高賢申

（上海森松制藥設(shè)備工程有限公司，上海 201323）

生物反應(yīng)器指以活細(xì)胞或酶為生物催化劑進(jìn)行細(xì)胞增殖或生化反應(yīng)提供適宜環(huán)境的設(shè)備，它是生物反應(yīng)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、操作條件和操作方式的選定對產(chǎn)品的質(zhì)量、收率（轉(zhuǎn)化率）和能耗有密切關(guān)系。

一個良好的生物反應(yīng)器應(yīng)滿足如下要求：①具有一定耐壓和耐溫能力，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)并符合潔凈設(shè)計要求；②選材要能耐腐蝕、耐蒸汽的反復(fù)滅菌，且對微生物無毒害；③具有良好接觸和混合性能、能高效傳遞熱量，確保適宜的生物反應(yīng)條件；④表面光滑，易于清洗和滅菌并減少金屬離子對生物反應(yīng)的影響；⑤有適當(dāng)?shù)慕庸芎蛢x表控制系統(tǒng)，便于供料、卸料、供氣、清洗、滅菌，并能自動控制和檢測；⑥在保持生物反應(yīng)要求的前提下，降低能耗。

生物反應(yīng)器是壓力容器，要滿足《特種設(shè)備安全法》等相關(guān)法律、法規(guī)、技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，又是生物制藥工程中的關(guān)鍵工藝設(shè)備，還要滿足《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》（GMP）等行業(yè)法規(guī)，其設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試、確認(rèn)和使用活動必須符合法律、法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)指南的要求，確保合法合規(guī)、技術(shù)先進(jìn)。

圖1 發(fā)酵罐示意Fig.1 Fermentor sketch

機械攪拌式生物反應(yīng)器是發(fā)酵工廠應(yīng)用最普遍的生物反應(yīng)器（以下簡稱發(fā)酵罐，如圖1所示），它利用機械攪拌器的作用，使空氣和液體充分混合，促使氧在溶液中溶解，提供微生物生長繁殖、發(fā)酵和代謝所需要的氧氣。發(fā)酵罐主要由罐體、傳動裝置、機械密封、攪拌器、人孔、夾套、擋板、噴淋球、視鏡、空氣分布器、消泡器、接管等組成。

本文以發(fā)酵罐為例，對其設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試和確認(rèn)及使用等環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制和驗證策略進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。

1 生物反應(yīng)器設(shè)計

1.1 設(shè)計基本要求

生物反應(yīng)器是以用戶需求（URS）作為設(shè)計輸入條件，依據(jù)壓力容器法規(guī)、規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及生物反應(yīng)工藝特點來進(jìn)行設(shè)計。國內(nèi)使用的生物反應(yīng)器通常應(yīng)同時滿足TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、GB/T 150—2011《壓力容器》、ASME BPE—2019《生物工程設(shè)備》等要求。TSG 21—2016 主要從特種設(shè)備安全和監(jiān)管的角度，對特種設(shè)備生產(chǎn)單位提出了相關(guān)要求，GB/T 150—2011主要對設(shè)備選材、強度設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面提出技術(shù)要求，而ASME BPE—2019 則著重從滿足GMP要求、便于CIP/SIP、降低生物負(fù)荷等方面提出了一系列設(shè)計、制造和使用要求。因此，ASME BPE—2019 是在GB/T 150—2011 基礎(chǔ)上的補充，兩者結(jié)合、能更好地滿足生物工程領(lǐng)域的實際需要。

表1列出了壓力容器設(shè)計時，GB/T 150—2011與ASME BPE—2019 相關(guān)要素的對照情況[1-2]，供設(shè)計時參考。

表1 GB/T 150—2011 與ASME BPE—2019 與壓力容器設(shè)計相關(guān)要求對照表Tab.1 Comparison between GB/T 150—2011 and ASME BPE—2019 for pressure vessel design

