1、 攀枝花學院本科課程設計年產5000升單克隆抗體的工廠設計學生姓名： 王濤 學生學號： 201210902026 院（系）： 生物與化學工程學院 年級專業： 生物工程 指導教師: 趙麗華 職稱： 講師 二一六年六月攀枝花學院教務處制攀枝花學院課程設計 攀枝花學院本科學生課程設計任務書題目年產5000升的單克隆抗體的車間設計1、課程設計的目的工藝設計培養生物工程專業應用型技術人員必不可少的環節之一。本課程是綜合性很強的專業實踐課程，在工程識圖、化工原理課程設計、發酵工程、生物工程設計概論等課程基礎上，通過一個具體的生物工程方面的項目，使用撰寫初步可行性報告的方式讓學生構思該項目所應開展的主要環節

2、，如何進行生物工廠總平面、車間、工藝流程設計工作。2、課程設計的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）設計內容：年產5000升的單克隆抗體的車間的初步可行性報告的編寫；年產5000升的單克隆抗體的車間的總平面的設計；年產5000升的單克隆抗體的工藝流程圖的設計。設計要求：（1）獨立完成。（2）初步可行性報告內容要包括總論；市場預測與建設規模；廠址選擇與建廠條件；原材料與能源情況；項目的工藝車間設備設計；環境評價與保護；生產組織、勞動定員和人員培訓；財務評價8個方面。文字要達到8000字，通順簡練，分析合理，計算得當。（3）可行性報告的撰寫格式按照畢業設計（論文）格式。（4）圖紙繪制按

3、照國家機械制圖的要求進行，圖紙內容應與可行性報告緊密結合。3、主要參考文獻1張末初，劉江云,許李莉等.生物制品生產企業建立 GMP2張和君.單克隆抗體細胞免疫反應技術M.云南科技出版社，1985,2 .3 潘艷，張昕.單克隆抗體技術研究進展 J. 吉林工商學院學報，2014，30（5）:12-13.4齊香君.現代生物制藥工藝學M.化學工業出版社，2003.9 .5甄永蘇.抗體工程藥物M.化學工業出版社，2002,5 .4、課程設計工作進度計劃5月25日-6月5日：完成資料查閱、總體構思、工藝初步計算、草圖的繪制。6月6日6月19日：指導完成初步可行性報告和圖紙繪制

4、的工作。6月20日：報告上交。 指導教師（簽字）日期年 月 日教研室意見：年 月 日學生（簽字）： 接受任務時間： 年 月 日注：任務書由指導教師填寫。摘 要1975年Kohler和Milstein首先報道，用細胞雜交技術，使經綿羊紅細胞(SRBC)免疫的小鼠的脾細胞，與小鼠的骨髓瘤細胞融合，并由此創建了第一個B細胞雜交瘤細胞株，獲得了抗SRBC的單克隆抗體。這是免疫學乃至醫學史上的一個里程碑。單克隆抗體的特點是：理化性狀高度均一、生物活性單一、與抗原結合的特異性強、便于人為處理和質量控制，并且來源容易。這些優點使它一問世就受到高度重視，并廣泛應用于生物學和醫學研究領域。單克隆抗體在理論和實踐

5、上的應用成為解決生物學和醫學等許多重大問題的重要手段。但是單抗屬于鼠源性，用于人類疾病的預防和治療時會產生異種蛋白變態反應，大大限制了其臨床應用價值。而且，鼠源性抗體在人體內半衰期縮短，生物活性降低。因此，人們一直致力于人源性抗體的研究，如用人脾細胞與鼠骨髓瘤細胞雜交；用EB病毒轉化人的B淋巴細胞；用基因工程法制備嵌合抗體等。但都遇到相當的困難。以分子生物學技術提取、擴增編碼人抗體的DNA，構建質粒，建立組合抗體文庫，再利用供者文庫建立針對某一特定抗原的子文庫是近年來形成的最新方法。以該技術制備的抗體片段(Fab)是人源抗體，具有建庫簡單、抗體表達穩定等特點。迄今已有多種抗體產生。可以預見，該

6、技術具有良好的發展和應用前景。現階段，國內企業（含外企）單克隆抗體（以下簡稱“單抗”）藥物生產設備主要有傳統型生產設備和一次性拋棄型生產設備兩種。通過項目設計實例，就單克隆抗體的生產設備的車間布局設計進行探討與分析。分析抗體藥物車間的特點，結合設計進行研究。由于生產過程的不同，對抗體綜合車間病毒水平的控制要求必須進行細致的分析和研究，才能使設計符合GMP要求1。關鍵詞：單克隆抗體；病毒；車間；設計；GMPAbstract1975 Kohler and Milstein first reported by cell hybridization technique, the warp sheep

7、red blood cells (SRBC) spleen cells from mice immunized with the fusion of mouse myeloma cells, and thus created the first B cell hybridoma strains obtained monoclonal antibody anti-SRBC. This is a milestone in immunology and the history of medicine. The monoclonal antibody is characterized by: a hi

