結(jié)合我國血液制品生產(chǎn)現(xiàn)狀，同時參照國外血液制品的發(fā)展規(guī)律，要求國內(nèi)企業(yè)擁有先進的技術，能夠有效地從同一批血漿中分離盡可能多種類的蛋白。未來凝血因子和免疫球蛋白(尤其是IVIG)在國內(nèi)將有更大的發(fā)展空間。

　　本文根據(jù)血液制品的生產(chǎn)工藝流程， 合理進行空間及平面布局， 降低交叉污染的風險。結(jié)合實踐，探討工程設計的幾個要點。

　　1血液制品概況

　　血液制品種類

　　血液制品即人血漿蛋白制品(Plasma protein product)是國家戰(zhàn)略資源，在戰(zhàn)傷搶救、醫(yī)療急救(創(chuàng)傷失血、燒傷)、臨床疾病(血友病、肝臟疾病等)中有著其他藥品不可替代的作用，屬于較為剛性的藥品 [1]。血液制品包括如下幾類：①人血白蛋白(HA);②免疫球蛋白類(IgG)，含靜脈注射人免疫球蛋白(IVIG)、肌內(nèi)注射人免疫球蛋白(IMIG)、特異性人免疫球蛋白;③凝血因子類即小制品類，含八因子(FVIII)、九因子(FIX)、纖維蛋白原(Fibrinogen，F(xiàn)G)、凝血酶(Thrombin，TB)、凝血酶原復合物(Prothrombin complex，PCC) 等;④蛋白酶抑制劑等其他血漿蛋白制品。

　　國內(nèi)外血液制品格局

　　國外血液制品產(chǎn)業(yè)起源于20世紀40年代，之后的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，每個階段的發(fā)展驅(qū)動力不同：

　　(1)1940~1980 HA是行業(yè)增長的主要驅(qū)動力 。

　　(2)1980~2000 FVIII開始商業(yè)化，逐漸成為新的行業(yè)驅(qū)動力 。

　　(3)2000年至今由于FVIII和FIX被重組產(chǎn)品取代，IVIG 逐漸接力，成為新的行業(yè)驅(qū)動力。

　　目前，國外已批準上市的血制品種類約為40種左右。其中HA僅占市場結(jié)構的13%，其他87%為免疫球蛋白類和凝血因子類產(chǎn)品，產(chǎn)品種類較豐富。相比之下，我國CFDA批準的國產(chǎn)血液制品僅10種左右，且HA占據(jù)一半的市場份額，產(chǎn)品種類單一。

　　血液制品行業(yè)有一條很簡單的規(guī)律——產(chǎn)品線越豐富，利潤率越高。因為生產(chǎn)血液制品的原料都是一批血漿，因而如果能從一批血漿中提取更多種產(chǎn)品就能夠有效地攤薄成本。國外一批漿能夠產(chǎn)出22到24個產(chǎn)品，但中國通常情況下是7到9個(國內(nèi)僅有三家公司提取10~11個) ，少的只有3~4個。血漿綜合利用率低、上市品種少是我國血液制品行業(yè)的現(xiàn)實[2]。

　　和國外相比，制約我國血液制品發(fā)展的因素有：

　　①我國血漿來源較為緊缺，這和我國較為嚴格的政策有關。保證充足而高質(zhì)量的原料血漿供應是血液制品工業(yè)發(fā)展的先決條件。

　?、谖覈a(chǎn)技術水平與發(fā)達國家相比存在較大差距，特別是重組技術的落后導致我國血液制品規(guī)模遠小于美國等發(fā)達國家。本文將對血液制品項目中工藝設計進行探討，并總結(jié)工程設計中的幾個要點。

　　2生產(chǎn)工藝

　　血漿的組成

　　血液制品的原料是人血漿(本文不考慮重組蛋白)，血漿中各蛋白含量如圖1所示：人血漿中有92%~ 93%是水，僅有7%~8%是蛋白質(zhì)，而這部分蛋白質(zhì)中約60%是白蛋白，約15%是免疫球蛋白，凝血因子占4%左右，其他蛋白質(zhì)約占21%。血液制品就是從這部分血漿蛋白中分離、 純化、精制而成。

　　工藝流程

　　由血漿制備血液制品的生產(chǎn)工藝流程可簡述如圖2所示(無菌分裝及其以下工藝流程本文不做詳述)。

　　1、血漿采集、檢驗與登記、冷凍存儲、血漿提貨原料血漿的采集單位應為法定部門批準的單采血漿站，企業(yè)在接收原料血漿時，應按照規(guī)定對每批血漿進行檢驗和登記，如病毒檢測、原料血漿在運輸過程中的溫度監(jiān)控檢查等。檢驗合格的原料血漿送入冷庫存儲，一般冷庫要求溫度為 -30℃~-25℃。原料血漿在提貨使用前，應再次對每批血漿進行質(zhì)量評價， 檢驗合格后方可進入生產(chǎn)區(qū)投產(chǎn)使用[3]。

