Supor™ Prime 제균 필터의 고위험 유체 성능 평가
고위험 유체를 사용한 제균 필터의 bacterial challenge testing
본 아티클에서는 Supor™ Prime 제균 필터(sterilizing-grade filter)를 대상으로, 박테리아 침투 위험이 높은 여러 고위험 유체 (high-risk fluids)를 사용하여 bacterial challenge testing을 통해 성능을 평가하였습니다.
테스트를 진행한 결과, Supor™ Prime 필터 디스크(filter disc)는 0.34 bar (5 psid)와 2.76 bar (40 psid) 조건 모두에서 아래 네 가지 고위험 유체(high-risk fluids)에 대해 완전한 박테리아 차단 성능을 보였습니다.
- 지질 에멀전 (Lipid emulsion)
- 빈 지질 나노입자 (Empty lipid nanoparticles)
- DNA 나노입자 (DNA-filled nanoparticles)
- 콜레스테롤 기반 리포좀 (Cholesterol-based liposomes)
고위험 유체에서 향상된 B. diminuta 차단 성능과 테스트 조건
제균 필터(sterilizing-grade filter)에서 박테리아 침투는 드물게 발생하지만, 리포좀(liposome)과 에멀전(emulsions)과 같은 일부 고위험 유체에서는 Brevundimonas diminuta (B. diminuta)의 침투 발생률이 증가할 수 있다는 관찰이 있어 업계의 과제로 남아 있습니다(1-4). 이러한 관찰을 바탕으로, Cytiva는 최적화된 Supor™ Prime 필터 개발을 지원하기 위해 대체 유체(surrogate fluid)를 포함한 여러 고위험 유체를 설정하였으며, 이 필터는 이러한 까다로운 유체 유형에서 향상된 성능을 보여주었습니다.
Supor™ Prime 필터는 제균 필터 라인업으로, 고농도 바이오의약품 및 기타 까다로운 feed에서 높은 처리량을 제공하도록 설계되었습니다.
제균 필터의 박테리아 차단 시험 테스트(bacterial retention test)는 두 가지 형태로 수행됩니다.
- Test 1: 필터 개발 및 제조 단계에서 ASTM F838 (5)의 원칙에 따라 물 또는 buffer(완충액)를 사용해 필터를 시험하고 검증합니다.
- Test 2: 제약 공정에서 최종 제균 필터를 사용하기 전, 공정별 filter validation을 수행해 필터가 기대 성능을 발휘하는지 입증해야 합니다 (1, 6, 7, 8). 이 validation의 한 요소로, 실제 제품을 사용한 공정 조건을 모사하여 B. diminuta를 이용한 bacterial retention test가 포함됩니다. 이 bacterial challenge는 최소 1 × 10⁷ CFU/cm² effective filter area (EFA) 조건에서 B. diminuta를 완전 차단해야 합니다.
Appendix 1은 의약품 최종 무균 여과에 사용되는 제균 필터 validation이 규제 요건임을 보여줍니다.
B. diminuta Challenge Test: Supor™ Prime 제균 필터의 고위험 유체 성능 평가
B. diminuta ATCC No. 19146을 사용하여 bacterial challenge test를 수행했습니다. 테스트에는 필터 디스크(filter disc)를 사용했으며, 표준 절차에 따라 challenge 전후 bubble point test를 진행했습니다. 모든 시험은 3회 반복 수행되었습니다. 시험 유체(Test fluids):
- Lipid emulsion: 5 및 40 psid 조건에서 시험, 처리량14.5 mL/cm² (145 L/m²)
- Empty lipid nanoparticles: 2.1 bar (30 psid) 조건에서 시험, 처리량 5.1 mL/cm² (51 L/m²) 또는 14.5 mL/cm² (145 L/m²).
- DNA-filled lipid nanoparticles: 30 psid 조건에서 시험, 처리량 5.1 mL/cm² (51 L/m²) 또는 14.5 mL/cm² (145 L/m²).
- Cholesterol-based liposomes: 5 및 40 psid 조건에서 시험, 처리량 14.5 mL/cm² (145 L/m²).
시험 필터는 121 °C에서 1시간 동안 멸균 처리(autoclave)했습니다. 각 batch의 challenge fluid마다 최소 한 개 이상의 0.45 µm control filter를 사용하여 B. diminuta의 크기와 단분산성(monodispersity)을 확인했습니다.
