均匀性;⑥便于服用,方便携带,提高商品价值。​


   制粒方法:湿法制粒、干法制粒、一步制粒、喷雾制粒,其中湿法制粒应用最多。​


   制粒技术的应用:在固体制剂,特别在颗粒剂、片剂中应用最为广泛。​


二、制粒方法​


(一)、湿法制粒​
   湿法制粒:在药物粉末中加入粘合剂或润湿剂先制成软材,过筛而制成湿颗粒,湿颗粒干燥后再经过整粒而得。湿法制成的颗粒具用表面改性较好、外形美观、耐磨性较强、压缩成形性好等优点,在医药工业中应用最为广泛。​
   湿法制粒机理:首先是粘合剂中的液体将药物粉末表面润湿,使粉粒间产生粘着力,然后在液体架桥与外加机械力的作用下制成一定形状和大小的颗粒,经干燥后最终以固体桥的形式固结。​
   湿法制粒主要包括制软材、制湿颗粒、湿颗粒干燥及整粒等过程。​
   1、制软材:将按处方称量好的原辅料细粉混匀,加入适量的润湿剂或粘合剂混匀即成软材。​
   制软材应注意的问题​
   (1)粘合剂的种类与用量要根据物料的性质而定;​
   (2)加入粘合剂的浓度与搅拌时间,要根椐不同品种灵活掌握;​
   (3)软材质量。由于原辅料的差异,很难定出统一标准,一般凭经验掌握,用手捏紧能成团块,手指轻压又能散裂得开。​
   (4)湿搅时间的长短对颗粒的软材有很大关系,湿混合时间越长,则粘性越大,制成的颗粒就越硬。​
   2、制湿颗粒:使软材通过筛网而成颗 粒。颗粒由筛孔落下如成长条状时,表明软材过湿,湿合剂或润湿剂过多。相反若软材通过筛孔后呈粉状,表明软材过干,应适当调整。​
             常用设备:摇摆式颗粒机、高速搅拌制粒机​
   筛网:有尼龙丝、镀锌铁丝、不锈钢、板块四种筛网。​
   3、湿颗粒干燥:过筛制得的湿颗粒应立即干燥,以免结块或受压变形(可采用不锈钢盘将制好的湿颗粒摊开放置并不时翻动以解决湿颗粒存放结块及变形问题)。​
   干燥温度:由原料必性质而定,一般为50-60℃;一些对湿、热稳定的药物,干燥温度可适当增高到80-100℃。​
   干燥程度:通过测定含水量进行控制。颗粒剂要求颗粒的含水量不得超过2%;片剂颗粒根据每一个具体品种的不同而保留适当的水分,一般为3%左右。​
   干燥设备:常用的有箱式(如烘房、烘箱)干燥、沸腾干燥、微波干燥或远红外干燥等加热干燥设备。​
   4、整粒:湿颗粒干燥后需过筛整粒以将结成块的粒破碎开,以达到颗粒剂的粒度要求或片剂的压片要求。​
           ​
  (1)颗粒剂:可用比制湿颗粒所用筛网目数小且在10目(1号筛)以内的筛网,把不能通过筛孔的部分进行适当解碎,然后再按照粒度要求,按粒度规格的下限,过60目或80目(5号筛),进行分级,取10-80目之间的颗粒;​
  (2)片剂:颗粒可用比制湿颗粒所用筛网目数大的筛网。​
   5、空白颗粒法:对湿、热不稳定而剂量又较小的药物,可将辅粒以及其它对湿热稳定的药物先用湿法制粒,干燥并整粒后,再将不耐湿热的药物与颗粒混合均匀。将仅用辅粒制成干颗粒,再将药物与颗粒混合后(压片或分装)的方法称为空白颗粒法。​
(二)、一步制粒​
   一步制粒:将原辅料混合,喷加粘合剂搅拌,使粘合剂呈雾状与原辅料相遇使之成粒,同时进行干燥等操作步骤连在一起在一台设备中完成故称一步制粒法,又称流化喷雾制粒。​
   特点:在一台设备内进行混合、制粒、干燥,还可包衣,操作简单、节约时间、劳动强度低,制得的颗粒粒密度小、粒度均匀,流动性、压缩成形性好,但颗粒强度小。​
(三)、喷雾制粒法​
   喷雾制粒:将原、辅料与粘合剂混合,不断搅拌制成含固体量约为50%-60%的药物溶液或混悬液,再用泵通过高压喷雾器喷雾于干燥室内的热气流中,使水分迅速蒸发以直接制成球形干燥细颗粒的方法。​
   特点:由液体直接得到固体粉状颗粒,雾滴比表面积大,热风温度高,干燥速度非常快,物粒的受热时间极短,干燥物料的温度相对较低,适合于热敏性物料的处理。​
   缺点:设备费用高、能量消耗大、操作费用高。​
   近年来在抗生素粉针的生产、微型胶囊的制备、固体分散体的研究以及中药提取液的干燥中都利用了喷雾干燥制粒技术。​
(四)、干法制粒​
   干法制粒:将药物粉末(必要时加入稀释剂等)混匀后,用适宜的设备直接压成块,再破碎成所需大小颗粒的方法。该法靠压缩力的作用使粒子间产生结合力。可分为重压法和滚压法。​
   重压法:又称大片法,系将固体粉末先在重型压片机上压成直径为20-25mm的胚片,再破碎成所需大小的颗粒。​
   滚压法:系利用滚压机将药物粉末滚压成片状物,通过颗粒机破碎成一定大小的颗粒。​
   干法制粒特点:常用于热敏性物料、遇水不稳定的药物及压缩易成形的药物,方法简单、省工省时。但应注意压缩可能引起的晶型转变及活性降低等。​
(五)、中药制颗粒​
   中药制颗粒:一般多用湿法制粒​
