连续工艺为生产商提供了许多优势。这些都是通过提高工艺效率和速度来实现的。汽车、石油、化工和食品加工等行业已经使用它已有一段时间了，并开发了许多有用的方法和概念来处理材料和中间体，即使其在工艺过程中的连续流动。制药行业采用这些方法的速度很慢，主要是因为担心监管问题。这种担心不再是有道理的，因为监管机构正在大力鼓励制药行业采用更现代和更有效的方法。

监管问题之一源于需要密切监测药品及其中间体的特性。一个相关的问题是需要将监控方法保持在经过验证的状态。这个问题正在通过采用为其它行业开发的设备和技术迅速解决，主要是在化学加工、石油和食品加工领域。

应用于生产过程的质量管理的基本原则认为“越早发现和解决问题，公司的成本就越低”。这里的基本思想是，当有缺陷的材料变成废品时，这可以最大限度地减少劳动力和材料的损失。当使用连续工艺时，这通常是一个难以维持的原则，因为有缺陷的材料可能会经过几个额外的处理步骤，然后才能发现问题并停止工艺。这反过来又要求开发快速或连续的测量和检测系统，以在产品通过生产系统的过程中不断验证产品的质量。

从批次工艺过渡到连续工艺可能需要向监管机构提交新文件，并且只有在审查了几个相关文件后才能完成，例如21 CFR 312.30 和 21 CFR 314.60 以及有关更改已获批申请（许可证）的相关法规。此外，还有许多指导文件，例如放大和批准后变更(SUPAC) 和可比性研究方案。连续工艺的持续验证是工艺验证第3阶段（持续工艺验证）的一个变体，旨在提供工艺保持在经过验证的状态的保证。为了达到这种状态，需要进行工艺验证，并且必须建立关键规范，例如关键质量属性(CQA) 和关键过程参数 (CPP)，并证明它们适用于保持产品质量。通常，这是在工艺开发过程中完成的，并且应参考ICH Q8 (R2) 中关于药物开发的附录，特别是，如果从一开始就计划了一个连续的工艺。在大多数情况下，开发和设计最初将针对批次工艺过程，并期望在过渡到连续工艺期间可以保持规范。这不一定是可行的，工作人员需要仔细考虑必须进行的更改，以适应连续工艺的需求。在某些情况下，监控测试的性质会因为过程监测系统的需要而改变，并且规范也必须改变，以匹配修改或改变的测试的输出。

与了解工艺的统计学家或受过统计培训的质量控制人员的沟通将有助于验证人员，因为在朝着连续工艺发展的方面已经取得了一些进展。可能不需要全职专业统计学家，但了解工艺和可用于开发和控制的统计过程的人的建议，将提供重要支持。支持应该在开发阶段开始，因为在开发阶段最好引入许多调查或工艺设计。在之后的阶段引入它们将破坏最终验证工艺的开发进展，并迫使工人采用通常不令人满意的回顾性研究。

如果工艺的关键规范是在设计工艺中建立的，并通过开发工作和工艺验证的第 1阶段和第 2 阶段得到维护，它们也可以用作工艺持续验证的初始规范。实际上，人们应该期望在建立工艺的早期阶段规范会发生变化，因为对工艺的理解应该随着工艺的成熟而增长。期望早期的工艺参数及其规范保持不变是没有用的，尤其是随着对工艺的理解的加深。在工艺开发的早期设置参数和规范并坚持它们保持不变，特别是在从批次工艺到连续工艺的过渡期间，是不合理的。这样，在产品开发完成并开始商业化生产之前，可能无法完成完整和确定的验证研究。

虽然工艺验证状态的持续验证是过程分析技术(PAT) 和实时放行测试 (RTRT) 等方法的一部分，但它并不构成这些方法的全部。然而，用于这些方法的术语将用于讨论持续验证，并且所有这些验证工作都必须在风险管理要求的背景下进行。如果可以与监管机构密切合作，这里将描述的工作可以作为支持引入这些方法所需的数据的一部分。

在正常的事件序列中，工艺最初被设计为批次模式。这允许建立初始验证规范，该规范将演变为最终工艺验证的规范。然而，在进行工艺验证之前，还必须进行其它几项验证和质量确认研究。必须验证工艺区域及其工具和设备的清洁、保持关键环境特性的能力，如果采用无菌工艺，还必须验证灭菌工艺。还应验证生物负荷监测程序。验证将用于工艺及其支持性验证的测试方法尤为重要。工人必须记住，在验证工艺之前，工艺中使用的仪器和关键设备必须经过质量确认。因此，在验证测试方法之前必须先对测试仪器进行鉴定，并且在验证过程之前，必须验证测试方法。同样，用于维护工艺环境的测试方法和程序必须在验证过程之前进行验证。然后在经过验证的环境中，使用经过验证的测试方法和合格的仪器和设备，进行工艺验证。