　　2、血漿蛋白組分分離、產(chǎn)品精制血漿蛋白組分分離主要采用的是經(jīng)典低溫乙醇沉淀法， 其原理是利用蛋白質(zhì)理化性質(zhì)差異：不同種類的血漿蛋白在不同濃度的乙醇中溶解度不同， 通過加入不同濃度的乙醇來改變蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，從而達到分離各組分的目的[4]。

　　目前，血漿蛋白的粗制與精制主要采用經(jīng)典的低溫乙醇沉淀分離法加壓濾法、吸附法、層析法、超濾法。對于一些工藝復雜、分離純化困難的產(chǎn)品，如小制品，需要反復多次運用超濾法、層析法等才能最終得到理想的產(chǎn)品。

　　3、病毒滅活、病毒去除

　　由于血液制品主要從人血漿中提取，原材料的特殊性使得血液制品可能因產(chǎn)品質(zhì)量問題、安全問題導致交叉感染、血源性疾病傳播等重大醫(yī)療事故，所以血液制品一定要滅活和去除病毒，生產(chǎn)過程中應有特定的滅活和去除病毒的方法。

　　目前被國內(nèi)血液制品企業(yè)廣泛使用的滅活方法有巴氏消毒法、S/D滅活法、低pH值孵放法、辛酸滅活法、干熱滅活法(適用于制劑，本文不做討論)等。病毒作為一種異源蛋白，如果隨血液制品進入人體會產(chǎn)生不良反應。另一方面， 由于技術水平的限制，目前的病毒滅活方法只對已發(fā)現(xiàn)的病毒有效，不能保證對未發(fā)現(xiàn)的病毒有滅活效果。所以，僅僅滅活是無法保證血液制品安全性的，需要將其從產(chǎn)品中去除。目前較為常用的病毒去除方法是膜過濾法和層析法[1]。在實際的工藝生產(chǎn)中，通常將兩種或兩種以上的病毒滅活和去除方法并用， 以達到安全有效的目的。以下是不同產(chǎn)品常用的病毒滅活和去除方法，見表1[5]。

　　平面布局

　　根據(jù)GMP要求，血液制品的生產(chǎn)廠房應為獨立建筑物，不得與其他藥品共用，并使用專用的生產(chǎn)設施和設備。通常一個血液制品生產(chǎn)廠房應包括核心生產(chǎn)區(qū)、共用工程輔助區(qū)(如潔凈公用工程間、空調(diào)機房、冷凍站、空壓機房、配電間等)和其他生產(chǎn)輔助區(qū)等(更衣間、洗衣間、清洗間、潔具間等) 。

　　核心生產(chǎn)區(qū)的區(qū)域劃分按照生產(chǎn)工藝流程的單元操作集中成區(qū)。根據(jù)血液制品生產(chǎn)流程， 可劃分如下幾個生產(chǎn)單元：融漿區(qū)、各蛋白組分粗分離區(qū)、HA粗制與精制區(qū)、IgG粗制區(qū)、IgG 精制區(qū)、凝血因子粗制區(qū)、凝血因子精制區(qū)、無菌原液制備轉(zhuǎn)移區(qū)。

　　根據(jù)GMP要求，核心生產(chǎn)區(qū)主要工藝操作在C級潔凈級別下進行，融漿區(qū)和各個生產(chǎn)單元的清洗功能間為D級潔凈級別。各個生產(chǎn)單元設有獨立的人員和物料進出通道，同時這種根據(jù)單元操作集中成區(qū)的設計思路，可以減少生產(chǎn)中的迂回返折，最大限度地降低生產(chǎn)中的交叉污染等風險。

　　因血液制品生產(chǎn)工藝較為復雜，特別是對于在同一單體內(nèi)生產(chǎn)多種產(chǎn)品的廠房，需合理進行工藝布局，避免生產(chǎn)線交叉，努力做到物流路線最短。一般考慮至少兩層模式建設廠房?，F(xiàn)以圖3所示的三層模式設計為例：三層主要布置破袋融漿區(qū)、血漿蛋白組分粗制區(qū)(病毒滅活前)、緩沖液配制區(qū);二層主要布置血漿蛋白組分精制區(qū)(病毒滅活后)、無菌原液制備轉(zhuǎn)移區(qū);一層主要布置制劑生產(chǎn)區(qū)。根據(jù) GMP要求，血漿融漿區(qū)域、組分分離區(qū)域以及病毒滅活后生產(chǎn)區(qū)域應當獨立設置[1]，這種三層模式的設計，從物理上將病毒滅活前后隔斷， 降低了污染的風險。

　　但是有一點值得注意，小制品的滅活方式為不完全滅活，故其在二層精制的區(qū)域應與二層其他產(chǎn)區(qū)精制區(qū)域嚴格分開設置。從縱向來看，這種三層模式設計中物料流向自上而下，較為合理。

　　血液制品生產(chǎn)的一個特點就是用到的緩沖液種類繁多。如何將上百種緩沖液合理配制，并盡可能通過較短的管線輸送到各使用罐中成為一個難點。對于用量較大的緩沖液，可采取車間集中配制，管道輸送的方式，這樣不僅可以節(jié)省緩沖液配制空間和設備，而且可以降低能耗，減少生產(chǎn)運營成本。對于用量較小的緩沖液，可采取各個生產(chǎn)單元就地配制的方式。