1.2 生物反應(yīng)器潔凈設(shè)計要求

潔凈設(shè)計主要目的是便于清洗、滅菌和排放，減少殘留和控制微生物生長，以降低生產(chǎn)過程中物料被污染或交叉污染的風(fēng)險，潔凈設(shè)計是生物反應(yīng)器設(shè)計階段必須考慮的重要內(nèi)容。

1.2.1 總體要求

（1）與工藝和產(chǎn)品接觸的所有表面應(yīng)無凸起、裂紋、氣穴等缺陷，且粗糙度Ra值滿足要求。

（2）容器內(nèi)部的所有接管都應(yīng)與內(nèi)壁平齊，盡量減少筒體上的接管和連接件的數(shù)量。

（3）所有儀表接頭和任何筒體上的貫穿件應(yīng)傾斜，以易于清洗。

（4）使用噴淋裝置清洗的接管應(yīng)盡量使L/d比值為最小，對不通過流體的接管，L/d比值宜小于或等于2。

（5）內(nèi)伸管或噴淋管外壁與固定它們的接管內(nèi)壁之間需有環(huán)形空間，以滿足CIP 清洗的要求。

（6）噴淋裝置數(shù)量與位置應(yīng)易于消除因內(nèi)件（如攪拌軸、內(nèi)伸管與擋板）而造成遮擋部位。

（7）內(nèi)部支撐件應(yīng)為實心結(jié)構(gòu)，不宜采用易疲勞損壞和易受污染的空心結(jié)構(gòu)。

（8）推薦采用磁力攪拌或雙端面機械密封的攪拌裝置，便于生物反應(yīng)器內(nèi)物料與外部環(huán)境隔離。

1.2.2 潔凈設(shè)計結(jié)構(gòu)

ASME BPE 系統(tǒng)設(shè)計（SD）中詳細(xì)列舉了生物工程中可接受和不可接受的多種設(shè)計結(jié)構(gòu)，以下為典型的可接受的設(shè)計結(jié)構(gòu)，可用于生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。

（1）上封頭接管布置設(shè)計，如圖2所示。

（2）筒體與下封頭接頭設(shè)計，如圖3所示。

（3）筒體上的儀表接頭設(shè)計，如圖4所示。

（4）接管接頭設(shè)計，如圖5所示。

（5）伸入容器內(nèi)的接管結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖6所示。

（6）內(nèi)部支撐件的設(shè)計，如圖7所示。

圖2 上封頭接管布置設(shè)計Fig.2 Nozzle design at top head

圖3 筒體和下封頭接頭設(shè)計Fig.3 Side and bottom connection

圖4 筒體上儀表接頭設(shè)計Fig.4 Sidewall instrument ports

圖5 典型接管連接結(jié)構(gòu)Fig.5 Typical nozzle detail

圖6 伸入容器內(nèi)的接管結(jié)構(gòu)設(shè)計Fig.6 Nozzle penetration details

圖7 內(nèi)部支撐件的設(shè)計Fig.7 Internal support members design

2 生物反應(yīng)器制造、檢驗和試驗

2.1 制造

發(fā)酵罐作為應(yīng)用最普遍的生物反應(yīng)器，其典型制造工藝如圖8所示。

2.1.1 制造前準(zhǔn)備

制造前準(zhǔn)備對設(shè)備制造質(zhì)量非常關(guān)鍵，精心而充分的準(zhǔn)備，可以確保設(shè)備一次性做對、減少和避免不必要的偏差和返修。準(zhǔn)備工作主要包括：

圖8 發(fā)酵罐典型制造工藝Fig.8 Typical manufacturing process of fermentor

（1） 文件準(zhǔn)備：包括制造工藝文件、焊接工藝文件、質(zhì)量控制文件（質(zhì)量計劃或質(zhì)量檢驗計劃）、調(diào)試和確認(rèn)文件等。

（2）人員準(zhǔn)備：包括制造相關(guān)人員，特別是管理技術(shù)人員、焊工或焊接操作工、冷作工、檢驗和試驗人員等。

（3）設(shè)備準(zhǔn)備：包括制造相關(guān)的切割設(shè)備、卷制設(shè)備、焊接設(shè)備、機加工設(shè)備、打磨拋光設(shè)備以及檢驗和試驗設(shè)備等。