   1、药材细粉制粒:当配方的剂量不大时,可将药材磨成100目以上的细粉末,加入适宜的润湿剂或粘合剂制软材,过筛制粒。​
   2、药材稠浸膏与药材细粉末混合制粒:将部分药材制成稠浸膏,另一部分药材磨成细粉末,两者混合制成软材,过筛制粒并干燥。本法可用药材的稠膏代替粘合剂,有利于减少片积体积,应用较多。如仅用稠膏为粘合剂时其粘结力不足时,可加入其它粘合剂。        ​
   3、干浸膏制粒:将配方中的药材(除含挥发性成分的药材外)均经提取并制成干浸膏。将干浸膏碾碎成颗粒;或将干浸膏磨成细粉末后再加入适宜的润湿剂(如适宜浓度的乙醇)制成软材后,制成颗粒。​
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三、影响湿法制粒的因素​
   1、原辅料性质​
  (1)粉末细、质地疏松,干燥及粘性较差,在水中溶解度小;选用粘性较强的粘合剂,且粘合剂的用量要多些。​
  (2)在水中溶解度大,原辅料本身粘性较强;选用润湿剂或粘性较小的粘合剂,且粘合剂的用量相对要少些。​
  (3)对湿敏感,易水解;不能选用水作为粘合剂的溶剂,选用无水乙醇或其它有机溶媒作粘合剂的溶剂。​
  (4)对热敏感,易分解;尽量不选用水作为粘合剂的溶剂,选用一定溶度的乙醇作粘合剂的溶剂,以减少颗粒干燥的时间和降低干燥温度。​
  (5)对湿、热稳定;选用成本较低的水作为粘合剂的溶剂。​
   2、润湿剂和粘合剂​
   润湿剂(moistening agents):使物料润湿以产生足够强度的粘性以利于制成颗粒的液体。润湿剂本身无粘性或粘性不强,但可润湿物料并诱发物料本身的粘性,使之能聚结成软材并制成颗粒。如:蒸馏水、乙醇。​
   粘合剂(adhesives):能使无粘性或粘性较小的物料聚集粘结成颗粒或压缩成型的具粘性的固体粉末或粘稠液体。如聚维酮(PVP)、羟丙甲纤维素(HPMC)、羧甲纤维素钠(CMC-Na)、糖浆等。​
  (1)种类​
   ①蒸馏水:水本身无粘性,当物料中含有遇水能产生粘性的成分时,用蒸馏水润湿即可诱发其粘性而制成适宜的颗粒。但用水作润湿剂时,由于物料往往对水的吸收较快,较易发生湿润不均匀的现象,且干燥温度较高,故不耐热、遇水易变质或易溶于水的药物不宜采用。最好采用低浓度的淀粉或乙醇代替,以克服上述不足。​
   ②乙醇:凡药物本身有粘性,但遇水能引起变质或润湿后粘性过强以致制粒困难,湿度不均、使干燥困难或制成的颗粒干后变硬,以及其压制的片剂不易崩解等,可选用适宜浓度的乙醇作润湿剂。乙醇浓度视药物的性质和环境温度而定,一般为30%-70%或更浓。且随着乙醇浓度的增大,湿润后所产生的粘性降低,从一定程度上说,乙醇是一种分散剂,降低颗粒之间的粘性,使粘性过强的物料容易成粒。中药浸膏片常用乙醇做湿润剂,但应注意迅速操作,以免乙醇挥发而产生强粘性的团块。​
   ③聚维酮(PVP):白色或乳白色粉末,无毒,熔点较高,对热稳定(150℃变色),化学性质稳定,能溶于水和乙醇成为粘稠胶状液体,为良好的粘合剂。​
   • PVP有不同规格型号,常用PVPK30作粘合剂。​
   • PVP水溶液、醇溶液或固体粉末都可应用。​
   • PVP干粉还可用作直接压片的干燥粘合剂。​
   • PVP3%-15%(常用3~5%)的乙醇溶液常用于对水敏感的药物制粒,制成的颗粒可压性好。可用于那些可压性很差的药物,但应注意:这些粘合剂粘性很大,制成的片剂较硬,稍稍过量就会造成片剂的崩解超限。​
   • PVP也是咀嚼片的优良粘合剂。​
   • PVPK30在阿奇霉素颗粒剂中用作制粒的粘合剂,其浓度为5%。​
   ④羟丙甲纤维素(hydroxypropylmethyl cellulose,HPMC)​
   为白色粉末,无臭无味,对光、热、湿均有相当的稳定性,是一种最为常用的薄膜衣材料,能溶于水及部分极性有机溶剂,在冷水中能溶胀形成粘性溶液。不溶于乙醇、乙醚和氯仿,但溶于10%~80%的乙醇溶液或甲醇与二氯甲烷的混合液。​
   •制备HPMC水溶液时,最好先将HPMC加入到总体积1/5~1/3的热水(80 ℃ ~90 ℃)中,充分分散与水化,然后在冷却条件下,不断搅拌,加冷水至总体积。​
   •HPMC作为粘合剂,常用浓度为2%-5%。​
   •HPMC作为粘合剂的特点是崩解迅速、溶出速率快。​
   ⑤糖浆:蔗糖的水溶液,其粘性较强,适用于质地疏松、弹性较强的植物性药物及质地疏松和易失结晶水的化学药物,常用其50%-70%(g/g)的水溶液。​
   • 当蔗糖浓度高达70% (g/g)时,在室温时已是过饱和溶液,只能在热时使用,否则易析出结晶。​
   •强酸或强碱性药物能引起蔗糖的转化而产生引湿性,不利于压片,故制颗粒时不宜采用。​
   •糖粉为干燥粘合剂。​
   •蔗糖有一定的吸湿性,其吸湿性与纯度有关,纯度差的吸湿性更强。​