8、gh degree of uniformity of physical and chemical properties and biological activity of the individual, and antigen-binding specificity, ease of handling and quality control person, and easy to source. These advantages make it come out on a highly regarded and widely used in biological and medical re

9、search.Monoclonal antibodies in theory and practical application has become an important means to solve many important problems in biology and medicine. But the murine monoclonal antibody belongs to, will produce heterologous protein allergy prevention and treatment of human diseases, the greatly li

10、mits its clinical value. Furthermore, the murine antibody shorter half-life in the human body, biological activity. Therefore, it has been working on human antibody, such as employment and spleen cells of murine myeloma cell hybrids; with EB virus-transformed human B lymphocytes; Preparation of gene

11、tically engineered chimeric antibodies. But they encountered considerable difficulties. In molecular biology techniques extraction, amplification encoding a human antibody DNA, plasmid construct, build combinatorial antibody library, and then use those libraries for the latest way for the establishm

12、ent of a sub-library specific antigen formed in recent years. In this technique antibody fragments prepared (Fab) is a humanized antibody, has a simple construction of the library, antibody expression stable. So far, a variety of antibodies produced. It is foreseeable that the technology has good de

13、velopment and application prospects1.Key words: Monoclonal antibodies; virus; workshop; design;GMP攀枝花學院課程設計 目錄摘 要IAbstractII 目錄III1 項目總論11.1名稱及概況11.2 產品用途11.2.1 生物學應用11.2.2 醫學應用21.3 發展前景41.4 生產技術的發展趨勢41.5 單克隆抗體的生產工藝51.5.1 上游工作細胞的復蘇、培養擴增51.5.2 中游培養產物的粗純分離51.5.3 下游粗純產物的精純分裝51.5.4 單抗藥物制劑的分裝生產52 市場預測與建設

14、規模62.1市場需求62.2生產技術現狀與進展62.3建廠規模72.4勞動定員和工作制度73 廠址選擇與建廠條件83.1廠址選擇83.2建廠條件83.2.1自然條件83.2.2交通、經濟條件94 原材料與主要設備104.1基本原料104.2主要設備115 單抗工藝車間設備設計155.1生產工藝流程及指標155.1.1 生產工藝流程155.1.2 生物安全特性155.1.3 物流的空間組織165.1.4 完美的保障系統165.2單抗的生產車間車及思路165.2.1生產區域劃分165.2.2人物流設計165.2.3開口系統和密閉系統165.2.4車間的豎向設計175.2.5空調進化系統設計175.

15、2.6生產過程溫度控制175.2.7綜述185.3物料平衡186 環境問題與污染情況196.1污染物類別196.1.1大氣環境污染206.1.2水環境20污水處理站工藝流程圖216.1.3固體廢物污染源216.1.4聲環境污染216.2 防治措施226.3清潔生產227 生產組織、勞動定員和人員培訓248 財務評價26參 考 文 獻27附圖281 項目總論1.1名稱及概況項目名稱：年產5000升的單克隆抗體的工廠設計 單克隆抗體是由淋巴細胞雜交瘤產生的、只針對復合抗原分子上某一單個抗原決定簇的特異性抗體。淋巴細胞雜交瘤是用人工方法使骨髓瘤細胞（純系小鼠的腹水瘤型漿細胞）與已用抗原致敏并能分泌某

16、種抗體的淋巴細胞（常用致敏動物的脾細胞，起作用的是其中的B細胞）融合而成的。用來使上述淋巴細胞致敏的抗原有人和動物的T細胞、B細胞、紅細胞、腫瘤細胞、各種微生物或其他抗原物質等。這種融合細胞既具有腫瘤細胞能大量、無限繁殖的特性，又具有B細胞能合成分泌特異性抗體的能力。由于一個B細胞克隆只針對一個抗原決定簇產生相對應的抗體，所以一個B細胞與骨髓瘤細胞融合而成的單個雜交瘤細胞，也只產生某種單一的抗體。采用適當方法把雜交瘤細胞分離出來，進行單個細胞培養，使之大量繁殖，則在該培養液中增殖而形成的細胞克隆，只產生完全均一的、單一特異性的抗體，即單克隆抗體。若把能產生特異性抗體的單克隆雜交瘤進行大量培養，

17、或注入原系動物腹腔中，則雜交瘤仍以腹水型方式生長，在培養液或腹水中會含有大量單克隆抗體。用雜交瘤技術制備出來的單克隆抗體純度高、專一性強、效價高，使用時可免除不同細胞及微生物種或株間血清學上的交叉反應，大大提高了診斷的特異性及敏感性。另外，在研究細胞表面標志、提純可溶性抗原、進一步研究抗體的結構和功能等方面都起著十分重要的作用2。 1.2 產品用途 單克隆抗體的特點是：理化性狀高度均一、生物活性單一、與抗原結合的特異性強、便于人為處理和質量控制，并且來源容易。這些優點使它一問世就受到高度重視，并廣泛應用于生物學和醫學研究領域。1.2.1 生物學應用(1)蛋白質的提純 單克隆抗體是親和層析中重要

