【摘要】
容器密封完整性( container closure integrity，CCI) 研究是藥物開發的重要組成部分。本文重點論述了膠塞/玻璃瓶容器生命周期的 CCI 研究，包括包裝設計、產品生產、穩定性研究 3 個方面。對膠塞/玻 璃瓶容器最大允許泄漏限度建立進行探討。
【正文】
包裝完整性（package integrity）即容器密封完整性（container closure integrity，CCI），是指包裝系統防止內容物損失、微生物侵入、影響產品質量的氣體（氧氣、空氣、水蒸氣等）或其他物質進入的能力。
所有包裝都存在某種程度的泄漏，但并不是所有的泄漏都會影響藥品的質量（理化特性和無菌屬性），因此CCI并不是要求絕對無泄漏，而是要確保包裝不存在任何影響藥品質量的泄漏，即包裝系統不存在超過最大允許泄漏限度（maximum allowable leakage limit，MALL）的泄漏。
確保無菌性是無菌藥物的一項法規要求。無菌檢查僅表明在該檢驗條件下供試品未發現微生物污染。
無菌檢查的局限性包括：①無菌檢查只能檢測到在特定培養基中生長的活微生物。②檢查操作可能導致假陽性。③無菌檢查是破壞性試驗，相同樣品不能進行其他檢測項目。
放行時產品無菌檢查合格，如果穩定性放置期間出現無菌檢查不合格，排除檢查操作等因素，理論上都是因為CCI失敗造成的。
目前，FDA要求產品放行必須進行無菌檢查，其他穩定性考察時間點FDA推薦采用容器密封完整性試驗（container closure integrity test，CCIT）代替無菌檢查。主要基于CCIT以下優點：①可預測應包裝系統破損可能導致的污染。②使用非破壞性CCIT方法檢測的樣品仍可用于其他質控檢測項目。③除微生物侵入法外，CCIT方法的檢測時間較無菌檢查短，且假陽性更少。
本文參考USP1207論述膠塞/玻璃瓶包裝系統CCI生命周期研究，并對此類包裝容器的一些重要問題進行探討。
一、產品生命周期的CCI研究
1.1 包裝設計
CCI的保證源于使用良好密封性能的包材、具有適當公差尺寸相匹配的組件以及密封工藝過程的穩定控制。以確保CCI為目的，包裝設計研究主要包括2項內容：①包裝組件選擇。②固有包裝完整性（inherent package integrity）的確認。
膠塞/玻璃瓶容器由3個組件組成：彈性橡膠塞、玻璃瓶和鋁塑組合蓋。制劑生產商選擇合適的組件應考慮以下方面：①合適的供應商。②質量標準應符合監管要求。③對于可能影響CCI的關鍵指標，如尺寸、形狀、理化特性（如硬度）等，應建立嚴格內控標準。
膠塞與玻璃瓶的密封主要依靠3個關鍵密封區域，即膠塞面與瓶口面貼合區、膠塞頸外壁與瓶口內壁貼合區、膠塞與瓶口倒角貼合區。
組件尺寸的關鍵指標包括：膠塞面直徑、膠塞頸直徑和高度等，玻璃瓶瓶口和瓶頸內外徑等，鋁塑組合蓋凸邊直徑等。
膠塞頸和瓶口的形狀也可能因制劑工藝而不同，如凍干用玻璃瓶和膠塞可能存在反吹（blowback）的結構。中國制定了一系列藥包材標準（即YBB標準），制劑生產商需評估現有YBB標準中規定的組件尺寸公差范圍控制是否足夠，必要時應收嚴。不同廠家膠塞硬度和黏彈性可能不同，鋁塑組合蓋硬度可能不同，這些因素都有可能影響CCI。
有文獻報道了膠塞硬度、黏彈性、潤滑性、覆膜等對CCI潛在的影響，但Matthew等的DOE研究結果表明橡膠/玻璃瓶容器的CCI耐用性良好，膠塞（配方、大小）、瓶（大小、類型）以及組合對包裝系統1年內的CCI和殘余密封力（residual sealing force，ＲSF）影響較小。因此，對于包材質量的要求應結合具體的CCI研究結果確定。在確定包裝組件后，應進行容器系統的固有包裝完整性的確認。