   •有时与淀粉浆合用以增强粘合力,有时也用蔗糖粉末与原料混合后再加水润湿制粒。​
   ⑥羧甲纤维素钠(carboxymethycellulose sodium CMC-Na)​
   • 是纤维素的羧甲基醚化物,不溶于乙醇、氯仿等有机溶媒;溶于水时,最初粒子表面膨化,然后水分慢慢地浸透到内部而成为透明的溶液,但需要的时间较长,最好在初步膨化和溶胀后加热至60 ℃ ~70℃,可大大加快其溶解过程。​
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•常用浓度为1%-2%。​
   •在药剂中应用最多的是取代度等于0.7的产品,可溶于60%的乙醇液。​
   ⑦淀粉浆:俗称淀粉糊,适合作对湿热稳定的药物的粘合剂,一般浓度为5%-30%,10%为最常用。制法有两种:冲浆法、煮浆法。​
   •冲浆法:系将淀粉先加少量(1-1.5倍)冷水,搅拌,再冲入全量的沸水,不断搅拌至成半透明糊状。此法操作方便,适于大量生产。​
   •煮浆法:向淀粉中徐徐加入全量冷水搅匀后加热并不断搅拌至糊状即得。此法不宜用直火加热,以免底部焦化混入黑点影响外观。此法在生产中已少用。​
   •淀粉浆能均匀地润湿物料,不易出现局部过湿的现象,且有良好的粘合作用,是应用较广泛的粘合剂。​
   •玉米淀粉完全“糊化”(糊化是指淀粉受热后形成均匀糊状物的现象)的温度是77 ℃。​
   ⑧胶浆:常用10%-20%的明胶溶液和10%-25%的阿拉伯胶溶液等。适用于容易松散及不能用淀粉浆制粒的药物。​
   ⑨其他纤维素衍生物​
   •甲基纤维素(MC):可溶于水,成为粘稠性较强的胶浆。但应注意:当蔗糖或电解质达一定浓度时本品会析出沉淀。​
   •乙基纤维素(EC):溶于乙醇中,主要用作缓释制剂的粘合剂,常用的浓度为2%-10%。可用其乙醇溶液作为对水敏感的药物的粘合剂,但应注意本品的粘性较强且在胃肠液中不溶解,会对片剂的崩解及药物的释放产生阻滞作用。目前,常用于缓、控释制剂中(骨架型或膜控释型)。​
   •羧丙基纤维素( hydroxypropyl cellulose HPC)​
   是纤维素的羟丙基醚化物,含羟丙基53.4%~77.5%(含7%~19%的为低取代羟丙基纤维素L-HPC,常作崩解剂)。白色粉末,易溶于冷水,加热至50 ℃发生胶化或溶胀现象;​
   可溶于甲醇、乙醇、异丙醇和丙二醇中。​
   本品可作湿法制粒的粘合剂,也可作为粉末直接压片的粘合剂。​
(2)粘合剂的选择与哪些因素有关​
   ①与原辅料本身的性质有关:如原料粉末细,质地疏松,在水中溶解度小,原料本身粘性差,粘合剂的用量要多些。反之,用量少些。​
   ②对湿热不稳定的药物,考虑粘合剂及粘合剂的溶媒。选用无水、干燥温度低的粘合剂及其溶媒。​
   ③与混合时间有关:在制软材时混合时间起长,软材的粘性起大,制出的颗粒起硬。​
   ④与粘合剂浓度有关:在其它工艺条件不变的情况下,粘合剂浓度越大制出的颗粒越硬。​
   ⑤当辅料在处方中的用量占80%以上时,在不影响主药性质的前提下,应重点考虑辅料的特性来选用粘合剂。如用蔗糖作辅料,其用量达到80%以上时,就要考虑到“蔗糖遇水粘性变较强”的特性,选用非水溶媒来溶解粘合剂(只溶于水不溶于有机溶媒的粘合剂就不适用) ,降低颗粒之间的粘性,相对增强颗粒内部人的粘性。举例:阿奇霉素颗粒剂:处方中蔗糖的比例超过80%,用95%乙醇配制5%PVPK30作粘合剂制粒时的成粒性比用20%乙醇配制5%PVPK30作粘合剂制粒时的效果好,前者一次性成粒可达90%,后者一次性成粒只有50%。​
   ⑥同一粘合剂,选用不同溶媒时其粘性和制粒效果不一样。​
   ⑦对于粘性过强的物料,可采用“先加乙醇润湿分散、再加粘合剂”的方法使制粒时成粒效果更好。如:在再林颗粒剂、阿奇霉素颗粒中就采用此方法,效果较好。​
   ⑧根据原辅料性质,可采用两种粘合剂制粒。如:在再林颗粒剂中采用“先加乙醇润湿分散、再加CMC-Na粘合剂、最后加糖浆”进行制粒。​
   3、制粒搅切时间:​
   制软材时搅切时间应适度掌握,一般凭经验掌握,用手捏紧能成团块而不粘手,手指轻压又能散裂得开。​
   搅切时间长,粘性过强,制粒困难;​
   搅切时间短,粘性不强,成粒性不好。​
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4、筛网​
   (1) 尼龙丝筛网:不影响药物的稳定性、有弹性,适用于“湿而不太粘但成粒好”的软材制颗粒。当软材较粘时,过筛慢,软材经反复搓、拌,制成的颗粒的硬度较大,尼龙筛网易断。​
   (2)镀锌铁丝筛网:可用于较粘的软材制颗粒,但易有金属屑(断的铁丝)带入颗粒,还可能影响某些药物的稳定性。可在设备的关键位置加装磁铁吸附断的铁丝,效果也不错。​