18、的配體。將單克隆抗體吸附在一個惰性的固相基質（如Speharose 2B、4B、6B等）上，并制備成層析柱。當樣品流經層析柱時，待分離的抗原可與固相的單克隆抗體發生特異性結合，其余成分不能與之結合。將層析柱充分洗脫后，改變洗脫液的離子強度或pH，欲分離的抗原與抗體解離，收集洗脫液便可得到欲純化的抗原。(2)作為研究工作中的探針  單克隆抗體只與抗原分子上某一個表位(即抗原決定簇)相結合，利用這一特性就可把它作為研究工作中的探針。此時，可以從分子、細胞和器官的不同水平上，研究抗原物質的結構與功能的關系，進而并可從理論上闡明其機理。如用熒光物質標記單抗作為探針，能方便地確定與其結合的相應

19、生物大分子(蛋白質、核酸、酶等)在細胞中的位置和分布。(3)作為親合層析的配體  單克隆抗體能與其相應的抗原特異性結合，因而能夠從復雜系統中識別出單個成分。只要得到針對某一成分的單克隆抗體，利用它作為配體，固定在層析柱上，通過親合層析，即可從復雜的混和物中分離、純化這一特定成分。如用抗人絨毛膜促性腺激素(hCG)親合層析柱，就可從孕婦尿中提取到純的hCG。與其它提取方法(沉淀法、高效疏水色譜法等)相比，具有簡便、快速、經濟、產品活性高等優點.1.2.2 醫學應用 單克隆抗體問世以來，由于其獨有的特征已迅速應用于醫學很多領域。主要表現在以下幾個方面。(1) 作為生物治療的導向

20、武器  脂質體是由既親水又親油的兩親磷脂組成的連續雙分子層微囊，內含水相空間，可包裹水溶性物質。包有細胞毒劑的脂質體膜上偶聯抗體，可定向攻擊靶細胞，稱為免疫脂質體。這種“導向治療”，在動物試驗與體外試驗中已獲得滿意效果。如熱敏免疫脂質體，由抗人乳癌細胞抗體經疏水長鏈脂肪酸修飾，抗體帶上長的疏水碳鏈，部分插入脂質體的脂雙層膜中，抗體Fab段仍暴露在膜表面，因而保持了抗體活性。熱敏免疫脂質體可特異識別靶細胞(人乳癌細胞)，并通過相變溫度引起脂質體破裂，從而定向釋放藥物。另外，可將化療藥物、細菌毒素、植物毒素或放射性同位素等細胞毒劑與抗腫瘤抗原的單克隆抗體直接交聯，利用其導向作用，使細胞毒

21、劑定位于腫瘤細胞把它直接殺傷。這不僅提高了抗體的療效，也可降低細胞毒劑對正常細胞的毒性反應。如應用抗T細胞單抗和柔紅霉素結合物，在體外對非T淋巴細胞就無殺傷作用。但是，要把這種方法應用于臨床，目前還存在不少技術難關，包括人體對鼠源單抗的排異問題等。 (2)作為免疫抑制劑  抗人T淋巴細胞單抗(McAb)作為一種新型免疫抑制劑，已廣泛應用于臨床治療自身免疫疾病和抗器官移植的排斥反應。其作用機理有賴于McAb的種類及其免疫學特性。注射抗小鼠Thy-1抗原的單抗，可以抑制小鼠同種皮膚移植的排斥反應。此外，對用于同種骨髓移植的供體骨髓，在體外經抗T細胞單抗加補體處理，能減輕移植物抗

22、宿主病的發生。  (3)增強抗原的免疫原性  抗體對抗原免疫原性的增強作用由來已久，60年代就已發現幼豬對破傷風類毒素難以產生抗體，注射相應特異性抗體IgG，就能有效地提高對委內瑞拉馬腦炎病毒的免疫應答。1984年以來，Celis等發現，抗乙肝病毒(HBs)IgG可增強HBs抗原對特異性人T細胞克隆的刺激增殖，并可誘生干擾素。在小鼠中發現，當低劑量的HBs抗原不產生免疫反應時，加入抗HBs抗體組成的復合物，則可有效地誘生免疫反應。根據這一作用，現已研制出乙肝的抗原抗體復合物型治療性疫苗。(4)作為醫學檢驗試劑  單克隆抗體作為醫學檢驗試劑，更能充分發揮其

23、優勢。單克隆抗體的特異性強，大大提高了抗原抗體反應的特異性，減少了和其它物質發生交叉反應的可能性，使試驗結果可信度更大。單抗的均一性和生物活性的單一性，使抗原抗體區應結果便于控制，利于標準化和規范化。目前已有許多檢驗試劑盒用單抗制成，其主要用途如下： 診斷各類病原體   這是單抗應用最多的領域，已有大量診斷試劑商品供選擇。如用于診斷乙肝病毒、丙肝病毒、皰疹病毒、巨細胞病毒、EB病毒和各種微生物、寄生蟲感染的試劑等。單抗所具有的靈敏度高、特異性好的特點，使其在鑒別菌種的型及亞型、病毒變異株，以及寄生蟲不同生活周期的抗原性等方面更具獨特優勢。 腫瘤特異性抗原

