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生物咖啡茶

本帖最后由 杨于京 于 2016-1-28 23:00 编辑

        写这个小文是因为读了东锐科技发的两篇有关实验室纯水的文章。本来打算就跟个贴,但又觉得跟个短的可能说不清楚,写长了又不一定合适,就决定另起炉灶了。从进实验室的第一天起,我就与水结了缘(那时学的是环境工程,涉及的是污水);后来又干上了生物纯化,虽然跟水的缘分仍在继续,但这时接触的就不再是污水、而是干净水,极干净的水(纯水)了。
  
        东锐的文章把国内实验室用“纯水”的制造、标准、检验、使用说得挺全,我想说说除了实验室用水还有生产用水,特别是国外生产和实验室用水的点滴,希望对读者能有点帮助。
  
        尽管也有去离子水、纯水、超纯水之说,但这些名称在国外则更多是用于指导用户选择纯水制造系统,而在实践中对包括水在内的所有实验室和生产所需的用品,最重要的应该是对产品的区分:是“仅供实验室用”(labuse only)还是可供药厂生产使用。这个区别在生物制药领域远比去离子、纯或超纯重要得多、控制也严格得多。仅供实验室用的产品(包括水)是绝不可以与生产用品混用的。如有发生,FDA绝不姑息,后果真的很严重。药厂用水,纯度在其次,安全最重要。这点,在我的记忆力里国内国外好像规定有所不同。如果我记忆无误,美国药厂的生产用水必须是注射用水(waterfor injection简称WFI),是通过蒸馏生产的蒸馏水(distill water,事实上应该是双蒸水,doubledistill water);药厂生产不能用纯化水(purified water)。原因很直接,WFI生物安全性更高(彻底灭活病毒、病菌等生物污染物),而纯化水,无论其水质多么纯,但其安全性不如WFI。在我过去访问客户的生产车间时,总能在生产车间看到标注清晰的DI(去离子水)和WFI水管。无论是配制缓冲液还是清洗纯化设备,药厂生产人员都会用WFI。还想提一句的是,相比于纯水制造,蒸馏水制造设备虽然简单,但其运行、验证、维护费用很高,规模不大的药厂往往不堪重负。因此,我曾见过不少厂家宁愿花钱买WFI而不自己生产,我甚至还见过有客户花每升$7的高价来买WFI,用于生产。
  
        除了细胞培养,大多数实验室做科研时则基本上用的都是纯化水。如东锐文章所述,纯化水多以电导为水质指标,以水的电导率高低划分等级。实验室纯水制造系统一般包括粗滤、活性炭、离子交换、反渗透、紫外灭菌、除菌过滤等步骤。取决于系统所包含的纯化单元,实验室纯水常用的有去离子水(水的电导率~10M欧姆/cm)和高纯水(也有称超纯水,其电导率应在18.2M欧姆/cm以上)。我在美国筹建的几个实验室,都是先用大型纯水设备为实验室提供去离子水(多用于洗涤),而在实验室的不同位置架设小型纯水机制造高纯水用于分析检验仪器。
   
        说到实验室纯水机,就不能不提Milli QMilli Q是最早投放市场的、可提供高纯水的实验室纯水制机。尽管当时,与Millipore(研发制造销售MilliQ的公司)是竞争对手关系,但我真心佩服MilliQ研发者们对市场的感觉和研发生产能力。MilliQ不仅使用方便且质量稳定,所以一上市就深得用户喜爱、从而风靡市场。就当时情况而言,MilliQ实在是一统天下,无人可与其争锋,几乎到了“凡有实验室、必有MilliQ”的地步。当时,就是在其直接竞争对手的实验室里,MilliQ也曾是随处可见。当然,有市场需求就会有竞争对手,实验室纯水机的市场竞争近年来相当激烈;早已不是一家独大,而是群雄逐鹿了。如果用户现在要采购实验室纯水机,可以说各种品牌、各种规模的设备在市场那时琳琅满目,不仅多样、其绚丽的色彩都快赶上时尚品了。而那款曾经独步天下的MilliQ,如今也衍生出了很多子型号,俨然就是一个纯水机家族了。
   
        在此想指出的是尽管现在市场上品种多、用户挑选余地大,但万变不离其宗。纯水机就是为生产纯水,市场上的产品在多,也大都是产量、水质及所能应付的水源不同。面对这些不同产品,客户要选择的应该是最适合自己要求、设备投资和运行成本最低的产品;其它的都是浮云。用户特别应该注意是:最贵的不一定是最合适的,有时贵的反倒不适用。
  
        实验室用水。要求最高的多是与分析仪器(如HPLCLC-MS等)有关的应用。在此,水中化学残留物的多少就至关紧要,特别是那些有可能会有紫外吸收的污染物。如果用户要做痕量分析,纯水中的残留不仅会使色谱图出现鬼峰、漂移,还会影响溶出残留的检验(在样品毒理学分析中常常用到)。又如东锐文章中所说,电导率并不能完全证明水的纯度。如果纯水中混进不影响电导率的有机溶液,电导率再高,水也不纯。以上的这些赘述虽然琐碎,但真都是用户在选购纯水机时应该注意的。
  
        多数药物的开发都起源于实验室。如果用户的研究项目将来会放大生产,那么即便是在项目初期,对水的选择也应考虑周全。生产用水,重在合规安全。是用纯化水还是WFI,取决于将来产品销售地的质量安全管理规定。用户一定先搞清楚了项目的明天,否则可能会事倍功半。即便是处实验室应用,如果是需要配制供细胞生长的培养基,用户也要对水质有所考虑。由于很多细胞系对培养基中的微量元素敏感,即便是使用WFI,最好对其水源水质也能有所了解、有所控制。记得早年求学,第一天进微生物实验室,教授就在墙上就写下了这样一条语录“你可以尽你所能控制温度、pH、养料和其它条件,微生物仍会随心所欲、自由生长”。细胞培养原本不易,如果培养基里真的混进了不明之物,那细胞的生长就更无法预测和控制了。
   