   (3)不锈钢筛网:质量好的纯的不锈钢筛网制粒效果较好,但易有断的不锈钢丝带入颗粒,且不能用磁铁吸附。​
   (4)板块筛网:可解决有金属屑带入颗粒的问题,但价格贵、制颗速度慢。​
   采用摇摆式颗粒机制湿颗粒时,筛网安装的松紧程度对颗粒质量有什么影响?​
   如果制粒时筛网安装的比较松,滚筒往复转动搅拌揉动时,可增加软材的粘性、制得的湿颗粒粗而紧。反之,制得的颗粒细而松。所以在生产中安装筛网的松紧要适度。​
   5、干燥及干燥设备​
   干燥是通过气化,使湿物料中水份除去的过程。​
   (1)湿颗粒的干燥过程:系指水份从湿物料内部借扩散作用达到表面,使物料表面受热气化、蒸发。表面水份蒸发后,内部水份通过颗粒内部的湿度差向表面扩散,继续在表面蒸发,以达到干燥的目的。​
   (2)湿颗粒在干燥过程中应注意的问题​
    A、湿颗粒应尽快干燥,否则,易造成湿颗粒变形,结块或变质。​
    B、以稀醇制粒并易水解的药物,更应尽快干燥。因放久后醇挥发、水份相应增高,使药物水解加速。​
    C、严格控制颗粒的干燥速度。干燥速度取决于外界条件及颗粒内部液体向表面扩散的难易。外界条件有空气的湿度、温度、流动情况及物料的分散程度。​
    D、干燥过程中温度应逐渐升高,否则颗粒表面干燥后结成一层硬膜,而影响内部水分的蒸发。​
    E、如颗粒中含有糖粉和淀粉,温度突然升高可使糖熔化、淀粉糊化影响片剂的崩解。​
   (3)干燥设备​
    A、厢式干燥器:在干燥器内设置多层支架,在支架上放置物料盘,空气经预热器加热后进入干燥室内,以水平方向通过物料表面进行干燥。​
    特点:设备简单,适应性强,但劳动强度高,干燥速度慢,热量消耗大。​
    B、喷雾干燥器:设备构造与操作喷雾制粒相同。蒸发面积大,干燥时间非常短,对热敏性物料非常适合。干燥制品多为松脆的空心颗粒,溶解性好。​
    C、流化床干燥器:使热空气自下而上通过松散的粒状或粉状物料层形成流化状态而进行干燥,也叫沸腾干燥器。​
    特点:构造简单,操作方便,颗粒与热气流相对运动激烈,接触面积大,干燥速度快,适宜于热敏性物料。​
    立式流化床干燥器适用于片剂颗粒的干燥,相对细粉多些,压片效果好。​
    卧式流化床干燥器适用于颗粒剂颗粒的干燥,效果好。​
四、制粒技术在制药生产中的应用​
   1、制粒技术在颗粒剂的应用​
   颗粒剂(granules)系指药物与适宜的辅料制成的干燥颗粒状制剂。​
   粒度   2005版《中国药典》对颗粒剂的粒度有明确的规定:不能过1号筛和能过5号筛的颗粒及粉末的重量不得过总重量的15%(一般内控标准为10%)。​
   凡属颗粒剂都要进行制粒,且一次性制粒合格率要求高,要综合考虑各方面因素,并通过试验确定制粒处方。​
   常见的颗粒剂:阿奇霉素颗粒剂、阿莫西林颗粒剂等。​
   2、制粒技术在片剂中的应用​
   通常片剂的制备包括直接压片和制粒压片两种方法,湿法制粒压片应用最广。​
   湿法制粒压片,适用于对湿热稳定的药物。
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真正实现无菌转移



在新版GMP中,不但提出了对无菌操作的具体要求,同时也强化了无菌保证的措施,并对无菌药品附录进行了修订,由此可见政府监管部门对无菌药品的重视程度正在逐渐增加。针对这些新的措施,奥星公司推出了新的解决方案,更大程度地解决了无菌转移中存在的难题。
在2010版GMP中,对无菌药品附录进行了重点修订,增加了无菌操作的具体要求,强化了无菌保证的措施,其中第一百九十七条为:生产过程中应当尽可能采取措施,防止污染和交叉污染,如:采用密闭系统生产。无菌药品附录的篇幅也从1998年版的约1500字增加到1万多字,其中对洁净度级别也做了非常具体的说明,比如无菌原料药需要无菌操作的部分纳入无菌药品来管理,需要在B级背景下的A级进行操作等。由此可见政府监管部门对无菌药品的重视程度正在逐渐增加。
传统转移方式存在漏洞
目前,国内无菌制剂企业的胶塞清洗消一体机的出料口和压胶塞设备均处于A级区,但并不直接相连,即二者之间相隔一个B级区或C级区,这样就使将清洗消后的胶塞穿越B/C级区转运到压胶塞机这一过程产生了受污染的可能性。目前,企业面对这一问题所采取的做法主要有3种方式:不锈钢桶转移法;PE袋包装法;层流车法。
国内无菌原料药的包装形式主要有两种,一为采用2层或3层LDPE袋包装,二为采用铝桶/瓶包装,因此如何将无菌原料由一般区转移到A级区的灌装线便成为了企业面临的又一问题。目前主要解决方法有以下3种方式:
褪包装法:每袋原料用2~3层LDPE无菌袋包装,每进入高级别的洁净区时均褪去1层包装。
擦拭消毒法:在进入高级别的洁净区时,采用酒精等消毒剂、灭菌剂对包装(如铝桶、LDPE袋等)进行灭菌处理以达到无菌的目的。