　　根據(jù)這種設計思路，在三層布置了中央緩沖液配制區(qū)、儲存區(qū)以滿足各個生產(chǎn)單元對大批量緩沖液的需求。同時，在各生產(chǎn)單元均單獨設置一間緩沖液配制區(qū)，以滿足各生產(chǎn)單元對小批量緩沖液的需求。

　　3工程設計的幾個要點

　　注射水系統(tǒng)設計

　　血液制品生產(chǎn)車間有數(shù)以百計的注射用水高溫使用點、常溫使用點和低溫使用點。如果按照常規(guī)的注射用水系統(tǒng)“高溫循環(huán)，末端降溫”的思路來設計，那么所需的換熱器數(shù)量太多， 而且許多用點需要兩級換熱才能保證末端使用溫度。無論從設備成本考慮還是從運營成本來看，這都是巨大的投資。針對這種情況，可以采取如下幾種注射用水輸送系統(tǒng)[6] ：

　　A. 高溫貯存、 高溫分配

　　B. 高溫貯存、 常溫分配

　　C. 低溫貯存， 低溫分配

　　D. 單路系統(tǒng)分配

　　A. 高溫貯存、高溫分配系統(tǒng)(見圖 4)是目前常用的注射水分配輸送系統(tǒng)，其制備的是高溫水， 使用點所需的也是高溫水。此種系統(tǒng)能夠嚴格地控制微生物滋生。

　　B. 高溫貯存、常溫分配系統(tǒng)(見圖 5)適用于常溫水需求較大的場合。此系統(tǒng)分為白天工作時段工況和夜間熱循環(huán)工況兩種。白天工作時 其制備的是高溫水，經(jīng)換熱器降至常溫到達各使用點。夜間非工作工況時，整個系統(tǒng)高溫循環(huán)，避免微生物的滋生。

　　C. 低溫貯存， 低溫分配系統(tǒng)(見圖 6)適用于低溫水需求較大的場合。此系統(tǒng)分為白天工作工況和夜間熱循環(huán)工況兩種。白天工作時，其制備的是低溫水，使用點所需的也是低溫水。夜間非工作工況時，整個系統(tǒng)高溫循環(huán)，避免微生物的滋生。

　　D. 單路分配系統(tǒng)(見圖 7)，適用于用水量很大且持續(xù)用水的場合。對于單層面積較大、所需注射用水系統(tǒng)管線較長的情況，可在每層根據(jù)使用點的物理位置設置若干貯存分配系統(tǒng)，使單個循環(huán)系統(tǒng)管線長度不大于400m，泵的揚程選型適當。

　　低溫房間的設計

　　血液制品的部分功能房間如科恩區(qū)、壓濾間、冷藏室及部分工藝操作間要求在低溫環(huán)境中操作。進出這些房間需設置緩沖間。如需在這些低溫房間設置觀察窗，則需做好窗體密封，以避免水蒸氣進入雙層玻璃內(nèi)并結(jié)露影響觀察效果。同時，要做好墻體和地面保溫，對于位于二層和三層的房間來說，也要做好樓板保溫，防止樓板結(jié)露。

　　防爆區(qū)的設計

　　血液制品中用到了大量的95%乙醇，因此將乙醇貯存區(qū)域和用量較大的科恩區(qū)域設為防爆區(qū)。 防爆區(qū)布置在單體邊側(cè)，利于泄爆。防爆區(qū)內(nèi)設置危險氣體探測裝置。

　　4結(jié)束語

　　結(jié)合我國血液制品生產(chǎn)現(xiàn)狀，同時參照國外血液制品的發(fā)展規(guī)律，要求國內(nèi)企業(yè)擁有先進的技術，能夠有效地從同一批血漿中分離盡可能多種類的蛋白。未來凝血因子和免疫球蛋白(尤其是IVIG)在國內(nèi)將有更大的發(fā)展空間。

　　參考文獻

　　[1] 宋清爽，吳恩應，張運佳等。 血液制品病毒滅活及去除工藝進展[J].生物技術通訊，2012，23(4)：627-630.

　　[2] 王卓，趙雄，呂茂民等。血液制品的現(xiàn)狀與展望[J].生物工程學報 . 2011，27(5)：730-746.

　　[3] 藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(2010年修訂)附錄 4[S].

　　[4] 周耀東.血液制品生產(chǎn)工藝特點及生產(chǎn)車間平面規(guī)劃設計[J]，甘肅科技，2008，24(3)：116-119.

　　[5] 楊勇，董秀芳，邢志等.血液制品生產(chǎn)廠房設計特點[J]化工與醫(yī)藥工程，2016，37(2)：20-24.

　　[6] ISPE[M]. Baseline Guide：Water and Steam System， Volume 4.

    作者：黃潔，福斯特惠勒（河北）工程設計有限公司