摘要：GMP，英文全称：GOOD MANUFACTURING PRACTICE，其中文意思是“药品生产质量管理规范”或“良好作业规范”。它是用于制药，食品和其他行业中较为普遍的强制性标准。本标准要求相关企业控制原材料质量，公司原有工作，设施设备，包装运输等。在标准的要求下，可以形成一个系统有利于改善企业环境，及时发现生产过程中的问题[1]。在制药企业中，制药设备是制药过程中必不可少的生产设备，制药设备GMP功能是制药生产过程中的控制和管理功能，因此，本文对这个论题的论述有着十分重要的现实意义。
关键词：细胞培养；生物反应器；GMP功能
细胞培养主要是指体外条件下细胞的培养技术，即在无菌条件下，模拟体内生长环境继续在体外生长和增殖[2]。
细胞培养生物反应器用于生物制药领域，例如蛋白质表达，基因工程和疫苗生产。细胞培养生物反应器是生物制药设备上游动物细胞体外培养的关键装置，为细胞提供合适的生长环境。它迅速增殖并形成所需的生物组织制剂。
本文将从五个方面简要介绍细胞培养生物反应器的GMP功能，即：无菌，清洁，在线监测和控制，安全保护和文件验证，系统设计和相关结构的分析总结如下。
1、无菌
无菌一方面指培养环境的无菌化，另一方面是对设备的材料选用及表面处理，它应符合GMP，ASME-BPE等要求，以及设计结构的卫生要求。
1.1培养环境的无菌化
细胞培养是模拟体内环境进行体外培养，对培养环境要求非常苛刻，需要承载细胞的主体可以长期保持无菌环境。细胞培养生物反应器采用蒸汽灭菌法对罐体进行灭菌，蒸汽经夹套加热罐内纯化水或注射用水，利用罐内产生的二次蒸汽对反应器的配件包括阀门、过滤器进行灭菌，在121℃高温高压维持30分钟，实现反应器的无菌环境。（高压蒸汽灭菌通过高温高压灭菌进行，可杀灭细菌，真菌等微生物，同时它还对孢子和孢子具有杀伤作用。）
1.2设备材料的选用及表面处理
设备材料选用应符合 “易于清洁或消毒，耐腐蚀，化学变化或药物吸附”[3]原理，根据这一原理，选择动物细胞培养生物反应器罐体材料，接触培养液部分由 SUS316L不锈钢制成，非接触培养液部分由 SUS304不锈钢制成。不锈钢表面机械抛光 Ra≤0.6μm，再电解抛光达到 Ra≤0.4μm，确保与药物接触的部位平滑，无角落，无凹槽，无粘性，无积聚，易清洁。
1.3卫生级结构
阀门的设计、物料管道连接应保证结构的无死角、卫生安全、可排尽、可清洁。ASME-BPE建议自动焊接管道连接，然后使用卫生夹具。为了达到无死角，死角的L/D应达到2或更低，但这不是强制性的。因为今天生产的许多特殊设备和配电系统都不符合这一要求。GB50457要求非循环支管的长度不应超过管径的6倍[4]。
润滑密封装置设计合理，安全，不会污染药物。安全密封件，用于密封，带有两组动态和静态环形机械密封。靠近细胞罐内部为第一机械密封，上方为第二机械密封，两者之间为一个密闭空腔。使用时，将连接空腔的管路以及空腔一起灭菌后，保证空腔内有无菌冷凝水，无菌冷凝水上方有无菌空气。在细胞培养过程中，只要不是两个机械密封同时泄漏，都可以保证细胞罐内依然无菌，可继续完成细胞培养工艺后再进行检修。
2、清洗
清洁功能也是GMP要求的基本功能。细胞生物反应器在自身管道实现自排空的前提下，也设计了CIP清洗管道，可与制药厂家的 CIP工作站进行无缝对接，它还可以配备CIP移动清洁车，实现反应器的在线清洁功能。
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3、在线监控与控制
GMP广泛用于制药过程，需要能够分析和处理GMP在线监测和控制功能中的问题。并且可以根据设定的程序完成多个工作步骤或工序，并且还具有连接，联动操作和制药设备控制的最小前提。在药品生产过程中，GMP要求设备连续生产药品，并且需要最短的过程转移时间[5]。
细胞生物反应器在实现在线监控与控制功能时，使用国际上知名的传感器品牌，瑞士HAMILTON的智能光学溶氧电极和细胞密度仪，瑞士METTLER的pH凝胶电极，德国Negele的温度电极，分别用于监控细胞培养过程中的各项重要参数，如溶解氧、细胞活性及密度、酸碱值、温度。
系统将根据上述的设定值和测定值，自动计算出控制DO、pH、温度需要的微积分值（PID值），通过PID值来控制DO、pH对应的控制器的开启比例。
4、安全防护
对于药物而言，药物的生产可以保证人体安全是最基本也是最重要的。对于药物，它具有热敏感性，吸湿性，挥发性等特性。当药物在生产过程中不注意这些性质时，药物可能改变其性质。因此，当GMP执行其功能时，细胞培养生物反应器也执行一些功能，例如：防尘、防水、防过热等保护作用。
反应器还需要考虑药物生产过程中的一些异常工作条件，如：“紧急制动按钮”，超压时的“安全阀”及超压报警功能，罐盖提升过程中防止操作不当的“防抱死功能”。
检查电气安全性能，确保设备保护接地电路的连续性，绝缘电阻，耐压等。压力容器的制造质量是为了确保焊接X射线的无损检测，并确保液压和气压的密封试验；对直接接触药物的管壁零件保证进行了酸洗钝化或者电抛光。
5、文件验证
在GMP框架下，制药设备在质量管理层有进一步的要求，并且还需要在一般生命周期中包括用户需求规范（User Requirement Specification，URS）、设计确认（Design Qualification，DQ）、工厂验收测试（Factory Acceptance Test，FAT）、安装确认（Installation Qualification，IQ）、运行确认（Operation Qualification，OQ）、性能确认（Performance Qualification，PQ）等内容。设备生命周期验收过程包括工厂的验收，安装和验收，测试的调整，测试的验收，以及FAT的拆除可以取代工厂验收测试，其余步骤是必不可少的。
细胞生物反应器的验收资料按照GMP要求提供交付文件，并确保数据的真实有效，所有记录有可追溯性。
6、结语
细胞培养生物反应器GMP是一个复杂的过程，其功能相对较大。细胞培养生物反应器从无菌、清洗、在线监测与控制、安全保护及文件验证都严格按照GMP、高标准、严要求地去执行，注重上游制造对下游药品提纯的质量关系。
参考文献：
[1]金晓庆，梁毅.简析GMP建设与IS014000环境管理系列标准对接[J].中国现代药物应用.2009，29（5）：69-71．
[2]卢圣栋.现代分子生物学实验技术（第二版）[M].北京：中国协和医科大学出版社.1999：430.
[3]国家食品药品监督管理局药品安全监管司，国家食品药品监督管理局药品认证管理中心组织.药品生产验证指南[M].化学工业出版社.2003.
[4]GB50073-2001 医药厂房设计规范[S].
[5]刘秋丽.关于制药设备GMP功能的分析[J].科技资讯.2014.
论文作者:陈钊宏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
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