自制转移器法:首先采用前2种方式将无菌原料药转移到A级区,在百级层流保护下将原料药转移到自制带有快接口(该接口可以与分装机或Rabs、Isolator对接)且已灭菌的容器中,而后再转运到灌装线。
这些方法虽然常用,但显然不符合新版GMP对无菌制品密闭转移的要求。3种方法共同存在的问题都是不能与Rabs(限制通道的屏障系统)或Isolator(隔离装置)实现无菌快接,并还有各自的风险隐患:
不锈钢桶转移法:未在密闭状态下穿越B级区;跨区时很难被清洁和灭菌。
PE袋包装法:跨区时易被污染;LDPE袋在热封和拆封时可能会产生颗粒;操作繁琐,浪费人力成本,且产品与人体接触过多。
层流车法:层流车的外表面会污染灌装线的A级区;需占用有限的洁净室面积,且易成污染源。
对于无菌原料药转移的3种方式,同样也存在无法与分装机或Rabs、Isolator实现无菌快接的问题,并同时存在其他风险:
褪包装法:产品易受污染;操作繁琐且容易损坏内袋。
擦拭消毒法:灭菌效果难控且化学成分容易残留。
自制移器法:容器清洗消需要大量费用和时间;验证压力大;自制容器快接口易存在死角。
质量风险大幅降低
为了解决上述转移方式存在的风险,奥星公司研发设计了新的产品,如无菌转移袋、Chargepoint阀门等,不但使这些困难得以解决,同时也更好地满足了新版GMP对无菌转移提出的更高要求。
对胶塞无菌转移提出的解决方案:首先将主动阀(α阀)分别与胶塞清洗机和灌装线的隔离器接口相连接。使用的材质必须符合药用标准,必须能够耐受高温CIP(在线清洗)和SIP(在线灭菌);管路的内表面必须光滑无死角。
然后,在A级区将已灭菌的被动阀(β阀)与超洁净无菌转移袋相连接。将转移袋连同被动阀作为一个整体穿越B级区转移至灌装线。
最后,将转移袋固定于灌装线的支架,并将转移袋上的β阀与灌装线的α阀对接,并进行操作。此种胶塞转移方案有很多优点:实现了真正意义的无菌密闭转移,完全符合新版GMP的要求;胶塞在转移过程中不需要A级区的保护;无菌超洁净产品,大大节省清洗消费用和相应的人力成本;能够与具有Rabs、Isolator的灌装线完美对接;一次性使用,更加安全,避免了转运过程的质量风险等。
同样,对于原料药的转移,奥星也提出了更为理想的解决方案:
首先,在A级区将原料药从铝瓶或PE包装袋中借助漏斗等无菌器具转移至转移袋中。再将转移袋与已灭菌的被动阀相连接,使物料处于密闭状态,之后穿越B级区,传递至灌装线。最后将转移袋固定于灌装线,并进行剩余操作。原料药供应商如能将原料直接分装于无菌转移袋中,制剂企业便可以省去之前两步操作,直接通过α、β阀对接即可达到无菌密闭转移物料的目的,转移的质量风险也将大大降低。此解决方案具有诸多优点:省去了原料药企业铝瓶和制剂企业中转桶的清洗消费用及工时。解决了与隔离器接口无法无菌快接的难题;避免了无菌原料药在非密闭状态下,长时间存放于操作区域的问题等。


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无菌转移袋
漏斗形袋子;
容量为5~100L;
100%完整性测试;
抗静电或无添加剂,接触面膜材复合USP ClassVI LDPE树脂要求;
在ISO5洁净车间生产;
多种接口规格;
可提供γ射线灭菌后的产品。
Chargepoint阀门
        
采用分体式蝶阀(SBV)技术;
由2个阀瓣组成,即主动阀和被动阀组成。


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质量风险管理连接质量管理与精益生产



近些年,质量风险管理(QRM,quality risk management)在制药和医疗器械行业被广泛热议。质量管理的终极目标是产品的零缺陷、过程的合规和对质量体系永无止境的持续改进,以及其他一些务虚的内容;精益生产则更加关注效率、过程的增值和资源的利用率,终极目标则是消除故障、停滞和浪费,获得标准化、低成本、缩短交期,以最小的资源投入获得最大化的回报。本文将从特定角度进行思考,并共同探讨。
笔者一直想写一篇论述质量管理与精益生产(LEAN production)之间关系的文章,但一直没有找到合适的话题。有感于近些年来质量风险管理(QRM,quality risk management)在制药和医疗器械行业被热议,特从该角度进行一些思考和讨论。
一、质量管理与精益生产的定义
质量管理与精益生产这两个概念,发起自两个不同的角度,有着不同的关注点:
质量的定义是满足要求的程度,不仅限于管控最终的过程输出(比如半成品、成品),而且更加关注于过程本身。质量管理的终极目标是产品的零缺陷、过程的合规和对质量体系永无止境的持续改进,当然质量管理还涉及全员参与、跨职能合作、管理职责、顾客导向、公司文化建设等务虚的内容。
