四價流感病毒裂解疫苗車間的工程設計探討

黃萬全

（信息產業電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司，成都 610021）

眾所周知，三價流感疫苗在誘導人體產生有效保護能力方面有限。因此，從2012 年開始，在流感疫苗組分上，WHO 的推薦由三價抗原改為四價抗原。四價流感疫苗很大程度解決了預測流行B 譜系毒株以及選擇B 型流感疫苗成分的難度[1]，從而間接提高了疫苗的保護效力[2]。目前，四價流感病毒裂解疫苗的生產工藝已比較完善，本文將結合案例對四價流感病毒裂解疫苗生產車間的工程設計特點進行分析，同時參照國際有關標準（cGMP、WHO）對設計過程加以說明。

1 生產單元特征分析

四價流感病毒裂解疫苗的主要生產單元包括：雞胚準備、接種病毒與培養、檢胚冷胚、收獲合并滅活、超濾濃縮、半成品配制、分包裝等。工藝流程圖如圖1 所示。

圖1 四價流感病毒裂解疫苗工藝流程Fig.1 Process flow diagram of quadrivalent split-virus influenza vaccine

1.1 雞胚準備

由供應商提供的9 日齡雞胚運送至車間，通過傳送消毒至前孵化箱內后進行孵化。

1.2 接種病毒與培養

將前孵化后的雞胚通過前照蛋機進行照檢后，用稀釋后的乙醇噴霧消毒，后再通過接種機稀釋后的乙醇自動消毒，之后進行接種（病毒接種液：取工作種子批毒種稀釋至病毒量）。將接種后的雞胚用手推車移至培養室置溫度33～ 35 ℃、濕度50%～ 70%培養室條件下培養48～ 72 小時。

1.3 檢胚、冷胚

培養結束后，轉運至后照蛋間通過后照蛋機進行檢胚，剔除不合格的雞胚，將合格雞胚放入冷胚間。冷胚時間16～ 24 小時。

1.4 收獲合并滅活

冷胚后雞胚運送至收獲間，通過收獲機進行收獲，收獲后的病毒液經過澄清過濾后，再加入甲醛進行滅活。

1.5 超濾濃縮

滅活后的病毒液再次離心澄清、超濾濃縮、層析。完成后在22±1 ℃下進行裂解，最后通過0.22 um 孔徑的濾膜過濾得到疫苗原液。

1.6 半成品配制

每一批產品均為單價疫苗原液。各個單價疫苗原液按照產品需求的比例配制成為半成品。

1.7 分包裝

配制好的半成品轉運至制劑車間灌裝為成品疫苗，再通過傳送帶輸送至包裝線進行最終的打包。

2 工藝設計分析

采用雞胚培養工藝的四價流感病毒裂解疫苗生產周期大致在4～ 6 個月左右。一般流感疫苗生產時間為3～ 8 月，其余的時間車間的產能大概率閑置。市場上的流感疫苗廠家大部分都是建設一條流感疫苗生產線，而對于四價流感病毒裂解疫苗，意味著在這個車間里需要分別生產出四個型別的抗原之后再進行配液、灌裝、包裝。由于流感疫苗有效期只有一年，每年毒株都可能有變化，企業在排產時也會更慎重，如何在有限的生產周期內，在保證質量的前提下，將產能最大化，則需生產企業在設計階段反復推敲與生產模擬。圖2 為四價流感病毒裂解疫苗原液車間工藝平面圖。本文將對該方案進行分析和評估。

圖2 四價流感病毒裂解疫苗原液車間工藝平面Fig.2 Process layout of quadrivalent split-virus influenza vaccine

2.1 工藝平面設計遵循的法規

GB 50016—2014《建筑設計防火規范（2018版）》；《藥品生產質量管理規范（2010 年修訂）》（中華人民共和國衛生部第 79 號令）；GB 50073—2013《潔凈廠房設計規范》；GB 50457—2019《醫藥工業潔凈廠房設計標準》；WHO 相關要求等。

2.2 生物安全性分析

流感病毒裂解疫苗屬于三類病原微生物，能引起人或動物發生疾病，但該疾病一般不構成嚴重危害，同時傳播風險有限[3]。需注意在毒種制備、接種、收獲、有毒純化這幾個生產過程中均會有操作活毒，活毒區需按照生物安全二級的防護標準進行設計與建設，工藝分區時應將活毒區與非活毒區嚴格分開，CIP 系統也獨立設置。

