工艺验证（Process Validation）是证明生产工艺在其规定参数范围内运行时，能重复有效地生产出符合既定质量标准和质量属性的中间体或原料药的书面证据。
首先，在工艺验证前至少要确保以下工作已经完成，包括：
1）厂房设施、空调净化系统、水系统、氮气系统、空压系统等公用工程系统已通过确认且均在确认周期内；设备的材质均不与物料发生反应且均在确认效期内；计量器具、仪器、仪表均在校验有效期内；
2）确定产品的关键质量属性、关键工艺步骤和影响产品关键质量属性的关键工艺参数及其参数范围；
3）关键物料、中间体、成品的分析方法经过验证或确认；
4）关键物料供应商已审计批准，生产用原辅料按照标准进行了检验，所有物料均符合质量标准；
5）日常生产操作人员应当参与工艺验证批次生产，并经过适当的培训；
6）工艺验证程序和验证方案已经批准。
工艺验证应贯穿产品的整个生命周期，一般包括3个阶段，第一个阶段为工艺设计阶段（见相关工艺开发报告），第2阶段为工艺确认，即狭义的工艺验证；第3阶段为持续性工艺确认。工艺验证通常采用前验证或同步验证的方式[1]，两种方式的区别在于前者是在商业化产品生产前的验证，同步验证是商业化生产同步做的验证。原料药一般应为前验证。因原料药不经常生产、批数不多或生产工艺已有变更等原因，难以从原料药的重复性生产获得现成的数据时，可进行同步验证。前验证的成功是实现新工艺从开发部门向生产部门转移的必要条件，它是一个新产品开发计划的终点，也是常规生产的起点。
工艺验证应当包括首次验证、影响产品质量的重大变更后的验证、必要的再验证以及在产品生命周期中的持续工艺确认，以确保工艺始终处于验证状态。
企业实施原料药的工艺验证有哪些原则要求呢？具体参考如下：
1）《药品生产质量管理规范》(2010年修订)原料药附录；
2）《药品生产质量管理规范》(2010年修订)确认与验证附录；
3）《ICH Q7 原料药的药品生产质量管理规范指南》；
4）《2023年版药品GMP指南-原料药》；
5）《药品生产验证指南2003版》
二、 验证的内容
应当根据生产工艺的复杂性和工艺变更的类别决定工艺验证的运行次数。前验证和同步验证通常采用连续的三个合格批次，但在某些情况下，需要更多的批次才能保证工艺的一致性，如复杂的原料药生产工艺或周期很长的原料药生产工艺。
验证主要包括对影响原料药质量的所有关键步骤、关键工艺参数的验证、对中间体、成品的质量验证等。针对具体的某个工艺验证，还需结合评估结果，增加一些必要的验证项目，包括干燥时间和均匀性验证、离心工艺验证、混合均匀性验证、连续化反应工艺验证等。
1、关键工艺步骤的验证
API在化学合成过程中，每一个单元反应需要在适宜的工艺条件下进行，这些条件影响着化学反应进行的程序和效果。将关键的工艺条件加以有效控制，就能控制产品的质量和收率，得到符合预定质量标准的产品。
● 一般API生产中的关键工艺步骤包括：
● 引起化学反应的步骤；
● 有相变的步骤，如溶解、结晶等；
● 改变温度或pH的步骤；
● 多种原料的混合及引起表面积、颗粒度、堆积密度或均匀性变化的步骤。
2、关键工艺参数的验证
凡是对工艺安全及其重复性或者对产品质量直接造成影响的参数被定义为关键工艺参数[2]。可能对产品质量造成影响的典型“关键工艺参数”，包括这几个方面：温度、压力（真空）、重量、质量、体积、浓度、pH值、时间（持续时间）、滴加速度、加热或冷却速率、搅拌转速或其效果等。
关键工艺参数一般由熟悉工艺的技术人员根据实验室小试的研制开发、中试批生产的数据及大生产经验来确定。对于新产品而言，其关键工艺参数可以在其工艺开发的过程之中鉴别出来，然后通过扩试、中试以及商业化的试生产，使关键工艺参数及其控制范围和方法得到优化，并获得其对产品质量和收率方面影响的认知。而对于老产品而言，关键工艺参数可以基于对其历史数据(统计分析)的回顾而加以鉴别和建立。
每一个关键工艺参数应明确其“可接受范围”（基于对产品质量的影响）和“操作控制范围”（基于操作的可能性或可行性）。“操作控制范围”是比“可接受范围”相对更严格的参数范围，其在实验室小试验证中已被证明。由于商业化装置与实验室小试装置的不同，“操作控制范围”有时在工艺验证时达不到，将生产控制在“可接受范围”之内仍然可以获得质量合格的产品，但是最终产品指标可能非常接近其上限或导致收率的降低。
3、离心工艺验证