精益生产则更加关注效率、过程的增值和资源的利用率(输出vs输入),终极目标则是消除故障、停滞和浪费,获得标准化、低成本、缩短交期,以最小的资源投入获得最大化的回报。
从上述定义上看,这两方面虽有不同但并不矛盾,采用最优化、最稳定(意味着极少的变异)、最经济实惠的方法来获得高质量的结果,完全可以统一于一个完美的过程当中,无论这个过程是制造过程还是其他质量活动;而通过减少浪费、优化流程来把最主要资源配置在最关键的地方,在资源受到局限的情况下还能保证关键质量属性不受影响、不打折扣,不失为一个明智之举。质量风险管理的应用本身就存在着这样一个逻辑。打个比方,质量风险管理就是权衡“QCD三角形”(图1)三条边的有力工具。


二、质量风险管理的适用范围
质量风险管理较早起源于军工、航天等高风险行业,后来随着社会的发展以及各行各业的互相借鉴,目前在医疗器械行业已经得到了广泛的应用,并不是什么新鲜话题,相信在工作中经常使用FMEA的同行一定非常熟悉。而近年来这一工具又在制药行业中得到了认可,尤其是适用于美国、欧盟和日本这三大经济体的ICH Q9的推出,更对这一工具的推广起到了推波助澜的作用。
有一点特别值得注意,就是质量风险管理的适用范围。质量风险管理更多的是一种“事前管理”,而不是“事后诸葛亮”。换言之,质量风险管理应当是在事前做好风险规划、找准风险点并对其进行“与风险等级和发生几率相适应”的管控,而不应当成为出现问题后找借口的工具。
三、权衡并探索最佳水平
质量风险管理,在笔者看来就是同时权衡了质量与资源这两个方面,研究如何最大限度的利用有限的资源来达到最高且当下具有可行性的质量水平,总结为如下一个公式:QRM——>Quality@LEAN
下面引用几条制药/医疗器械行业法规的原文,来举例说明如何做到Quality@LEAN”:
中国2010版GMP第138条以及欧盟GMP的附录15均规定:“企业应当确定需要进行的确认或验证工作,以证明有关操作的关键要素能够得到有效控制。确认或验证的范围和程度应当经过风险评估来确定。”
验证的工作繁杂但又重要,又要赶工期还不能在质量方面妥协,该如何处理?质量风险管理提出了一条出路——关注验证/确认最关键、风险最大的方面或项目——“把好钢使到刀刃上”,既要保证关键质量属性又要兼顾可行性以及资源的合理配置。
中国2010版GMP第252条规定:“企业应当建立纠正措施和预防措施系统,对投诉、召回、偏差、自检或外部检查结果、工艺性能和质量监测趋势等进行调查并采取纠正和预防措施。调查的深度和形式应当与风险的级别相适应。”欧盟GMP第一章也有类似的规定。
进行CAPA调查的时候可能会面对来自多个环节的海量数据、交织成网的复杂流程,错综复杂又难以追溯,“眉毛胡子一把抓”肯定是行不通的,该如何处理?在这一点上目前的法规还是比较科学的,规定了“与风险的级别相适应”。如图2所示,在画完鱼骨图后不是对每一个原因都进行5 why分析,而是有选择的、找最有可能、风险最大的某一个或几个进行由浅入深的5 why,笔者觉得这里非常深刻地体现了“质量+精益”的模式。
另外,ICH Q9指出“使用正式的风险管理流程不仅没有必要,也不一定总是适宜的。“使用非正式的风险管理流程也是可以接受的”,这一点与GMP的规定是相吻合的——形式可以是灵活的,只要对相关的风险足够用即可。


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在ISO 13485(适用于医疗器械质量管理体系)的7.3.2中规定:“(医疗器械)设计开发的输入应包括……风险管理的输出。”
在医疗器械行业,特别强调在研发阶段就对器械的风险进行管理,对不能接受的风险采取相应的管控措施,能从技术上消除就尽量技术性的消除(POKA-YOKE),或尽量降至可接受的风险水平,在技术达不到的情况下则采用警示等方式进行告知。这种“上游治理”的模式,也从一个侧面体现了精益的思想,比较多见的例子是使用FMEA对器械的各种失效模式进行分析和管控,笔者认为这也是在分析“价值流”(value stream),只是角度有所不同。
四、适用于整个产品生命周期之中
当然质量风险管理这个强大的工具不仅限于上述几个方面,而是应用于药品/医疗器械的整个产品生命周期当中。2010版中国GMP第13条明确规定:“质量风险管理是在整个产品生命周期中采用前瞻或回顾的方式,对质量风险进行评估、控制、沟通、审核的系统过程”。而在医疗器械行业中ISO13485的7.1中也明确指出“应在产品实现全过程中建立风险管理的形成文件的要求”,在CFDA的《医疗器械生产质量管理规范》中也有类似的规定。ICH Q10则明确指出了产品生命周期包括药品开发、技术转移、商业化生产、产品退市4个阶段(见图3)。质量风险管理在整个产品生命周期中的应用,基于一种系统性的思维逻辑,是全面质量管理(TQM)的深刻体现,某种意义上对于更加关注局部优化、局部标准化的精益来说,也是一个有益的补充。