24、和腫瘤相關抗原的檢測   用于腫瘤的診斷、分型及定位。盡管目前尚未制備出腫瘤特異性抗原的單抗，但對腫瘤相關抗原(如甲胎蛋白、腫瘤堿性蛋白和癌胚抗原)的單抗早就用于臨床檢驗。 隨著淋巴細胞雜交瘤技術的應用，許多抗人腫瘤標記物的雜交瘤細胞株已經建立，這為腫瘤的早期診斷及其闡明腫瘤的發生、發展，了解腫瘤細胞的生物學活性及其定量研究奠定了基礎。用抗腫瘤單抗檢查病理標本，可協助確定轉移腫瘤的原發部位。以放射性核素標記單抗可用于體內診斷，再結合X-線斷層掃描技術，可對腫瘤的大小及其轉移灶作出定量診斷。 檢測淋巴細胞表面標志   用于區分細胞亞群和

25、細胞的分化階段。例如檢測CD系列標志，有利于了解細胞的分化和T細胞亞群的數量和質量變化，這對多種疾病診斷具有參考意義。細胞表面抗原的檢測，將對白血病患者的疾病分期、治療效果、預后判斷等方面有指導作用。組織相容性抗原檢測是移植免疫學的重要內容，應用單抗對其進行位點檢測可得到更可信的結果。 機體微量成分的測定   應用單抗結合其它技術，可對機體的多種微量成分進行測定。如放射免疫分析，即是利用了同位素的靈敏性和抗原-抗體反應的特異性而建立起來的方法，它可以測至10-910-12g，使原來難以測定的激素能夠進行定量分析。除了激素，還可檢測諸多酶類、維生素、藥物和其它生化物

26、質。這對受檢者健康狀態判斷、疾病檢出、指導診斷和臨床治療均具有實際意義。 綜上所述，單克隆抗體在理論和實踐上的應用成為解決生物學和醫學等許多重大問題的重要手段。但是，上述應用的單抗屬于鼠源性，用于人類疾病的預防和治療時會產生異種蛋白變態反應，大大限制了其臨床應用價值。而且，鼠源性抗體在人體內半衰期縮短，生物活性降低。因此，人們一直致力于人源性抗體的研究，如用人脾細胞與鼠骨髓瘤細胞雜交；用EB病毒轉化人的B淋巴細胞；用基因工程法制備嵌合抗體等。但都遇到相當的困難。以分子生物學技術提取、擴增編碼人抗體的DNA，構建質粒，建立組合抗體文庫，再利用供者文庫建立針對某一特定抗原的子文庫是近年來

27、形成的最新方法。以該技術制備的抗體片段(Fab)是人源抗體，具有建庫簡單、抗體表達穩定等特點。迄今已有多種抗體產生。可以預見，該技術具有良好的發展和應用前景3。1.3 發展前景單克隆抗體的這些特征使它成為未來治療學上研究的熱點。在過去的三十年里, 從鼠源性單抗到全人源性抗體, 單抗在制備技術上取得了較大的進展。鼠源性單抗的免疫源性導致機體產生一系列的急性反應, 使藥物的功效降低。全人單克隆抗體是制備單克隆抗體的一種新技術。它減少了鼠基因序列, 減少了抗抗體反應, 提高了單克隆抗體的功效和安全性。而且, 當前全人源性單克隆抗體技術的靈活

28、性, 可以選擇發揮單抗最優的藥動學和藥效學特性。在未來的幾年里, 全人源性單抗將作為一種新的產物更多地用于疾病的診斷、治療及研究。1.4 生產技術的發展趨勢 目前大規模生產單抗的方法有體內接種法、體外細胞培養的發酵罐法、微囊法、中空纖維培養法以及DNA重組法等。現階段，國內企業（含外企）單克隆抗體藥物生產設備主要有傳統型生產設備和一次性拋棄型生產設備兩種4。1.5 單克隆抗體的生產工藝單克隆抗體制備工藝流程可大致分為四個階段：1.第一階段為上游工作細胞的復蘇、培養擴增 ；2.第二階段為中游培養產物的粗純分離 ；3.第三階段為下游粗純產物的精純分裝 ；4.第四階段為單抗藥物制

29、劑生產。 1.5.1 上游工作細胞的復蘇、培養擴增 上游工作細胞的復蘇、培養擴增該階段從工作細胞的復蘇開始，接種到搖瓶中恒溫條件下進行細胞擴增，經歷多級種子罐的的穩定擴增后，進入動物細胞生物反應器進行大量的細胞培養，細胞在擴增階段生長并形成產物，目標產物分泌到細胞培養上清液中。待細胞培養和產物的形成完畢后，整個培養物（細胞和產物的混合物）將經過深層過濾，細胞將截留在深層過濾器中。分離后的產物仍留在澄清后的上清液中，含目標產物的細胞培養上清液暫時貯存于溫度可控制的一次性儲存容器中。該生產過程生產周期長（以 1 000 L 細胞培養為例，從工作細胞的復蘇開始，經過擴增、培養，至目標產物收獲，整個過

