使用隔离技术重新设计组织再生实验室以提高无菌性并降低生产成本-20220418

BOYU

抽象的

本案例研究的公司主体是一家在生物技术行业运营的跨国公司。投资计划预计将按照 GMP 标准建立一个专门用于商业用途的组织工程的新实验室。建立最先进设施的意图促使公司调查采用隔离技术以保证 A 级环境的完全连续性，并确保最终产品的质量得到提高，同时完全符合 GMP 和 FDA 法规。挑战在于开发定制的实验室设备以及特定的解决方案，以确保无菌，同时保持易用性和可操作性。

案例展示

人体组织再生正在广泛发展，应用领域日益广泛。其中一些已经在制造过程中得到了很好的证实，因此与商业用途相关的方面主要与实验室升级、法规遵从性、资本成本和运营成本方面的整体盈利能力有关。需要高水平无菌和消除再生医学中的所有交叉污染所代表的挑战（参见白皮书“组织工程和再生医学中的无菌和交叉污染挑战”）正在推动采用隔离技术而不是传统的洁净室，因为在制药行业的无菌加工中表现出的优势是显而易见的。

为了实施质量源于设计的方法，第一件事是与公司一起定义流程的必要条件：

· 完成所有细胞培养方案所需的设备

· 原代细胞和耗材的状况

· 工艺材料的入口和出口的需求

· 预期制造能力

细胞培养中的所有不同步骤都涉及熟练的技术人员，他们遵循特定的协议来获得最终产品。一般而言，达到融合的最重要步骤是：去除上清液、孵育、分离（用于单层培养）、观察和计数。为了

公司还需要一定程度的灵活性，以便为不同的技术和产品做好准备。在整个过程中需要以下设备：

· 二氧化碳培养箱

· +4°C 冰箱

· 显微镜

· 冷冻离心机

· 其他次要的特定设备。

原代细胞可以在不同的条件和包装下到达实验室，而所有其他消耗品，如移液器、培养基、烧瓶、袋子、FBS、台盼蓝、胰蛋白酶等，都有公司已经在使用的容器。

消耗品、原电池、最终产品的出口以及废物和工具的处理都需要有一个入口和一个出口，这是公司必须的。

解决方案

最初的草图是在考虑隔离技术（配方、无菌测试和无菌灌装整理）中使用的一般无菌处理和 API 处理中的设备集成解决方案时创建的。

将未分类的技术区域与操作员隔离开来的想法源于无菌小瓶灌装开发的概念，称为“阳台设计”。隔离器和集成设备在操作和维护方面的优势得到了制药行业的认可。

市场上没有可以按照我们想要的方式集成到隔离器中的培养箱、冰箱和离心机。

使离心机、培养箱和冰箱的内部容积与 A 级（FDA – 100 级）隔离外壳保持连续。

这意味着要经过气相过氧化氢净化循环，以使细菌孢子减少 6log，并在气密性方面成为外壳的组成部分。此外，在技术上可行的情况下，需要确保所有内部容积部件都采用镜面级精加工的 316L 不锈钢。

为此目的定义了两个模块以及用于材料转移的转移舱口：

· 孵化模块：一体化孵化器

· 分离模块：集离心机、冰箱、显微镜于一体

· 转移舱口：连接到分离模块，用作进出端口。

整体实验室空间限制决定了每个模块的尺寸，而传输舱口的尺寸最大化为 300x400x300mm。在流程功能方面，下图代表了每个模块的用途：

针对隔离器的特性，设计主要以GMP和PIC/S为设计原则，同时也以隔离技术中无菌处理的参考标准和指南为驱动。根据该评估，确定了公司应用所需的以下技术特征：

· 通风策略：

o 配备 HEPA H14 过滤器的层流气流：在无菌处理中，通过手套进行的大量手动操作可能是颗粒的主要来源，这就是为什么层流气流（这意味着外壳中更大的体积变化）是首选的原因，因为它可以确保更好的“空气清洗” ”的工作区。

o 正压

o 排气过滤器 H14：即使在严格无菌的应用中不需要，但选择此功能的主要原因是不同模块之间的交叉污染风险以及隔离器中危险材料操作的灵活性

o 高再循环率可减少整体空气消耗，每个模块的再循环率高达腔室中总 LAF 的 70%

· 人体工学：

o 进行了模型以确保符合人体工程学的正确性，主要是在孵化模块中，因为操作员要长时间坐着工作。还评估了所有集成设备的可访问性。

· 去污：

o H ₂ O ₂气体对于所要求的性能来说是最先进的。

o 完整隔离器和设备的不同循环，一个专用于转移舱的快速循环，净化性能成就也将在内部培养箱和冰箱体积以及离心机桶中进行验证。

· 控制：

o 每个模块的可行和不可行监控

o 管理整个隔离器的GAMP 5 软件

o 用于 21 CFR Part11 的SCADA 系统和对所有 7 个单元的监督

每个模块的内部设计如下：

每个隔离单元的配置由一个分离模块组成，侧面有两个孵化模块，在分离模块的底部有一个转移舱口，为所有三个模块提供服务。

结果

集成解决方案如下图所示。

· 培养箱检修门：整个 400 升容积可从隔离器内部通过 8 个小门进入。它们中的每一个都允许访问两个可抽出的托盘。

· 冰箱： 80 升容量可从隔离室内部通过一扇门进入。然后内部容积配备滑动托盘。

· 离心机：带阳极氧化铝密封桶的冷冻离心机

· 转运舱口：可从分离模块地板进入

· 存储区域：已为媒体和其他工艺材料定义了存储空间。

· 可行和不可行的监测

显微镜配备了连接到外部监视器的数码相机，电穿孔比色皿已放置在室内，而控制箱则在外面。

隔离器配备了此类应用通常需要的所有传感器和探头：车载手套完整性测试仪、风速计、温度和相对湿度传感器、用于过滤器阻塞检查的压力计、去污前的自动泄漏完整性验证循环等等……

制造套件的最终布局已预见到根据 GMP 分类为 D 级的实验室侧，而隔离器背面的技术侧（需要维护访问）未分类。

因此，在该项目中开发的特定集成解决方案正在导致它们在其他再生医学领域的实施，例如细胞治疗、干细胞操作和组织工程。