加烁生物工艺袋完整性测试的配方验证

近年来生物制药行业一次性技术的发展，提供了低成本，高灵活性和便捷的生产工艺流程，促使生物制药企业纷纷将一次性技术应用到对产品质量有重大影响的工艺步骤中。

一次性产品的完整性则是整个制药工艺、产品的重要保障。生产过程中流体或药物产品受到污染，导致整批的药物报废，从而造成生产时间和原材料的巨大损失。行业调查报告表明，每个有可能造成泄漏或其他问题的一次性袋子的故障成本可能在10万美元到100万美元之间。

作为质量风险管理策略的一部分，《2023版中国GMP无菌制剂指南》章节18.1.1 D. 一次性使用技术的应用中明确指出：企业在使用一次性使用技术前，建议确认其完整性，或使用后确认。

美国材料测试学会（ASTM）2021年推出以压力衰减法作为包装无损完整性测试的方法标准ASTM F2095-07，该测试标准得到了美国FDA的批准与认可。

压力衰减法的泄漏测试的原理，是将待测的生物工艺袋中充入设定的测试压力并使其稳定，通过测量压力衰减，并将测量结果与配方开发期间确定的验收标准进行比较（如下图1）。

压力衰减法测试的难点，在于确定验证标准，也就是测试的配方设定，其原因在于以下几个方面：

首先，一次性生物工艺袋种类繁多，按照功能可以分为：一次性生物反应袋（SUB）、一次性搅拌袋（SUM）、一次性2D/3D储液袋、一次性细胞培养袋（XPD）、一次性无菌取样袋、投料袋等。按照容积则有500ml、5L、10L、20L、50L、100L、200L、500L、1000L等。市场上比较热门的生物工艺袋制造商也有Pall , Sartorius，科百特，乐纯等等。每一种类的工艺袋，使用的薄膜材质，焊缝工艺，灌流、取样接口都各不一样，从而每种工艺袋在相同的测试压力下，会有不同的微量泄漏率，压力的衰减结果数值也大相径庭。（见图2）

其次，最初的测试压力设定也是影响测试结果的重要因素，如果测试压力过低，则不容易将工艺袋的微孔张开，而造成假阴性判定。如果压力设定较高，虽然能将袋子完全撑开，但是气体会受到袋子材质较大的弹性力而变得不稳定，容易造成假阳性判定。

另外，外界的因素对工艺袋内部气压的影响（环境气压、环境温度），测试仪器本身的个体差异、测试数据的随机波动等等，都会影响测试结果，从而增加了验证标准确定的难度。

《2023版中国GMP无菌制剂指南》章节18.1.3，表18-10给出了对于不同尺寸规格的工艺袋一个指导配方。

那么，这个配方能检出多大微孔的泄漏呢？我们来试验一下。

先选定某品牌某规格相同的工艺袋3个，#1号作为对照样品，在#2号，#3号袋子上分别激光打孔50um和100um。（见图3）

使用GMP指南的配方，分别对3个工艺袋进行泄漏测试，结果得到#1号对照样品最终压降值356.2Pa 合格，#2号100um微孔样品压降值500.6Pa 不合格，#3号50um微孔样品压降值475.2Pa 合格。

该实验结果表明：该品牌的工艺袋使用GMP指南的配方，可以检出100um以上的微孔泄漏，但是无法检出50um以下的微孔泄漏，还是存在一定的阳性品流出风险。

如何面对一次性生物工艺袋的多样性、复杂性，获得以及验证适合这个袋子的配方呢？加烁生物工艺袋完整性检测仪，在一次性技术领域独创AI算法，通过测试若干组对照样品，可自动获得该型号工艺袋的泄漏特性，建立数学模型。从而快速、简便、全自动的找到属于这个袋子的配方。（见图5）

通过测试对照样品获得的蓝色的数学模型曲线，以及红色的误差曲线。

这个数学模型就是该生物工艺袋的泄漏验证配方，加烁生物工艺袋完整性测试系统装载这个配方后，在后续的测试中对照采样数据，立刻就可以分辨出工艺袋是否与泄漏模型一致。

如图中黄色的数据采样点，在模型范围之内，属于无泄漏压降点。而出现红色的采样点，在模型范围之外，则属于泄漏采样点，即该测试样品存在泄漏风险。

我们再回到之前的微孔泄漏测试实验，仍用原来的3个工艺袋。

使用对照样品测试若干次后，获得该工艺袋的泄漏数学模型。装载数学模型后，再对这3个工艺袋进行泄漏测试，结果如何呢？（见图6）

#1号对照样品在测试时间内，采样点全程在模型范围内，测试合格。

#2号100um微孔样品，检测到有连续的采样点在模型范围之外，测试不合格。

#3号50um微孔样品，检测到有连续的采样点在模型范围之外，测试不合格。

测试结论表面，使用数学模型可以更精准地检测出该型号工艺袋50um的微孔。

此外，加烁生物工艺袋完整性测试仪在对外界环境对结论数据的干扰上，也设计了修正方案（见图7）。

在测试开始前，使用仪器的校准功能，可以测得环境因素，设备个体差异对测试结果的影响，从而在数据结论中进行修正，抵消这些干扰因素带来的偏差。

在客户端的使用现场，情况会更加复杂。袋子是否有外部支撑，工艺袋使用后的状态，是否有药液或者药粉的残留，种种因素都会影响到数据波动。

生物工艺袋完整性测试系统作为加烁在“检漏”领域又一重磅产品，AI全自动配方验证功能不仅能为用户找到更科学的测试配方，同时能够大大提高验证效率。随着AI技术的愈发火热，应用范围越来越广，希望加烁配方验证的AI技术也能为制药行业“检漏”领域提供更优解决方案，也非常欢迎业内专业人士共同探讨！