30、程須 45 50 天）、生產過程溫濕度控制嚴格（單抗的本質是糖基化蛋白質，生產過程中對溫度有嚴格的控制要求）。該階段以哺乳動物細胞作為表達載體，工作細胞中帶入病毒會影響到成品的質量、危害病人，也可能對生產操作人員產生危害。故在生產過程中還須有完整的病毒防范措施5。1.5.2 中游培養產物的粗純分離上游收獲的培養液過濾后，首先進行 Protein A的高效捕獲親和層析，去除大部分的雜質蛋白 ；經低p H 孵育，以滅活極小概率可能存在的病毒顆粒。過濾后經陰陽離子交換后疏水層析、納濾，以去除極小概率可能存在的病毒顆粒。該生產過程須有嚴格的溫濕度控制和較為完整的病毒防范措施6。1.5.3 下游粗純產物

31、的精純分裝粗純產物溶液經過切線流過濾超濃縮和緩沖液交換后，再按要求加入所需賦型劑和蛋白穩定劑后，將原液進行分散包裝（以匹配制劑生產用量）進行貯存。該生產過程須有嚴格的溫濕度控制，病毒及其他活性物質已在中游階段完全截留，此階段認為是相對潔凈的階段。1.5.4 單抗藥物制劑的分裝生產單抗藥物制劑的形式一般為非最終滅菌的無菌制劑，主要為預充針、小水針和凍干粉針。該階段生產結束后送至車間成品庫冷藏。該生產過程須有嚴格的無菌環境和溫濕度控制。制劑區域在設計中為單獨一塊生產區域，在制劑配液前，原液須冷庫冷藏，中間檢驗合格后方可運至制劑區進行后續制劑工段的生產8。2 市場預測與建設規模2.1市場需求盡管單克

32、隆抗體-雜交瘤關鍵技術誕生于1975年，應用抗體治療淋巴癌的試驗也于1982年獲得成功，但由于藥物研發艱難，FDA審批時間長，直到1986年用于治療腎移植排斥反應的鼠源化抗體OrtholoneOTK3才宣告上市。但由于鼠源單抗副作用大，部分臨床試驗效果不佳等原因，單抗市場一直不見起色，直到第一個單抗問世10年后的1996年，全球單抗市場仍不足10億美元。 情況在1997年FDA批準Genentech的嵌合抗體Rituxan（國內商品名為美羅華）上市后得到了極大的改善。作為第一個治療腫瘤的嵌合抗體，Rituxan成為了單抗領域的首個明星藥物。未來與它一起躋身10億美元銷售俱樂部的還有次年上市的嵌

33、合單抗Remicade以及人源單抗Herceptin、Synagis。與此同時，整個單抗行業也得到了迅速擴張，銷售額從1999年的12億美元到2011年的671億美元。截至2013年，經美國FDA批準上市的單抗藥物一共有34種，進入臨床試驗階段的單抗則接近350種，治療范圍涵蓋腫瘤、自體免疫疾病、抗感染、止血、呼吸道疾病等，其中又以腫瘤和自體免疫疾病藥物市場最大，種類最多，我們估算2010年這兩類產品的銷售額分別占到單抗銷售總量的30-40%，市場規模均達到或超過200億美元。目前，單抗藥物已經成為了生物藥中不可忽視一大類，而由于目前批準上市的單抗僅有34種，這就使得單抗藥物成為了重磅炸彈集中

34、營，占據十大生物藥中的六席。20種年銷售額超過10億美元的重磅炸彈級生物藥中，單克隆抗體占8種。其中Avastin、Herceptin、Rituxan、Humira和Remicade五大單抗銷售額占到了單抗總銷量接近80%，Datamonitor預計五大單抗在2013年的年銷售量都將維持50億美元以上，仍將占據單抗市場的60%。而除此之外，人源化抗體類融合蛋白Enbrel2012年銷售金額接近80億美元，Synagis，Xolair等八種單抗（被稱為emergingeight）7。2.2生產技術現狀與進展 目前大規模生產單抗的方法有體內接種法、體外細胞培養的發酵罐法、微囊法、中空纖維培養法以及

35、DNA重組法等。近年來，隨著分子生物學的發展，出現了嵌合單克隆抗體和由轉基因小鼠、噬菌體展示技術、核糖體展示技術所制備的單克隆抗體。這些技術的出現進一步的擴大了單克隆抗體的范圍，推廣了單克隆抗體的應用9。2.3建廠規模 規劃生產規模為：單克隆抗體凍針劑：達產年產量達5000升，生產廠房嚴格按GMP規范要求設計，總廠區占地面積122,000平方米，生產用房面積50,000平方米，倉儲面積5000平方米，綠化面積60,000平方米。整體建筑分為普通粉針車間、頭孢類粉針車間、凍干粉針車間、小容量注射劑、口服固體制劑等多種劑型的生產凈化車間及倉庫，總投資約1億元，工廠設計年生產能力在產規模為5億元人民