风险管理原则不仅是制药/医疗器械企业的有力工具,行业的监管者其实也在不断的探讨如何更好的对其进行应用,以期更合理的调动政府手中有限的监管资源,来达到保护患者根本利益、维护行业正常秩序的目的。
近年来制药/医疗器械行业的供应链安全问题一直在困扰着各国的监管机构,经济全球化使得供应链变得越来越长、越来越远、越来越难以监管。政府手中的监管资源能百分之百覆盖本土企业已是不易,对于庞杂的海外供应链监管则是难上加难,受到了很多资源方面的限制。美国FDA曾与大学的研究机构合作,为多年来FDA的监管数据建立了数据库并定义了筛选分析的标准,更好的分析和利用这些数据,来决策对于海外出口美国市场的药品制造商究竟采用多高频次的现场检查。这种基于科学分析、历史经验同时兼顾患者利益的做法,深刻的体现了风险管理的原则,同时也含有优化、精益的色彩。
      
借鉴国外的先进经验同时结合本国实际,CFDA近年来也提出了“基于风险管理的认证现场检查模式”,就是根据企业的产品特点、工艺特性识别出企业的关键质量要素(工艺/系统-->子系统-->关键质量要素)、进行风险评定、制定检查表进行重点检查、综合评估,力争在有限的资源配置前提下更准确、客观、快速的评估企业的质量管理水平。
同时有关2010年新版GMP在中国进行实施的政策上,也都在应用风险管理的原则——根据药品本身的风险设定了执行新版GMP的不同时限(2011、2013、2015“三步走”),在保护患者利益、提升中国制药行业整体发展水平的基础上兼顾了政策实施的科学性、可行性:
新建药品企业、新建(改、扩建)车间自2011年3月1日起实施新版GMP;
现有血液制品、疫苗、注射剂等无菌药品的生产,在2013年12月31日前实施新版GMP;
其他类别药品的生产在2015年12月31日前实施新版GMP。
在2013年01月31日新生效的欧盟GMP第一章《制药质量体系》(PQS)中,提出了“PQS = GMP + QRM”的说法,并在质量风险管理的章节引用了ICH Q9。同时引用的ICH Q10中,把质量风险管理以及知识管理作为实施PQS的两个enabler(激活器),可以预见这种把质量风险管理引入GMP的模式,能更好实现质量与精益的“鱼与熊掌兼得”,从而达到“多快好省”的效果。


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制药行业的干燥装置


1 前言
    我国加入世贸组织(WTO),是机遇也是挑战。以制药行业来说产量大、价格低是优势,但出口药品除质量指标以外,还要由进口国或国际公认的机构对该药品的生产过程(包括接触药品的设备)进行检查,符合有关规定和要求方可出口。我国现行实施的规范是国家药品监督局1998年修订的《药品生产质量管理规范》及药品生产管理规范附录。上述规范及附录已由国家经贸委医药行业信息中心于1999年10月汇集于《药品GMP认证》一书中,该书同时收入了《美国现行药品生产质量管理替代规范》(CGMP)1998版和《日本药品生产质量管理规范》1990版。对于制药装备,国家经贸委中国制药装备行业协会也于2000年1月编刊了《制药装备实施GMP指南》,2000年9月上海医药设计院等还在沪召开了“制药机械GMP技术宣讲会”,探讨执行新版本《药品生产质量管理规范》以及实施制药机械GMP评审中心检测等相关事宜,会议的主要内容已经刊行。中国制药设备行业协会又于2001年8月编印了《制药装备实施GMP新技术、新产品信息文集》,文集除收入我国现行GMP文件外,还对制药装备验证、制药用水验证、若干制药及制剂设备对GMP的要求作了阐述。
   用于医药生产的各种干燥装置都必须符合GMP(Good Manu facturing Practice缩写)的有关要求,其目的是要保证药品生产质量整批均一,以及不存在积料等。同时各该设备还必须达到可以原位清洗(Cleaning in Place, -CIP)、原位灭菌(Sterilizing in Place, - SIP)要求;对直接接触药品的设备材质也有要求,一般情况下用316不锈钢;进入干燥系统的热空气须经精密过滤,1 m3空气中≥0.5μm的尘埃粒子不得超过3500个,活微生物数<1。
    药品的干燥根据不同的性状和要求,大致可采用下述两类方法:一类是从水溶液直接喷雾干燥成为颗粒,如链霉素、庆大霉素等;另一类是溶液经结晶、过滤后将结晶物进行干燥,对于热敏性药物(如若干生物制剂等)可选用冷冻干燥。那些结构复杂不易清洗或灭菌的干燥形式,则不能应用于药品的干燥。
2  对喷雾干燥的要求
2.1  雾化装置
    喷雾干燥的雾化装置一般有离心式、压力式以及气流式。离心式雾化器其离心盘的传动轴分处干燥室内外,防止轴封之细粒脱落比较困难;压力式雾化系统其料液要经过高压泵压送,运作时活塞与缸体的磨擦及连杆的密封都会影响料液之洁净。比较之下气流雾化因雾化用的空气以及料液在进塔之前均可先经洁净过滤,滤除其所夹带之颗粒(包括细菌),故而比较适宜药品干燥。尼罗公司从1996年开始改用气流雾化来喷干药品。