2.3 人物流分析

在本文的案例中，為了降低人物流交叉污染的風險、同時對空間進行合理的利用，為了在有限的車間面積內使生產能力最大化，在確保有毒生產區、無毒生產區完全獨立人物流的情況下，為提高生產效率，本車間將病毒培養前與病毒培養后兩個區域也完全獨立人物流；這樣的分區可確保本車間至少兩批不同的產品可同時生產。如按照傳統做法將接毒、培養、收獲區域共用一套人物流，則整個區域僅能同時生產一批產品，生產區會出現部分區域的閑置，無法充分釋放出應有的產能。

對于雞胚，由相關廠家供應足日齡的雞胚至車間，經乙醇或其他有效消毒劑表面消毒后進入預孵化區，再進行前照蛋剔除不合格雞胚后進入種毒接種，接種后的雞胚在溫室中進行后孵化、后照蛋，合格的雞胚進入冷胚區，最后統一進入收獲間。收獲后的廢胚經廢胚研磨裝置打碎，通過管道輸送至廢胚焚燒設備進行無害化處理。

對于蛋車，接毒至收獲等有毒培養區的蛋車僅在毒區內部循環，收獲工序完成后的蛋車推至蛋車清洗機進行清洗、消毒、烘干，再推至接毒間用于下一批次雞胚的裝車。非毒區的蛋車用于運輸足日齡雞胚至預孵化區及前照蛋區，不能進入毒區。

對于蛋盤，與蛋車不同，同一蛋盤會跨越整個生產工序，從足日齡雞胚接收區一直到收獲區無需更換，收獲完成后的臟蛋盤傳遞至蛋盤清洗消毒機進行清洗、消毒、烘干，之后再傳遞至足日齡雞胚接區，用于下一批雞胚的裝載。

2.4 工藝區域分析

按照工藝流程，本文案例的核心工藝區為有毒培養區、有毒純化區、無毒純化區、毒種制備區、清洗準備區。

有毒培養區涉及敞開操作，操作背景應設計為C 級，開口操作區域為A級。為提高生產效率，將病毒培養前與病毒培養后兩個區域完全獨立人物流，病毒培養前與病毒培養后如合并為一個區域，也可完全滿足四價流感病毒裂解疫苗的生產，如要合并為一個區域，需重點評估如何進行換批才可使產能最大化。四價流感病毒裂解疫苗生產中，雞胚的接種和收獲是毒性最強、病毒最容易擴散的工序，因此在設計中盡量將有毒區布置在廠房居中的位置，可以最大程度降低有毒區對外區域及外環境的污染。

有毒純化區同樣涉及敞開操作，操作背景應設計為C 級，開口操作區域為A級。工藝流程依次為澄清過濾—超濾濃縮—梯度離心—層析過濾—病毒裂解—病毒滅活。由于純化區域為整個流感疫苗生產中最為重要的環節，布置有多種高端工藝設備，在滿足其生產工藝流程的情況下通過合理的工藝區域布置，將核心工藝區均布置于車間外圍，便于參觀展示。同時，本方案依靠業主大量的實驗數據，確認滅活的有效性，因而不再設置滅活后的待檢區，滅活后的原液直接通過管道輸送至無毒純化區。

無毒純化區為獨立區域，操作背景應設計為C級，開口操作區域為A級。包含除甲醛過濾間與除菌過濾間，為單價原液的最終處理單元。需要與其他活毒區域嚴格進行物理隔斷。

毒種制備區為獨立區域，操作背景應設計為C級，設置兩間可便于換型時的交替，毒種制備區的工藝操作需在生物安全柜或隔離器等具備生物安全防護功能設備中進行，以免造成病毒的泄漏。

準備區包含粗洗區、精洗區、滅菌消毒區、洗衣區、完整性檢測等，這些房間均設計為D 級即可。另外，集中配液區也包含在準備區內，用于整個生產區緩沖液與培養基的配制，操作背景應設計為C級。