（4）材料準(zhǔn)備：包括符合圖紙和技術(shù)要求的相應(yīng)板材、管材、管件等，并經(jīng)驗收合格。

（5）場地準(zhǔn)備：包括制造場地，對于不銹鋼設(shè)備需要采取防止鐵離子污染的隔離保護措施。

2.1.2 材料領(lǐng)用下料

根據(jù)圖紙規(guī)定和制造工藝及進(jìn)度需求，按程序辦理材料領(lǐng)用手續(xù)，按照下料工藝進(jìn)行切割下料。下料期間，要注意做好材料標(biāo)識移植、確?？勺匪菪?。

2.1.3 封頭成型

推薦采用發(fā)酵罐制造廠提供板材、完成必要的拼接、焊接及檢驗合格后，再提供給封頭制造商按相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工藝壓制，以確保封頭材料、焊接、加工質(zhì)量符合要求。發(fā)酵罐制造廠應(yīng)事先按程序評價封頭制造商的資質(zhì)、能力。

2.1.4 封頭開孔及接管組焊

根據(jù)圖紙和制造工藝，對封頭上的接管、凸緣、人孔、閥座、套管等進(jìn)行定位、劃線、開孔，并將這些部件與封頭組焊，焊接時要考慮采取防止變形的措施。必要時，可對封頭進(jìn)行預(yù)拋光，以減少最終拋光 量。

2.1.5 筒體下料卷焊

根據(jù)圖紙尺寸，采用等離子/激光切割機、卷板機等設(shè)備進(jìn)行卷制，并完成縱縫焊接、筒體校圓等工 作。

2.1.6 筒體環(huán)縫組焊

當(dāng)設(shè)備由多段筒節(jié)組成時，按照排料方位將筒節(jié)組對，完成環(huán)縫焊接。

2.1.7 夾套組焊

將夾套與筒體和封頭分別組對焊接。焊接前必須對筒體或封頭外表面以及夾套內(nèi)表面進(jìn)行徹底清 潔。

2.1.8 筒體開孔及接管組焊

根據(jù)圖紙和制造工藝，對筒體上的接管進(jìn)行定位、劃線、開孔，并將這些部件與筒體組焊，焊接時要考慮采取防止變形的措施。必要時，可對筒體表面進(jìn)行預(yù)拋光，以減少最終拋光 量。

2.1.9 封頭、筒體組焊

組焊前，應(yīng)檢查并確保接管和開孔方位正確。

2.1.10 內(nèi)件裝配焊接裝配和焊接罐內(nèi)構(gòu)件：如擋板、空氣分布器、消泡器、噴淋球等。攪拌軸/槳葉及傳動裝置可以在罐外單獨拋光合格后、在調(diào)試前組 裝。

2.1.11 表面處理

通常包括機械拋光、電解拋光和酸洗鈍化。機械拋光時，按照圖紙和技術(shù)要求，對內(nèi)、外表面進(jìn)行拋光，拋光表面要均勻一致、粗糙度符合規(guī)定要求，對于不易拋光的部位、要防止過度拋光、引起壁厚減薄量過大；電解拋光時，要按照經(jīng)評定合格的工藝進(jìn)行操作，控制好相關(guān)工藝參數(shù)，確保表面質(zhì)量合格；酸洗鈍化時，要徹底清洗并消除表面游離鐵離子等異物，形成良好的表面鈍化膜。除非改變了發(fā)酵罐內(nèi)與介質(zhì)接觸表面的狀態(tài)或?qū)㈦娊鈷伖夂蟊砻姹┞对谕獠课廴经h(huán)境中，已電解合格的表面一般不需要再進(jìn)行鈍化處理。

