科学认识制药行业的清洁验证

基本概念

随着2010版中国GMP的实施以及其他GMP相关法规和指南的更新，对制药行业清洁验证的要求越来越严格。本文将针对清洁验证的具体实施、风险评估、计划制定等进行介绍，并结合产品生命周期理论对清洁验证在生命周期各阶段需要进行的工作进行分析。

首先应关注以下问题：

1、什么是清洁验证？

在2014年6月中国食品药品监督管理总局发布了GMP附录《确认和验证》第二次征求意见稿，在该文件中对清洁验证的定义如下：有文件和记录证明所批准的清洁规程能有效清洁设备，使之符合药品生产的要求。

从该定义可以了解到清洁验证是对清洁方法的验证，验证和产品直接接触设备的清洁方法是否可以有效地清洁上批次生产的产品，使产品的各项残留低至可以接受水平的过程。设备的清洁程度，取决于残留物的性质、设备的结构、材质和清洁的方法。对于确定的设备和产品，清洁效果取决于清洁的方法。书面的、确定的清洁方法即所谓的清洁规程，应包括清洁方法及影响清洁效果的各项具体规定，如清洁前设备的拆卸、清洁剂的种类、浓度、温度、清洁的次序和各种参数，清洁后的检查或清洁效果的确认以及生产结束后等待清洁的最长时间及清洁后至下次生产的最长存放时间等。由此可见，设备的清洁必须按照清洁规程进行。

2、为什么要进行清洁验证？

2010版中国GMP第143条的内容："清洁方法应当经过验证，证实其清洁的效果，以有效防止污染和交叉污染。清洁验证应当综合考虑设备使用情况、所使用的清洁剂和消毒剂、取样方法和位置以及相应的取样回收率、残留物的性质和限度、残留物检验方法的灵敏度等因素。"只有进行了合格的清洁验证，才能够有书面的证据来证明设备的清洁方法是有效的。

无论从最初的原料药还是到最后的制剂生产，在保证产品质量方面，设备的清洁已经成为一个关键的问题。在药品生产的每道工序完成后，对制药设备进行清洁是防止药品污染和交叉污染的必要手段。产品生产后，总会残留若干原辅料和微生物。微生物在适当的温湿度下以残留物中的有机物为营养可大量繁殖，产生各种代谢物，从而增加残留物的复杂性和危害程度。显然，如果这些残留的原辅料、微生物和其代谢产物进入下批产品的生产过程，必然会对下批产品产生不良影响。因此，必须通过清洁将这些污染源从药品生产的循环中去除。

3、清洁验证的范围？

先假设一个例子：某制药公司在清洁验证时将贴标机的清洁方法以及房间的清洁方法均进行了考虑。那么很显然，该公司对清洁验证的范围理解不够清晰，在进行清洁验证时走入了误区。那么到底什么样的清洁方法需要进行清洁验证或者说对什么样的清洁方法进行验证才可以称为清洁验证呢？首先，清洁验证针对的是设备的清洁方法，不是针对房间。其次，设备应是直接接触产品的设备，这类设备的清洁方法才需要进行清洁验证。另外产品生产过程中和原辅料接触的料桶、料勺等容器具同样需要做清洁验证。

清洁原理

上文已经提到：清洁方法应当经过验证，证实其清洁的效果，以有效防止污染和交叉污染。对于生产多种产品的制药企业来说，这可能是非常耗时的过程。但是选择合适的清洗剂和适当的清洗参数，对于清洁验证来说属于关键的前提条件。基于美国注射剂协会（PDA）第29号技术报告，清洁验证考虑要点（2012年版）最新的理念，如果清洁方法没有经过适当的开发，那么后期进行的清洁验证，只能是一次次的"清洁效果确认"，并不能等同于清洁验证。因为，适当选择清洗剂和清洗参数有助于开发一种更容易验证的体系，可以极大地简化清洁验证步骤。另外，由于这些清洗剂和清洗参数一旦经过验证之后就难以更改，而且对操作步骤及生产成本都有重要的影响，因此在起始阶段对各种选项进行了解和评价是十分重要的。清洗方法选择错误可能引起清洁效果不合格，以口服液生产设备为例，假如生产结束后没有及时安排清洁，口服液残留可能干结在设备表面，导致后期清洁难度增加，甚至无法彻底清洁。