重要的是要记住，当对工艺验证进行持续确认时，还必须对支持验证的有效性进行持续确认。（请注意，持续用于表示间歇性重复的动作，而不是一直执行的动作。）因此，必须采用一种测试方法，例如反射近红外光谱法，用于在产品流经时，通过离线测试或在产品工艺中引入控制来定期检查，对其进行持续监控。此外，必须通过定期检查，来验证工艺环境的清洁状态。

确认各种验证状态的需求将取决于连续工艺的时间长度。需要一天或更短时间的工艺可以在工艺运行之前和之后，通过检查来确认其验证状态。这类似于为无菌工艺之前和之后进行的生物负荷检查。此外，在作为批次工艺的一部分执行连续工艺步骤的情况下，如果该步骤不需要太多时间，则可能不需要持续验证工艺的状态。工艺验证需要多久进行一次验证的决定将取决于对工艺和测试方法的可变性的了解。不能假定生产和分析过程永远稳定，因此工人必须了解该过程及其潜在的变化来源。

在设计连续工艺时，重要的是要考虑将用于监测工艺过程的测试方法。由于工艺流的采样以及测试结果可用于解释的时间之间的滞后性，许多批次工艺可接受的测试方法将不能用于连续工艺。工艺流的速度可以使得在进行测试时可以产生大量有缺陷的产品或中间体。为了防止这种情况发生，有必要引入快速测试方法，在产生过多废物之前，产生可解释的测试结果。除了快速测试方法之外，还需要使用能够从产生快速测试方法信号的仪器中获取信号的软件和计算机，将其转换为适当的结果，解读结果，以停止或酌情调整工艺。该系统需要符合21CFR Part 11 及其指导文件。

FDA PAT 指南描述了以下三种类型的连续工艺监测：

• 近线（At-line）：在靠近工艺流的位置提取、分离和分析样品的测量方法。

• 在线（On-line）：样品从生产过程中转移出来并可能返回到工艺流中的测量方法。

• 入线（In-line）：样品不从工艺流中取出的测量方法，其可以是侵入性或非侵入性的。

近线测量通常是那些对样品具有破坏性或将其损坏到无法返回工艺流的程度的测量。在测试方法的特异性或灵敏度至关重要的情况下，可能无法避免此类检测。这里的优点是可以通过使用对照品和标准品来进行测试方法验证。还有一些测试，如崩解和溶解测试，需要离线进行。在这些情况下，快速方法（例如崩解测试）可能优于较慢的方法（例如溶解测试）。只要可以在两次测量之间显示出明确的相关性，这种替换应该是可以接受的。

在线测量提供了将样品返回到工艺流中的优势，从而避免了损失昂贵的中间体或最终产品的成本。它的缺点是需要密切监视从样品被取出的位置以及可以对测试结果采取行动的时间之间的间隔。必须知道时间滞后程度，以阻止不合适的材料在工艺流中向下游移动太远。

入线测量是首选，因为可以避免与材料转移和测试相关的延迟。在进行测量的时间和显示不可接受产品的读数可以停止该过程的时间之间，仍然会有延迟。这可以通过使用电子数据处理和电子过程控制来最小化。

一般来说，对不可接受材料采取行动的速度按近线、在线和入线测量的顺序增加。因此，入线测量优于其它测量，特别是因为入线测量通常涉及较少的样品制备或对工艺线的修改。这得到了光谱方法的支持，例如反射紫外、反射近红外、荧光和拉曼光谱。在许多情况下，这些技术提供了大量信息，允许同时测量多个参数。可以通过使用多元分析技术（例如多元回归和偏最小二乘回归）、化学计量学方法和多变量实验设计来处理这些技术获得的大量数据。在某些情况下，可以采用类似于使用红外光谱的指纹区域或声纹的指纹方法。个别物质可能无法识别，但指纹的维护会告诉操作员中间体或产品处于可接受的状态。