고위험 유체에서 입증된 완전한 Bacterial Retention 성능 결과
Supor™ Prime filter disc는 모든 고위험 유체에서, 5와 40 psid 조건 및 모든 시험 처리량(challenge volume)에서 완전한 박테리아 차단 성능을 보였습니다. 이 결과는 박테리아 침투 위험이 높은 복잡한 공정 유체에서도 Supor™ Prime 제균 필터의 우수한 성능을 입증합니다.
Bacterial challenge test 결과, Supor™ Prime 필터는 높은 침투성을 가진 유체에서도 매우 강력한 retention을 보여주었으며, 실제 공정별 필터 검증(filter validation)에서도 성공적인 성능을 발휘할 수 있음을 뒷받침합니다.
자세한 시험 결과와 데이터는 아래 Table 1~4에 제시되어 있습니다. 추가적인 기술 상담이나 전문가 의견이 필요하시면, 여기에 문의 내용을 남겨 주시기 바랍니다.
Table 1. 0.2 µm Supor™ Prime 필터의 Bacterial Retention Test 결과 – Lipid Emulsion 사용 (n = 3)
| Part number | Lot number | Pre-challenge bubble point (bar) (water-wet) | Post-challenge bubble point (bar) (60/40 IPA/water-wet) | Area challenge (CFU/cm2) | Total challenge (CFU/filter) | Total recovery (CFU/filter) | Titer reduction |
| Test pressure: 0.34 bar (5 psid) | |||||||
| FTKASF | NW0274 | Pass | Pass | 4.2 × 107 | 5.8 × 108 | 0 | > 5.8 × 108 |
| FTKASF | NW0669 | Pass | Pass | 4.2 × 107 | 5.8 × 108 | 0 | > 5.8 × 108 |
| FTKASF | NW0668 | Pass | Pass | 4.2 × 107 | 5.8 × 108 | 0 | > 5.8 × 108 |
| Test pressure: 2.76 bar (40 psid) | |||||||
| FTKASF | NW0274 | Pass | Pass | 4.2 × 107 | 5.8 × 108 | 0 | > 5.8 × 108 |
| FTKASF | NW0669 | Pass | Pass | 4.2 × 107 | 5.8 × 108 | 0 | > 5.8 × 108 |
| FTKASF | NW0668 | Pass | Pass | 4.2 × 107 | 5.8 × 108 | 0 | > 5.8 × 108 |
| Penetration control (0.45 µm rated) | |||||||
| NXG047100 | YA4294 | Pass | Pass | 4.2 × 107 | 5.8 × 108 | Confluent | Not applicable |
| NXG047100 | YA4294 | Pass | Pass (water-wet) | 4.2 × 107 | 5.8 × 108 | Confluent | Not applicable |
*1 bar = 14.5 psi = 0.1 MPa
| Part number | Lot number | Pre-challenge bubble point (psi) (water-wet) | Post-challenge bubble point (psi) (60/40 IPA/water-wet) | Area challenge (CFU/cm2) | Total challenge (CFU/filter) | Total recovery (CFU/filter) | Titer reduction |
| Test pressure: 2.1 bar (30 psid) | |||||||
| FTKASF | NW0274 | Pass | Pass | 6.1 × 107 | 1.8 × 108 | 0 | > 1.8 × 108 |
| FTKASF | NW0669 | Pass | Pass | 6.1 × 107 | 1.8 × 108 | 0 | > 1.8 × 108 |
| FTKASF | NW0668 | Pass | Pass | 6.1 × 107 | 1.8 × 108 | 0 | > 1.8 × 108 |
| Penetration control (0.45 µm rated) | |||||||
| 60173 | T51682 | Pass | Pass | 6.1 × 107 | 5.8 × 108 | Confluent | Not applicable |
Table 3. 0.2 µm Supor™ Prime 필터의 Bacterial Retention Test 결과 – DNA-filled Lipid Nanoparticles 사용, 2.1 bar 조건 (n = 3)
| Part number | Lot number | Pre-challenge bubble point (psi) (water-wet) | Post-challenge bubble point (psi) (60/40 IPA/water-wet) | Area challenge (CFU/cm2) | Total challenge (CFU/filter) | Total recovery (CFU/filter) | Titer reduction |
| Test pressure: 2.1 bar (30 psid) | |||||||
| FTKASF | NW0669 | Pass | Pass | 4.2 × 107 | 5.8 × 108 | 0 | > 5.8 × 108 |
| FTKASF | NW0274 | Pass | Pass | 4.2 × 107 | 5.8 × 108 | 0 | > 5.8 × 108 |
| FTKASF | NW0668 | Pass | Pass | 4.2 × 107 | 5.8 × 108 | 0 | > 5.8 × 108 |
| Penetration control (0.45 µm rated) | |||||||
| 60173 | T51682 | Pass | Pass | 4.2 × 107 | 5.8 × 108 | Confluent | Not applicable |
*1 bar = 14.5 psi = 0.1 MPa
Table 4. Supor™ Prime 필터(0.2 µm)의 Bacterial Retention Test 결과 – Liposome(리포좀) 사용 (n = 3)