2.2料液及雾化用压缩空气的过滤
    喷干前的料液在引入喷塔之前应经0.3μm的微孔膜过滤;雾化用压缩空气在经微孔膜过滤之前还应将其所夹带之油、水先行去除。
2.3热空气
热空气源自大气,所夹带尘粒等的数量较多,而且流量大;加热后温度要求达到140℃以上,加热器在运转中会剥落颗粒。为此,热空气过滤系统应按照热空气温度要求来考虑,开发出能耐温耐久长期高效运转的空气过滤器。
2.4 干燥产品的送出
    在干品的排出口周围要用洁净空气保护,以防周围环境的尘埃或杂物混入干燥产品无菌喷雾干燥。
3 结晶状药物的干燥
    结晶状药物的干燥,除了结晶工序严格要求无菌、无杂外,干燥过程也严格要求无菌。最早多采用真空烘箱,但干燥速度慢,干燥箱不易清洗,现基本上已改用回转真空干燥机。近年来国外已推出一种结晶—过滤—干燥联合机,简称“三合一”机。另外,还有一种将药物在结晶设备中结晶以后连同母液一并送入“过滤—洗涤—干燥”联合机中处理的系统,也称“三合一”机。
3.1 回转真空干燥器
回转真空干燥器的器身为圆形,两头为锥体,中部有二悬轴用以支撑器身,并起着连接真空伸出管及热水进出管路的作用。
    20世纪80年代初为华北制药厂青霉素干燥取代真空干燥箱,开发研制了此种装置,重点解决了二悬轴的同心度(轴端跳动量<0.01mm)问题以及固定的真空引出管与旋转轴之间的原位清洗(CIP)与原位灭菌(SIP)问题。此外还配套了可在真空下回收蒸发溶剂的低温冷凝器。该装置已在医药行业获得了推广,其中福州抗菌素厂采用该机型已于1985年通过美国FDA的GMP验证。
    在双轴回转真空干燥器的基础上又开发了单轴型回转真空干燥机,即由单一转轴支承器身,使器身留在无菌区而将传动系统移至无菌区以外。从结构上实现了传动轴、真空引出管、加热用水进出管路的同轴化。此种形式也将获得广泛使用。
    双锥形回转真空干燥机流程
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3.2 三合一机
    ⑴结晶—过滤—干燥三合一机 此种三合一机可将母液送入器内完成结晶过程,结晶后再行过滤与干燥。为了防止结晶在过滤网下方析出,故设计成器身可180°转动。在结晶阶段可将器身转至滤网在上;结晶完成后转180°,使滤网在下,开始过滤。中间有可伸降之搅拌器,分别用于结晶过程的搅拌以及过滤阶段的压平滤层和干燥阶段的翻动滤饼层。桨叶中也设有加热介质通道,以提高干燥速度。
    ⑵过滤—洗涤—干燥三合一机 采用此种装置时,结晶需在结晶罐中进行。结晶完成后再输入此机进行过滤,过滤后再注入洗涤液并利用搅拌装置进行充分洗涤,然后再过滤,最后进行脱水干燥。
    由于物料是在结晶以后送入器中,设在下部的滤网可以截留晶体,因此器身可以不作180°旋动,简化了结构。干燥结束后,产品由设在滤网以上的器壁开孔处排出,搅拌器桨叶对物料的排出可起助推作用。现有的几种品牌,在开孔阀门处虽然也用蒸汽灭菌,但所用蒸汽在阀腔内未能达到灭菌所需的压力和温度。
    这二种三合一机都能免除过滤—干燥二个环节因不同设备而造成的滤饼层的输送,减少了产品污染的机会。
4  胶塞清洗—灭菌—干燥机
    用来封闭无菌粉针剂药瓶的胶塞虽不是药物,但与药物密切接触,同时还要承受注射针头的穿刺,因此有严格的质量要求,其干燥后的含水量根据不同药物的要求需控制在0.1~0.05%以下,而且处理胶塞的批量要和被分装药物的批量相对应,以保证均一。
    在20世纪80年代,德国Huber及意大利Nicumac推出了大致相同的多室水平转筒机,现国内也有类似产品。其后,德国SMEJA公司与CIBA—GEIGY制药厂联合开发了PHAMA—CLEAN型胶塞清洗—灭菌—干燥机。后者的主要结构是用单轴支承的具有锥顶的圆筒;另一端是用法兰连接的椭圆形盖,其上设分布板;卸料时将器身转180°使锥顶向下,通过控制阀逐桶卸出。在清洗、干燥过程中可使器身左右转动各45°,以使操作均匀。
    在对比分析几种国外机型的基础上,上海医药工业研究院开发研制了JS型胶塞清洗—灭菌—干燥机。采用单轴支承锥底圆筒型式,将国外二软管连接进出气、液及吸入胶塞的结构改进为多套管多轴封的结构,使进出管道可用固定的不锈钢管连接,从而使干燥温度可以提高,满足了胶塞最终含水量控制在0.05%的要求。另外,根据胶塞歇止角大的特点将左右转动角度提高到各90°,有助于清洗彻底及干燥均匀。现该机型已在江西东风、鲁抗、华北制药厂等投入运行。此机所用清洗用水、蒸汽、干燥用空气均需经洁净过滤。
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