36、幣。利用混凝土框架二層建筑，屋面鋼結構彩板車間建筑面積約為1500m2 進行單克隆抗體中試車間建設。本項目是在此基礎上按照新版GMP規范標準進行凈化裝修和生產線安裝。生產車間布置于第二層北側，設置單克隆抗體針劑生產線一條：達產年產量5000升。2.4勞動定員和工作制度單克隆抗體中試車間新增員工總數為25人，食宿均依托廠區現有基礎設施。工作制度為年生產300天，二班次/天。3 廠址選擇與建廠條件3.1廠址選擇廠址的選擇具有非一般性，需綜合考慮很多方面的因素。 一般有潔凈廠房，廠址宜選在大氣含塵、含菌濃度低，無有害氣體，周圍環境較潔凈或綠化較好的地區。藥廠選擇在農村市郊含塵濃度低的地方，

37、對空氣的凈化處理是有益處的。但并不是要意味強求，還要考慮其他諸如交通，能源，市場等因素的影響。 有潔凈廠房的廠址應遠離碼頭、鐵路、機場、交通要道以及發散大量粉塵和有害氣體的工廠， 儲倉，堆場等嚴重空氣污染，水質污染，震動或噪聲干擾的區域。不不能遠離時，應位于其最大頻率風向的上風側，或全年最小頻率風向的下風側。廠址選擇總原則：盡可能利用當地有力的條件，不免或克服不利的條件。盡可能利用當地的人力、物力、財力、自然資源，和保護環境。盡可能是企業接近原料、能源產地和產品消費地。經濟效益好，能加快國名經濟的發展和人民生活水平的提高。本設計廠址選擇在攀枝花市東區金沙江旁邊。3.2建廠條

38、件3.2.1自然條件攀枝花屬南方亞熱帶為基帶的立體氣候類型，旱、雨季分明，晝夜溫差大，氣侯干燥，降雨量集中（全年815毫米），日照長（全年2443小時），太陽輻射強，蒸發量大，小氣候復雜多樣。年平均氣溫20.3，是四川年熱量值最高的地區，日照時數是四川盆地的23倍，最熱月為5月，最冷月為12月或1月，610月為雨季，11月至翌年5月為旱季，無霜期達300天以上；海拔低于1500米的河谷地帶，全年無冬，無霜期長（全年達300天以上），被譽為天然的“大溫室”；最冷月1月平均氣溫高于13，接近熱帶氣溫與熱量水平；夏季氣溫不高，最熱月平均氣溫約26左右，夏季最高溫度可達40攝氏度。總體而言，攀枝花氣候

39、具有春季干熱、夏季濕熱，秋季涼爽、冬季溫暖、四季不分明的特點。3.2.2交通、經濟條件攀枝花市，四川省省轄市，是全國唯一以花名命名的地級市，位于中國西南川、滇交界部，北距成都749km，南至昆明351km，西連麗江，東接昭通。是四川通往華南、東南亞沿邊、沿海口岸的最近點，為"南方絲綢之路"上重要的交通樞紐和商貿物資集散地。攀枝花面積 7440平方公里，人口123萬，2012年，攀枝花地區生產總值(GDP)實現740.03億元，全市城鎮居民人均可支配收入僅次于成都居全省第二。攀枝花市轄三區兩縣。也是中國西部最大的移民城市，攀枝花是四川省除成都外唯一的勞動力輸入城市，流動人口高

40、達30萬。城市人口占全市總人口的60.1%，是成渝地區城市化率僅次于成都的城市。攀枝花市是四川一座得天獨厚的自然資源寶庫，有著豐富的礦產、水力和農業資源，綜合競爭力高于綿陽、德陽等城市，半山地區有發展畜牧業的優良草場;高山地區森林資源豐富，林木可采伐量達一千七百萬立方米。同時也是川西南，滇西北的區域中心城市和交通樞紐。2014年，攀枝花市人均地區生產總值(GDP)首次突破7萬元，達70646元，位居全省第一位。4 原材料與主要設備4.1基本原料單克隆抗體中試車間原輔料使用情況名稱年用量(kg)原輔料物化性質儲存方式動物細胞50CHO動物細胞外購磷酸鈉鹽（藥用級）330NaH2PO4袋裝100g

41、/袋氯化鈉鹽（藥用級）3780白色晶體狀，其來源主要是在海水中，是食鹽的主要成分。用途最多的是工業和餐飲；易溶于水、甘油，微溶于乙醇、液氨；不溶于濃鹽酸袋裝1000g/袋醋酸鈉鹽（藥用級）80無色透明晶體。密度1.45克/厘米3。熔點58。123時失去結晶水。無水物的密度1.528克/厘米3，熔點324（在324度時分解）。溶于水（76 g/100 ml (0°C)加熱后溶解度暴漲），呈弱堿性。稍溶于乙醇。也稱“熱冰”。袋裝100g/袋碳酸鈉鹽（藥用級）130化學式Na2CO3分子量105.99；白色粉末 或 細粒結晶(無水純品)相對密度(水=1)2.532；熔點851 .袋裝100

