水痘減毒活疫苗原液生產(chǎn)車間工藝設(shè)計分析

（中國航空規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司，北京 100120）

疫苗是以病原微生物或其組成成分、代謝產(chǎn)物為起始材料，采用生物技術(shù)制備而成，用于預(yù)防、治療人類相應(yīng)疾病的生物制品[1]。伴隨著人類疾病譜的變化及生物制藥技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，疫苗在人類社會生活中發(fā)揮的作用將越來越大。2019年12月，《中華人民共和國疫苗管理法》正式落地實(shí)施，明確要求疫苗生產(chǎn)過程要符合核定的工藝和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計要求，降低生產(chǎn)過程中交叉污染的風(fēng)險，提高藥品的內(nèi)在質(zhì)量，生產(chǎn)企業(yè)對疫苗生產(chǎn)車間的設(shè)計提出了更高的要求。

水痘是由水痘-帶狀皰疹病毒初次感染引起的急性傳染病，主要發(fā)生在嬰幼兒和學(xué)齡前兒童。臨床上可通過對12月齡以上的健康兒童、青少年及成人、高危人群及其密切接觸者進(jìn)行接種水痘疫苗的主動免疫，從而達(dá)到預(yù)防其感染水痘病毒的目的。目前在世界各地廣泛使用的水痘疫苗均為減毒活疫苗，其生產(chǎn)用毒種均是1983年被世界衛(wèi)生組織推薦的V-Oka疫苗株[2]。

1 生產(chǎn)工藝流程分析

目前國內(nèi)外的水痘疫苗生產(chǎn)一般都采用細(xì)胞工廠技術(shù)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)和病毒培養(yǎng)。相比于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)瓶工藝技術(shù)，細(xì)胞工廠采用靜止培養(yǎng)方式，培養(yǎng)表面經(jīng)特殊處理，大大提高了細(xì)胞的吸附性，可以節(jié)約操作時間和培養(yǎng)區(qū)域空間；并且細(xì)胞工廠可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)的自動化操作，從而大大地降低勞動強(qiáng)度和密集度，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的細(xì)胞培養(yǎng)[3]。

水痘減毒活疫苗生產(chǎn)工藝流程大致分為原液制備和凍干制劑兩個階段。其中，原液制備階段又主要分為細(xì)胞培養(yǎng)階段（從細(xì)胞種子復(fù)蘇、傳代到細(xì)胞培養(yǎng)）和病毒培養(yǎng)階段（從病毒接種、培養(yǎng)到原液收獲）兩個階段。

水痘減毒活疫苗原液生產(chǎn)工藝流程：細(xì)胞種子一般凍存在液氮罐內(nèi)，生產(chǎn)時先進(jìn)行細(xì)胞種子復(fù)蘇及傳代培養(yǎng)，隨后進(jìn)行細(xì)胞工廠擴(kuò)大培養(yǎng)，當(dāng)培養(yǎng)液中細(xì)胞密度達(dá)到目標(biāo)值后，即可轉(zhuǎn)移至病毒操作區(qū)進(jìn)行接毒。這些操作均為敞口操作，需在B+A 單向流下完成。細(xì)胞接毒后繼續(xù)培養(yǎng)，通過多次培養(yǎng)基和緩沖液的洗換，病毒滴度達(dá)到要求后即可進(jìn)行病毒液的收集，最終原液進(jìn)行超低溫冷凍保存。原液制備階段生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 水痘減毒活疫苗原液生產(chǎn)工藝流程Fig.1 Process flow diagram of bulk production of varicella attenuated live vaccine

2 工藝布置分析

《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010年修訂）》第四十六條明確指出：為降低污染和交叉污染的風(fēng)險，廠房、生產(chǎn)設(shè)施和設(shè)備應(yīng)當(dāng)根據(jù)所生產(chǎn)藥品的特性、工藝流程及相應(yīng)潔凈度級別要求合理設(shè)計、布局和使用[4]。

結(jié)合水痘減毒活疫苗生產(chǎn)工藝流程和相關(guān)法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)的要求，以及我院多年的工程設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，本文以某水痘原液生產(chǎn)車間為例，提出了一種水痘減毒活疫苗原液生產(chǎn)車間的工藝布置方案，并從工藝布局、人物流等方面進(jìn)行探討分析。

水痘減毒活疫苗原液生產(chǎn)車間工藝布置案例如圖2所示。

圖2 水痘減毒活疫苗原液生產(chǎn)車間工藝布置Fig.2 Process layout of bulk production workshop of varicella attenuated live vaccine

2.1 工藝布局

按照生產(chǎn)工藝和使用功能，水痘減毒活疫苗原液生產(chǎn)車間的功能分區(qū)可劃分為細(xì)胞操作區(qū)、病毒操作區(qū)、清洗區(qū)和配液區(qū)四個區(qū)域，其中病毒操作區(qū)為有毒區(qū)。本案例在工藝布局設(shè)計時合理組合上述幾個區(qū)，做到有毒區(qū)與無毒區(qū)嚴(yán)格分開設(shè)置。每一工作區(qū)設(shè)置獨(dú)立的人、物流出入口，并同其他區(qū)域嚴(yán)格分開，并且有毒區(qū)設(shè)置退更設(shè)施。

水痘疫苗為非最終滅菌產(chǎn)品，且其原液不可除菌過濾，涉及到敞口操作的生產(chǎn)環(huán)境必須為無菌環(huán)境。本案例中將生產(chǎn)操作中涉及產(chǎn)品敞口非密閉的操作均設(shè)置為在B級背景環(huán)境的A級單向流下進(jìn)行，而且培養(yǎng)完成的細(xì)胞懸液從細(xì)胞操作區(qū)通過傳遞柜直接進(jìn)入病毒操作區(qū)，實(shí)現(xiàn)無菌區(qū)之間傳遞，避免頻繁進(jìn)出無菌區(qū)帶來的污染風(fēng)險。