2.1.12 壓力試驗

按照圖紙和技術(shù)要求進(jìn)行壓力試 驗。

2.1.13 保溫

按照圖紙和技術(shù)要求對設(shè)備進(jìn)行保溫，包括保溫外殼的施工。

2.1.14 噴淋球覆蓋、排盡試驗、攪拌測試

對完工的設(shè)備進(jìn)行噴淋球覆蓋性測試和排盡能力測試，測試要求符合本文2.2 節(jié)要求，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和程序進(jìn)行攪拌運轉(zhuǎn)測試、記錄測試結(jié)果。

2.1.15 清潔干燥

相關(guān)檢驗和試驗完成后，對設(shè)備進(jìn)行最終清潔和干燥，以避免對發(fā)酵罐造成污染和腐 蝕。

2.1.16 包裝

按要求進(jìn)行包裝，做好標(biāo)識，設(shè)備待發(fā)貨。包裝時，要對所有管口進(jìn)行保護，防止異物進(jìn)入罐內(nèi)。

2.2 檢驗和試驗

檢驗和試驗應(yīng)該按照質(zhì)量計劃或檢驗試驗計劃，在合適的時機、采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，由具備相應(yīng)經(jīng)驗和資格的人員來進(jìn)行，當(dāng)合同和法規(guī)有要求時，也可能包括監(jiān)檢人員、客戶代表的見證。

壓力容器的檢驗和試驗包括：①材料檢驗；②外觀及幾何尺寸檢驗；③焊接檢驗及無損檢測；④耐壓試驗等，對于生物反應(yīng)器，還應(yīng)包括：①表面檢驗（外觀及粗糙度）；②噴淋球覆蓋試驗；③排盡試驗等。以下主要介紹生物反應(yīng)器的附加檢驗和試驗要求。

2.2.1 表面檢驗

生物反應(yīng)器與工藝接觸的表面外觀及粗糙度要求見表2，表3和表4[2]。表2和表3的要求可通過目視檢驗來判斷，表4的要求可用粗糙度檢測儀來測量，但要特別注意對于不規(guī)則表面、易漏拋光表面和難以拋光表面的檢測，確保每一個位置的外觀和粗糙度都符合要求。

表2 與工藝接觸的金屬表面驗收標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Acceptance criteria for metallic process contact surface finishes

表3 與工藝接觸電解拋光的金屬表面附加驗收標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Additional acceptance criteria for electropolished metallic process contact surface finishes

表4 與工藝接觸的金屬表面Ra 值Tab.4 Ra readings for metallic process contact surfaces

2.2.2 噴淋球覆蓋試驗

噴淋球覆蓋試驗是為了記錄和證明對工藝接觸表面的液體覆蓋情況，確認(rèn)噴淋裝置可以清洗整個容器包括內(nèi)壁、設(shè)備上封頭、下封頭及內(nèi)件等，為清潔及清潔驗證提供必要的條件。

噴淋球試驗主要程序如下：

（1）配置核黃素溶液：采用純水或規(guī)定的水質(zhì)配置濃度為0.08 ～ 0.22 g/L 的核黃素溶液。

（2）噴施核黃素溶液：用噴壺將溶液噴至待檢測容器內(nèi)表面（人孔、管口）及攪拌槳葉/攪拌軸外表面。

（3）檢查：在黑暗中用紫外線燈（波長365 nm）照射，檢查所有表面被核黃素溶液覆蓋情況。

（4）清洗：通過噴淋球，注入一定流量和壓力的純水，對容器內(nèi)部進(jìn)行清洗。

（5）檢查：在黑暗中用紫外線燈照射，檢查所有表面是否有核黃素溶液殘留。

噴淋球試驗驗收標(biāo)準(zhǔn)：測試前容器內(nèi)表面已由核黃素覆蓋；清洗后，在黑暗條件下，用紫外線燈觀察內(nèi)表面和附件表面，無核黃素殘留；如有殘留必須形成記錄，以便采取相應(yīng)措施。

