logo

필터 시스템 검증(Validation) 방법

제약 생산 공정라인에 사용하는 필터는 공급자가 필터를 공급하기 전에 반드시 규정에 맞게 필터를 검증(Validation)을 하여야 하며 더불어 사용자 역시 사용전에 충분한 검증(Validation) 절차를 걸쳐서 필터가 여과할 용액에 부정적 영향을 주지 않도록 하여야 합니다

제거효율에 관한 검증

목적

검증의 목적은 Brevundimonas diminuta(ATCC 19146) 를 사용한 liquid challenge 테스트에서 PES 0.22μm 필터 카트리지의 미생물 제거 효율을 확인하고 Forward Flow 및 Bubble Point 완전성 테스트와의 상관관계를 만들고 완전성 테스트의 규격을 정하는 것입니다 .

Bacterial Challenge 테스트

무균 공정에 의해 생산된 멸균 제품에 대한 FDA 지침 (1987) 에 따르면 제균 필터란 제균 필터 표면 cm2 당 최소 농도인 1x107 CFU 로 미생물인 Brevundimonas diminuta 을 투입하였을 때 제균 용액을 생산하는 필터입니다 . FDA 가이드라인의 요구 사항을 충족하기 위해 Brevundimonas diminuta(ATCC 19146) 를 유효여과면적 1 cm2 당 Brevundimonas diminuta 의 최소 농도인 1x107 CFU 를 0.2um 친수성 카트리지필터에 투입하여 liquid challenge test 를 진행하였습니다 .

파괴 테스트인 Bacterial Challenge 테스트 와 비파괴 테스트인 완전성 테스트 (Integrity Test) 의 상관관계는 제균 등급 필터의 검증에서 중요한 부분입니다 . FDA 가이드라인은 추가로 " 제품 , 공정 및 필터에 대하여 여과공정이 적절하게 검증된 후에는 생산에 사용되는 동일한 필터의 교체 ( 멤브레인 또는 카트리지 ) 가 동일한 방식으로 수행되도록 하는 것이 중요합니다 . 이를 달성하는 한 가지 방법은 필터 완전성 테스트 (Integrity Test) 데이터와 Bacterial Challenge 테스트 데이터에 대한 상관관계를 만드는 것이 중요합니다 ." 라고 하고 있습니다 . 검증 기간에 사용되어지는 완전성 테스트 (Integrity Test) 의 종류에는 Forward Flow test 와 Bubble Point Test 가 있습니다 .

Forward Flow 완전성 테스트

Forward Flow 완전성 테스트에서는 필터를 적절한 테스트 용액으로 적시고 나서 사전에 결정한 가스 압력을 필터 어셈블리 ( 예 : 하우징 ) 의 상류 쪽에 적용합니다 . 안정화시간을 거친 후에 젖은 멤브레인을 통해 흘러나오는 가스의 유속을 완전성 테스트 장치와 같은 민감한 flow 측정 장비를 사용하여 어셈블리 ( 예 : 하우징 ) 의 하부 쪽 또는 상부 쪽에서 측정할 수 있습니다 .

Bubble Point 완전성 테스트

Bubble Point 테스트에서는 필터를 적절한 테스트 용액으로 적시고 나서 안정화 기간 후 필터 어셈블리의 상류 측으로 가스 압력을 증가시켜서 완전성 테스트 장치와 같은 민감한 유량 측정 장비를 사용하여 가스 유량의 변화 지점의 압력을 테스트합니다 .

Forward Flow 상관관계

Forward Flow 및 B. diminuta 제거 결과는 표 (1) 에 표시되고 그림 (1) 에 그래픽으로 표시됩니다 .

정방형 유량 값이 < 31.3 ml/min 이하인 12 개 필터 모두 필터당 ≥1 x 1011 CFU 의 B. diminuta 로 접종했을 때 제균 된 여과액이 카트리지 필터의 다운 스트림에서 나왔습니다 . Forward Flow 값이 31.5ml/mi 및 33.1ml/min 인 필터 2 개는 Tr 값이 5.9×1010 및 1.3×1010 사이에서 역가 감소가 나왔으며 이는 카트리지 필터의 다운 스트림에서 제균 되지 않은 여과액이 나왔습니다 .