固有包裝完整性是使用無缺陷包裝組件組裝良好的容器系統的泄漏特性。出于經濟方面的考慮，早期固有包裝完整性確認可以使用空的或安慰劑填充的容器系統，其優點是可以通過高靈敏和定量的CCIT方法對較大數量的樣品進行測試，積累固有包裝完整性的相關數據。
最后，還需要采用最嚴格工藝參數條件下生產的樣品確認擬定包裝固有包裝完整性，并結合后續藥品的儲存、運輸、分配及使用來評估制得最終產品容器系統的耐用性。
《藥品生產質量管理規范》（2010年修訂）附錄1中無菌藥品規定：小瓶壓塞后應盡快完成軋蓋，軋蓋前產品視為未完全密封狀態。因此軋蓋工序是膠塞/玻璃瓶容器影響CCI的關鍵步驟。
固有包裝完整性涵蓋給定包裝組件尺寸、加工和組裝的預期變量等因素組合對CCI的影響，那么就膠塞/玻璃瓶容器系統的固有包裝完整性而言，則需考慮各組件最大公差范圍和極端軋蓋工藝參數（如軋蓋速度、壓力等）等對CCI的影響。
有研究通過實驗設計（DOE）評估軋蓋密封的3個關鍵參數對ＲSF的影響，包括壓塞高度、組件的最大公差、軋蓋壓力。試驗結果為軋蓋工藝參數設定和優化提供了指導。
應注意，膠塞/玻璃瓶包裝系統固有包裝完整性的確認不僅僅涉及軋蓋工序，還應該結合產品滅菌工序、貼標簽、外包裝等其他工序最苛刻的生產工藝參數條件進行確認。制劑生產商積累的生產經驗和工藝知識，能夠加快類似包裝系統設計的效率。
FDA在其《終端滅菌產品無菌性-基于問題的審查（QbＲ）：常見問題》微生物屬性部分規定：如果用于CCI研究中所用的包裝系統和擬定商業化生產用包裝系統不同，需要比較二者的異同，并說明在CCI研究中使用的理由。
以膠塞/玻璃瓶系統舉例：如果商業化生產中使用2種規格的玻璃瓶（瓶頸尺寸相同）和同一種膠塞，那么只需提供一個樣品瓶頸部/塞子組合CCI研究。同時，如果申請人在申報中定義了CCI的設計空間，對尺寸、組件、扭矩范圍、ＲSF、儲存條件、滅菌/除熱原等工藝進行了合理論述，那么上市后在設計空間內的密封性相關變更不需要再進行補充申請的申報。
FDA表達了對同一種產品使用膠塞/玻璃瓶容器的考慮，即注重組件關鍵密封區域的一致性。同時也表明對固有包裝完整性的充分研究（即CCI設計空間）有利于企業上市后的包材變更管理。雖然在申報資料中并不強制要求提交固有包裝完整性和設計空間研究的相關信息，但是這部分內容應該是企業在包裝開發中需要考慮開展的工作。
1.2 生產期間的密封質量和外觀檢測
首先，生產前應對入場包材建立適當的控制，包括評估和/或審計包材生產商或供應商、制定合適的質量標準和取樣計劃、確認進廠包材質量、制定合適的CAPA程序應對超標包材。
其次，生產期間應建立適當密封質量檢測和外觀檢測控制策略。
密封質量檢測是一種用于描述和監控包裝密封質量和工藝參數一致性的檢查，是容器系統CCI的一種保證。密封質量檢測并不是泄漏檢測技術，密封質量檢測不能代替CCIT。軋蓋工藝的密封質量檢測指標包括ＲSF和扭力矩等。
ＲSF用于度量軋蓋后膠塞對于玻璃瓶施加應力的大小，一般小瓶軋蓋越緊，ＲSF值越高。ＲSF檢測方法是一種無破壞性的間接測量方法。
另外，在軋蓋設備上放置扭矩檢測儀可以實現在線檢測軋蓋后樣品的扭力矩。持續的ＲSF和扭力矩監控可以評估整個生產期間產品密封狀態的一致性。滿足扭力矩和ＲSF標準的產品可能由于瓶表面的劃痕而導致泄漏，因此還需要CCIT用于最終產品CCI的確認。