2.2.3 排盡試驗

生物反應(yīng)器良好的排盡能力，可以減少殘留、降低生物負(fù)荷、提高收率、便于清洗和滅 菌。

排盡試驗程序如下：

（1）找平：將設(shè)備安放在試驗區(qū)域并找平，水平度/垂直度在允許偏差范圍內(nèi)。

（2）加水：加注純水，水位應(yīng)在容器筒體與下封頭的焊縫線附近。

（3）排水：保持與大氣相通，打開罐底閥，在重力作用下自然排放。

（4）檢查：下封頭內(nèi)表面不得有超標(biāo)殘留積水存在。

排盡試驗驗收標(biāo)準(zhǔn)：一般情況下，殘留水可能會以水滴的形式出現(xiàn)，水滴直徑通常不超過5 mm。當(dāng)水滴直徑超過5 mm 時，用直徑25 mm 的橡膠棒垂直下壓水滴，如散開的水滴重新聚集，則表明該位置是平的或存在不允許的低點，這一區(qū)域應(yīng)返修；如散開的水滴不再回到原來位置，則只視為大水滴，測試合格。

3 生物反應(yīng)器的安裝及質(zhì)量控制

生物反應(yīng)器運至現(xiàn)場后，施工單位應(yīng)編制安裝施工計劃和方案，并按照施工方案和圖紙要求進(jìn)行放線、吊裝就位、找正、找平、固定等工序，可靠準(zhǔn)確地完成安裝工作。

安裝活動需符合GB 50231《機械設(shè)備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范》，GB 50236《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)圖紙要求，提交安裝、試驗記錄和報告等資料。如有必要，生物反應(yīng)器安裝單位還應(yīng)按照TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定向使用地特種設(shè)備安全監(jiān)管部門辦理書面告知等相關(guān)工作[3]。

4 生物反應(yīng)器的調(diào)試、確認(rèn)和驗證

4.1 調(diào)試、確認(rèn)和驗證策略

對于藥品生產(chǎn)相關(guān)的廠房、設(shè)施、系統(tǒng)/設(shè)備，應(yīng)采用基于科學(xué)的、質(zhì)量風(fēng)險的方法，進(jìn)行系統(tǒng)分類和風(fēng)險評估，將系統(tǒng)按照風(fēng)險等級分為直接影響系統(tǒng)和非直接影響系統(tǒng)兩類。直接影響系統(tǒng)是風(fēng)險高的系統(tǒng)，需要確定和實施相應(yīng)的調(diào)試、確認(rèn)和驗證策略[4-5]，以符合GMP 要求；而非直接影響系統(tǒng)為風(fēng)險較低的系統(tǒng)，只需進(jìn)行調(diào)試活動。

ISPE 基礎(chǔ)指南第五卷：調(diào)試和確認(rèn)在表3.1 中提出了系統(tǒng)分類標(biāo)準(zhǔn)，在八個問題中只要有一個問題的結(jié)果為“是“，該系統(tǒng)就屬于直接影響系統(tǒng)，需要進(jìn)行調(diào)試、確認(rèn)和驗證活動。發(fā)酵罐系統(tǒng)分類評估情況如表5所示，經(jīng)評估為直接影響系統(tǒng)。

4.2 系統(tǒng)風(fēng)險評估

系統(tǒng)風(fēng)險評估是運用質(zhì)量風(fēng)險管理工具（如FEMA、PHA）對直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的系統(tǒng)進(jìn)行評估、采取合適的控制措施以便確定確認(rèn)的范圍和程度，并確保廠房、設(shè)施、系統(tǒng)/設(shè)備中可能影響藥品質(zhì)量的風(fēng)險均通過設(shè)計得到有效控制。風(fēng)險控制可以從技術(shù)控制或程序控制的角度采取合適的風(fēng)險控制措施，將風(fēng)險降低至可接受水平。

表5 發(fā)酵罐系統(tǒng)分類評估表Tab.5 Fermentor system classification assessment

發(fā)酵罐系統(tǒng)關(guān)鍵方面/關(guān)鍵設(shè)計元素（CAs/CDEs）相關(guān)的主要控制參數(shù)通常包括：溫度、pH 值、溶解氧濃度、基質(zhì)含量、空氣流量、壓力、攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌功率、黏度、濁度、料液流量、產(chǎn)物的濃度、氧化還原電位、尾氣中O2和CO2、菌絲形態(tài)、菌體濃度等。其中典型的關(guān)鍵控制參數(shù)（CPPs）有：溫度、pH 值、溶解氧濃度、基質(zhì)含量、空氣流量、攪拌轉(zhuǎn)速等，他們將影響著發(fā)酵罐系統(tǒng)產(chǎn)品的關(guān)鍵質(zhì)量屬性（CQAs）[5]。

