工藝驗證（Process Validation）是證明生產工藝在其規定參數范圍內運行時，能重復有效地生產出符合既定質量標準和質量屬性的中間體或原料藥的書面證據。
首先，在工藝驗證前至少要確保以下工作已經完成，包括：
1）廠房設施、空調凈化系統、水系統、氮氣系統、空壓系統等公用工程系統已通過確認且均在確認周期內；設備的材質均不與物料發生反應且均在確認效期內；計量器具、儀器、儀表均在校驗有效期內；
2）確定產品的關鍵質量屬性、關鍵工藝步驟和影響產品關鍵質量屬性的關鍵工藝參數及其參數范圍；
3）關鍵物料、中間體、成品的分析方法經過驗證或確認；
4）關鍵物料供應商已審計批準，生產用原輔料按照標準進行了檢驗，所有物料均符合質量標準；
5）日常生產操作人員應當參與工藝驗證批次生產，并經過適當的培訓；
6）工藝驗證程序和驗證方案已經批準。
工藝驗證應貫穿產品的整個生命周期，一般包括3個階段，第一個階段為工藝設計階段（見相關工藝開發報告），第2階段為工藝確認，即狹義的工藝驗證；第3階段為持續性工藝確認。工藝驗證通常采用前驗證或同步驗證的方式[1]，兩種方式的區別在于前者是在商業化產品生產前的驗證，同步驗證是商業化生產同步做的驗證。原料藥一般應為前驗證。因原料藥不經常生產、批數不多或生產工藝已有變更等原因，難以從原料藥的重復性生產獲得現成的數據時，可進行同步驗證。前驗證的成功是實現新工藝從開發部門向生產部門轉移的必要條件，它是一個新產品開發計劃的終點，也是常規生產的起點。
工藝驗證應當包括首次驗證、影響產品質量的重大變更后的驗證、必要的再驗證以及在產品生命周期中的持續工藝確認，以確保工藝始終處于驗證狀態。
企業實施原料藥的工藝驗證有哪些原則要求呢？具體參考如下：
1）《藥品生產質量管理規范》(2010年修訂)原料藥附錄；
2）《藥品生產質量管理規范》(2010年修訂)確認與驗證附錄；
3）《ICH Q7 原料藥的藥品生產質量管理規范指南》；
4）《2023年版藥品GMP指南-原料藥》；
5）《藥品生產驗證指南2003版》
二、 驗證的內容
應當根據生產工藝的復雜性和工藝變更的類別決定工藝驗證的運行次數。前驗證和同步驗證通常采用連續的三個合格批次，但在某些情況下，需要更多的批次才能保證工藝的一致性，如復雜的原料藥生產工藝或周期很長的原料藥生產工藝。
驗證主要包括對影響原料藥質量的所有關鍵步驟、關鍵工藝參數的驗證、對中間體、成品的質量驗證等。針對具體的某個工藝驗證，還需結合評估結果，增加一些必要的驗證項目，包括干燥時間和均勻性驗證、離心工藝驗證、混合均勻性驗證、連續化反應工藝驗證等。
1、關鍵工藝步驟的驗證
API在化學合成過程中，每一個單元反應需要在適宜的工藝條件下進行，這些條件影響著化學反應進行的程序和效果。將關鍵的工藝條件加以有效控制，就能控制產品的質量和收率，得到符合預定質量標準的產品。
● 一般API生產中的關鍵工藝步驟包括：
● 引起化學反應的步驟；
● 有相變的步驟，如溶解、結晶等；
● 改變溫度或pH的步驟；
● 多種原料的混合及引起表面積、顆粒度、堆積密度或均勻性變化的步驟。
2、關鍵工藝參數的驗證
凡是對工藝安全及其重復性或者對產品質量直接造成影響的參數被定義為關鍵工藝參數[2]。可能對產品質量造成影響的典型“關鍵工藝參數”，包括這幾個方面：溫度、壓力（真空）、重量、質量、體積、濃度、pH值、時間（持續時間）、滴加速度、加熱或冷卻速率、攪拌轉速或其效果等。
關鍵工藝參數一般由熟悉工藝的技術人員根據實驗室小試的研制開發、中試批生產的數據及大生產經驗來確定。對于新產品而言，其關鍵工藝參數可以在其工藝開發的過程之中鑒別出來，然后通過擴試、中試以及商業化的試生產，使關鍵工藝參數及其控制范圍和方法得到優化，并獲得其對產品質量和收率方面影響的認知。而對于老產品而言，關鍵工藝參數可以基于對其歷史數據(統計分析)的回顧而加以鑒別和建立。
每一個關鍵工藝參數應明確其“可接受范圍”（基于對產品質量的影響）和“操作控制范圍”（基于操作的可能性或可行性）。“操作控制范圍”是比“可接受范圍”相對更嚴格的參數范圍，其在實驗室小試驗證中已被證明。由于商業化裝置與實驗室小試裝置的不同，“操作控制范圍”有時在工藝驗證時達不到，將生產控制在“可接受范圍”之內仍然可以獲得質量合格的產品，但是最終產品指標可能非常接近其上限或導致收率的降低。
3、離心工藝驗證
