预灌装注射器的容器密封完整性研究策略

上海众林

引言

使用预灌装注射器作为生物制剂的首选容器密封系统一直在增加，作为主要的容器密封系统，预灌装注射器必须提供完整屏障，以保护药物产品在其整个保质期的稳定性和无菌。药品制造商被要求检查和证明系统能够保持微生物屏障的完整性。在2008年，FDA进一步提升容器密封完整性（CCI）测试作为无菌产品稳定性协议的一个组成部分。

为了应对越来越严格的监管预期，制药行业带动和见证了CCI测试的重大技术进步。基于仪器的技术，如高压放电检测（HVLD）、真空/压力衰减、示踪气体检测（氦气、氧气等）出现了，证明检测能力相比传统染色方法和微生物侵入方法提升了。许多技术已经被用于在线100%检验和/或药品稳定性CCI测试。本文，我们将强调我们当前的思考，试图设计一种系统的方法用于CCI测试方法的选择、开发和验证。


总论

为了在容器密封系统和药物输送装置中同时发挥作用，预灌装注射器以许多独特的设计元素为特色。它们通常包括由众多接口密封的多个容器腔体，例如，当前带针的玻璃注射器（图1）提供了注射器针筒腔体用来装药品和一个独立的针防护腔体用来保护针头，注射器针筒腔体一端由柱塞密封，另一端由针密封，针尖插在针护套上。注射器针防护腔体，由注射器针筒头密封，保护针外表面免潜在的污染。在CCI测试方法开发的过程中，需要识别、评估和考虑与每个腔体和密封接口有关的潜在的失效模式。

此外，注射器里的柱塞允许在一定范围内沿着针筒移动，在储运和销售过程中，处于低压环境时，由压力变化引起的柱塞移动可能潜在地影响密封的完整性。因此，很有必要评估在这些特殊条件下柱塞密封的完整性。除了预灌装注射器复杂的设计，包装在注射器里面的药品也需要考虑。例如，预灌装的注射器已经广泛用于生物制剂中，它们中的一些可能需要极低的温度储藏（如-70度）。由于注射器组成的密封特性，尤其是弹性体（如针护套和柱塞）是温度依赖的，如果基于弹性体特性的理论理由不充分，CCI测试可能需要在极低温度下进行。而且，药物和包装的相互作用可能会影响方法的灵敏度和选择。例如，液体蛋白质产品可能会通过CCI缺陷口阻碍传质，降低了真空衰减方法的灵敏度。


CCI测试开发策略

许多不同的CCI失效模式可以发生在注射器的整个生命周期，从组件制造、药品灌装和密封、设备组装和包装到随后的分销和储存。在注射器的整个生命周期，有必要开发一个总体策略应用一系列的CCI测试。

CCI测试策略开发始于彻底地了解注射器构造、设计和制造过程。要首先识别CCI失败模式和与各个方面有关的影响。使用基于风险的方法，我们进一步确定是否需要CCI测试，如果是这样，则需要预期的使用和测试频率。例如，知道针防护室密封完整性是由组件供应商测试，我们选择应用非常规的CCI测试来确认密封完整性在药品灌装和密封以及组装成设备的环节。相比之下，对于灌装药品的注射器针筒腔体，我们将一组广泛的CCI测试并入整个产品开发周期中，包括最初的设计确认、切削加工性能研究和产品稳定性测试，以确保CCI实现和维护。


方法选择

在选择方法时，应当考虑以下关键方面：

✔适合预期的使用
所选择的方法必须适合预期的使用和具体的CCI测试的范围。例如，微生物侵入试验，尽管对于介质灌装的注射器是一个比较好的选择用于灌装工艺验证，不能用于稳定性测试，因为它不适用于药品灌装的样品。如果一个方法不能满足所有的测试需求，那么补充的方法可能被应用于一起得到明确的和综合的测试结论。

✔适用于特定的药品包装
正如之前提到的，药品可能和CCI缺陷处以不同方式相互作用，可能会进一步影响CCI测试方法的有效性。该方法适用于特定的产品包装需要被评估和得到充分的证明。

✔检测能力和有效性
最近技术利用HVLD、真空衰减，已经证明可靠地检测到CCI缺陷1um甚至更小。这些技术基于某些样品特征的定量测定，可以进一步与存在物相关或与CCI缺陷尺寸相关。优越的灵敏度和可靠性使得他们首选CCI测试方法，而不是传统的染色法或微生物侵入法。

✔无损CCI测试
无损方法能够100%CCI测试，此外，它们允许进一步分析失效模式和根源，为持续改进依次提供有价值的反馈。


方法开发

按照供应商的建议或文献检索建立一个初步的方法后，我们进一步关注优化测试参数和确定合适的通过/失败阈值。


优化测试参数

首先，已知大小的不同缺陷标准以及完整的样品在不同的测试参数下进行测试。彻底探索主要方法参数和仪器对完整和缺陷样品的响应之间的相关性，旨在确定一组参数获得缺陷样品和完整样品之间最佳的分离（如信噪比）。


完善通过/失败阈值

为了建立初步的通过/失败阈值，采用优化的方法来测试多个大量灌装的完整的注射器代表相应的产品变化，包括不同的包装成分来源/份额、药品批次、以及包装地点和包装线。测试结果通过统计评估来定义完整样品的仪器基线和变异。


验证方法的有效性

尽管缺陷标准用于最初的方法定义和优化是必要的，它们不一定完全代表自然CCI缺陷。自然CCI缺陷有很多种类，它们中的大部分不是简单的漏孔或软管。因此，该方法的性能使用“真实世界”CCI缺陷进一步评估。

好的“真实世界”缺陷样品设置应当代表所有主要的很可能的CCI失效模式。实际的CCI缺陷可以从各种来源中获得，如拒绝来料的样品或工艺控制的样品。当实际缺陷样品不能用于特定的失效模式和缺陷类型，使用模拟的缺陷样品。

可能需要以上的几个迭代步骤来确定方法。用于稳定性测试的方法，进行了更多的研究来验证方法能够检测“老龄化”样品。通常是通过放置一组产品灌装的具有已知缺陷的样品进行稳定性研究和在不同时间点测试缺陷样品来验证。


小结

在包装和药品开发制造过程中,选择合适的和验证的方法是必要的用来证明容器密封完整性。然而，应该意识到当前的CCI测试技术不能提供理想的方法满足所有预灌装的注射器CCI测试方法。必须采用集成的方法包括CCI测试和其他工程和行政控制来确保总体的容器密封完整性。

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