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东富龙之容器密封完整性测试-从法规到生产(验证篇)(精选)

引    言
       化学药品注射剂仿制药质量与疗效一致性评价技术要求(征求意见稿)中,稳定性研究技术要求中提到:“稳定性考察初期和末期进行无菌检查,其它时间点可采用容器密封性替代。容器密封性可采用物理完整性方法(例如压力/真空衰减等)进行检测,并进行方法学验证。”
       前面的文章中我们介绍了容器密封完整性常用的验证和检测方法。分享了基于法规趋势推荐的高压放电检测技术,压力/真空衰减法和激光顶空气体分析法等检测技术的仪器和设备的应用。基于这些技术的应用,相信大家更关心的是:这些技术或方法如何被验证呢?本篇将对主要的容器密封完整性检测技术和方法的验证展开讨论。




       结合之前文章中讨论的内容,我们了解到:在选择泄漏测试方法时,第一个决定因素是包装内容物的性质。例如,包装是否含有液体或固体配方,是否含有惰性气体、空气、真空顶空,甚至根本没有顶空,都会影响泄漏试验方法的选择。
       其次,包装材料和形式本身也会影响泄漏测试方法的选择。没有一种单独的包装泄露测试或包装密封质量测试方法可适用于所有产品,测试方法的选择因产品包装而异。在给定产品的生命周期中,通常采用多个测试方法。例如,如下常见的几种不同包装形式都需要根据自身的特点选择合适的方法:1)硬质或柔性包装;2)含有可移动的包装部件,如注射器塞(柱塞或活塞)可能需要限制,以防其错位;3)聚合物材料;4)金属包装材料等。本文中仅以典型的无孔硬质包装(如安瓿瓶,西林瓶等)为例进行说明。



图1,电子显微镜下的细菌

       注:大多数细菌直径为0.2μm,长度为2-8μm。三种基本的细菌形态是球菌(球形)、芽孢杆菌(放射状)和螺旋状(扭曲状),然而多形性细菌可以有几种形态。

       对于无菌药品,基于微生物侵入风险和容器密封性的考虑,关于“关键泄漏”规格的研究很重要:
       微生物侵入风险,可能造成无菌性被破坏;
       关键顶空气体损失,说明容器密封系统不稳定;
       顶空真空度损失,容器密封系统不稳定,造成产品进入困难。
       之前的文章中没有提到氦气示踪法,这种方法操作复杂,一般情况下仅用于研究阶段和实验室条件下的测试,为讨论验证方法需要,我们先用图片2对该方法做个简单的介绍。



图2,氦气示踪法检测原理

1、关于“关键泄漏”的研究



图3,微生物侵入风险概率与泄漏率的关系

       注:侵入风险显著降低(泄漏<1μm);
       不会侵入(泄漏0.3~0.2μm)。
       基于氦气示踪法(质谱法),在特定条件*3进行的对比研究显示:
       微生物仍可以从1μm的标称泄漏直径进入;
       氦泄漏率为6x10-6mbarL/s时微生物侵入的风险较低。
       注*3:“特定条件”内容较多,此处不再赘述。

       类似的研究还有:


图4,关于“关键泄漏”的研究

       以上对“关键泄漏”研究结论如下:
       关键泄露的范围从0.3μm~10μm;
       泄露通道需要存在液体用来微生物侵入;
       液体流动可能导致微生物侵入;
       液体存在不能保证微生物侵入。
       但关键泄漏规格对于真实的泄漏仍然没有定义,因为真实的泄漏通道(自然缺陷)通常是复杂的、不规则的通道,空气泡、杂质、甚至包装内容物可能阻止流动。过去,用于药品无菌产品包装的物理化学泄漏试验方法的验证通常还包括将物理化学泄漏试验结果与微生物挑战性数据进行直接或间接比较。虽然理解物理化学泄漏测试方法能力与微生物侵入风险之间的关系可能很重要,但并不是在所有情况下都需要进行实验比较。

