Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм Занятие 4 · Продолжительность 3 часа
Цель, задачи и структура занятия Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 2 Цель Сформировать целостное представление о фильтровании как критической операции, обеспечивающей стерильность и чистоту раствора для инъекций. Задачи Изучить место фильтрования среди методов стерилизации, классификацию фильтров, их валидацию и организацию контроля на производстве. Структура занятия Материал изложен в шести разделах: место и виды фильтрования; классификация фильтров; глубинные фильтры; мембранные фильтры; валидация процесса; организация и контроль на производстве. Занятие завершается выводами и тестами для самопроверки.
Актуальность: риски стерилизующей фильтрации Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 3 Для термолабильных и биотехнологических препаратов фильтрование нередко остаётся единственным доступным методом стерилизации. Эффективность фильтрации, в отличие от тепловой стерилизации, напрямую зависит от целостности единичного фильтрующего элемента. Повреждение или неверная установка фильтра может привести к нестерильности продукта без внешних признаков нарушения. Ошибка затрагивает сразу весь объём серии — по масштабу последствий сопоставимо с иными критическими отклонениями процесса. Регуляторы ужесточают требования к проверке целостности фильтров, включая случаи, когда такая проверка технически затруднена.
Нормативно-правовая база занятия Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 4 Фармакопея ОФС.1.1.0016 «Стерилизация» ГФ РФ — методы стерилизации, размеры пор фильтров, порядок испытания целостности. Правила GMP ЕАЭС Приложение № 1 к Правилам GMP ЕАЭС, гармонизированное с Приказом Минпромторга России № 916. Рекомендация ЕЭК Рекомендация Коллегии ЕЭК от 1 марта 2021 г. № 6 — детализация асептических процессов, включая фильтрование. Международные стандарты ASTM F838 — методика испытания на бактериальную удерживающую способность; PDA Technical Report № 26.
РАЗДЕЛ 1 Место и роль фильтрования в производстве инъекционных лекарственных форм Учебный план, п. 4
Место фильтрования в системе методов стерилизации Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 6 ГФ РФ выделяет четыре метода стерилизации: термический, радиационный, газовый и фильтрационный. Приоритет отдаётся термической стерилизации как наиболее надёжному и легко валидируемому методу. Фильтрование применяют только тогда, когда препарат не выдерживает нагревание, облучение или стерилизующий газ. Типичные случаи: термолабильные растворы, ферментные препараты, биотехнологические и белковые средства. Фильтр удаляет микроорганизмы физически, но не инактивирует эндотоксины — пирогенность контролируют отдельно.
Виды фильтрования по технологическому назначению Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 7 Последовательность: Предварительное Осветляющее Тонкое (полирующее) Стерилизующее Каждая следующая стадия предъявляет более высокие требования к фильтру и контролю процесса.
Требования к чистоте раствора: механические включения Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 8 Видимые включения не допускаются и выявляются визуальным контролем каждой единицы продукции. Невидимые включения контролируют на выборке методом счёта частиц (оптический/мембранный методы). Фильтрование — основное средство очистки, но не заменяет последующий визуальный контроль при упаковке. Источники включений: нерастворившиеся частицы веществ, взаимодействие с оборудованием, волокна из воздуха.
Зонирование чистых помещений при фильтровании растворов Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 9 Класс С Приготовление раствора перед стерилизующей фильтрацией. Класс A в B Хранение отфильтрованного раствора и наполнение первичной упаковки. Граница зон Стерилизующий фильтр — физическая граница между нестерильной и асептической зонами. Принцип До фильтра раствор нестерилен, после — требует полностью асептического обращения.
Место фильтрования в общей технологической схеме Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 10 Последовательность: Приготовление раствора Предв. и осветл. фильтр. Тонкое (полирующее) Стерилизующее фильтров. Наполнение упаковки Параметры каждой стадии (давление, скорость, температура) устанавливаются при разработке и подтверждаются валидацией.
РАЗДЕЛ 2 Классификация фильтров и фильтровального оборудования Учебный план, п. 4
Глубинные и мембранные фильтры: различие механизма задержания Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 12 Глубинный фильтр Объёмный слой волокнистого/зернистого материала Задержание по всей толщине перегородки Механизм: сито + адсорбция + инерционное осаждение Номинальный (статистический) рейтинг пор Испытание целостности невозможно Мембранный фильтр Тонкая пористая полимерная плёнка Задержание на поверхности (ситовой принцип) Механизм: точный геометрический отсев Абсолютный рейтинг пор Целостность подтверждается неразрушающим методом
Конструктивные типы фильтровального оборудования Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 13 Патронные Гофрированная перегородка, многоразовый корпус из стали или одноразовая капсула. Пластинчатые (дисковые) Плоский элемент между опорными пластинами держателя — для лабораторного контроля. Мешочные Фильтрующий элемент в форме мешка — для грубой предварительной очистки. Одноразовые системы Предстерилизованные, исключают мойку и стерилизацию на месте, снижают риск контаминации.
