在蛋白制劑和疫苗生產(chǎn)中，生物制藥公司越來越傾向于使用一次性消耗品，這已經(jīng)不是什么秘密了。一次性消耗品由于尺寸小、用途多而且無污染，已經(jīng)在大學(xué)里和制藥實驗室/生物制藥潔凈實驗室中使用二十多年了。隨著策劃藥的市場需求量日益增加，制藥廠商對一次性消耗品的需求量也越來越大。因為生物制藥公司多采用“多次嘗試，盡早發(fā)現(xiàn)問題(fail early, fail often)”商業(yè)模式，他們要求發(fā)現(xiàn)問題的過程和臨床試驗更快、更便宜。這迫使研究人員不僅要盡早盡量降低成本，而且還必須加快進(jìn)度，以便在更短的時間內(nèi)完成這些昂貴的生物反應(yīng)器的清洗和確認(rèn)工作，盡快投入下一項工作。對于今天97%的生物制藥公司來說，一次性消耗品已經(jīng)是再平常不過的事情了。

在設(shè)計和建造工廠時，特別是在開始階段時，生物制藥廠商需要考慮許多指標(biāo)。

安全性。交叉污染是主要的問題。污染物的來源可能是重復(fù)使用的系統(tǒng)中水基清洗溶液的化學(xué)污染物，也可能是流體通道和液體輸送系統(tǒng)中的生物污染物或微生物污染物。酵母菌、細(xì)菌、真菌和病毒既可以用來生產(chǎn)藥品，也可以認(rèn)為是生物污染物。所以，使用一次性預(yù)裝填無菌包和預(yù)消毒流體通道產(chǎn)品，如管道、過濾器、連接件和閥門，這些在安全方面具有明顯優(yōu)勢的產(chǎn)品，不僅節(jié)約了時間和成本，還提高了效率。

用途多。大多數(shù)生物制藥廠商都不希望成為生產(chǎn)制造功能單一的公司。鑒于缺乏能夠產(chǎn)生轟動效應(yīng)的藥品，市場需求量相對較小，治療措施是有針對性的，藥品生產(chǎn)的多樣化要求公司必須具備靈活的研究方案和制造系統(tǒng)，以便很改變產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)備。

成本。看看一次性消耗品對成本的影響，就可以知道，由于使用一次性產(chǎn)品，在改變藥品生產(chǎn)項目時，不需要就地清洗（CIP）和就地蒸汽加熱（SIP）殺菌消毒。所以，僅消毒一項就可以節(jié)省大量的費用。另外，所有的一次性消耗品都經(jīng)過了無菌處理和檢驗，不需要再次確認(rèn)。使用一次性單向閥和一次性過濾器，如果說不能徹底消除交叉污染，但也把它減到了最少。

實際上更換產(chǎn)品時要做的事往往是“停工和更換”，利用一次性生物反應(yīng)器可以大量節(jié)省時間，只要幾個小時，有時甚至是幾分鐘，就能準(zhǔn)備好并投入使用，而不銹鋼反應(yīng)器在每次更換產(chǎn)品之后往往需要幾星期的時間才能再次投入使用。經(jīng)過確認(rèn)的清洗、用一次性消耗品取代與產(chǎn)品接觸的流體通道元件，接下來對消毒的確認(rèn)需要花大量的時間，而且費用很高。一次性消耗品制造商現(xiàn)在開始提供各種單向閥來控制液體流向，防止液體在輸送和采樣過程中出現(xiàn)回流。

小規(guī)模和大規(guī)模生產(chǎn)

目前，一次性生物反應(yīng)器適合于小規(guī)模的研究開發(fā)和生產(chǎn)制造，它們的規(guī)模在幾百公升的范圍。一次性消耗品的大規(guī)模生產(chǎn)還不可行（生產(chǎn)仍然局限在2000公升以下），但是較小批量的生產(chǎn)是可行的。實際上，一次性系統(tǒng)很難納入大規(guī)模生產(chǎn)，這是因為它的塑料袋尺寸大，在結(jié)構(gòu)上不牢固。不過，隨著需求的增長，能夠提高成品率和藥品運輸?shù)男录夹g(shù)的出現(xiàn)，在成本方面的壓力增大，以及“特色化”治療劑和有針對性的治療方法的趨勢，迫使制造商不得不生產(chǎn)批量較小的產(chǎn)品，同時改進(jìn)成品率，提高大批量生產(chǎn)的能力。

生物制藥廠商必須提高生產(chǎn)的靈活性，以適應(yīng)周期性的產(chǎn)能不足，和生產(chǎn)批量較小、成品率更高的產(chǎn)品，同時還要應(yīng)付日益縮減的研究開發(fā)預(yù)算和醫(yī)療改革方面的限制。正是出于這些考慮，一次性生物反應(yīng)器成為最理想的解決辦法。在實際生產(chǎn)中，產(chǎn)量從數(shù)百公升到幾千公升，廠商可以很輕松地同時運行幾個兩百公升的生物反應(yīng)器，這樣他們不僅擁有必需的容量，還可以根據(jù)要求靈活地升級，在生產(chǎn)過程中，可以根據(jù)產(chǎn)品的要求和市場的需要提高或者降低生產(chǎn)規(guī)模。

