注射用水 (WFI) 制备方法比较

注射用水 (WFI) 制备方法比较

注射用水（WFI）是制药制造中的关键组成部分，其质量和纯度直接影响最终药品的安全性和有效性。本文将对比多效蒸馏（MCD）、蒸汽压缩蒸馏（VCD）和冷WFI工艺三种制备方法，探讨它们的特点、优势、局限性以及与监管要求的一致性。

WFI的制备工艺概述

WFI的生产需要专门的工艺和设备来满足严格的纯度要求。所采用的方法多种多样，例如多效（多塔）蒸馏（Multi Column Distillation，MCD）、蒸汽压缩蒸馏（Vapor Compression Distillation，VCD）和冷WFI工艺（Cold WFI process），每种方法都有各自的优点和注意事项。

首先，预处理涉及利用软水器和反渗透来消除初始水源中的杂质。随后，将该处理过的水送入蒸汽压缩蒸馏工艺，如果在生产中采用了这种特殊技术，则该工艺用于生成注射用水。如果生产涉及应用多效蒸馏装置（MCDP）技术，纯化水将经过额外工艺。它被送往ROEDI或类似方案，然后送入MCDP生产注射用水。对于冷WFI工艺，从ROEDI或类似方案获得的纯化水要经过热消毒超滤（UF）工艺。此步骤至关重要，因为它可以有效去除任何残留污染物并减少水中的微生物负荷。

多效蒸馏装置（MCDP）

多效蒸馏装置（MCDP）是一种节能的工业设备，通过蒸馏生产高纯度的水或液体。它利用级联排列的多个蒸馏塔，通过重复使用前一个塔的能量来实现逐步净化。它们可以生产纯度超过99.9%的水，适用于制药、发电等。MCDP是一种先进的节能系统，用于需要高纯度液体的行业。MCDP起源于水净化蒸馏技术的发展。它出现于20世纪中期，是一种提高大规模水净化效率的方法。

MCD流程如下：

• 给水在大气压下被加热到高于其沸点的温度。
• 然后将加热的给水蒸发，并将水蒸气吸入一系列蒸发器。
• 蒸发器串联排列，每个蒸发器的压力都低于前一个蒸发器的压力。
• 来自第一个蒸发器的水蒸气被冷凝以产生WFI。
• 然后将冷凝的WFI泵送到第二个蒸发器，在那里用于加热给水。
• 该过程重复进行，直到最终的蒸发器，剩余的水蒸气在此冷凝以产生WFI。

MCDP的优点和局限性

MCDP的优点：

• 净化效率高：MCD工艺可实现较高的水纯度，满足药品生产对注射用水的严格要求。
• 可扩展性：MCDP可以设计和扩展以适应不同的生产能力，从而灵活地满足用水需求。
• 成熟方法：MCDP已被广泛采用并被证明在WFI生产中是有效的，并且具有完善的操作程序和法规遵从性。

MCDP的局限性：

• 能源消耗：MCDP需要在蒸馏过程中输入大量的能源，从而导致更高的运营成本。
• 系统复杂性：与其他方法相比，MCDP更为复杂，需要熟练的人员和定期维护才能确保正常运行。
• 水分损失：MCD工艺过程中会因蒸发而造成水分损失，从而导致更高的耗水量。

蒸汽压缩蒸馏装置（VCDP）

蒸汽压缩蒸馏（VCDP）是制药行业生产注射用水（WFI）的替代方法。与多效蒸馏（MCDP）相比，它提供了一种实现水纯度的不同方法。这是一种使用压缩机增加水蒸气压力，然后冷凝产生WFI的工艺。该工艺比多效蒸馏更节能，但安装成本可能更高。

VCD流程如下：

• 给水在大气压下被加热到高于其沸点的温度。
• 然后，加热的给水被蒸发，并且水蒸气被吸入压缩机。
• 压缩机增加水蒸气的压力，从而导致水蒸气的温度升高。
• 然后，高压高温水蒸气通过冷凝器，冷凝后产生WFI。
• 然后收集并储存WFI。

VCDP的优点和局限性

VCDP的优势：

• 能源效率：由于使用蒸汽压缩，VCDP与MCDP相比具有更高的能源效率潜力，从而降低了能源消耗和运营成本。
• 操作简单：VCDP系统通常比MCDP系统简单，需要的组件更少，维护也更容易。
• 减少水消耗：与MCDP相比，VCDP系统的水消耗通常较低，因为蒸发造成的水损失被最小化。

VCD的局限性：

• 资本投资：与MCDP相比，实施VCDP系统所需的初始投资可能更高，这可能会对一些制药商造成障碍。
• 维护挑战：VCDP系统可能需要定期维护和清洁以保持最佳性能并防止杂质积聚。
• 灵活性降低的可能性：VCDP系统在可扩展性和对不同生产能力的适应性方面可能存在局限性。