除生產控制外，目視檢查也是保障產品CCI的關鍵質控手段。采用攝像頭/LED系統進行膠塞/玻璃瓶100%外觀檢測，可以剔除明顯的組裝錯誤，例如膠塞凸起、缺失、軋蓋不合格等。
對包材設計研究階段暴露的特定CCI問題，生產過程中應制定適當控制策略，包括選擇適當的CCIT方法、生產中進行密封質量檢測（如扭力矩和ＲSF）以及增加目視檢查工序等。
目前法規僅要求對熔封的產品（如玻璃安瓿或塑料安瓿）進行100%完整性檢測。由于包裝組合的復雜性，膠塞/玻璃瓶容器尚無統一成熟的100%在線CCIT方法。實際申報中也極少有企業對膠塞/玻璃瓶容器進行100%CCIT。
1.3 穩定性考察
《化學藥品注射劑包裝系統密封性研究技術指南（試行）》要求，注射劑穩定性考察初期和末期進行無菌檢查，其他時間點可采用CCIT替代。FDA也建議將CCIT納入商業化產品的穩定性研究方案，作為無菌檢測的替代選項，但這并不是強制性的。
FDA指南建議除產品放行必須進行無菌檢查外，其他穩定性考察時間點可采用CCIT代替無菌檢查，建議檢驗頻率為每年1次或者按照監管要求執行。
經驗證的CCIT方法，比無菌檢查能更靈敏預測影響產品無菌或理化性質的泄漏。如果CCIT對于產品和包裝是非破壞性的，那么所用樣品還可以用于該穩定性時間點的其他項目檢測。
但是CCIT的樣品不應延用于下一穩定性時間點的CCIT，以排除儲存條件外其他因素的干擾，如用于長期12個月CCIT的樣品不應繼續放置用于長期24個月的CCIT。
在產品包裝設計階段，可以采用填充培養基的包裝容器進行微生物挑戰（mCCIT）檢測，作為固有容器密封性評價的支持依據。但是對于某些樣品，其內容物可能無法支持微生物生長，因此商業化產品以及穩定性期間進行CCIT則需要開發理化密封性（pCCIT）檢測方法。
商業化產品以及穩定性期間檢測所用pCCIT檢測限應不超過MALL。許多膠塞/玻璃瓶包裝的產品是在冷凍狀態下存儲和運輸的，特別是生物制品。一般膠塞的玻璃轉化溫度（Tg）在－55℃～65℃，低溫可能導致膠塞收縮和彈性降低，進而影響CCI。因此應特別注意考察冷藏條件下外部環境變化（如真空度）對CCI以及關鍵密封參數（如ＲSF和扭矩力等）的影響。
ThermCCI方法（一種檢測室可以控制低溫的氦氣泄漏檢測方式）可以作為此類產品的CCIT。
二、 CCIT方法
CCIT分為確定性（deterministic）和概率性（probabilistic）泄漏檢測技術2類，常見的確定性泄漏檢測方法包括高壓放電、頂空氣體激光分析、質譜提取、壓力衰減、示蹤氣體檢測（抽真空模式）和真空衰減等;概率性泄漏檢測方法包括氣泡釋放法、微生物挑戰、示蹤氣體檢測（嗅探模式）、液體示蹤法等，方法詳細信息參照USP1207.2以及已有文獻。
不同CCIT方法的靈敏度、重現性、檢測速度、是否破壞樣品和應用范圍可能不同，沒有一種方法適用于所有產品包裝的泄漏測試。靈敏度較高的確定性方法適用于在包裝設計階段進行包裝固有包裝完整性的確認，如果適用也鼓勵作為產品生產和穩定性期間的CCIT方法。
由于需要培養基，微生物侵入法一般也僅適用于包裝設計階段用于確認產品的CCI研究，一般不適用生產期間以及穩定性考察的CCIT方法。
不同產品生命周期階段的CCIT方法需要企業根據實際生產需求、產品特性以及工藝控制情況自行評估確定。目前國內膠塞/玻璃瓶系統常見的穩定性檢測方法主要為色水法，也有企業采用真空衰減法等其他方法。
FDA仿制藥申報微生物特性部分要求：對包裝系統進行簡要說明，明確CCIT研究方法、試驗結果的判斷標準。