Bubble Point 상관관계

Bubble Point 와 B. diminuta 제거 결과는 표 (2) 에 표시되고 그림 (2) 에 그래픽으로 표시됩니다 . Bubble Point 값이 ≥2760 mbar 인 12 개 필터 모두 필터당 ≥1×1011 CFU 의 B. diminuta 로 접종하였을 때 제균 된 여과액이 카트리지 필터의 다운 스트림에서 나왔습니다 . Bubble Point 값이 2550mbar 및 2300mbar 인 두 필터는 5.6×1010 과 3.5×109 사이의 역가 감소가 나왔으며 이는 카트리지 필터의 다운 스트림에서 제균 되지 않은 여과액이 나왔습니다 .

결론

검증실험 결과 Forward Flow 테스트 방법과 Bubble Point 테스트 방법 모두 PES 0.22μm 필터 카트리지에 적합한 비파괴 완전성 테스트 (Integrity Test) 임이 입증되었습니다

물리적 특성에 관한 검증

증기 멸균에 관한 내구성

테스트 방법 요약

테스트 중에 스테인리스 스틸 하우징에 설치된 생산 필터 (10 인치 , 0.65m²) 는 무 응축 포화 증기 (saturated condensate-free steam) 를 사용하여 현장 증기 멸균 (Steam in Place sterilization) 을 하였습니다 . 각 일련의 테스트에서 다음이 수행되었습니다 :
l 멸균기간 동안 증기압과 유량을 일정하게 유지하였습니다 .
l 테스트 필터 카트리지는 적절한 간격으로 Forward Flow 완전성 테스트를 하였습니다 .
l 각 현장 증기 멸균 (Steam in Place sterilization) 사이클 후 필터들은 테스트 필터를 통해 공급된 건조 압축 공기로 냉각하였습니다 .

테스트 결과

이 연구에서 필터는 121°C(249.8°F) 에서 높은 초기 차압 (1000mbar(14.5psig)) 을 사용하여 현장 증기 멸균하였습니다 . 테스트는 정방형 ( 밖에서 안으로 ) 으로 30 분 주기로 수행되었습니다 . 이 테스트는 증기 멸균 주기 동안 일시적인 높은 차압 (> 300mbar(4.3psig)) 이 발생할 수 있는 증기 조건을 모의 실험하여 수행되었습니다 . 적절한 간격으로 필터는 Forward Flow 완전성 테스트를 하였고 실험 결과는 표 (3) 에 나와 있습니다 . 모든 필터는 30 분 간격으로 30 회 증기 멸균 후 Forward Flow 완전성 테스트 (2760mbar, DI water) 를 통과했습니다 .

결론

PES 0.22μm 필터 카트리지는 견고하며 여러 증기 멸균 주기를 견딜 수 있습니다 . PES 0.22μm 필터 카트리지는 121°C(249.8°F) 에서 증기 멸균 동안에 최고 과도 차압 (Transient differential pressure) 1000mbar(14.5psig) 까지 노출한 실험을 통해서 증명하였듯이 차압이 순방향으로 300mbar(4.3psig) 이상에서도 견딜 수 있습니다

필터 추출물 (extractable) 실험

테스트 방법 요약

필터 샘플의 준비

추출물 테스트는 존재하는 추출물의 양을 최대화하기 위해 고압 멸균 (autoclave) 처리된 일반적인 생산 필터 카트리지 (10 인치 , 0.65m²) 에서 수행되었습니다 . 필터를 알루미늄 호일로 싸고 천천히 증기 배출하는 방법 (slow exhaust cycle) 을 사용하여 121°C(250°F) 에서 30 분 동안 고압 멸균 (autoclave) 처리했습니다 . 필터 요소에 남아 있는 눈에 보이는 물방울은 추출이 수행되기 전에 실온에서 증발되도록 두었습니다 .

추출 절차

동적 추출 테스트 (dynamic extraction test) 를 수행했습니다 . 테스트 필터는 깨끗한 측정 실린더속에서 1800ml 추출을 위한 용매 (extraction fluid) 에 담그고 초순수 (ultrapure water) 를 사용하여 필터를 8 시간 동안 플러싱 (flushing) 을 하였습니다 .

