中试及生产的原液存储不能用冰箱冷冻

生物制品的冷冻储存通常被视为一个简单的单元操作，其中仅指定最终储存温度，所以国内很多公司在原液生产过程中，未将冷冻和存储进行分开，而是将原液冷冻存储到冰箱。
         原液生产需要有冻融数据。在产品开发过程中，冻融实验都采用小体积的进行冻融实验。原液体积大多数都是一两百毫升，经过多次冻融得到的数据。这些实验都是采用将样品放入普通超低温冰箱进行冷冻存储。所有数据也是通过这些实验得到的。
         在生产临床前以及临床实验所需的原液，很多客户并未做相关冻融放大实验，生产的原液也是直接将产品放入冰箱进行冷冻存储。
         这个会导致生产的巨大风险。

1. 在传统的超低温(ULT)冰箱中冷冻DS会导致在一次运行中出现许多不一致的情况——例如，有些瓶的冷冻相对较快，而另一些则相当缓慢——这可能会导致产品质量问题。

2. 从环境温度冷冻物料需要去除大量的热量，这使制冷系统负担沉重。传统的超低温冰箱不能处理这个过程。这种高应变会导致频繁维护和/或大大降低使用寿命。

         这个原因是超低温冰箱本身的设计问题
         达到-80℃温度的标准超低温冰箱被设计用来存储已经冷冻的材料，几乎没有额外的能力。当用于从环境温度冷冻DS时，它们的冷冻速率随产品负载(从几小时到几天)和批次到批次取决于DS负载而显著变化。瓶子也以不同的速度冷冻，导致DS质量的变化。
         一个普通超低温冰箱的峰值功率在1~1.1kw左右。这包含设备控制单元、压缩机本身的消耗，真正能形成制冷的功率很低。 从下表能耗，我们就可以计算出，一个冰箱仅维持冰箱保持-80℃就需要400-500w，占据了峰值功率的40%左右。从升温时间，我们可以推算出这些功率用于保持冰箱温度的纯制冷能耗需要130-150w，也就是制冷的功率消耗1/3的总能耗。也就是冰箱保持在-80℃，需要耗能450w，其中150w是提供冷量的，其他是控制器以及压缩机运动所需的能量。
         据此推算出如果设备全功率运行，设备也仅能产生100多w的制冷。如果冰箱长时间时间使用，冰箱门密封效果下降等因素，而且冰箱长时间全功率运行，过热导致效率下降。设备真正用于制冷更少。这个导致制冷时间相当长。

 
         国外有公司做了一组数据，以下是1L的瓶子放在-20℃和-80℃的冷冻时间。
    
         可以看到，27个1L的瓶子，按照3x3x3的形式放置， 冷冻时间是12-25个小时。
         对这些瓶子的浓度进行分析。柠檬酸钠浓度变化范围是初始盐浓度的 0.3 至 12 倍（图 3b），蛋白质和盐溶质分布均遵循相似趋势。
         这个冷冻浓缩程度很可能导致原液产生盐结晶以及蛋白聚集、颗粒物形成。
         东北某些制药企业生产的产品，在生产过程中就出现过类似的问题。
          实际生产过程中，很少客户会采用1L的瓶子，都是采用2L、5L、甚至10L的瓶子以及10L或者20L的袋子，冷冻浓缩情况更严重
         
         另外冰箱的故障问题。
          冷冻的产品体积变大，冰箱由于缺乏有效的散热能力，在冷冻循环中长时间的运行(48到72小   时)还可能会导致制冷系统的损坏。因为这种高应变会导致频繁维护和/或大大降低使用寿命。
          在长达48小时~72小时的降温过程，此时机器全功率运行，机器性能会导致局部过热，制冷效率下降、机器磨损加剧。冷冻时间长导致压缩机在高能量消耗时期连续运行多日，可能导致制冷系统过热和过早失效。这种故障模式被称为制冷系统的油浸，导致压缩机缺乏冷媒冷却而发生压缩机故障。
           因为设备长时间在降温过程，还会导致报警功能失效：
          当温度没有降到-80℃，机器一直会报警，通常用户会认为这是正常情况。
          冰箱不能设定48小时后才报警等功能。理论要有这样的设置：原液放入冰箱后，36-48小时不报警，48小时后冰箱温度未达到-70℃，冰箱才开始报警。这是因为冰箱以及相应的监控系统都是为长期存储而设定的。
         所以放置大量原液的时候，冰箱温度会上升，所以冰箱会一直报警，而这用户已经认为是正常现象，实际上导致报警功能失效。一旦冰箱出现故障，用户无法辨别和发现。等到发现再处理时，已经过去了很长时间。此时原液很可能处在半结冰的状况。再转移到备用冰箱，再到冷冻到-70℃时，时间可能是5-6天。
         原液超长时间在冰液界面，风险极大，这批原液可能已经不符合产品质量要求，而且这个过程SOP无法涵盖。从GMP生产角度来说，这批原液无法使用。
         而且从GMP生产角度上看，如果冷冻环节，冰箱一旦出现故障，开出偏差，也没有解决方案。
         所以在生产过程中，将30-50L原液直接放到冰箱进行冷冻存储是不可取的，风险极大，损失极大，因为这批原液的价值往往超300-500w。冰箱损坏事小，原液损失是冰箱的30-50倍。而且造成临床实验等拖延，这个损失极大。
         所以中试及生产的原液存储不能用冰箱冷冻