所有行業(yè)都有通過調(diào)整其運營來塑造更具可持性未來的機會——制藥業(yè)對這一可持續(xù)性之旅并不陌生。對于流程工業(yè)而言，卓越運營和可持續(xù)性的結(jié)合促使企業(yè)以更少的資源和浪費創(chuàng)造更大價值。主要領域涉及水、能源、廢物、API排放、材料采購和供應商選擇、生產(chǎn)和運營效率以及配送和存儲。但環(huán)境可持續(xù)性并不是唯一的舉措。許多企業(yè)還通過有益于員工、消費者和更廣泛社區(qū)的做法投資于社會可持續(xù)性。在制造業(yè)的各種舉措中，企業(yè)通過尋求減少對有限資源的消耗，了解其運營對環(huán)境和人類的積極和消極影響，并制定戰(zhàn)略的方式在未來變得更具有可持續(xù)性。制藥企業(yè)必須在這些舉措與嚴格的監(jiān)管要求之間取得平衡，以確保生產(chǎn)安全的藥品。因此，在制藥行業(yè)，如果不合規(guī)，許多企業(yè)尋求的盈利能力和可持續(xù)性的雙重使命就無法實現(xiàn)。

在減少資源和提高生產(chǎn)率方面，戰(zhàn)略通常基于精益原則（Lean Principles），而精益原則和可持續(xù)性又高度協(xié)同（Hammer & Somers，2021）。精益原則和可持續(xù)性“要求組織在發(fā)現(xiàn)浪費和損失時通過不懈努力來消除它們，并逐步提高其運營績效和效率。精益思想專注于為一線團隊配備技能和工具來改善他們自己的工作場所，這是提高資源生產(chǎn)力所需的詳細、精細工作的完美模式。”

這在制藥業(yè)等制造環(huán)境中是正確的，在這些環(huán)境中，需要在遵守監(jiān)管標準的同時快速交付產(chǎn)品。實施精益技術(shù)可以提高效率、消除質(zhì)量偏差或更快速地識別不合格結(jié)果（OOS）的趨勢。擁有包括快速監(jiān)測和趨勢分析技術(shù)的精益工具包，可節(jié)省能源、資源和材料。流程效率和自動化能夠提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，在更短的時間內(nèi)獲得結(jié)果，并降低人為錯誤的風險。通過幫助防止產(chǎn)品召回或損失，這些工具還有助于避免在進行處置時造成的潛在環(huán)境影響。

制藥企業(yè)需要面臨的主要挑戰(zhàn)之一是水的使用和質(zhì)量（Environmental Sustainability in Pharma，2021)。制藥企業(yè)不僅要遵守與廢水標準有關的國家特定法規(guī)，還必須滿足生產(chǎn)所需的超純水的嚴格標準。必須對在藥品生產(chǎn)過程用作藥物成分的水進行檢測，以確保其符合法規(guī)要求的純度，最終確保為患者提供安全的藥品。總有機碳（TOC）、電導率、細菌內(nèi)毒素和微生物限度的藥典檢測提供了重要數(shù)據(jù)，以確認并確保符合質(zhì)量標準。如今，其中許多參數(shù)還可使用實時檢測或快速監(jiān)測，從而形成一系列過程分析技術(shù)（PAT）組合。

細菌內(nèi)毒素檢測是一個在可持續(xù)性和過程改進中已成為關鍵主題的領域。細菌內(nèi)毒素檢測是一項關鍵質(zhì)量控制檢測，對于為患者提供安全的醫(yī)療產(chǎn)品（如胰島素、靜脈注射裝置和疫苗）是必需的。該檢測使用鱟試劑，鱟試劑采用天然資源鱟血液中的因子制成。鱟試劑測定法是檢測細菌內(nèi)毒素的金標準，生物醫(yī)藥行業(yè)已經(jīng)開發(fā)出安全可靠的方法來提取制造鱟試劑所需的細胞。業(yè)界還采取了許多可持續(xù)性舉措，以確保鱟物種的安全和長期生存。然而，業(yè)界仍在積極尋求在這些檢測中減少使用鱟試劑的方法，并優(yōu)化資源利用。隨著技術(shù)進步，現(xiàn)在可以將鱟試劑的使用量減少高達90%，同時仍符合所有全球藥品法規(guī)。與傳統(tǒng)的動力學光度法鱟試劑技術(shù)和凝膠法以及目前仍不能完全滿足藥典要求的替代方法相比，這是一個巨大改進。