如果最终结晶的API需要进行离心洗涤，则应监测每机离心时的工艺参数，如离心洗涤所用溶剂的浓度和用量、洗涤的顺序，离心、洗涤、甩干的时间等。
方法：离心后每一机湿料至少取一个样品，测定其pH值、色谱纯度、干燥失重等指标，以判断每机离心滤饼中残留溶剂、有机物杂质、无机物杂质等是否达到标准要求。
4、干燥过程验证
确定一个最佳的干燥时间范围，以减少由于中间控制的频繁取样而增大污染产品的几率，同时考察干燥均匀性。
方法：通过不同时间间隔的多次取样（要求每次取样都应在相同的位置），测定干燥失重、残留溶剂等指标来确定最佳干燥时间；通过对同一时间不同干燥区域样品干燥失重、残留溶剂等指标的监测，来判断干燥效果均匀性。
5、混合均匀性验证
若原料药最后步骤为混合，则需验证最佳混合时间及混合的均匀性。验证应考虑混合时间和混合装量的关系，可以先通过试产批确定最佳转速和混合时间等工艺参数，通常为一个时间段。在最短混合时间和最长混合时间及有代表性的点进行取样，并检测基于产品性质评估可能相对差异较大的项目，如含量（非单组分原料药）、有关物质、干燥失重/水分、颗粒度等，验证通常作连续3批。
最终产品的均匀性：无论产品是否混合，在产品进行包装前均应验证其均匀性，除非有充分、合理且基于科学的评估表明产品的均匀性是可信的。均匀性取样件数应具有统计学意义，至少10个点，检测项目同混合均性验证。
6、附加研究
● 杂质谱的研究
● API稳定性研究
● 中间体的稳定性考察
● 清洁验证
● 物料的回收和套用
6.1 杂质谱研究
对于新工艺，应对杂质谱进行研究，对验证批次之间的杂质分布也要进行比较，批次间应一致且符合预定质量标准。如果某批的杂质含量同其他批相比明显偏高，即使符合预定质量标准，也要调查原因，采取措施。
对于因工艺变更或生产场地转移而进行的再验证，除验证批次间比较外，还要和以前验证批作比较，质量应相当或更好。
6.2 API稳定性研究
不论是新产品工艺验证还是由于工艺变更、场地转移等原因进行的再验证，应对验证批的API做加速稳定性实验和长期稳定性实验。
6.3 中间体的稳定性考察（存放验证）
由于药品生产通常不是一步完成，一般要生成几个中间体，如果某一中间体不能马上被用于下一步合成，需贮存一段时间才使用，则应对此中间体作稳定性考察。一般情况下作3批，模拟中间体包装，贮存条件与放置的库房相同。根据稳定性考察结果，确定最长的放置时间或复检周期。
6.4 清洁验证
根据清洁验证的原则，一台设备生产一种新的产品时，在工艺验证的同时需作清洁验证。
6.5 物料的回收和套用
在化学合成原料药生产中，常常出于环保和生产成本方面的原因，会回收或套用一些物料（如溶剂、催化剂等）。从GMP角度考虑是完全可行的，原则是物料重复使用不应带入新的杂质，造成交叉污染。在套用于不同工艺步骤时，回收的物料必须符合与新物料相同的质量标准。一般回收或套用不适用于API生产的最后步骤。但是对于其他步骤的回收套用次数应规定并验证。因为随着物料的多次套用，微量杂质会累积增加而无法在下步生产中清除。因此，回收套用工艺必须有足够批号（至少10批以上）的数据来证明套用工艺未增加相关杂质并满足生产工艺的需要。
三、 工艺验证方案和报告的起草
工艺验证方案是阐述如何进行验证并确定验证合格标准的书面计划，它的起草可依据相关产品工艺规程和工艺开发报告，通常包括（但不限于）下列内容：
● 概述（原料药的概述、验证目的、范围、地点、周期、批量等）；
● 工艺验证前对生产设备、洁净区空调净化系统、纯化水系统、压缩空气系统、氮气系统、仪器、仪表等的确认情况；对相关文件的确认情况；对关键物料的确认；
● 验证策略（批次、生产计划、额外考察项、留样、稳定性考察等）；
● 验证小组的组成和职责分工；
● 工艺描述（包括工艺简述、工艺流程图、合成路线图、工艺参数、原材料、关键原料质量标准、设备清单等）；
● 关健质量属性的概述及可接受限度；
● 关键工艺参数的概述及其范围；
● 风险评估（评估关键工艺步骤在物料、设备、工艺参数、人员、环境等方面存在的风险，并给出必要的追加措施）
● 成品放行的质量标准；
● 相关的检验方法清单；
● 进行的额外试验以及测试项目的可接受标准，和已验证的用于测试的分析方法；
● 取样方法和计划；
● 再验证情形；
● 持续性工艺确认要求。
