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压力衰减法在一次性生物工艺袋中的泄漏测试（一）

2020.6.15

一次性使用技术如今已被广泛接受和使用，特别是一次性使用袋子已被广泛的应用于生物工艺上下游的各个工艺环节。尽管制造供应商的质量保证体系确保了一次性使用袋子出厂时的零泄露，但是如何解决因运输、安装或其它错误操作所造成的风险呢？当然，操作员培训与执行合适的标准操作程序（SOPs）是一种可行的必须的方式，但是它们是降低风险的唯一方法吗？此外，更多公司都在倡导将“舞厅概念”应用于生物制药药物原材料与终产品的生产制造上。然而，你该如何证明所使用的单元操作是密闭的，而且中间工艺环节不会遭受交叉污染的风险呢？

细胞生长所需的昂贵培养基与典型细胞培养工艺的长持续时间都促使着我们不得不在建立批次时详细严密的审查一次性生物反应袋的密闭性。一个泄露的生物反应器将会导致重大的经济损失，并且会破坏遵循良好生产规范(GMP)的工厂内对时间有着周密安排的生产计划。在疫苗生产工艺中，这样的泄露还可能直接威胁到操作员以及周围环境的安全性，因此无论如何都必须要寻找一种实际可行的方法来规避这种情况的发生。

安装后使用前的测试有助于降低风险

根据法规指南及可行性指导方针，除菌级过滤器和一次性使用袋子的完整性测试有着明显的区别。根据现行欧盟GMP法规（国际指南中最严格的法规），除菌级过滤器应在灭菌后使用前进行完整性测试，同时还应在使用后立即进行测试。一次性使用袋子没有相关的法规要求，尽管如此，整个一次性使用生物反应器系统（包括管道）仍然有必要在安装后使用前进行袋子的泄漏测试，这样能够检测出典型的可能由操作人员手动失误造成的泄露，极大改善一次性使用生产设备的风险转移能力，同时也能增强操作人员的安全性，提升产品性能的稳定与生物药品交付上市的及时性，从而保障经济和投资的安全性。以一个典型的潜在风险的实际情况为例：在生物反应器的组装过程中和培养基配制时，还有接种液的转移过程中将不同的管道元件进行了错误的连接。这些关键操作中操作员的一个错误就可能导致泄漏，随之可能潜在地发生污染，从而导致一个批次的报废。

不同测试方法之比较

曾有40 多种不同的基于大量技术的测试方法被尝试用于泄漏检测（如，根据EN1779 条“泄漏测试：方法和技术选择的标准”），比如气体泄漏检测（完整检测或探测）、热成像、流量测定、压力衰减以及压力增加等。每项技术在如下方面都拥有自己的优势和弱势：
•精确度和可重复性
•停留时间
•操作方面因素
•测试后袋子情况
•与袋子连在一起进行测试的可能性
•设备的投资成本
•每次测试的费用
•测试设备的占地空间
•与测试本身相关的污染风险
•防尘防溅级别
•原位测试（使用位置）的可行性

在为一次性使用生物反应器开发一个合适的袋子测试设备时，上述因素必须要进行仔细考虑与平衡，使之能很好地应用于疫苗、单抗和重组蛋白的GMP生产。

具备用于安装后使用前测试资质的方法极少

当一次性使用生物反应器安装于夹持器时，存在一个潜在的操作失误风险。因此若想可靠地为这些袋子完成泄露测试，必须要在所使用的位置进行（使用前安装后）。如果在一个单独的设备里测试一次性使用生物反应器袋子（正如进行气体泄露检测时所常用的方法），然后再将其安装至袋子夹持器，这样依然无法检测出操作员手动错误所导致的泄露，而只能是对于潜在的运输破坏进行弥补性检测。另外，气体泄露检测技术不仅复杂，而且具有一定的成本，因此将之作为一个例行的测试方法显得不够现实。实际上，合适的完整包装（制造商负责）和纸板箱的检查（客户负责）即可发现运输造成的破坏。

质量或体积流量测量是一项普及的技术，但它需要在整个测试过程中都具备一个非常精确的压力控制。初始测试压力只要发生轻微的上升或下降，便会直接影响所测量的流量，并导致测试值的错误估算。体积越大，精确调节压力的难度也越大。因此该项技术不适用于大体积测试。

从另一角度来看，压力衰减技术是一项稳固、易于实施、经济并且获验证的技术，可用于测试直接安装于固定夹持器的一次性使用生物反应器袋子。因此我们使用这种方法开发出了一个既可靠又可预测泄漏从而降低风险的工具。

开发一个可靠并可重复的方法

任何测试方法的目标都必须是能够可靠地证明所安装的生物反应器袋子的罩袋密封圈、端口焊接、连接以及所有袋子表面的潜在泄漏风险。任何泄漏风险都可能导致生物反应器内部物质的损失，或引发生物安全威胁。在早期基于压力衰减的一个方法的开发过程中，我们证明了当挤压光滑、坚硬的塑料袋表面时，其泄露情况能够完全被掩盖。极少的测试气体可从泄露处跑出，导致压力衰减检测的可靠性为零。因此，对安装于夹持器上的袋子，或者甚至在没有任何多孔垫片将袋子与平板表面隔离开的情况下，对两块支撑板之间随意放置的袋子进行压力衰减或流量测定，都将无法代表一个可靠的测试安装方式，就是由于存在着掩盖效应。