计算机化数据分析程序的使用将是至关重要的。在许多情况下，有必要让软件做出决定并为工艺设备提供指导。现代计算机已经实现了数据处理速度的大幅提高，从而实现了快速决策和控制。在食品工业中，可以通过对过程分析仪进行编程，来选择传送带上的单个水果、坚果和蔬菜，以检测不合适的原材料并在高速加工过程中将其剔除。使用细胞分选仪，可以测量多个特征并将细胞转移到不同的流路。对医药原料和中间体也可以采取类似的措施。

对于一些监测系统的监管问题是它们靠近工艺流。在批次工艺中，样品通常被带到单独的实验室进行分析；大大降低了产品或中间体被实验室试剂和溶剂等物质污染的可能性。对于连续过程监测方法，保护工艺流免受用于测试的任何试剂或溶剂的污染非常重要。确保采样过程本身不会使工艺流受到污染也很重要。

在某些情况下，从批次工艺转换为使用工艺流分析仪和连续处理在效率和成本方面具有巨大优势，因此考虑从批次工艺转换为连续工艺是有利的。例如，在需要修改工艺步骤、以适应原材料特性变化的情况下，传统的原材料批次测试和鉴定可以用工艺流分析仪代替，该分析仪测量来料原材料的特性，以及指导下游工艺步骤的修改或完全拒绝材料。尽管工艺流分析仪及其设计会产生可观的成本，但随着时间的推移，与其在连续工艺中的使用相关的费用减少将使公司得到补偿。

除非一个工艺非常简单，否则连续工艺将需要使用工艺流分析仪。如果这样做，则需要证明分析仪使用的测试方法能够提供与用于测量特定分析物的、经过验证的控制方法等效的结果。这些研究应提供生成工艺验证规范所需的数据。然而，工艺流分析仪在使用之前需要经过鉴定和验证。这意味着它的软件和反馈回路需要连同它的测试方法一起被验证。有一些标准和指南将有助于选择和设计采样过程，并将分析仪的结果与主要测试方法的结果相关联。

根据 ASTM 标准实践，工艺流分析仪系统的验证需要四个连续的活动。其中一些步骤类似于美国药典(USP) 通则 <1058>中描述的仪器质量确认步骤。另请注意，USP声明，当设备和仪器经过质量确认，则工艺经过验证。在接下来的讨论中，药品质量控制分析员将注意到ASTM 方法可以被视为 USP 仪器质量确认研究的一部分。以下是分析仪 ASTM 验证的步骤：

1. 分析仪校准：在首次安装分析仪或大修后进行校准测试，以表明分析仪符合制造商的规格和历史性能标准。如果测试表明有需要，则可以调整分析仪响应，以满足参考材料的预定输出水平。请注意，设计确认(DQ) 步骤应提供有关制造商规范和历史性能标准的数据。这项工作可以作为安装确认(IQ) 步骤的一部分。
2. 相同材料的相关性：使用工艺流分析仪分析工艺流样品。对于应用，工艺流分析仪结果必须与主要测试方法(PTM) 的结果一致，应开发一个方程，以将工艺流分析仪结果与主要测试方法结果(PTMR) 联系起来。将数学函数应用于分析仪，结果应产生可被视为相同材料的预测主要测试方法结果(PPTMR) 的结果。这里使用的 PTM 可能是经过验证的测试方法，最初开发用于批次生产方法。
3. 材料的相关性，包括额外处理对材料的影响：第2步 的 PPTMR 用作数学模型的输入，以预测PTM检测到的添加到基础原料材料中的添加剂和/或混合原料的影响。
4. 试用验证：在工艺流分析仪结果和 PTMR 之间的相关性建立后，试用验证使用独立但有限的一组材料进行，这些材料不属于相关活动的一部分。目的是表明PPTMR 和 PTMR 在用户定义的工艺流分析系统限制范围内一致。

如果此处使用的材料包涵盖了预期测试结果的范围，并包含用于证明分析仪系统结果的可变性、准确性、特异性和稳健性的变量，则在步骤 2、3 和 4中收集的数据可以包含于操作确认（OQ）研究。

用于生成 PTMR 以验证由工艺流分析仪生成的 PPTMR 的PTM 本身必须经过验证。此外，PTM 应该是一种相当快速的方法，即使它不需要像工艺流分析仪使用的测试方法那样快速。PTM 应该成为质量控制实验室标准库的一部分，因为它可能需要在很少提前警告的情况下使用。这样做的原因是，如果来自工艺流分析仪（将被视为PPTMR）的结果超出该测量的规范，那么第一个问题将是结果是由于产品问题还是由于测试方法导致的。为了回答这个问题，有必要从与工艺流分析仪产生问题结果的材料的时间点相匹配的工艺流中取样，并通过PTM 对其进行测试，以查看 PPTMR 是否可以确认。在做出任何后续决定之前，需要执行此检查。反过来，这意味着需要快速执行此测试。