42、g/袋檸檬酸鈉鹽（藥用級）220C6H5Na3O7無色結晶或白色結晶性粉末，無臭，味咸、微酸。易溶于水，不溶于乙醇袋裝100g/袋氫氧化鈉（藥用級）720氫氧化鈉，化學式為NaOH，俗稱燒堿、火堿、苛性鈉，為一種具有高腐蝕性的強堿，一般為片狀或顆粒形態，易溶于水并形成堿性溶液，另有潮解性，易吸取空氣中的水蒸氣袋裝1000g/袋氨基酸（藥用級）180桶裝20 kg/桶葡萄糖（藥用級）180桶裝20 kg/桶4.2主要設備各個生產車間的主要生產設備選擇詳見下表“生產設備一覽表”。單克隆抗體中試車間設備一覽表序號設備名稱生產廠家型號或規格單位數量單價（萬元）金額（萬元）負荷（KW）一、單克隆抗體凍干

43、粉針劑制備1配液系統套465260242500升生物反應器組套210202040123分離純化系統套6115690604深層過濾系統套255110125超濾系統套450200506納米過濾系統套25010020二、無菌配液系統（CIP、SIP）套158586三、凍干灌裝生產線12000瓶/小時套12802801全自動洗瓶機臺162隧道式滅菌干燥機臺1703緩沖轉盤臺214高速液體灌裝機臺145軋蓋機臺146輸瓶軌道及軌道百級層流裝置套147燈檢機套12四、凍干設備真空冷凍干燥機（CIP、SIP）10m3臺123023050五、其他1立式圓瓶貼標機450瓶/分臺1141422全自動裝盒包裝線18

44、0套16565163全自動濕法超聲波膠塞清洗機4萬/每次臺13939355潔凈小車臺22.5526消毒液配制罐臺40.351.47列管換熱器臺28168脈動真空滅菌器0.36m3臺18869變頻高效水冷式臭氧發生器50Kg/小時臺12.82.8610VHP發生器臺1464611對開門（百級）電熱滅菌烘箱1m3臺2193817六、車間設備安裝（含工藝管道）項1100100七、公用工程及檢驗設備1開利冷水機組30HR-225臺148481802冷卻塔200噸/小時臺13.53.55.53離心水泵200噸/小時臺20.91.8444空調風柜25000m3/小時臺15.85.8225空調風柜15000

45、 m3/小時臺14.34.3116空調風柜5000 m3/小時臺13.23.247空調風柜20000 m3/小時臺14.94.918.58配電屏臺4149空壓機6m3/min臺166305高效液相色譜儀臺1808016酶標儀臺165657電泳設備臺153538質譜儀臺110510549水分滴定儀0.001PH,0.1mV,0.1臺18810紫外分光光度計190-1100nm六檔臺19911氣相色譜儀臺1303012傅利葉紅外光譜儀臺1202013無線熱驗證系統精度：0.05度臺1252514套冒式風量計臺13315塵埃粒子計數器1m3臺1141416高效過濾器檢漏系統臺1232317集菌儀臺1

46、4418濾芯完整性檢測儀臺11212八、合計4835.7723.5上表生產廠家略。公用工程（1）供水：水源來自市政給水管網提供。（2）供電：電源來自市政供電管網，廠區內設有10KV中壓配電網，380V/220V低壓配電壓。（3）排水：采用雨污分流制原則。糞便污水經三級化糞池消化處理后與其它生活污水一起排入區內污水處理站處理達到混裝制劑類制藥工業水污染物排放標準（GB21908-2008）中表2標準后，廢水處理達標后排入秀英溝。5 單抗工藝車間設備設計5.1生產工藝流程及指標單抗藥物的生產一般有以下幾個特點：（1）生產周期長：以750 L的細胞培養罐為例，從種子的復蘇、經過幾級的種子擴增，再到達

47、生產罐培養，整個發酵過程歷時4347 d。（2）多產品：隨著單克隆抗體藥物研發水平的發展，單抗的表達量獲得了很大的提高。因單抗生產投資巨大，隨著表達量的增加，多產品共線將成為必然的選擇。但因生產周期太長，對于一條多產品的抗體生產線來說，沒有良好的設計，換品種時，為防止不同品種的交叉污染將會浪費大量的生產能力11。（3）須有完整的病毒防范措施：因采用了哺乳動物細胞作為表達載體，如何防止種子或者原材料中帶入的病毒影響到成品的質量，危害病人，顯得尤為重要。（4）生產過程的溫度控制嚴格：單抗的本質為糖基化蛋白質，部分單抗在室溫下不穩定，生產過程中（包括下游和制劑）對溫度需要有較高的控制。（5）單抗藥物