Материалы фильтрующих перегородок и корпусов Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 14 Материал подбирают по химической совместимости с раствором и стойкости к методу стерилизации. Корпуса многоразовых фильтров — нержавеющая сталь фармацевтического качества. Одноразовые капсулы — корпус из полипропилена, поставляются предстерилизованными (гамма-облучение). Совместимость перегородки, корпуса и уплотнителей исключает деформацию и потерю герметичности узла. Уплотнители — эластомерные материалы, устойчивые к стерилизации и не влияющие на состав раствора.
Требования к оборудованию, контактирующему с лекарственными средствами Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 15 Химическая инертность материалов — подтверждается исследованием экстрагируемых и вымываемых веществ. Конструкция без застойных зон, удобная для очистки многоразовых корпусов между сериями. Стойкость к выбранному методу стерилизации без потери целостности и характеристик. Прослеживаемость: сертификат соответствия изготовителя на каждую партию фильтрующих элементов.
Критерии выбора фильтра для технологического процесса Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 16 Рейтинг задержания Соответствие назначению стадии: предварительная, осветляющая, тонкая, стерилизующая. Химическая совместимость Отсутствие значимой адсорбции действующего вещества и выделения посторонних соединений. Производительность Пропускная способность и площадь фильтра под допустимое время фильтрования серии. Пакет валидационных данных Наличие у изготовителя данных bacterial challenge test и исследования экстрагируемых веществ.
РАЗДЕЛ 3 Глубинные фильтры Учебный план, п. 4
Механизм задержания частиц глубинными фильтрами Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 18 Механическое (ситовое) Задержание частиц крупнее пор случайно ориентированной структуры материала. Адсорбционное Задержание мелких частиц за счёт физико-химического взаимодействия с волокнами. Инерционное осаждение Оседание частиц, не успевающих следовать за резким изменением направления потока.
Материалы глубинных фильтров Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 19 Целлюлозные материалы Высокая грязеёмкость, невысокая стоимость; риск выделения волокон в фильтрат. Диатомитовые (кизельгуровые) Развитая пористая структура — для осветления растворов с высоким содержанием взвесей. Полипропиленовые (мелтблаун) Без связующих веществ — предпочтительны для чувствительных биотехнологических продуктов. С активированным углём Адсорбция окрашенных примесей; требует обоснования из-за риска адсорбции действующего вещества.
Область применения глубинных фильтров Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 20 Предварительная и осветляющая фильтрация раствора на начальных стадиях подготовки к стерилизации. Приём на себя основной массы взвешенных частиц благодаря высокой грязеёмкости материала. Функция предфильтра: защита мембранного фильтра, продление его срока службы. Подбор предфильтра по рейтингу и площади — предмет отдельной технологической оптимизации.
Ограничения глубинных фильтров Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 21 Номинальный рейтинг Гарантия эффективности в процентах, а не абсолютное отсутствие крупных частиц в фильтрате. Нет испытания целостности Случайная структура материала не даёт физического параметра для неразрушающего контроля. Риск шеддинга волокон Особенно у целлюлозных материалов; минимизируется предварительной промывкой. Адсорбция веществ Требуется проверка совместимости фильтра с конкретным раствором на этапе разработки.
РАЗДЕЛ 4 Мембранные фильтры Учебный план, п. 4
Принцип мембранной фильтрации и абсолютный рейтинг пор Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 23 Тонкая пористая плёнка с точно контролируемой структурой пор — ситовой механизм задержания. Абсолютный рейтинг: гарантированное задержание частиц заявленного и более крупного размера. Симметричные мембраны — одинаковый размер пор по толщине; асимметричные — плотность растёт к выходу. Точная структура пор делает возможным неразрушающий контроль целостности после сборки и стерилизации.
Полимерные материалы мембран Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 24 Эфиры целлюлозы Гидрофильны, хорошо смачиваются; уступают в стойкости к органическим растворителям. ПВДФ Высокая химстойкость, низкое связывание белка — выбор для биотехнологических препаратов. Полиэфирсульфон Высокая скорость фильтрации при низком связывании белка. Найлон (полиамид) Природная гидрофильность и прочность; требует проверки связывания веществ. ПТФЭ Гидрофобный, исключительная химстойкость — вентиляционные фильтры, неводные среды. Поликарбонат (трек-травлёный) Цилиндрические поры точного диаметра — преимущественно аналитическое применение.