Sievers Eclipse細菌內(nèi)毒素檢測儀通過使用微流體技術(shù)來實現(xiàn)這一目標。微流體技術(shù)以使用更少量試劑和樣品進行反應而又能實現(xiàn)準確、靈敏的化學分析和診斷檢測而聞名。Sievers Eclipse細菌內(nèi)毒素檢測儀設計了一種新型微孔板，利用向心力、計量室和微流體通道來提高鱟試劑和樣品的準確快速分散。執(zhí)行與傳統(tǒng)細菌內(nèi)毒素檢測相同的生物化學分析，但所需的鱟試劑大大減少，同時手動操作步驟降至最低，一致性更高。這是減少對地球上最敏感和無與倫比的天然細菌內(nèi)毒素檢測試劑需求的突破。

現(xiàn)代細菌內(nèi)毒素檢測技術(shù)還可以通過最大程度地減少冷藏并消除細菌內(nèi)毒素參考標準品（RSE）或細菌內(nèi)毒素工作標準品（CSE）的存儲需求來形成與材料存儲和能源相關的可持續(xù)性舉措。這不僅可以最大程度地減少每次運行所消耗的鱟試劑量，還可以降低成本并簡化供應鏈。

細菌內(nèi)毒素檢測可持續(xù)性需要考慮的另一個重要方面是人工的可持續(xù)性。傳統(tǒng)的細菌內(nèi)毒素檢測屬于高度勞動密集型檢測，需要超過200個移液步驟才能完成測定。通過采用微流體技術(shù)，今天的實驗室可以最大程度地減少人員不必要的重復動作，并降低重復性壓力損傷風險。改善人體工程學是當務之急，可以通過實施自動化技術(shù)來保護員工的健康。

多年來，由于需要等待QC結(jié)果，制藥用水的放行一直面臨著風險。這是由于檢測既耗力又耗時，要求分析人員從水循環(huán)中取樣以在實驗室中進行分析。制藥行業(yè)正在尋求更簡單、更高效的水質(zhì)檢測解決方案，以支持在連續(xù)生產(chǎn)中采用過程分析技術(shù)。通過采用精益實驗室做法和PAT，生產(chǎn)企業(yè)可以實現(xiàn)更高的流程效率，更快的產(chǎn)品放行，減少分析人員的工作量并提高可持續(xù)性。這些優(yōu)勢可以在保持數(shù)據(jù)可靠性和合規(guī)性的同時實現(xiàn)。

在實驗室使用TOC分析儀和電導率檢測器進行TOC和電導率檢測是最常見的。這需要從不同的使用點取樣，以便在實驗室進行分析。取樣、將樣品轉(zhuǎn)移到實驗室并進行分析這一系列過程不僅勞動強度大、成本高，還會引入污染物，導致過度報告或OOS結(jié)果。為消除對電導率和TOC進行常規(guī)取樣的需要，許多用戶正在向?qū)崟r放行檢測（RTRT）過渡。RTRT維持一個閉環(huán)系統(tǒng)，通過消除人為因素來確保過程和樣品的可靠性。從實驗室檢測向即時檢測和在線檢測的過渡能夠降低制藥用水檢測所需的勞動力和耗材。從長遠來看，在減少資源和材料的同時節(jié)省了時間和金錢，并提高了效率。

由于傳統(tǒng)微生物限度檢測方法的性質(zhì)（即基于培養(yǎng)的方法/瓊脂平板計數(shù))，生產(chǎn)企業(yè)必須等待數(shù)天才能獲得水循環(huán)或生產(chǎn)現(xiàn)場的細菌污染結(jié)果，或企業(yè)冒險選擇對水放行。作為提高效率、優(yōu)化資源利用和最大程度減少產(chǎn)品損失的努力的一部分，制造商已轉(zhuǎn)向采用快速微生物法（Rapid Microbiological Method，RMM）進行過程監(jiān)測并更快地檢測微生物污染。