以下介绍常用的几种清洗机制及其原理：

1、 溶解能力

一种物质在另一种物质中的溶解能力通常定义为在特定的温度和压力下可以溶解（呈分子或离子状态均匀的分散开）的最大量。溶媒可以为极性的（例如，水、酒精）或非极性的（例如，己烷）；根据基础化学的相似相溶原理，溶解能力对溶媒溶解溶质的能力提供了有用的信息，但没有提到动力学方面的问题和将溶质从产品接触表面除掉所需花费的时间。污物被分解成小块时并由此增加接触面积，有助于加快溶解过程。但是，通过范德华力，静电效应和机械粘附的综合作用，制药产品的污物将会附着在表面上，使清洗过程变得更加复杂。

溶解能力在实际中的应用非常广泛，很多时候增加温度可以增大物料的溶解能力。

2、 增溶作用

在存在表面活性剂胶体粒子的条件下，增大难溶性药物的溶解度并形成澄清溶液的过程称为增溶。用于增溶的表面活性剂称为增溶剂，如甲酚的溶解度在水中仅3%左右，但在肥皂溶液中却能增大50%(即甲酚皂溶液)，此处的肥皂即是增溶剂。

3、润湿作用

在对表面进行清洗时，基质和液体的表面能以及界面能很重要。它决定了清洗液能够很好的润湿并扩散到污物和表面内，又可以决定它取代微粒，并渗透到污物中的能力，可提供较大的表面积，便于提高其他机理的应用，例如，增溶作用和扩散。合成清洗剂系统的润湿剂可以大大降低溶液的表面能。

4、乳化作用

由于表面活性剂的作用，使本来不能互相溶解的两种液体能够混到一起的现象称为乳化现象，具有乳化作用的表面活性剂称为乳化剂乳化机理：加入表面活性剂后，由于表面活性剂的两亲性质，使之易于在油水界面上吸附并富集，降低了界面张力是影响乳状液稳定性的一个主要因素。

亲脂性的或"脂溶性"的表面活性剂可能吸附到污物上，使"亲水性"的物质暴露在水中，因此完全覆盖污物的表面，并将它转换为一种"微团"或一种容易去除的液滴。如果污物不能溶解在水溶液中，乳化作用可能属于一种可以将系统中的污物除掉的更简便和更迅速的方式，而没有再沉积现象。

5、分散作用

固体在液体中的分散可经由加入电解质中和粒子上的电荷而将其沉淀下来。较大颗粒会逐渐集结上升或下沉则视其密度而定。合成清洗剂中的分散剂用于防止微粒结块，有助于随着清洗液被输送。该机理有助于防止在冲洗碱性清洗液时，硬水垢沉积在表面。

6、水解作用

该过程采用酸或碱来"溶解"或断开化学键，因此生成更容易变成溶剂化合物的较小的分子。当采用这种机理时，很重要的一点是，分析方法能够针对分解产物做出检测。

7、氧化作用

氧化剂，如：次氯酸钠，可被用于分解通过其他机理不能清洗掉的蛋白质和其他有机化合物。由于这些氧化剂也可以作用于基质，因此，只有在采用其他机理不能满足要求时，才被用于工艺清洗过程。

8、物理作用

分散和对流原理有助于将污物分子从表面转移走，而使刚刚配制的清洗液与污物相结合。但是活性成分通常属于一些大分子，具有较低的扩散性，因此，需要通过对流将它们转移走。在线清洁设备通常会规定清洗压力，适当的清洗压力有助于清洗效率提升。QC实验室做擦拭回收率时，为了将设备表面的残留尽量取净，就需要规定适当的压力，该作用同样是考虑清洗剂的物理作用。

参考文献：

1. 国家药品食品监督管理局，药品生产质量管理规范（2010年修订），2010

2. 国家药典委员会，中华人民共和国药典2015年版，中国医药科技出版社，2015

3. European Pharmacopoeia 9th，2016

4. U.S. Pharmacopeia National Formulary 41，2017

5. WHO Expert Committee on Specifications for Pharmaceutical Preparations fourty-sixth Report，Annex 2：WHO Good Manufacturing Practices：Water for Pharmaceutical Use，2012

6. FDA，Guide to Inspections of High Purity Water Systems，1993

7. 国家食品药品监督管理局药品认证管理中心，中国医药科技出版社，GMP实施指南，2010

8. 化学工业出版社，制药用水系统，2016

9. 良好自动化生产实践指南（第五版）

原标题：《科学认识制药行业的清洁验证——清洁验证的定义、原理、目的与范围》