Конструкция мембранных фильтрующих элементов Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 25 Гофрированный (плиссированный) патрон вокруг центрального дренажного каркаса — максимум площади в компактном объёме. Дренажный и опорный нетканый материал защищает мембрану от механических повреждений. Термическая сварка торцевых элементов исключает обходные пути раствора мимо мембраны. Композитные конструкции объединяют слой предфильтра и стерилизующую мембрану в одном узле.
Размер пор мембран и их назначение Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 26 0,45 мкм Предварительная фильтрация — снижение биологической нагрузки перед стерилизацией 0,22 мкм Окончательная стерилизующая фильтрация раствора для инъекций 10⁷ КОЕ/см² Минимальный титр тест-культуры при валидационном испытании фильтра Мембранные фильтры не подлежат повторному использованию: каждый элемент — для одной серии продукции.
Гидрофобные вентиляционные фильтры Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 27 Предназначены для стерилизующей очистки воздуха и газов, а не жидкости. Устанавливаются на дыхательных линиях ёмкостей, портах биореакторов, линиях сжатого воздуха/газа. Материал — преимущественно ПТФЭ: газ проходит свободно, вода и растворы отталкиваются. Целостность контролируют испытанием на удержание воды под давлением (water intrusion test).
РАЗДЕЛ 5 Валидация процесса стерилизующей фильтрации Учебный план, п. 4
Нормативная основа валидации фильтрования Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 29 Валидация — документированное подтверждение, что фильтр + раствор + параметры процесса обеспечивают стерильность. ОФС «Стерилизация»: стерилизация рассматривается как валидируемый процесс. Приложение № 1 Правил GMP ЕАЭС: обязательность проверки целостности и повторной фильтрации. ASTM F838 и PDA Technical Report № 26 — международная методология валидации фильтрации. Пакет данных формируется совместно изготовителем фильтра и заявителем лекарственного препарата.
Испытание на бактериальную удерживающую способность Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 30 Bacterial challenge test подтверждает способность фильтра задерживать микроорганизмы на конкретном растворе. Тест-культура — Brevundimonas diminuta: минимальный размер клеток, наиболее жёсткий доступный организм. Титр контаминации — не менее 10⁷ КОЕ на см² эффективной фильтрующей площади. Испытание проводят в условиях «наихудшего случая»: максимальное давление, минимальная толщина мембраны. Результат устанавливает корреляцию между удерживающей способностью и параметром целостности фильтра.
Совместимость фильтра с продуктом, адсорбция, экстрагируемые вещества Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 31 Адсорбция Снижение содержания действующего вещества или консерванта на поверхности фильтра. Экстрагируемые вещества Определяются в модельных жёстких условиях, превышающих реальную эксплуатацию. Вымываемые вещества Фактически обнаруживаемые соединения при реальных условиях фильтрования продукта. Химическая стойкость Проверка устойчивости материалов на протяжении всего времени фильтрования серии.
Испытания целостности фильтра Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 32 Точка пузырька (bubble point) Минимальное давление устойчивого потока пузырьков — связано с размером наибольшей поры. Диффузионный поток (форвард-флоу) Объём газа, диффундирующего сквозь смоченную мембрану ниже точки пузырька. Water intrusion test Для гидрофобных мембран — скорость проникновения воды в поры под давлением.
Валидация производительности фильтра Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 33 Удерживающая способность должна сохраняться на всём объёме и времени фильтрования серии. Flux decay test изучает снижение потока/рост давления по мере засорения пор фильтра. Устанавливают максимально допустимые время фильтрования и объём на единицу площади. Превышение установленного времени — критическое отклонение процесса (риск деструкции мембраны). Предельные значения включаются в технологический регламент и подлежат контролю на серии.
РАЗДЕЛ 6 Организация и контроль фильтрования на производстве Учебный план, п. 4
Повторная (двойная) стерилизующая фильтрация Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 35 Последовательность: Фильтр 1 (защитный барьер) Трубопровод до точки наполнения Фильтр 2 (у точки наполнения) Наполнение первичной упаковки Приложение № 1 Правил GMP ЕАЭС требует второй, дублирующий стерилизующий фильтр непосредственно перед наполнением.