       2、微生物法与物理检测方法的相关性研究
       通过人工模拟的“阳性样品”(图5和图6)测试可以建立微孔尺寸,氦气泄露率和微生物侵入风险概率之间的对应关系(图7):




图5,金属盘模拟的阳性样品



图6,铜丝模拟的阳性样品


图7,缺陷尺寸,氦泄漏率和微生物侵入风险概率的关系

       以上对微生物法与物理检测方法的相关性研究可知:
       基于微孔样品的测试结果,可观察到微生物侵入的样本,相当于名义缺陷尺寸为4微米的漏孔,对应的氦泄漏率为6.1x10-3mbarL/s,低于该限度的样本未观察到微生物侵入。
       基于铜丝模拟的样品测试结果,可观察到微生物侵入的样本,相当于直径为20微米铜丝产生的泄漏通道,对应的氦泄漏率为2.2x10-5 mbarL/s,低于该限度的样本未观察到微生物侵入。
       结合理论计算和预测,打孔的西林瓶氦气流动和理论预测值更匹配,而金属丝模拟泄露的西林瓶氦气流动显现更不可预测,更复杂的动力学。

       3、泄漏测试的仪器或设备的确认与验证
       一般情况下,当人们选择一种新的检测方法取代现有方法时,需要证明新的方法优于或至少相当于现有方法的性能。为了证明方法的有效性,在选定了方法以后,通常我们需要对泄漏试验方法进行验证。方法验证之前是仪器/设备确认,然后是试验方法开发。

       用于泄漏测试的仪器或设备的确认包括:
       1)评估仪器/设备的功能;
       2)使用适当的校准工具或参考标准模拟泄漏测试条件,确定测试系统的检测能力。在成功进行仪器/设备确认后,制定并优化泄漏试验方法参数,以确保泄漏试验方法能够满足试验产品包装系统的所有相关泄漏检测性能标准。与包装完整性测试相关的有效测试方法需包含以下属性定义:准确度、精密度、特异性、检测限、定量限、线性、检漏范围和鲁棒性(稳定性)等。
       在测试过程中,需要使用不同的缺陷类型和尺寸验证,需要使用随机混合的阳性(泄漏的)和阴性(不漏的)对照验证,因此通常需要合适尺寸和类型的漏的阳性对照测试样品。
       需要说明的是,检漏限不应是选择试验方法的唯一或甚至主要依据。通常,给定应用程序的最佳方法由其他因素决定。例如,具有较小泄漏率检测限值的示踪气体泄漏试验方法可作为在包装开发过程中根据封盖机参数确定加塞玻璃瓶固有包装完整性的适当选择。然而,这种方法对于常规生产中的快速在线检测是不合适的选择。相反,具有更大泄漏检测限值的导电性和电容测试,能够以在线速度测试产品填充的包装,可能是较好的选择。
       阳性对照组通常代表一系列包装缺陷的大小和类型。许多方法被用来创建缺陷。在创建阳性对照时,对不同缺陷类型和材料结构的泄漏是动态变化的基本认识是重要的。

       常见的阳性对照样品制备方法:



图8,激光打孔的样品


       激光钻孔通常用于制造包装缺陷,通常称为孔。然而,这些所谓的孔不是原始(或自然)的孔。虽然激光钻孔缺陷在尺寸上并不理想,但它们具有紧密模拟实际封装缺陷(例如裂纹)的优点,并且不需要引入可能影响泄漏动力学的异物,例如电线、管子或环氧树脂。激光钻孔缺陷的尺寸通常为标称直径,其方法是将缺陷在规定的压力和温度条件下的干空气泄漏率与薄金属板中通过标准孔板泄漏的流量进行比较。目前,在较厚壁软包装材料中,硬质玻璃或塑料构件中激光钻削缺陷的名义直径可达到2-3μm,名义直径可达到5-10μm左右。较小直径的缺陷容易因搬运、环境碎屑或柔性包装壁偏转而堵塞。



