所有行業都有透過調整其營運來塑造更具可持性未來的機會——製藥業對這一可持續性之旅並不陌生。對於流程工業而言，卓越營運和永續性的結合促使企業以更少的資源和浪費創造更大價值。主要領域涉及水、能源、廢物、API 排放、材料採購和供應商選擇、生產和運營效率以及配送和儲存。但環境永續性並不是唯一的措施。許多企業也透過有益於員工、消費者和更廣泛社區的做法投資於社會永續性。在製造業的各種措施中，企業透過尋求減少對有限資源的消耗，了解其營運對環境和人類的正面和負面影響，並制定策略的方式在未來變得更具有永續性。製藥公司必須在這些措施與嚴格的監管要求之間取得平衡，以確保生產安全的藥品。因此，在製藥業，如果不合規，許多企業尋求的獲利能力和永續性的雙重使命就無法實現。
精實原則和永續性
在減少資源和提高生產力方面，策略通常是基於精實原則 (Lean Principles)，而精實原則和永續性又高度協同 (Hammer & Somers，2021)。精實原則和永續性「要求組織在發現浪費和損失時透過不懈努力來消除它們，並逐步提高其營運績效和效率。精實思想專注於為一線團隊配備技能和工具來改善他們自己的工作場所，這是提高資源生產力所需的詳細、精細工作的完美模式。
這在製藥業等製造環境中是正確的，在這些環境中，需要在遵守監管標準的同時快速交付產品。實施精實技術可以提高效率、消除品質偏差或更快速地識別不合格結果 (OOS) 的趨勢。擁有包含快速監測和趨勢分析技術的精實工具包，可節省能源、資源和材料。流程效率和自動化能夠提高資料品質，在更短的時間內獲得結果，並降低人為錯誤的風險。透過幫助防止產品召回或損失，這些工具還有助於避免在進行處置時造成的潛在環境影響。
用水和水質
製藥企業需要面臨的主要挑戰之一是水的使用和品質 (Environmental Sustainability in Pharma，2021)。製藥公司不僅要遵守與廢水標準相關的國家特定法規，還必須滿足生產所需的超純水的嚴格標準。必須對在藥品生產過程中用作藥物成分的水進行檢測，以確保其符合法規要求的純度，最終確保為患者提供安全的藥物。總有機碳 (TOC)、電導率、細菌內毒素和微生物限量的藥典檢測提供了重要數據，以確認並確保符合品質標準。如今，其中許多參數還可使用即時檢測或快速監測，形成一系列製程分析技術 (PAT) 組合。
細菌內毒素檢測
細菌內毒素檢測是一個在永續性和過程改進中已成為關鍵主題的領域。細菌內毒素檢測是一項關鍵品質控制檢測，對於為患者提供安全的醫療產品 (如：胰島素、靜脈注射裝置和疫苗) 是必需的。此檢測使用鱟試劑，鱟試劑採用天然資源鱟血液中的因子製成。鱟試劑測定法是檢測細菌內毒素的黃金標準，生物醫藥產業已經開發出安全可靠的方法來提取製造鱟試劑所需的細胞。業界也採取了許多永續性舉措，以確保鱟物種的安全和長期生存。然而，業界仍在積極尋求在這些檢測中減少使用鱟試劑的方法，並優化資源利用。隨著技術進步，現在可以將鱟試劑的使用量減少高達 90%，同時仍符合所有全球藥品法規。與傳統的動力學光度法鱟試劑技術和凝膠法以及目前仍不能完全滿足藥典要求的替代方法相比，這是一個巨大改進。
Sievers® Eclipse 細菌內毒素檢測儀透過使用微流體技術來實現這一目標。微流體技術以使用更少量試劑和樣品進行反應而又能實現準確、靈敏的化學分析和診斷檢測而聞名。 Sievers Eclipse 細菌內毒素檢測儀設計了一種新型微孔板，利用向心力、計量室和微流體通道來提高鱟試劑和樣品的準確快速分散。執行與傳統細菌內毒素檢測相同的生物化學分析，但所需的鱟試劑大大減少，同時手動操作步驟降至最低，一致性更高。這是減少對地球上最敏感和無與倫比的天然細菌內毒素檢測試劑需求的突破。
現代細菌內毒素檢測技術還可以透過最大程度地減少冷藏並消除細菌內毒素參考標準品 (RSE) 或細菌內毒素工作標準品 (CSE) 的儲存需求來形成與材料儲存和能源相關的可持續性舉措。這不僅可以最大程度地減少每次運行所消耗的鱟試劑量，還可以降低成本並簡化供應鏈。
細菌內毒素檢測可持續性需要考慮的另一個重要方面是人工的可持續性。傳統的細菌內毒素檢測屬於高度勞力密集檢測，需要超過 200 個移液步驟才能完成測定。透過採用微流體技術，現今的實驗室可以最大程度地減少人員不必要的重複動作，並降低重複性壓力損傷風險。改善人體工學是當務之急，可以透過實施自動化技術來保護員工的健康。
即時放行偵測
多年來，由於需要等待 QC 結果，製藥用水的放行一直面臨風險。這是由於檢測既耗力又耗時，分析人員被要求從水循環中取樣以在實驗室中進行分析。製藥業正在尋求更簡單、更有效率的水質檢測解決方案，以支援在連續生產中採用流程分析技術。透過採用精益實驗室做法和 PAT，生產企業可以實現更高的流程效率，更快的產品放行，減少分析人員的工作量並提高永續性。這些優勢可以在保持資料可靠性和合規性的同時實現。