一般和持续验证：在从不属于相关性研究或试用验证的材料中获得足够数量（统计显著）的PPTMR 和 PTMR 对后，进行全面的统计评估，以表明 PPTMR 同意使用在相关性和试用验证研究中收集的数据建立的公差范围内的 PTMR。如果这项研究成功地证明了 PPTMR 和PTMR 之间的相关性，则可以使用质量保证控制图（Shewhart图，SPC 图）来监控工艺流分析仪正常操作期间 PPTMR 和 PTMR 之间的差异证明PPTMR 和 PTMR 之间已建立的协议。

在某些有良好标准或对照材料可用的情况下，PTM可能不是必需的，因为对照或标准品可以被引入测试流，并将PPTMR 与应从未修改的标准或对照材料中获得的值进行比较。该方案可能不适用于控制或标准品可能污染工艺流的入线测试系统，但对于使用采样分流器并且测试材料可以从工艺流中转移的近线或在线系统，它可以被考虑。

在选择要使用的特定控制图时，应注意从工艺流中分离的样品和该样品的测量仅代表单个时间点和单个样品。因此，PTM对样品的任何重复测试都将产生 PTMR，其方差仅代表特定 PTM 的方差，而不是产品流。因此，选择的控制图应该是设计用于单点数据的控制图。一种这样的图表是 X和 mR 或移动范围 (mR) 图。

已经描述的第 5 步和随后的控制图可用作 USP 中给出的分析仪器认证程序的性能确认(PQ) 阶段的一部分。然后可以使用控制图来显示仪器仍处于验证/合格状态。如果工艺流分析仪监控多个参数和/或具有多个输出/反馈功能，则需要单独监控每个参数的测试，因为 PTM 和生成的 PPTMR 将不同，因为转换结果的方程式，PPTMR的原始测量值会有所不同。虽然工艺流分析仪的持续验证很重要，但它只是连续工艺持续验证的一部分。一个连续的工艺可能有多个入线的工艺流分析仪，监测大量的参数。但是，来自工艺流的PPTMR 可用于持续验证。

对于与大多数验证研究一样的连续工艺验证，必须完成大部分工作，以准备研究。连续工艺的持续验证是在工艺验证的前两个阶段完成后完成的。所有前面描述的工作都需要完成，这将为工人提供设置规范所需的数据，以持续验证工艺的验证状态。

在引入连续工艺的早期阶段，工艺流分析仪和任何其它监测设备将不会已完成其质量确认/验证研究的 PQ 阶段。该工艺本身将是新的，并且不会有足够的生产运行来提供通过控制图启动监测所需的“复制品”。在某些情况下，控制图是通过使用来自以往批次工艺的数据开始的，但最好让工艺“自己说话”。在这种情况下，使用预控制图（红绿灯图）将很有用。这些图表不依赖于分布的形式并且使用单点数据。中心线基于目标规范，并允许确定工艺是否已准备好用于控制图表。目标规范（中心线）由公司选择，通常是所需规格范围的目标中心点。这些值通常是在工艺的设计和开发阶段制定的。

最常用的控制图是基于数据呈正态分布的假设。然而，并非所有类型的过程数据都是如此，应在过程开发阶段确定数据分布的性质。研究已经为遵循二项分布和泊松分布的数据开发了控制图。此外，已经生成了多变量控制图，用于与同时测量多个参数的工艺流分析仪一起使用的软件包。

可以通过使用适当的监控 CQA 和 CPP 的控制图来执行连续工艺的持续验证。然而，这些图表本身是不够的，因为工艺验证需要关注的不仅仅是CQA 和 CPP。应定期检查生产环境的状态并支持验证，特别是对于连续运行且每年可能仅关闭1到2次进行维护的连续工艺。

连续工艺本身的持续验证，其实就是一个连续的过程。在不同的时间，工人需要从工艺流中获取样品并使用PTM 对其进行测试。然后可以以2种方式使用该测试结果（PTMR）。首先，它将用于确认将由工艺流分析仪监控的相应PPTMR。其次，PTMR和PPTMR之间的差异将用于监控工艺分析仪性能的控制图。来自工艺分析仪系统的PPTMR 本身应该使用能够检测趋势和违反控制限制的软件进行监控。将警报限制编程到系统中是明智的，因为在对问题采取行动之前等待完全不合规格的结果是不可行的。从这个意义上说，软件应该不断地生成一个控制图来显示工艺流的状态。这将产生工艺验证状态的持续验证，这是工艺验证阶段 3的要求。