图9,尖端尺寸为0.2μm的微型移液管

       玻璃微型移液管可用于模拟直径约0.1μm的单孔缺陷。尖端直径可以通过空气流量测量来确定名义尺寸。当建立阳性对照时,通过包装壁上的一个缺口插入微量移液管,然后在插入位置涂上适当的密封剂。微型移液管使用面临的挑战包括确保微型移液管周长和包装壁之间完全密封,以及避免微型移液管尖端损坏。
       插入包装壁并用密封剂固定到位的微管(也称为微毛细管)是产生阳性对照缺陷的另一种方法。微管可以由多种材料制成,可以切割成一定长度,横截面直径可窄至2μm。当进行依赖于气体流量测量的泄漏试验时,微管通常被用作较小孔径、较短长度泄漏路径的替代物。然而,在选择长的、大口径的微管来模拟直径较小的孔口泄漏以进行依赖于液体或微生物通过的泄漏试验之前,应谨慎。流体动力学理论是以理想液体在平衡压力条件下不受阻碍地通过毛细血管为基础,将流体通过毛细血管的流动与通过小孔的流动联系起来的。液体产品配方和水介质通过微管流入是复杂的许多因素,包括液体表面张力,液体粘度,表面接触角,气闸,颗粒堵塞,管壁和管端光洁度。通过微管缺陷进入的微生物更多地依赖于管内液体的存在,而不是管直径所提供的通过或生长的物理屏障。当创建表示通道缺陷的缺陷时,微毛细管是一个逻辑选择。在这种情况下,微管的使用面临的挑战包括使微管端部光滑、垂直切割,并将微管充分密封到试样壁中。
       其他常用的缺陷产生方法包括:针头穿过包装壁,在密封面之间放置金属丝、微丝或薄膜,在包装面上粘贴有孔的薄金属板。需要注意的是,使用与包装物无关的物体(如针、膜、线板)造成的缺陷可能显示出与实际缺陷明显不同的气体、液体或微生物泄漏动力学。用这种方法进行的阳性对照是制造更大尺寸缺陷的简单而廉价的方法,可用于试验方法可行性研究和探索试验方法的检测范围上限。
    “实心体”是一种阴性对照测试单元。它是为模拟测试包的形状和设计而制作的包装原型、模型或副本。母版可以由固体材料(如塑料或金属)制成,也可以只是指定的容器封闭装置。用来无泄漏模拟,通常用于系统适用性验证试验,用于验证仪器性能,如真空衰减或质量抽提试验等。
      验证过程中,当需要进行微生物侵入风险评估研究时,必须牢记微生物侵入的概率性质。为了获得最有意义的数据,应该使用大量的阴性和阳性对照。考虑到可能影响结果的多个因素和变量,测试程序应该是彻底的和经过精心设计的,如果您在实施容器密封完整性验证的过程中有任何疑问,欢迎随时与我们联系。


名词:
CCIT: Container Closure Integrity Test

参考文献:
USP<1207.1> PACKAGE INTEGRITY TESTING IN THE PRODUCT LIFE CYCLE-TEST MOTHOD SELECTION AND VALIDATION;
USP<1207.2> PACKAGE INTEGRITY LEAK TEST TECHNOLOGIES;
The Theory Behind Automatic Inspection Technologies for Sub-visible to visible Particle Detection and Container Closure Integrity*¹;
*¹(2016 Pharma EXPO Conference, November 9th,2016);
Sterile Product Package Integrity Testing Current Practice, Common Mistakes, New Developments*²;
*²(PDA Metro Chapter May 17th, 2010);
Source: Leak Testing in Parenteral Packaging: Establishment of Direct Correlation between Helium Leak Rate Measurements and Microbial ingress for Two Different Leak Types, B, D. Morrical et. al., PDA Journal of Pharmaceutical Science and Technology, Vol.61, No. 4, July-August 2007,226f.