在實驗室使用 TOC 分析儀和電導率檢測器進行 TOC 和電導率檢測是最常見的。這需要從不同的使用點取樣，以便在實驗室進行分析。取樣、將樣本轉移到實驗室並進行分析這一系列過程不僅勞動強度大、成本高，還會引入污染物，導致過度報告或 OOS 結果。為消除對電導率和 TOC 進行常規取樣的需要，許多使用者正在向即時放行偵測 (RTRT) 過渡。 RTRT 維持一個閉環系統，透過消除人為因素來確保製程和樣本的可靠性。從實驗室檢測即時檢測和線上檢測的過渡能夠降低製藥用水檢測所需的勞動力和耗材。從長遠來看，在減少資源和材料的同時節省了時間和金錢，並提高了效率。
快速微生物檢測方法 (RMM)
由於傳統微生物限度檢測方法的性質 (即基於培養的方法/瓊脂平板計數)，生產企業必須等待數天才能獲得水循環或生產現場的細菌污染結果，或企業冒險選擇對水放行。作為提高效率、優化資源利用和最大程度減少產品損失的努力的一部分，製造商已轉向採用快速微生物法 (Rapid Microbiological Method，RMM) 進行製程監測並更快地檢測微生物污染。
由於其可靠性和準確性，微生物限度檢測歷來依賴瓊脂平板來定量製藥級用水的微生物。儘管藥典平板計數在確定可存活和可培養微生物方面是可靠的，但該過程耗時耗力，通常需要至少兩名分析人員和數個取樣點。製藥超純水的微生物限檢測需要繁殖培養數日才能用瓊脂平板取得結果。結果通常是手動記錄的，這為數據可靠性缺口留下了機會。由於精確的平板計數需要時間，在微生物限度結果出來之前，大多數製藥用水在被放行時具有風險。
為了降低風險並減少傳統微生物限度檢測所需的時間和資源，業界正在見證 RMM 的興起。這些方法使生產企業能夠近乎即時地確定是否發生污染事件，從而可以更快地做出決策，以對潛在產品損失進行控制並對資源進行有效管理。例如：Sievers® Soleil 快速微生物檢測儀，45 分鐘內即可獲得微生物檢測結果，並證實與平板計數法有相關性。
清潔驗證
水也用於生產過程，如用水進行清潔。分析技術對於驗證是否已達到可接受的清潔度等級以及下一批產品是否在沒有前批產品殘留的情況下進行生產非常重要。與其它生產過程一樣，病人安全是最終目標。與其它流程類似，所用資源 (包括：水、洗滌劑、勞動力…等) 的效率及其優化是優先考慮的問題，並有助於圍繞永續性進行更大的努力。
透過實施 TOC 分析來確認設備的清潔度，生產企業可以在不犧牲品質的情況下縮短原位清洗 (CIP) 週期。例如：TOC 檢測所提供的分析資料可以幫助企業優化 CIP 週期，並確認縮短的清潔週期足以清除設備中的所有污垢。縮短 CIP 週期，即使只有數秒鐘，但隨著時間的推移，也可以透過減少水和/或洗滌劑的使用而大大節省成本。
使用 TOC 等技術進行旁線 (At-line) 分析可以大幅提高製程效率，特別是在有時間限制的清潔驗證程序中。清潔過程完成後，將採集所需的樣品，並使用位於被監測過程旁的儀器立即進行分析。這種部署對於清潔驗證樣品 (尤其是棉籤) 最為成功，可用於監控時間緊迫的操作。實驗室工作流程可能緩慢而繁瑣，造成不必要的設備停機。 QC、取樣、分析和資料發布間的協調可能在一定時間內使設備處於閒置狀態。
為了提高效率和最佳化資源利用，線上分析可以實現 cGMP 設備的即時放行，並消除所有採樣工作。為了獲得多個時間點並更好地理解流程，線上分析可能是最佳部署，在一段時間內產生多個數據點，降低對實驗室人員的需求，並減少實驗室耗材等資源的使用。透過使用直接整合到 CIP 原位清洗設備組件上的 TOC 分析儀，可即時放行設備，將設備停機時間從數天減少至數分鐘。
結論
透過將製程分析技術用於多種水質檢測應用 —— 注射用水、超純水和清潔驗證等，環境和社會永續性都得以加強。減少品質檢測消耗品的用量、清潔驗證的用水量以及勞動密集型品質分析所需的時間，生命科學產業可以將永續性納入其標準流程，同時繼續將病患安全視為其生產和品質管理的核心。
參考文獻
Environmental Sustainability in Pharma.（2021, November 15). Retrieved from IQVIA: https://www.iqvia.com/library/articles/environmental-sustainability-in-pharma
Hammer, M., & Somers, K.（2021, October 18). Industrial-resource productivity and the road to sustainability. Retrieved from mckinsey.com: https://www.mckinsey.com/capabilities/operations/our-insights/industrial-resource-productivity-and-the-road-to-sustainability