추출 물질 분석

필터 추출물을 추출한 후에 1500mL 의 추출 액체를 증발 건조시키고 비휘발성 추출물을 중량 측정으로 결정하였습니다 . 에탄올로 추출한 물질을 푸리에 변환 적외선 분광법 (FTIR) 으로 분석했습니다 .

테스트 결과

PES 0.22μm 10 인치 , 0.65m2 필터 카트리지를 사용하여 얻은 추출물 수준을 보여줍니다 .

PES 0.22μm 필터 카트리지 에서 추출한 에탄올 추출물의 적외선 스펙트럼은 폴리프로필렌과 매우 유사합니다 .

결론

PES 0.22μm 필터 카트리지에 대해 추출물 수준은 사용된 용매에 따라 다릅니다 . 테스트한 대부분의 용매에 대해 중량 측정 추출물은 매우 낮은 것으로 나타났습니다 . 보고된 결과는 생산 요소에 대한 일반적인 것입니다 . 현장에서의 실제 상황은 다른 노출 시간 , 온도 , 액체 순도 등과 같은 다른 조건일 것입니다 . 따라서 실질 공정 조건에서의 평가를 하는 것을 권장됩니다 . 기타 유속 / 차압 측정 및 차압에 대한 카트리지 필터의 내성에 대한 테스트가 있습니다 .

생물학적 안전성 테스트

테스트 방법 요약

테스트는 현재 미국 약전 (USP) 에 설명된 대로 클래스 VI 플라스틱 (121°C 에서 수행 ) 에 대한 생체 내 생물학적 반응성 테스트 (Biological Reactivity Test) 에 따라 수행되었습니다 .
미국 약전 (USP) 에 설명된 테스트 절차는 다음과 같습니다 .
 • 플라스틱 재료 추출물 주입
 • 동물의 조직에 고형물을 이식
미국 약전 (USP) 에 나열된 4 가지 추출 용매는 주사제와 체액을 사용하여 모의 실험하였습니다 . 여기에는 다음의 용액들이 포함됩니다 .
 • 염화나트륨 주사
 • 염화나트륨 주사액의 알코올 용액 20 분의 1
 • 폴리에틸렌 글리콜 400
 • 식물성 기름 ( 참기름 또는 면실유 )

테스트 결과

미국 약전 (USP) 에는 추출물을 72 시간 동안 50°C(122°F), 24 시간 동안 70°C(158°F) 또는 1 시간 동안 121°C(250°F) 의 세 가지 표준 조건 중 하나에서 준비될 수 있다고 명시합니다 . 플라스틱에 물리적 변화를 일으키지 않는 가장 엄격한 조건이 권장되고 있기 때문에 필터는 121°C(250°F) 에서 추출되었습니다 .

급성 전신 주사 시험 (Acute systematic Injection Test)

급성 전신 주사 시험은 추출물의 한 번의 주사 (single injection) 가 전신 독성을 일으킬 가능성을 평가하기 위해 수행되었습니다 . 염화나트륨 주사액과 염화나트륨 주사액 중 1/20 알코올 용액을 정맥 주사했습니다 . 식물성 기름 추출물과 폴리에틸렌 글리콜 400 추출물을 복강내 주사하였다 .

피내 반응 테스트 (Intracutaneous Test)

조직 자극 (tissue irritation) 을 일으키는 추출물의 단일 주사들 평가하기 위해 피내 반응 테스트를 수행했습니다 . 위에 나열된 4 가지 추출물 모두 이 테스트에 사용되었습니다 .

이식 실험 (Implementation Test)

USP 에 포함된 가장 엄격한 조건을 건축 자재에 적용하기 위해 이식 테스트도 수행되었습니다 . PES 0.22μm 필터 카트리지의 각 구성 요소는 별도로 이식되었습니다 .

결론

PES 0.22μm 필터 카트리지는 클래스 VI(121°C) 플라스틱에 대한 USP 의 요구 사항을 충족합니다