如果最終結晶的API需要進行離心洗滌，則應監測每機離心時的工藝參數，如離心洗滌所用溶劑的濃度和用量、洗滌的順序，離心、洗滌、甩干的時間等。
方法：離心后每一機濕料至少取一個樣品，測定其pH值、色譜純度、干燥失重等指標，以判斷每機離心濾餅中殘留溶劑、有機物雜質、無機物雜質等是否達到標準要求。
4、干燥過程驗證
確定一個最佳的干燥時間范圍，以減少由于中間控制的頻繁取樣而增大污染產品的幾率，同時考察干燥均勻性。
方法：通過不同時間間隔的多次取樣（要求每次取樣都應在相同的位置），測定干燥失重、殘留溶劑等指標來確定最佳干燥時間；通過對同一時間不同干燥區域樣品干燥失重、殘留溶劑等指標的監測，來判斷干燥效果均勻性。
5、混合均勻性驗證
若原料藥最后步驟為混合，則需驗證最佳混合時間及混合的均勻性。驗證應考慮混合時間和混合裝量的關系，可以先通過試產批確定最佳轉速和混合時間等工藝參數，通常為一個時間段。在最短混合時間和最長混合時間及有代表性的點進行取樣，并檢測基于產品性質評估可能相對差異較大的項目，如含量（非單組分原料藥）、有關物質、干燥失重/水分、顆粒度等，驗證通常作連續3批。
最終產品的均勻性：無論產品是否混合，在產品進行包裝前均應驗證其均勻性，除非有充分、合理且基于科學的評估表明產品的均勻性是可信的。均勻性取樣件數應具有統計學意義，至少10個點，檢測項目同混合均性驗證。
6、附加研究
● 雜質譜的研究
● API穩定性研究
● 中間體的穩定性考察
● 清潔驗證
● 物料的回收和套用
6.1 雜質譜研究
對于新工藝，應對雜質譜進行研究，對驗證批次之間的雜質分布也要進行比較，批次間應一致且符合預定質量標準。如果某批的雜質含量同其他批相比明顯偏高，即使符合預定質量標準，也要調查原因，采取措施。
對于因工藝變更或生產場地轉移而進行的再驗證，除驗證批次間比較外，還要和以前驗證批作比較，質量應相當或更好。
6.2 API穩定性研究
不論是新產品工藝驗證還是由于工藝變更、場地轉移等原因進行的再驗證，應對驗證批的API做加速穩定性實驗和長期穩定性實驗。
6.3 中間體的穩定性考察（存放驗證）
由于藥品生產通常不是一步完成，一般要生成幾個中間體，如果某一中間體不能馬上被用于下一步合成，需貯存一段時間才使用，則應對此中間體作穩定性考察。一般情況下作3批，模擬中間體包裝，貯存條件與放置的庫房相同。根據穩定性考察結果，確定最長的放置時間或復檢周期。
6.4 清潔驗證
根據清潔驗證的原則，一臺設備生產一種新的產品時，在工藝驗證的同時需作清潔驗證。
6.5 物料的回收和套用
在化學合成原料藥生產中，常常出于環保和生產成本方面的原因，會回收或套用一些物料（如溶劑、催化劑等）。從GMP角度考慮是完全可行的，原則是物料重復使用不應帶入新的雜質，造成交叉污染。在套用于不同工藝步驟時，回收的物料必須符合與新物料相同的質量標準。一般回收或套用不適用于API生產的最后步驟。但是對于其他步驟的回收套用次數應規定并驗證。因為隨著物料的多次套用，微量雜質會累積增加而無法在下步生產中清除。因此，回收套用工藝必須有足夠批號（至少10批以上）的數據來證明套用工藝未增加相關雜質并滿足生產工藝的需要。
三、 工藝驗證方案和報告的起草
工藝驗證方案是闡述如何進行驗證并確定驗證合格標準的書面計劃，它的起草可依據相關產品工藝規程和工藝開發報告，通常包括（但不限于）下列內容：
● 概述（原料藥的概述、驗證目的、范圍、地點、周期、批量等）；
● 工藝驗證前對生產設備、潔凈區空調凈化系統、純化水系統、壓縮空氣系統、氮氣系統、儀器、儀表等的確認情況；對相關文件的確認情況；對關鍵物料的確認；
● 驗證策略（批次、生產計劃、額外考察項、留樣、穩定性考察等）；
● 驗證小組的組成和職責分工；
● 工藝描述（包括工藝簡述、工藝流程圖、合成路線圖、工藝參數、原材料、關鍵原料質量標準、設備清單等）；
● 關健質量屬性的概述及可接受限度；
● 關鍵工藝參數的概述及其范圍；
● 風險評估（評估關鍵工藝步驟在物料、設備、工藝參數、人員、環境等方面存在的風險，并給出必要的追加措施）
● 成品放行的質量標準；
● 相關的檢驗方法清單；
● 進行的額外試驗以及測試項目的可接受標準，和已驗證的用于測試的分析方法；
● 取樣方法和計劃；
● 再驗證情形；
● 持續性工藝確認要求。