參照FDA要求，建議在中國藥品注冊申報中提交CCIT相關如下內容：①方法和樣品基本情況。②測試樣品數量。③微生物挑戰的類型和持續時間（微生物法）。④施加的任何條件，例如真空、壓力（如微生物法、液體示蹤法）。⑤方法學驗證信息。⑥如何制備和挑戰陽性對照樣品。最后應提供方法的結果和結論。
建議申請人對CCIT適用性進行論述，明確所選包裝容器的MALL以及所用pCCIT的檢測限。
三、 膠塞/玻璃瓶包裝MALL的建立的討論
USP1207中說明剛性容器如規定最大允許泄漏限度為6×10－6mbar·L/s（真空模式氦氣泄漏檢測法），即相當于直徑介于0.1～0.3μm的孔。選擇這個保守的MALL可確保較低風險的微生物侵入及液體泄漏，即不需采用mCCIT或液體挑戰研究進行MALL的確認。
但是需要注意的是，這里的0.1～0.3μm的孔徑，僅僅是針對微生物侵入風險而言不需要進行MALL確認，如果產品需要頂空環境的保護，那么還是需要確定針對頂空環境的其他指標的MALL。
USP1207中對其他容器系統泄漏和微生物侵入或液體進入的風險并未達成共識，例如柔性材料或具有復雜封閉/密封接觸面的包裝系統。
在這種情況下，探索泄漏尺寸/類型與微生物侵入和/或液體進入風險之間的關系就非常有意義。研究結果可用于為給定的產品-包裝系統建立有意義的MALL，并作為CCIT方法選擇的依據。因此對于常規的無菌制劑，對于檢測方法靈敏度高于0.3μm或者包裝本身泄漏孔徑顯著大于0.3μm的，應進行密封性研究建立針對該容器系統不同生命周期階段的MALL。
文獻中已有很多采用mCCIT方法研究建立膠塞/玻璃瓶包裝的MALL的報道。表1匯總了膠塞/玻璃瓶系統MALL研究相關文獻研究。文獻研究均以微生物侵入為指標，采用一定數量和類型的陽性對照樣品建立膠塞/玻璃瓶包裝的MALL，同時建立了示蹤氣體氦氣（真空模式）與mCCIT的關聯。
MALL建立所用的陽性樣品不僅僅涉及泄漏孔徑尺寸，還包括泄漏類型（如采用不同直徑銅線的壓線法陽性樣品）。此外，還有文獻報道了產品不同生命周期階段MALL可能不同。
采用氣溶膠微生物法確定EVA膜和PE膜包材的MALL，陽性對照為不同孔徑的插管樣品。研究者采用0和300mbar侵入壓力模擬實際儲存和運輸期間可能的外界真空度變化，最終采用概率統計的方法確定儲存期間MALL為10～20μm，運輸條件下MALL為2～10μm。
需要強調的是，mCCIT采用不同的測試條件，試驗結果可能會完全不同。當采用較大的真空度促進微生物侵入時，MALL值則明顯偏低。
四、 小結
產品放行后，CCI是保證貯存期間產品質量的關鍵因素。CCI的研究應貫穿整個產品生命周期，確保最終患者使用產品的質量與安全。
決定膠塞/玻璃瓶系統CCI良好與否的關鍵階段主要是產品包裝設計以及生產階段軋蓋控制。不同生命周期階段的樣品，根據控制需求可能需要建立包括pCCIT、mCCIT、目檢、密封質量測試多種技術手段保證產品的CCI。
對于不能良好支持微生物生長的產品，mCCIT不適用穩定性階段CCIT。因此在包裝設計等早期階段研究mCCIT和pCCIT關聯以確定MALL則尤為重要。
現有膠塞/玻璃瓶系統MALL確認的研究有限，在無菌性方面MALL確認的基本思路都是以微生物侵入陽性樣品的泄露類型和尺寸為標準，根據這個標準與pCCIT建立關聯。
由于試驗方法條件、陽性樣品泄露類型和尺寸、樣品數量、統計分析方法不同，不同膠塞/玻璃瓶系統MALL的確認結果可能存在差異。對于相同或者組件關鍵密封區域的一致的膠塞/玻璃瓶系統，其已有CCI經驗有助于產品的后續研究。
作者｜馬駿威 郭滌亮 劉涓 劉永輝