        无论是纯化水还是WFI,水的保存多是个难题。因为水中没有控制微生物生长的药物,所以,一不小心,纯水就会被污染。小规模使用,用户最好现制现用;大规模生产,纯水系统的循环、维护保养则是一门很重要的学问;特别希望用户注意。
  
        结束本文之前,我还想提及的就是纯水设备的保养与维护。早期不少客户(也包括我自己)常常是买设备慷慨,保养维修吝啬。后来,慢慢意识到了设备保养维修的重要。记得一位老设备维修技师告诫我:仪器设备和人一样,你怎么对她、她怎么对你。纯水设备的保养维护也是一样,无论是忘了更换除菌滤器,还是忽略了滤芯、紫外灯泡的定期检查更换,设备都可能出问题;那时的纯水很可能就不那么纯了。所以如果预算允许,诚心劝告用户购买设备的维修保险合同。设备的定期维修检查不仅可以减少用户的烦恼,更能保证设备的正常运行。特别是生产单位,无论多小的生产和质检事故,其所造成的经济损失一般都会比正常的设备保养维修的费用高,甚至“得多”;这不是忽悠,是经验之谈、曾有过“血的教训”。
  
        一个简简单单的水,从“污”到“纯”,我与它磕磕绊绊纠缠了几十年,有成有败、有得有失。在这拉拉杂杂地写了一堆,无非就是希望能给读者一点帮助。下笔匆匆,错漏一定,恳请读者专家不吝批评指正,先谢了。

更正、补充说明:
       本文发表以后,在微朋友圈多有讨论,特别是关于WFI的制作和规定。本文对WFI叙述有误,需要在此进一步说明。美国FDA采用了USP(由PDA编辑出版)的WFI质量标准和认可了USP建议的WFI制作工艺,WFI可以用蒸馏或RO方法制作。EMEA似乎对此还有保留意见,要求WFI不可采用RO技术制造。下面的连接是有关不同权威机构对WFI制作不同意见的讨论(http://www.pharmtech.com/regulators-debate-methods-producing-water-injection?id=&sk=&date=&%0A%09%09%09&pageID=3)。尽管方法不同,但FDA的基本出发点都是安全第一,重在水质检验和制水系统的验证(validation)和定期、不定期的复检。希望这段附加说明能更好的澄清事实,也敬请专家、读者更积极地参加讨论、对本文的错误之处批评指正。
Water 01.jpg

发表于 2016-1-27 23:05:51 | 显示全部楼层 |阅读模式

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该帖共收到 14 条回复!
您让我明白注射用水和实验室用水在技术指标和法规方面的区别。
谢谢杨博士的分享!
发表于 2016-1-28 08:35:32 | 显示全部楼层

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受益匪浅,谢谢杨博士分享!
发表于 2016-1-28 09:01:04 | 显示全部楼层

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纯水、净水、纯净水
发表于 2016-1-28 09:18:45 | 显示全部楼层

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谢谢分享!
发表于 2016-1-28 09:51:22 来自手机 | 显示全部楼层

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杨博士:读了您的文章我是不是可以认为,注射用水生物安全性更高(彻底灭活病毒、病菌等生物污染物),但是纯度不一定达到超纯水的程度?

这让我联想到生物制药中最重要的环节:细胞培养的细胞培基配制用水。记得曾经有美国来的客户与我们协商培养基项目合作,客人来公司参观的第一件事竟是查看制水系统,并告诉我们水是细胞培养非常重要的因素。后来也经常遇到用户培养细胞,同样细胞、同样培养基、同样培养条件,在我们实验室培养就好,拿回去培养就不好,或者用户在自己实验室培养情况就好,到生产中就不行的情况。有时候用户怀疑是细胞培养基的一致性,但最终都是从水的差异性中找到答案。

所以水在生物制药中太重要了。如果在细胞培养生产中使用注射用水而出现不能重现实验室培养的情况,也许需要对注射用水再进一步处理。

不知道我说的是否对,也是提出一个思路而已,请杨博士和专家们指教。谢谢!
发表于 2016-1-28 10:07:47 | 显示全部楼层

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谢谢杨博士分享。水对于细胞培养好圷,特别是无血清培养实在是太重要了。我甚至认为符合注射用水药典指标仅仅是个基础。
发表于 2016-1-28 10:08:22 来自手机 | 显示全部楼层

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都是过去 发表于 2016-1-28 10:07
杨博士:读了您的文章我是不是可以认为,注射用水生物安全性更高(彻底灭活病毒、病菌等生物污染物),但是 ...

FDA 只管安全和产品的质量,所以,WFI能保证安全。做细胞培养,我是半个外行。但同意您的说法,水质在很多时候严重影响细胞生长。所以,在保证产品安全之后,用户要自己制定水质检验标准,可以不求最纯,但一定要求稳定,结果才能重复(这一点,FDA倒是管的,是他做工艺验证的重点)。
发表于 2016-1-28 10:30:22 | 显示全部楼层

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拜读了杨博士的文章,受益匪浅,在制药行业(包括生物制药行业),不同的生产工艺,不同的使用目的(如配制培养基、实验室分析仪器用水等),对水的品质要求不一样,无论是在哪个环节,都需要根据工艺或检测方法的要求来做验证。
发表于 2016-1-28 10:47:58 | 显示全部楼层

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通俗一点,就是用户根据自己的要求,找到合适的水。
发表于 2016-1-28 10:51:42 | 显示全部楼层

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