| Part number | Lot number | Pre-challenge bubble point (psi) (water-wet) | Post-challenge bubble point (psi) (60/40 IPA/water-wet) | Area challenge (CFU/cm2) | Total challenge (CFU/filter) | Total recovery (CFU/filter) | Titer reduction |
| Test pressure: 0.34 bar (5 psid) | |||||||
| FTKASF | NW0668 | Pass | Pass | 7.2 × 107 | 1.0 × 109 | 0 | > 1.0 × 109 |
| FTKASF | NW0275 | Pass | Pass | 7.2 × 107 | 1.0 × 109 | 0 | > 1.0 × 109 |
| FTKASF | NW0274 | Pass | Pass | 7.2 × 107 | 1.0 × 109 | 0 | > 1.0 × 109 |
| Test pressure: 2.76 bar (40 psid) | |||||||
| FTKASF | NW0669 | Pass | Pass | 7.2 × 107 | 1.0 × 109 | 0 | > 1.0 × 109 |
| FTKASF | NW0274 | Pass | Pass | 7.2 × 107 | 1.0 × 109 | 0 | > 1.0 × 109 |
| FTKASF | NW0797 | Pass | Pass | 7.2 × 107 | 1.0 × 109 | 0 | > 1.0 × 109 |
| Penetration control (0.45 µm rated) | |||||||
| FTKDB | NH0743 | Pass | Pass | 7.2 × 107 | 1.0 × 109 | Confluent | Not applicable |
*1 bar = 14.5 psi = 0.1 MPa
REFERENCES
- ISO 13408-2:2018. Aseptic processing of health care products — Part 2: Sterilizing filtration.
- Folmsbee M, Moussourakis M. Sterilizing filtration of liposome and related lipid-containing solutions: enhancing successful filter qualification. PDA J Pharm Sci Technol. 2012 Mar-Apr;66(2):161-7. doi: 10.5731/pdajpst.2012.00771. PMID: 22492601.
- Folmsbee M. Evaluation of the effect of the volume throughput and maximum flux of low-surface-tension fluids on bacterial penetration of 0.2 micron-rated filters during process-specific filter validation testing. PDA J Pharm Sci Technol. 2015 Mar-Apr;69(2):307-16. doi: 10.5731/pdajpst.2015.01026. PMID: 25868996.
- Johnson T, Jones K, Zourna K and Bracewell D. Using 3D imaging to understand sterilizing-grade filtration of liposomes. Bioprocess Int. 2023.
- ASTM F838-20. Standard test method for determining bacterial retention of membrane filters utilized for liquid filtration.
- FDA-2003-D-0145. Guidance for Industry: Sterile drug products produced by aseptic processing – current Good Manufacturing Practice.
- EudraLex – Volume 4 – Good Manufacturing Practice (GMP) guidelines, Annex 1 – Manufacture of sterile medicinal products. 2022.
- PDA Technical Report No 26 (TR26) Revised 2008, sterilizing filtration of liquids. PDA J Pharm Sci Technol. 2008; 62:1-60.
APPENDIX 1
- Food and Drug Administration (FDA): “A sterilizing grade filter should be validated to reproducibly remove viable microorganisms from the process stream, producing a sterile effluent” (6).
- EudraLex: “Sterile filtration of liquids should be validated in accordance with relevant Pharmacopeia requirements“(7).
- Parenteral Drug Association (PDA): “Filter manufacturers typically publish results of tests performed according to applicable compendial methods to qualify the filter as suitable for pharmaceutical applications. This qualification documentation supports, but does not replace, performance qualification as part of process validation conducted by the filter user” (8).
- International Organization for Standardization (ISO): “Liquid-sterilizing filtration shall be validated during initial process qualification by an appropriate bacterial challenge test using at least one filter from each of not less than three lots of filters with three consecutive successful outcomes” (1).