冷注射水（WFI）

冷注射水（WFI）工艺是制药行业生产高品质注射水的替代方法。与多效蒸馏（MCD）和蒸汽压缩蒸馏（VCD）等传统蒸馏方法不同，冷WFI工艺依赖于其他基于膜和非蒸馏的净化技术来满足WFI的所需标准。

冷注射用水（WFI）工艺的工作原理如下：

1. 预处理：第一步是对水进行预处理，以去除任何可能干扰后续净化步骤的污染物。
2. ROEDI：接下来，将进料水引导至反渗透电去离子（ROEDI）或类似方法。

• 反渗透利用半透膜从给水中去除高达99%的溶解固体、颗粒、胶体、有机物、细菌和热原。
• 连续电去离子（CEDI）：连续电去离子（CEDI）是一种高效、无化学过程，它利用电、树脂和离子交换膜将溶解的杂质（离子）从水中分离出来，从而产生低电导率的水。

3. 超滤（UF）：UF采用具有微孔径（6k道尔顿或MWCO）的膜过滤器，能够去除小到蛋白质大分子的颗粒。这些膜和整个管道可用80C的热水进行热水消毒。这种膜过滤可去除内毒素/热原，并且通常可使微生物数量减少6个对数。

当ROEDI出口处的pH、TOC、电导率和微生物负荷等所有其他参数均达到<100cfu/ml时，热水消毒UF可确保进一步减少微生物污染，并去除内毒素/热原，符合注射用水监管机构的指导方针。

冷注射用水的优点：

• 能源效率：与蒸馏方法相比，冷WFI工艺可以节省能源，从而降低运营成本。
• 节水：通过最大限度地减少蒸发造成的水分损失，冷注射水工艺有助于节约水资源并减少对环境的影响。
• 可扩展性和灵活性：该流程可以轻松扩大或缩小以适应不同的生产量，为制药商提供运营灵活性。
• 先进的微生物控制：在冷注射用水（WFI）工艺中加入紫外线杀菌，可有效消灭微生物，从而提高微生物安全性。

冷注射用水的挑战：

• 工艺验证：验证冷注射用水工艺是否符合监管标准是一项挑战。它要求持续生产低微生物和内毒素水平的注射用水，同时监测、测试和记录工艺参数和产品质量。
• 操作员培训和专业知识：实施和维护冷WFI工艺需要训练有素、精通膜过滤、灭菌技术和工艺控制的人员。充分的培训和持续的专业发展对于符合监管要求的安全、高效操作至关重要。

各流程工艺与监管标准的一致性

• MCD：多效蒸馏工艺已使用数十年，在行业中已得到广泛认可。它们符合USP和GMP等监管标准，确保生产符合所需质量和纯度标准的WFI。
• VCD：蒸汽压缩蒸馏工艺也符合WFI生产的监管准则。该技术已在制药行业得到广泛采用，并且可以设计为满足所需的水质标准。
• 冷注射用水：冷注射用水工艺结合了先进的净化技术，符合注射用水生产的监管标准。工艺中的每个净化步骤均可验证和鉴定，以确保符合监管要求。

对于制药商来说，按照监管指南精心设计和操作其WFI生产流程至关重要。这包括实施适当的质量管理体系、进行定期测试和监控以及保存文件以证明符合监管标准。通过遵守监管指南，制造商可以确保生产符合所需质量、纯度和安全标准的注射用水，从而提高药品的整体质量和功效。

MCD、VCD和冷WFI的比较

让我们对比一下注射冷水（Cold WFI）、多效蒸馏设备（MCDP）和蒸汽压缩蒸馏设备（VCDP）。

这些技术在制药行业的注射用水（WFI）生产中都发挥着至关重要的作用。而冷WFI在以下几个方面脱颖而出：

• 成本：与MCD和VCD技术相比，冷WFI的初始资本投资和运营成本较低。
• 能源效率：冷WFI技术具有很高的能源效率。
• 扩大规模能力：MCD适用于中小型规模操作，VCD适用于中型到大型规模操作，而冷WFI适用于小型到大型规模操作。
• 系统复杂性：与MCD的更复杂设计相比，冷WFI的系统设计和操作相对简单，与VCD类似。
• WFI温度：冷WFI在较低温度范围内（通常为15-25°C）产生WFI，这根据具体应用可能会有优势。

对于寻求高效且经济的高质量水生产方法的制药商来说，冷注射水（WFI）是最佳选择。冷注射用水具有较低的资本成本、出色的能源效率、易于扩展和先进的微生物控制等特点，是理想的解决方案。此外，通过节约用水减少对环境的影响，使其成为一种环保的选择。可以预见，许多国家都将扩大冷注射用水的应用范围，并开始将冷注射用水视为生产注射用水的优选方法。