质量控制人员必须保持对因素状态的意识，例如工艺运行的生产区域的环境。必须了解诸如生物负荷水平和原材料、容器和封闭装置中是否存在有害生物，以及工艺区域的清洁度等问题。如果需要无菌工艺，则需要监测无菌状态以及了解灭菌程序。实际上，通常需要监控的因素太多了，以至于需要一个电子系统来监控所有这些因素并向工人提供警报。用于做出简单决策的电子系统的速度是有利的，并且应该用于对问题提供快速响应。例如，计算机可以接收来自激光粒子监测器的连续输入，该监测器检查无菌处理区域中空气的粒子计数。这台计算机可以编程为在注意到某个粒子水平时提醒工作人员，如果超过一个极端水平，则立即停止该工艺。

可能损失的产品数量也是决定重新验证或确认工艺验证状态的时间间隔的主要因素。当发现故障时，有必要隔离在发现问题之前生产的所有产品，回到已知产品符合规格的最后一点。在发现问题之后和停止工艺之前，还必须保留所有生产的产品。需要检查被隔离的产品，以确定其中有多少是真正的不合格产品，以及有多少可以接受进行进一步处理。对于单个工艺流，相关成本不仅包括与损失材料相关的材料和人工成本，还包括公司的相关间接费用。将产生与工艺流停止并且无法生产产品的时间相关的成本。公司必须确定在这些情况下愿意承受的成本。如果成本无法承受，则应缩短再验证点之间的间隔，直到成本变得可以承受。

在使用工艺流分析仪和其它入线测试系统时，连续工艺的持续验证可能是一项连续的活动，但对于其它验证和监控测试，将持续进行相关的重新验证。即使工艺流分析仪显示工艺运行正常，但经过验证的环境控制（如空气中的颗粒物水平或背景生物负荷水平）失败，将意味着必须停止工艺，直到问题得到纠正。当一个连续的工艺停止时，损失将每分钟增加，必须尽快恢复至验证状态。

尽快恢复验证状态的需要意味着必须避免冗长的测试方法。即使使用工艺流分析仪，用于验证分析仪的PPTMR 的 PTM 也必须快速，因为需要这些 PTMR 来验证分析仪的输出。例如，使用14 天的无菌测试来重新验证灭菌工艺是不可接受的。应根据21 CFR 610.12 开发和验证快速微生物检测方法。其它测试方法也存在类似情况，公司应致力于开发和验证满足其需求的快速测试方法。

使用持续验证将要求员工能够快速响应故障或警报/报警条件，其中警报设置为警告工人即将发生的不合格事件。质量控制和生产人员在工艺运行的任何时候都需要随时待命。其原因是连续的工艺可以在短时间内生产大量的产品。如果发现故障或发出警报，人员将需要快速纠正问题，以尽量减少可能损失的产品数量。

从前面的讨论可以清楚地看出，连续工艺的持续验证需要组建一个对多个生产领域有深入了解的人员团队。对于只做连续工艺的公司，这个团队将是其正常管理架构的一部分，但如果批次工艺和连续工艺都进行，则需要一个适当管理级别的单独团队。该团队将需要有权向各种专家请求快速帮助以及向顾问请求帮助的能力。因此，至少团队的负责人应该是公司管理层的高层。

连续工艺的使用加上工艺的持续验证提供了许多优势，这些优势将导致单位生产成本的降低，包括减少最终产品测试，从而减少库存以及更快地收回生产费用。对于打算长期生产产品的公司来说，优势是最大的。精心规划与知识渊博的管理相结合，愿意与监管机构密切合作，将对利益相关者和患者有利。

参考文献：

CDER (2015) Guidance for Industry: Analytical Procedures and Methods Validation for Drugs and Biologics. (Pharmaceutical Quality/CMC) CDER, CBER, FDA, USDHHS, July.

ASTM (2014) Standard Guide for Establishing a Linear Correlation Between Analyzer and Primary Test Method Results Using Relevant ASTM Standard Practices. ASTM Designation: D7235-14.

S.S.Kuwahara, Continuous Validation For Continuous Processing. Continuous Biomanufacturing: Innovative Technologies and Methods, 2018.