48、的制劑形式一般為凍干粉針、水針和預充式水針。如何提高生產線的使用效率，減少潔凈區的面積，節約建設資金，且符合GMP，保證產品質量，就需要依賴良好的設計。本文通過分析單抗的生產工藝和車間特點以及國內外GMP，得出設計草案12。5.1.1 生產工藝流程單抗的生產工藝流程：種子復蘇擴增多級種子罐生產罐離心過濾純化1（protein A捕獲）低p H孵育純化2純化3除病毒過濾超濾除菌過濾原液分裝制劑配料灌裝凍干壓蓋包裝入庫。按照生產工藝流程，整個生產過程可分為3個大的階段：上游（種子復蘇到收獲）、下游（純化到原液灌裝）、制劑。5.1.2 生物安全特性用細胞培養或發酵來生產原料藥或中間體涉及諸如細胞培養

49、，或從活體組織提取和純化物料等生物過程，還有一些附加的隸屬于生產工藝一部分的物理化學修飾，使用的原材料（培養基、緩沖成分）可能為微生物污染提供了可能性。根據物料來源、制備方法和原料藥或中間體的預期用途，有必要在制造和工藝監測的適當階段控制微生物、病毒污染和/或內毒素。應當采取合適的預防措施來防止病毒去除/滅活前的步驟對病毒去除/滅活后的步驟的潛在病毒污染。因此，開口工藝應當在與其他操作活動分開的、有獨立的空氣處理裝置的區域內進行。依據ICH的要求，在生產線的設計中針對封閉系統和開口系統，在人物流的組織和空調系統分區上均存在巨大差異。5.1.3物流的空間組織對于較大規模的單抗生產車間來說，物料在

50、車間內的流動主要是液體形式。培養基的配制、添加，緩沖液的配制儲存和使用，以及物料自上道工序流轉到下道工序，均通過大量的衛生級管道進行。如何合理組織這些復雜的物料系統，使之在空間上排布合理，便于物料的輸送和清洗，是方案設計階段需要重點解決的問題之一。5.1.4完美的保障系統由于哺乳動物細胞培養的生產周期長達一個半月之久，在此過程中任何保障系統的故障均會導致生產的失敗。因此，在單抗生產車間的設計中，公用工程的保障系統設計尤為重要。在目前的設計中，均采用備用機組和備用系統，保證系統的穩定性和可靠性。5.2單抗的生產車間車及思路單抗藥物生產車間包括原料車間和制劑車間，本文參考的法規依據為GMP（199

51、8版）、醫藥工業潔凈廠房設計規范（GB 504572008）以及ICH的Q7A，Q5A等。GMP要求車間平面布局遵循以下特點：平面布局合理、嚴格劃分區域、防止交叉污染、方便生產操作14。5.2.1生產區域劃分單抗藥物生產車間包括原料車間和制劑車間，本文參考的法規依據為GMP（1998版）、醫藥工業潔凈廠房設計規范（GB 504572008）以及ICH的Q7A，Q5A等。GMP要求車間平面布局遵循以下特點：平面布局合理、嚴格劃分區域、防止交叉污染、方便生產操作。5.2.2人物流設計為了合理利用空間，將按照人流和物流單向流的理念進行整體空間布局。分別設計清潔物料、不潔物料的進入口；人員的進入通道和

52、出車間通道分開，以避免人員退出時對清潔區域造成污染；設立獨立的污物出口。在單向流的設計中，利用門禁系統輔助控制人員和物料的流動方向，當工作人員由萬級清潔走道進入到工作區，如種子、發酵或者純化區后，門禁系統將不允許從這些區域返回到萬級清潔走道，工作人員只能通過人出緩沖進入到十萬級的污物走廊，再由專設的人出通道走出車間。如空間允許，最好能在相反的方向或位置設置人流、物流入口，如生產車間的東面安排人流入口，則可以考慮在生產車間的西面安排物流入口；當從同方向設置人流、物流入口時，二者之間應保持相對較遠的距離，不得相互影響或者妨礙。人流設計圖見附圖3 物流設計圖見附圖55.2.3開口系統和密閉系統ISP

53、E認為密閉系統須進行SIP或在使用前被封閉后進行SIP，并可以通過真空或者加壓等手段對系統進行檢漏；在系統的完整性被破壞前，能夠按照預期的目標進行無菌液體的轉入或者轉出，并能保持其無菌性，且能夠和其他的封閉系統連接形成一個完善的封閉系統。不是封閉系統的統稱為開口系統。由于開口系統可能存在不同批次間活生物體的相互污染，同時也存在未除病毒中間體污染已除病毒中間體的風險，要求使用開口生產系統工序之間在空間上完全隔離，即需要用不同的操作間處理不同的工序，且空調系統相對獨立。封閉系統由于本身系統的封閉性已經排除了不同序間以及除病毒前和除病毒后的相互污染的可能性，而允許在同一操作空間內進行。封閉系統在同一空間內，也可以進行兩個不同品種產品的生產13。在大大減少工程費用和運行費用的同時，大大縮短了更換產品的間隔期。因此，在工藝設計時，盡可能選用封閉系統。開口系統一般應用于小規模（350 L以下