由于其可靠性和準確性，微生物限度檢測歷來依賴瓊脂平板來定量制藥級用水的微生物。盡管藥典平板計數(shù)在確定可存活和可培養(yǎng)微生物方面是可靠的，但該過程耗時耗力，通常需要至少兩名分析人員和數(shù)個取樣點。制藥超純水的微生物限度檢測需要繁殖培養(yǎng)數(shù)日才能用瓊脂平板獲取結(jié)果。結(jié)果通常是手動記錄的，這為數(shù)據(jù)可靠性缺口留下了機會。由于精確的平板計數(shù)需要時間，在微生物限度結(jié)果出來之前，大多數(shù)制藥用水在被放行時具有風險。

為了降低風險并減少傳統(tǒng)微生物限度檢測所需的時間和資源，業(yè)界正在見證RMM的興起。這些方法使生產(chǎn)企業(yè)能夠近乎實時地確定是否發(fā)生污染事件，從而可以更快地做出決策，以對潛在產(chǎn)品損失進行控制并對資源進行有效管理。例如：Sievers Soleil快速微生物檢測儀，45分鐘內(nèi)即可獲得微生物檢測結(jié)果，并已經(jīng)證實與平板計數(shù)法有相關性。

水還用于生產(chǎn)過程，如用水進行清潔。分析技術(shù)對于驗證是否已達到可接受的清潔度水平以及下一批產(chǎn)品是否在沒有前批產(chǎn)品殘留的情況下進行生產(chǎn)非常重要。與其它生產(chǎn)過程一樣，患者安全是最終目標。與其它流程類似，所用資源（包括水、洗滌劑、勞動力等）的效率及其優(yōu)化是優(yōu)先需要考慮的問題，并有助于圍繞可持續(xù)性開展更大的努力。

通過實施TOC分析來確認設備的清潔度，生產(chǎn)企業(yè)可以在不犧牲質(zhì)量的情況下縮短原位清洗（CIP）周期。例如，TOC檢測所提供的分析數(shù)據(jù)可以幫助企業(yè)優(yōu)化CIP周期，并確認縮短的清潔周期足以清除設備中的所有污垢。縮短CIP周期，即使只有數(shù)秒鐘，但隨著時間的推移，也可以通過減少水和/或洗滌劑的使用而大大節(jié)省成本。

使用TOC等技術(shù)進行旁線（At-line）分析可以大大提高過程效率，特別是在有時間限制的清潔驗證程序中。清潔過程完成后，將采集所需的樣品，并使用位于被監(jiān)測過程旁的儀器立即進行分析。這種部署對于清潔驗證樣品（尤其是棉簽）最為成功，可用于監(jiān)控時間緊迫的操作。實驗室工作流程可能緩慢而繁瑣，從而造成不必要的設備停機。QC、取樣、分析和數(shù)據(jù)發(fā)布間的協(xié)調(diào)可能在一定時間內(nèi)使設備處于閑置狀態(tài)。

為了提高效率和優(yōu)化資源利用，在線分析可以實現(xiàn)cGMP設備的實時放行，并消除所有采樣工作。為了獲得多個時間點并更好地理解過程，在線分析可能是最佳部署，在一段時間內(nèi)生成多個數(shù)據(jù)點，降低對實驗室人員的需求，并減少實驗室耗材等資源的使用。通過使用直接集成到CIP原位清洗設備組件上的TOC分析儀，可實時放行設備，將設備停機時間從數(shù)天減少至數(shù)分鐘。

通過將過程分析技術(shù)用于多種水質(zhì)檢測應用——注射用水、超純水和清潔驗證等，環(huán)境和社會可持續(xù)性都得以加強。減少質(zhì)量檢測消耗品的用量、清潔驗證的用水量以及勞動密集型質(zhì)量分析所需的時間，生命科學行業(yè)可以將可持續(xù)性納入其標準流程，同時繼續(xù)將患者安全視為其生產(chǎn)和質(zhì)量管理的核心。

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