恒溫培養(yǎng)是細(xì)胞傳代培養(yǎng)和病毒培養(yǎng)的必需要求。以往的設(shè)計中一般采用B級恒溫房間，通過空調(diào)的送風(fēng)來實(shí)現(xiàn)溫度控制。本案例中采用恒溫培養(yǎng)設(shè)備代替恒溫房間的設(shè)計，恒溫培養(yǎng)設(shè)備開門設(shè)置在B級區(qū)，而設(shè)備本身可放置在低級別區(qū)域，這樣可大大降低B級區(qū)的面積，降低能耗；恒溫培養(yǎng)設(shè)備在保證恒溫方面具有更精確的控制，而且恒溫培養(yǎng)設(shè)備更容易通過驗(yàn)證，在未來需滿足高標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證需求時具有很大的優(yōu)勢。

現(xiàn)代化的生產(chǎn)車間除了滿足生產(chǎn)要求外，兼具參觀性也是需要考慮的。本案例在生產(chǎn)車間外圍設(shè)置CNC 環(huán)形走廊，為車間潔凈環(huán)境提供保障，同時也為參觀提供便利條件。在生產(chǎn)工藝流程順暢合理設(shè)置的前提下，將大部分核心操作間盡量貼環(huán)形走廊布置，使參觀活動在不進(jìn)入生產(chǎn)車間內(nèi)部不影響生產(chǎn)的情況下進(jìn)行，也是透明化工廠設(shè)計的需要。

2.2 人物流路線

人物流路線的設(shè)計應(yīng)盡量降低交叉污染的風(fēng)險，在滿足生產(chǎn)流程順暢合理的前提下，考慮盡量將人、潔物、污物分開，有毒區(qū)和無毒區(qū)的人、物流各自有獨(dú)立的凈化通道。本案例中，各功能區(qū)均設(shè)置單獨(dú)的人員凈化通道，人員需經(jīng)凈化更衣程序進(jìn)入各自生產(chǎn)區(qū)域。對于有毒區(qū)，更衣采用單向控制，即人員分通道進(jìn)入和退出，避免人員進(jìn)出引起交叉污染。各功能區(qū)待使用的工器具經(jīng)過嚴(yán)格的清洗滅菌流程后進(jìn)入潔凈區(qū)內(nèi)，再通過緩沖或傳遞窗傳遞至使用區(qū)域。無毒區(qū)污物通過緩沖退出至CNC 走廊，有毒區(qū)污物

需消殺后方可傳出，需要循環(huán)使用的物品通過CNC走廊進(jìn)入粗洗間，經(jīng)過清洗、滅菌后回流至使用區(qū)域，廢棄物則運(yùn)送出車間。

3 生物安全分析

根據(jù)《藥典》中常用生物制品生產(chǎn)用菌毒種危害程度分類，水痘減毒活疫苗使用的V-Oka 疫苗株定義為四類，所以在工藝設(shè)計時應(yīng)該按照生物安全1級（BSL1）要求進(jìn)行設(shè)計。在水痘減毒活疫苗原液生產(chǎn)車間，病毒操作區(qū)涉及到病毒操作，定義為有毒區(qū)，需與其他功能區(qū)域嚴(yán)格分開設(shè)置，并且病毒操作區(qū)需考慮一定的防護(hù)措施，來滿足生物安全要求。

（1）病毒操作區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)要獨(dú)立設(shè)置，不可與無毒區(qū)空調(diào)共用。病毒操作區(qū)排風(fēng)需要經(jīng)過高效過濾器處理后高空排放。病毒操作區(qū)相對于其他相鄰區(qū)域應(yīng)該是負(fù)壓，形成負(fù)壓陷阱，防止活病毒逸出。

（2）病毒操作區(qū)人員更衣采用單向控制，即人員分通道進(jìn)入和退出，以避免人員退出時衣服上所帶的微粒和微生物污染更衣區(qū)，或者生產(chǎn)操作時產(chǎn)生的有害物質(zhì)通過更衣區(qū)外溢。病毒操作區(qū)污物需經(jīng)高壓滅菌柜消殺后方可傳出，保證活病毒不外逸。

（3）工藝用純水和注射水系統(tǒng)采用有毒區(qū)單獨(dú)設(shè)置系統(tǒng)的方式，病毒操作區(qū)單獨(dú)設(shè)置水罐和循環(huán)系統(tǒng)，可有效避免壓力異常時對無毒區(qū)的污染。

（4）設(shè)置生物活性廢水處理間，將病毒操作區(qū)的排水管道接入生物活性廢水處理間的滅活罐，活毒廢水經(jīng)高溫滅菌處理后方可同其他廢水排入廠區(qū)污水處理站進(jìn)行后續(xù)處理[5]。

4 結(jié)束語

綜上所述，在進(jìn)行水痘減毒活疫苗原液生產(chǎn)車間工藝設(shè)計時，需要從生產(chǎn)工藝流程、相關(guān)設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)以及生物安全控制等方面綜合考慮，對有毒區(qū)和無毒區(qū)進(jìn)行合理劃分，合理設(shè)計人物流流線。在滿足生產(chǎn)流程和操作需求的情況下，合理布局工藝平面，將交叉污染的風(fēng)險降至最低。隨著生物制藥技術(shù)的發(fā)展和設(shè)備自動化程度的提高，現(xiàn)代化、高標(biāo)準(zhǔn)的疫苗生產(chǎn)車間對工藝設(shè)計提出了更高的要求，需不斷優(yōu)化設(shè)計方案，在實(shí)踐中加以檢驗(yàn)并逐步提高。