验证报告是对验证方案及已完成验证试验的结果及发生的偏差等进行回顾、审核并作出评估的文件。工艺技术人员根据验证的结果、有关的数据起草验证报告，报告至少包括以下内容：
● 验证的概述（验证的结果、厂房、设备、公用工程系统的确认情况、仪器和仪表的校验情况、物料的检验结果、风险评估的结果等）；
● 绪论部分（目的、范围、类型、时间等）；
● 验证内容和检验结果（包括实际工艺参数、批产量和收率、批记录等）；
● 验证过程中变更、偏差、培训情况；
● 附加研究（清洁验证、干燥时间验证等）；
● 验证评价和结论。
四、 持续性工艺确认
在产品生命周期中，应当进行持续工艺确认，对商业化生产的产品质量进行监控和趋势分析，以确保工艺和产品质量始终处于受控状态。
在产品生命周期中，考虑到对工艺的理解和工艺性能控制水平的变化，应当对持续工艺确认的范围和频率进行周期性的审核和调整。
持续工艺确认应当按照批准的文件进行，并根据获得的结果形成相应的报告。必要时，应当使用统计工具进行数据分析，以确认工艺处于受控状态。收集的数据包括公用工程设施及设备的监测数据、偏差、投诉、退货、召回及OOS、原辅料的质量数据、产品的工艺控制参数、稳定性数据等。
持续工艺确认的结果可以用来支持产品质量回顾分析，确认工艺验证处于受控状态。当趋势出现渐进性变化时，应当进行评估并采取相应的措施。
五、 案例分享
案例1：关键工艺参数定义不全面和通过验证的依据
在某次GMP符合性检查过程中，检查员发现某公司的工艺验证报告中只将很少的个别参数定义为关键工艺参数，并使用实验室数据来作为说明工艺通过验证的依据，对此开具了缺陷项。
分析说明：要基于实验或科学的理论定义“关键工艺参数”，通过对关键参数的验证和控制，确保产品质量持续符合预定的标准。如果关键工艺参数没有被充分鉴别出来，就会导致因工艺控制失败而发生的产品质量缺陷不能被及时发现，进而导致产品质量或安全性风险。
此外，不能仅使用实验室的数据，来证明商业化的生产工艺是经过验证的。由于设备的不同，必然导致实际工艺参数的变化，因此，必须基于商业化的设备本身进行工艺验证。
案例2：某产品在完成工艺验证之后，企业起草了该产品的持续工艺确认方案，方案中包含的内容有：
● 目的、范围
● 职责
● 工艺验证、历史生产批次、偏差、异常回顾
● 基于工艺验证、历史批次生产数据、偏差等综合评估制定了持续工艺确认需要监测的关键质量属性
● 持续性工艺确认分为2个阶段，分别为第一阶段(首次持续性工艺确认阶段和第二阶段(常规持续性工艺确认阶段)；第一阶段旨在通过进一步收集数据后，通过统计分析为第二阶段制定日常的工艺监控警戒限（OOE限度），包括各工序的收率、中间体A的某已知杂质、各中间体以及最终产品的含量、成品颗粒度和干燥失重等。
● 基于该产品的预期生产计划，设定持续工艺确认报告的出具频次和要求
● 出具季度报告，且每季度报告需在结束后一个月内完成
● 季度报告应有趋势分析、总结以及明确的结论。
基于上述方案，企业开始实施该产品的持续工艺确认，并安排专人实时汇总分析监测数据。在此期间，统计人员发现中间体A收率和某已知杂质有缓慢增大的趋势。质量部门和生产部门立即展开了讨论分析，因该杂质在离心工序除去，调查发现因工艺稳定生产经验的累积，该步收率逐步提高，但超出原本正好适配的离心机装载量，影响了离心效果，进一步影响了该杂质在离心工序的除去能力。基于此，立即发起变更，即根据实际待离心料液的量和离心机装载量，将离心过程拟变更为将料液均分为两份，分两次离心，两次离心所用时间、洗涤所用溶剂的浓度和用量均保持一致。为证明变更合理性，将按变更后离心所得两份滤饼分别进行称重，并取样测定其干燥失重、该已知杂质含量、主成分含量等指标，以上操作重复3次。结果每次离心所得两份滤饼的折干量、已知杂质含量等数据均符合标准要求且两者RSD值也在合理范围内，因此通过验证结果可说明离心方法的合理性。在实施该变更后，该已知杂质控制得到了显著改善。
六、 小结
原料药的工艺验证可参考的指南和相关指导原则往往纲领性较强，实施过程介绍不够具体。每个公司在做工艺验证时会略有不同，本文结合法规和实例展开分享，供业界参考。
参考文献：
[1] 《药品生产质量管理规范》(2010年修订)
[2] 《2023年版药品GMP指南-原料药》
[3] 《ICH Q7 原料药的药品生产质量管理规范指南》
[4] 《药品生产验证指南2003版》