2.5 空調系統分析

空調機房設計在本車間的樓上一層，有利于在最近距離進行空調機組的安裝，同時風管的長度也可以大大縮短，降低施工成本，便于檢修?？照{系統分區將同時兼顧生產工藝分區原則與防止交叉污染的原則。有毒培養區、有毒純化區、無毒純化區、毒種制備區、清洗準備區的空調系統均各自分開設置。同時，活毒區內空調系統開關順序需要嚴格注意，確保關閉系統時排風機在送風機后關閉，打開系統時送風機在排風機前開啟。

由于流感病毒裂解疫苗屬于三類病原微生物，所有的毒區內的凈化空調均按照全排風，排風經一級高效過濾后排放設計GB 50457—2019《醫藥工業潔凈廠房設計標準》的9.2.4 條款。

由于很多四價流感病毒裂解疫苗企業的產品有海外出口的計劃，所以在 CNC 區（未定義級別的控制區）與潔凈區之間、不同潔凈級別區域之間的壓差需確保至少 15 Pa 以上；對于潔凈等級相同的區域，需要保證空氣流動方向的房間之間的壓差確保至少10 Pa 以上：根據不同情況的有毒區氣閘間采用正壓氣鎖或負壓陷阱這兩種氣流方式，以免造成氣閘間兩端的空氣相通并產生交叉污染 ；需確保相對負壓的房間包括產生濕熱氣體的清洗間、滅菌間等，產生粉塵的稱量間等，相對負壓可以防止濕熱氣體和粉塵擴散到其他生產區域，污染環境。

2.6 公用工程系統分析

該案例車間需配置公用工程系統包括注射用水、純化水、純蒸汽、工業蒸汽、壓縮空氣、無菌壓縮空氣、工藝冷卻水等。

注射用水系統主要用于CIP（在線清洗系統）、蛋車清洗機、蛋盤清洗機、工器具清洗、純化操作、培養基制備、緩沖液制備等。純水系統主要用于CIP（在線清洗系統）、蛋車清洗機、蛋盤清洗機、工器具清洗、潔凈服清洗等。工業蒸汽系統主要用于空調加濕、高壓滅菌柜的輔助升溫、有毒區廢棄物高壓消毒、工藝罐體的輔助升溫等。純蒸汽主要用于接觸產品的工藝設備的滅菌、潔凈物品的高壓滅菌。壓縮空氣主要用于工藝設備的儀表、閥門等。無菌壓縮空氣用于工藝管路的吹掃、液體的壓力傳輸等。工業蒸汽、工藝冷卻水、壓縮空氣引自廠區的集中動力站，注射用水機、純水機、純蒸汽發生器、蒸餾水機位于生產車間的下一層。

對于活毒區與非活毒區，純水、注射用水需各自獨立的回路；壓縮空氣、無菌壓縮空氣、蒸汽、純蒸汽設置止回閥可滿足要求。

所有活毒區的廢水均匯總至生產車間樓下的活毒廢水站，經蒸汽消殺后再排出至廠房外。

由于四價流感病毒裂解疫苗車間每年生產時間集中在幾個月內，在此生產周期內，任何公用工程的維持系統均不允許出現問題。因而，在該四價流感病毒裂解疫苗車間的工程設計中，公用工程的保障系統（水、電、氣的供應）設計需要重點分析。對于重點的公用工程系統，需配備備用機組以及備用系統，確保公用工程系統的穩定性和可靠性。

3 結束語

綜上，四價流感病毒裂解疫苗車間的有毒培養區、有毒純化區、無毒純化區、毒種制備區、清洗準備區應各自分開，各個分區設置獨立的人流、物流、污物流；每個分區的空調系統也應當完全獨立設置。另外，由于生產中會用到大量的雞胚，車間內蛋車運送路徑的設計原則為：滿載蛋車的運輸路徑盡可能短，科學減輕運輸負擔。

同時，四價流感病毒裂解疫苗車間由于其生產工藝的特殊性，且不同的四價流感病毒裂解疫苗企業的生產工藝都有各自的側重點，工程設計中可根據各家生產工藝的特點，并結合廠房的實際空間情況，將生產線設計成往返型流線或單向型流線[4]。

目前，國內外有多家四價流感病毒裂解疫苗生產企業，但無論生產工藝有怎樣的差異，在設計過程中均需要考慮其經濟性、勞動成本和能源能耗以及車間的運行對于環境影響等問題，這也是設計過程中需要不斷探索的課題，需要在反復的實踐中進行優化，有助于促進整個行業的良性發展。