驗證報告是對驗證方案及已完成驗證試驗的結果及發生的偏差等進行回顧、審核并作出評估的文件。工藝技術人員根據驗證的結果、有關的數據起草驗證報告，報告至少包括以下內容：
● 驗證的概述（驗證的結果、廠房、設備、公用工程系統的確認情況、儀器和儀表的校驗情況、物料的檢驗結果、風險評估的結果等）；
● 緒論部分（目的、范圍、類型、時間等）；
● 驗證內容和檢驗結果（包括實際工藝參數、批產量和收率、批記錄等）；
● 驗證過程中變更、偏差、培訓情況；
● 附加研究（清潔驗證、干燥時間驗證等）；
● 驗證評價和結論。
四、 持續性工藝確認
在產品生命周期中，應當進行持續工藝確認，對商業化生產的產品質量進行監控和趨勢分析，以確保工藝和產品質量始終處于受控狀態。
在產品生命周期中，考慮到對工藝的理解和工藝性能控制水平的變化，應當對持續工藝確認的范圍和頻率進行周期性的審核和調整。
持續工藝確認應當按照批準的文件進行，并根據獲得的結果形成相應的報告。必要時，應當使用統計工具進行數據分析，以確認工藝處于受控狀態。收集的數據包括公用工程設施及設備的監測數據、偏差、投訴、退貨、召回及OOS、原輔料的質量數據、產品的工藝控制參數、穩定性數據等。
持續工藝確認的結果可以用來支持產品質量回顧分析，確認工藝驗證處于受控狀態。當趨勢出現漸進性變化時，應當進行評估并采取相應的措施。
五、 案例分享
案例1：關鍵工藝參數定義不全面和通過驗證的依據
在某次GMP符合性檢查過程中，檢查員發現某公司的工藝驗證報告中只將很少的個別參數定義為關鍵工藝參數，并使用實驗室數據來作為說明工藝通過驗證的依據，對此開具了缺陷項。
分析說明：要基于實驗或科學的理論定義“關鍵工藝參數”，通過對關鍵參數的驗證和控制，確保產品質量持續符合預定的標準。如果關鍵工藝參數沒有被充分鑒別出來，就會導致因工藝控制失敗而發生的產品質量缺陷不能被及時發現，進而導致產品質量或安全性風險。
此外，不能僅使用實驗室的數據，來證明商業化的生產工藝是經過驗證的。由于設備的不同，必然導致實際工藝參數的變化，因此，必須基于商業化的設備本身進行工藝驗證。
案例2：某產品在完成工藝驗證之后，企業起草了該產品的持續工藝確認方案，方案中包含的內容有：
● 目的、范圍
● 職責
● 工藝驗證、歷史生產批次、偏差、異常回顧
● 基于工藝驗證、歷史批次生產數據、偏差等綜合評估制定了持續工藝確認需要監測的關鍵質量屬性
● 持續性工藝確認分為2個階段，分別為第一階段(首次持續性工藝確認階段和第二階段(常規持續性工藝確認階段)；第一階段旨在通過進一步收集數據后，通過統計分析為第二階段制定日常的工藝監控警戒限（OOE限度），包括各工序的收率、中間體A的某已知雜質、各中間體以及最終產品的含量、成品顆粒度和干燥失重等。
● 基于該產品的預期生產計劃，設定持續工藝確認報告的出具頻次和要求
● 出具季度報告，且每季度報告需在結束后一個月內完成
● 季度報告應有趨勢分析、總結以及明確的結論。
基于上述方案，企業開始實施該產品的持續工藝確認，并安排專人實時匯總分析監測數據。在此期間，統計人員發現中間體A收率和某已知雜質有緩慢增大的趨勢。質量部門和生產部門立即展開了討論分析，因該雜質在離心工序除去，調查發現因工藝穩定生產經驗的累積，該步收率逐步提高，但超出原本正好適配的離心機裝載量，影響了離心效果，進一步影響了該雜質在離心工序的除去能力。基于此，立即發起變更，即根據實際待離心料液的量和離心機裝載量，將離心過程擬變更為將料液均分為兩份，分兩次離心，兩次離心所用時間、洗滌所用溶劑的濃度和用量均保持一致。為證明變更合理性，將按變更后離心所得兩份濾餅分別進行稱重，并取樣測定其干燥失重、該已知雜質含量、主成分含量等指標，以上操作重復3次。結果每次離心所得兩份濾餅的折干量、已知雜質含量等數據均符合標準要求且兩者RSD值也在合理范圍內，因此通過驗證結果可說明離心方法的合理性。在實施該變更后，該已知雜質控制得到了顯著改善。
六、 小結
原料藥的工藝驗證可參考的指南和相關指導原則往往綱領性較強，實施過程介紹不夠具體。每個公司在做工藝驗證時會略有不同，本文結合法規和實例展開分享，供業界參考。
參考文獻：
[1] 《藥品生產質量管理規范》(2010年修訂)
[2] 《2023年版藥品GMP指南-原料藥》
[3] 《ICH Q7 原料藥的藥品生產質量管理規范指南》
[4] 《藥品生產驗證指南2003版》