不銹鋼生物反應(yīng)器的改造

如果你聽到各種關(guān)于一次性生物反應(yīng)器的討論，可能會認(rèn)為那些大的不銹鋼系統(tǒng)即將走到盡頭。但是套用馬克?吐溫的話，這些不銹鋼生物反應(yīng)器即將淡出市場的傳言有些“言過其實”。

確切地講，一些大型已建成的工廠開始著手使用一次性消耗品，提高現(xiàn)有不銹鋼設(shè)備的靈活性和效率。由于使用一次性消耗品，特別是在流體通道系統(tǒng)中使用一次性消耗品，他們能夠降低清洗的成本，同時縮短時間。

在轉(zhuǎn)換產(chǎn)品時，使用一次性消耗品還可以縮短從下單到交貨的時間。如果使用固定的不銹鋼系統(tǒng)，在兩種不同藥物進(jìn)行轉(zhuǎn)換時往往需要重新設(shè)計和修改管道系統(tǒng)，這可能需要六到十二個月才能完成。用一次性流動通道系統(tǒng)取代SIP不銹鋼連接件可以很快完成生物反應(yīng)器生產(chǎn)線的重新配置，將工程的完成時間縮短幾個月。塑料管道可以按系統(tǒng)的要求迅速而又輕松地切割，然后利用熱刀片切割工藝來硬化塑料、形成無菌封口。用預(yù)先消毒過的一次性流動管道改造不銹鋼系統(tǒng)，使需要在B類、C類甚至是D類環(huán)境中使用的連接器始終安全可靠并且保持無菌狀態(tài)。這意味著可以省下大量的時間和成本，即便是昂貴的、可重復(fù)使用的不銹鋼系統(tǒng)，也能夠在不很理想的無菌環(huán)境中操作它們。

在討論運行費用時候，話題很快會轉(zhuǎn)到從消耗品價格方面來比較這兩種系統(tǒng)。因為對它們之間的比較就像把蘋果和桔子放在一起比較一樣，使人們有點搞不清楚這兩種系統(tǒng)之間的差別到底是什么。

不銹鋼系統(tǒng)實際需要的消耗品比人們想象的要多得多，清潔工藝需要用于清洗的化學(xué)制劑和數(shù)千加侖經(jīng)過凈化處理的水，而且還要算上清洗的費用和與蒸汽加熱和清洗有關(guān)的工具成本。此外，還要考慮到在兩種不同藥品轉(zhuǎn)換時需要的所有流動接觸元件的價錢，例如管道、墊圈、閥門、圓形環(huán)、過濾器和連接件，這些元件幾乎無法清潔和再次確認(rèn)。更換成新的元件反倒會比較便宜。事實上，過去人們往往覺得可重復(fù)使用的不銹鋼生物反應(yīng)器系統(tǒng)對環(huán)境的影響沒有像大量使用一次性塑料產(chǎn)品的系統(tǒng)那么大，但是研究表明，可以反復(fù)使用的系統(tǒng)需要的清洗用水、化學(xué)藥品的數(shù)量以及對它們進(jìn)行處理消耗的電力等，與一次性產(chǎn)品所消耗塑料數(shù)量造成的影響相抵。

對于可重復(fù)使用的系統(tǒng)，大約有三分之一的人力成本與清潔和消毒有關(guān)。在使用了一次性生物反應(yīng)器之后，不存在只能由訓(xùn)練有素的工人才能完成的重要工作，例如測試和證明與消毒有關(guān)的確認(rèn)工作，從而節(jié)省了大量的人力成本。此外，使用一次性生物反應(yīng)器，不需要使用CIP/SIP管道和元件，降低了整個系統(tǒng)的復(fù)雜性，減少了建造和/或者配置系統(tǒng)的人工時間。

還要考慮到時間。使用一次性消耗品不僅減少了整體維護(hù)和運行的時間，生物制藥行業(yè)還可以因此簡化標(biāo)準(zhǔn)運行程序（SOP）和使用相對不熟練的工人來完成某些工作。有了預(yù)先經(jīng)過消毒的元件、一次性單向閥和使用在線過濾器的隔膜泵，把它們與簡化的SOP相結(jié)合，工人就可以在輸送液體和采集樣本時開展工作，同時還可以避免錯誤和污染。由于法律法規(guī)（還有在一些公司的內(nèi)部規(guī)章制度）要求越來越嚴(yán)格，一次性消耗品的采樣頻率也不斷提高。市場上許多閥門，例如壓控