風(fēng)險評估后采取的程序控制措施有：設(shè)計確認(rèn)（DQ）、調(diào)試中確認(rèn)、安裝確認(rèn)（IQ）、運行確認(rèn)（OQ）、性能確認(rèn)（PQ）、工藝驗證（PV）以及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)操作程序（SOP）等。

通過采取上述一種或多種控制措施，確定確認(rèn)的范圍和程度，形成發(fā)酵罐的風(fēng)險評估和調(diào)試、確認(rèn)和驗證控制策略。

4.3 設(shè)計確認(rèn)

設(shè)計確認(rèn)（DQ）應(yīng)當(dāng)證明廠房、設(shè)施、系統(tǒng)/設(shè)備的設(shè)計符合預(yù)定用途和GMP 規(guī)范要求；設(shè)計確認(rèn)按照經(jīng)藥廠質(zhì)量部門批準(zhǔn)的設(shè)計確認(rèn)方案執(zhí)行，將設(shè)計文件與URS 逐條比較、審核確認(rèn)，并審核是否符合GMP 規(guī)范要求，形成設(shè)計確認(rèn)報告。只有設(shè)計確認(rèn)合格的圖紙及設(shè)計文件才可以用于后續(xù)的確認(rèn)和驗證活動?？筛鶕?jù)不同設(shè)計階段的成果動態(tài)地進(jìn)行設(shè)計確認(rèn)。設(shè)計確認(rèn)中發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)按照相關(guān)偏差處理和變更管理程序進(jìn)行控制。

4.4 安裝確認(rèn)

安裝確認(rèn)（IQ）應(yīng)當(dāng)證明設(shè)備廠房、設(shè)施、系統(tǒng)/設(shè)備的建造和安裝符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；安裝確認(rèn)按照經(jīng)藥廠質(zhì)量部門批準(zhǔn)的安裝確認(rèn)方案執(zhí)行，通過實物檢查、審查建造記錄和報告等，確認(rèn)設(shè)備的制造和安裝符合法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、設(shè)計圖紙要求，并形成安裝確認(rèn)報告。安裝確認(rèn)中發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)按照相關(guān)偏差處理和變更管理程序進(jìn)行控制。

發(fā)酵罐安裝確認(rèn)的內(nèi)容包括但不限于：

（1）容器安裝的確認(rèn)；

（2）公用設(shè)施連接的確認(rèn)；

（3）容器尺寸的檢查；

（4）容器部件的檢查；

（5）容器材質(zhì)的檢查；

（6）容器焊接（文件）的檢查；

（7）容器表面狀態(tài)的檢查；

（8）容器排盡能力的確認(rèn)。

4.5 運行確認(rèn)

運行確認(rèn)（OQ）應(yīng)當(dāng)證明廠房、設(shè)施、系統(tǒng)/設(shè)備的運行符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；運行確認(rèn)按照經(jīng)藥廠質(zhì)量部門批準(zhǔn)的運行確認(rèn)方案執(zhí)行，通過必要運行和測試，確認(rèn)設(shè)備運行符合法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、設(shè)計圖紙要求，并形成運行確認(rèn)報告。運行確認(rèn)中發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)按照相關(guān)偏差處理和變更管理程序進(jìn)行控制。

發(fā)酵罐運行確認(rèn)的內(nèi)容包括但不限于：

（1）壓力測試；

（2）攪拌的測試；

（3）噴淋球測試；

（4）在線滅菌測試；

（5）其他功能測試，如報警和連鎖測試、斷電恢復(fù)測試及自控系統(tǒng)相關(guān)測試。

4.6 性能確認(rèn)