Стерилизация фильтровального оборудования Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 36 Многоразовый узел (сталь) Паровая стерилизация на линии либо в автоклаве Контроль равномерности прогрева узла После стерилизации — обязательное испытание целостности Требует времени на подготовку линии Одноразовая капсула Предстерилизована изготовителем (гамма-облучение) Не требует стерилизации на производстве Сокращает продолжительность подготовки линии Снижает риски, связанные с валидацией стерилизации на месте
Контроль процесса фильтрования и регистрация параметров Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 37 Давление Превышение повреждает мембрану, занижение — затягивает процесс. Время фильтрования Сопоставляется с максимально допустимым по данным валидации. Температура раствора Влияет на вязкость, скорость фильтрования и стойкость материалов. Целостность фильтра Результаты до и после фильтрования — обязательны к документированию.
Документирование и регистрационное досье Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 38 Сведения о фильтрах включаются в модуль 3 «Качество» регистрационного досье препарата. Валидационные данные представляются отчётом либо ссылкой на Filter Validation Master File изготовителя. Изменение фильтра (материала, изготовителя, рейтинга пор) требует внесения изменений в досье. На серию: протокол фильтрования, результаты испытаний целостности, сертификаты соответствия фильтров.
Использованные фильтры: однократность применения Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 39 Мембранный фильтр применяют однократно для одной серии — независимо от результата итогового теста. Повторная стерилизация не гарантирует восстановление исходных характеристик фильтра. Накопленные частицы и биологический материал создают риск переноса контаминации между сериями. После завершения процесса использованный элемент утилизируется, факт вывода из эксплуатации документируется.
Управление рисками качества при фильтровании Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 40 Критические параметры Перепад давления, скорость потока, время фильтрования, результаты теста целостности. Основания для ревалидации Смена фильтра, изменение состава раствора, объёма серии, отклонения мониторинга. Технически затруднённый тест Например, при крайне малых объёмах — допускается усиленный контроль и обоснование. Документирование риска Периодический пересмотр наряду с иными элементами системы качества предприятия.
Выводы по занятию Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 41 1. Фильтрование — единственно доступный метод стерилизации для многих термолабильных препаратов и один из наиболее рискованных. 2. Глубинные и мембранные фильтры различаются по механизму задержания: номинальный рейтинг против абсолютного. 3. Материал мембраны подбирают по химической совместимости с учётом адсорбции и экстрагируемых веществ. 4. Валидация фильтрации включает bacterial challenge test, оценку совместимости и корреляцию с испытаниями целостности. 5. Надёжность на производстве обеспечивают повторная фильтрация, испытания целостности и риск-ориентированный подход. 6. Сведения о фильтровании обязательно включаются в регистрационное досье и документацию на серию.
Тесты для самопроверки (вопросы 1–3) Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 42 1. Какой метод стерилизации применяют для растворов, не выдерживающих тепловую или радиационную стерилизацию? А) Паровая стерилизация под давлением Б) Стерилизация фильтрованием В) Воздушная (сухожаровая) стерилизация Г) Радиационная стерилизация 2. Какой номинальный размер пор мембраны применяют для окончательной стерилизующей фильтрации по ОФС «Стерилизация»? А) 0,45 мкм Б) 1,2 мкм В) 0,22 мкм Г) 5,0 мкм 3. Какая тест-культура применяется при испытании фильтра на бактериальную удерживающую способность? А) Staphylococcus aureus Б) Brevundimonas diminuta В) Bacillus subtilis Г) Escherichia coli
Тесты для самопроверки (вопросы 4–5) Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 43 4. В чём принципиальное различие между мембранным и глубинным фильтром? А) Мембранный — абсолютный рейтинг пор (сито); глубинный — номинальный рейтинг (по толщине) Б) Глубинный можно испытать на целостность, а мембранный — нельзя В) Мембранный применяется только для грубой очистки Г) Глубинный обеспечивает абсолютную стерильность раствора 5. Какой метод НЕ применяется для контроля целостности стерилизующего мембранного фильтра? А) Метод точки пузырька (bubble point) Б) Метод диффузионного потока В) Water intrusion test Г) Термогравиметрический анализ Ключ к тестам: 1 — Б; 2 — В; 3 — Б; 4 — А; 5 — Г.
Источники и рекомендуемая литература Занятие 4 · Фильтрование в производстве инъекционных лекарственных форм 44 ОФС.1.1.0016 «Стерилизация», Государственная фармакопея Российской Федерации. Приложение № 1 к Правилам GMP ЕАЭС «Требования к производству стерильных лекарственных средств» (Приказ Минпромторга России № 916). Рекомендация Коллегии ЕЭК от 01.03.2021 № 6 (асептические процессы). ASTM F838 — методика испытания фильтров на бактериальную удерживающую способность. PDA Technical Report № 26 «Стерилизующая фильтрация жидкостей». Материал следующего занятия: стерилизация в технологии лекарственных средств и асептическое производство.