性能確認(rèn)（PQ）應(yīng)當(dāng)證明廠房、設(shè)施、系統(tǒng)/設(shè)備在正常操作方法和工藝條件下能夠持續(xù)符合標(biāo)準(zhǔn)；性能確認(rèn)按照經(jīng)藥廠質(zhì)量部門批準(zhǔn)的性能確認(rèn)方案執(zhí)行，通過必要性能測試，確認(rèn)設(shè)備能滿足預(yù)期用途，并形成性能確認(rèn)報告。性能確認(rèn)中發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)按照相關(guān)偏差處理和變更管理程序進(jìn)行控制。

4.6.1 在線滅菌性能確認(rèn)

發(fā)酵罐（含管線）通常具備蒸汽在線滅菌功能，為確保在線滅菌程序的有效性，需要進(jìn)行滅菌效果確認(rèn)。滅菌效果確認(rèn)需同時采用物理方法和生物挑戰(zhàn)性方法確認(rèn)。

滅菌循環(huán)通常包括：① SIP 前完整性測試；② 加熱/空氣置換；③ 暴露；④ 冷卻/除蒸汽/干燥；⑤ SIP 后完整性測試；⑥ 滅菌狀態(tài)的加壓保持等階段[6]。根據(jù)實際情況，滅菌循環(huán)可做相應(yīng)的調(diào)整。

應(yīng)通過風(fēng)險評估確定溫度探頭的布點位置，發(fā)酵罐（含管線）滅菌效果確認(rèn)時，溫度探頭位置應(yīng)包 括：

（1）冷凝水可能聚集的位置，如罐底閥；

（2）上游的蒸汽疏水閥；

（3）空氣可能難以置換出去的接管或高點位置，如上封頭接管；

（4）質(zhì)量較大的物體表面，如槳葉、攪拌軸；

（5）滅菌邊界內(nèi)的未保溫表面，如封頭及筒體接管附近；

（6）發(fā)酵罐系統(tǒng)的邊界處；

（7）死角（冷凝水/空氣夾帶），如L/d＞2 的接管；

（8）溫度或壓力測試儀表的附近。

4.6.2 性能確認(rèn)

發(fā)酵罐的性能確認(rèn)應(yīng)當(dāng)根據(jù)已有的生產(chǎn)工藝和發(fā)酵系統(tǒng)的特點制定性能確認(rèn)方案，可使用生產(chǎn)物料、適當(dāng)?shù)奶娲坊蛘吣M產(chǎn)品來進(jìn)行試驗/測試，并形成性能確認(rèn)報告。

4.7 清潔驗證

為確認(rèn)發(fā)酵罐清潔操作規(guī)程的有效性，需要進(jìn)行清潔驗證（CV）。應(yīng)通過風(fēng)險評估確定風(fēng)險點和取樣方案并編制清潔驗證方案、經(jīng)批準(zhǔn)后實施。首次清潔驗證可以與工藝驗證一起進(jìn)行。

發(fā)酵罐清潔驗證中最難清洗的部位通常有：① 上封頭接管內(nèi)部；② 噴淋管外壁；③ 攪拌軸可能遮擋的部位；④ 擋板、槳葉等內(nèi)件表面。

4.8 工藝驗證

工藝驗證（PV）是證明生產(chǎn)工藝按照規(guī)定的工藝參數(shù)能夠持續(xù)生產(chǎn)出符合預(yù)定用途和注冊要求的產(chǎn)品，發(fā)酵罐是發(fā)酵工藝的核心設(shè)備，需編制工藝驗證方案、經(jīng)批準(zhǔn)后實施。

5 生物反應(yīng)器文件要求

生物反應(yīng)器是生物工程的關(guān)鍵工藝設(shè)備，其文件不僅要滿足GB/T 150—2011 等壓力容器標(biāo)準(zhǔn)要求，也要滿足藥品生產(chǎn)GMP 要求，這些文件除要求提供紙質(zhì)版外，根據(jù)約定還應(yīng)提供電子版。

在文件準(zhǔn)備和形成過程中，一定要遵循良好的文件規(guī)范，即遵循ALCOA 原則（可追溯的、清晰易讀的、同步產(chǎn)生的、原始的和準(zhǔn)確的），以確保提供證實設(shè)備符合GMP 規(guī)范的客觀證據(jù)。

5.1 設(shè)計階段文件

生物反應(yīng)器設(shè)計階段的文件[3]應(yīng)包括：

（1）資質(zhì)證書（設(shè)計資質(zhì)）；

（2）風(fēng)險評估報告（需要時）；

（3）強度計算書或應(yīng)力分析報告；

（4）設(shè)計圖樣（總圖、詳圖）；

（5）制造技術(shù)條件；

（6）安裝使用維護保養(yǎng)說明等（必要時）；

（7）用戶需求URS（即符合GMP 要求的生物反應(yīng)器設(shè)計條件）；

（8）設(shè)計確認(rèn)（DQ）方案及報告（需經(jīng)用戶質(zhì)量部門批準(zhǔn)）（可與確認(rèn)文件一并歸檔）；

（9）超壓泄放裝置的相關(guān)計算書等。

5.2 制造、安裝、調(diào)試階段文件

生物反應(yīng)器制造、安裝、調(diào)試階段的文件[1]應(yīng)包括：

（1）特種設(shè)備制造監(jiān)督檢驗證書（需要時）；

（2）容器竣工總圖（除包含受壓元件外，還應(yīng)包括反應(yīng)器內(nèi)與工藝接觸的零部件詳圖）；

（3）容器產(chǎn)品合格證（含產(chǎn)品數(shù)據(jù)表）；

（4）材料質(zhì)量證明書（應(yīng)包括受壓元件及所有與工藝接觸的零部件材質(zhì)證明書）；

（5）資質(zhì)證書（制造安裝資質(zhì)、焊工及無損檢測人員資質(zhì)）；

（6）產(chǎn)品銘牌的拓印件或復(fù)印件；

（7）容器制造要求的檢驗、試驗記錄和報告（質(zhì)量計劃或檢驗計劃、外觀及幾何尺寸檢驗報告、焊接記錄、無損檢測報告、耐壓試驗報告、酸洗鈍化或電解拋光報告、表面粗糙度報告、噴淋球測試報告、排盡測試報告、攪拌測試報告等）；

（8）容器安裝要求檢驗試驗記錄和報告。

5.3 確認(rèn)階段文件

生物反應(yīng)器確認(rèn)階段的文件[5]應(yīng)包括：

（1）設(shè)計確認(rèn)（DQ）方案及報告（需經(jīng)用戶質(zhì)量部門批準(zhǔn)）；

（2）安裝確認(rèn)（IQ）方案和報告（需經(jīng)用戶質(zhì)量部門批準(zhǔn)）；

（3）運行確認(rèn)（OQ）方案和報告（需經(jīng)用戶質(zhì)量部門批準(zhǔn)）；

（4）性能確認(rèn)（PQ）方案和報告（需經(jīng)用戶質(zhì)量部門批準(zhǔn)）。

5.4 使用階段文件

生物反應(yīng)器使用階段的文件[7]應(yīng)包括：

（1）特種設(shè)備使用申請登記證（若有需要時）；

（2）滅菌性能確認(rèn)方案和報告；

（3）清潔驗證方案和報告；

（4）工藝驗證方案和報告；

（5）維護和檢查記錄；

（6）其他相關(guān)文件。

6 結(jié)束語

生物反應(yīng)器的設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試和確認(rèn)、使用，既要滿足壓力容器的一般要求，也要滿足藥品生產(chǎn)行業(yè)的GMP 要求，才能保證藥品生產(chǎn)的質(zhì)量、保證患者的安全和健康。本文介紹了生物反應(yīng)器的各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制及驗證相關(guān)要求，也可為制藥行業(yè)其他的工藝設(shè)備和系統(tǒng)實現(xiàn)GMP 合規(guī)性提供參考。