所有行業都有通過調整其運營來塑造更具可持性未來的機會——制藥業對這一可持續性之旅并不陌生。對于流程工業而言，運營和可持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、材料采購和供應商選擇、生產和運營效率以及配送和存儲。許多企業還通過有益于員工、消費者和更廣泛社區的做法投資于社會可持續性。在制造業的各種舉措中，企業通過尋求減少對有限資源的消耗，了解其運營對環境和人類的積極和消極影響，并制定戰略的方式在未來變得更具有可持續性。制藥企業必須在這些舉措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，在制藥行業，如果不合規，許多企業尋求的盈利能力和可持續性的雙重使命就無法實現。

在減少資源和提高生產率方面，戰略通常基于精益原則（Lean Principles），而精益原則和可持續性又高度協同（Hammer & Somers，2021）。精益原則和可持續性“要求組織在發現浪費和損失時通過不懈努力來消除它們，并逐步提高其運營績效和效率。精益思想專注于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、精細工作的模式。”

這在制藥業等制造環境中是正確的，在這些環境中，需要在遵守監管標準的同時快速交付產品。實施精益技術可以提高效率、消除質量偏差或更快速地識別不合格結果（OOS）的趨勢。擁有包括快速監測和趨勢分析技術的精益工具包，可節省能源、資源和材料。流程效率和自動化能夠提高數據質量，在更短的時間內獲得結果，并降低人為錯誤的風險。通過幫助防止產品召回或損失，這些工具還有助于避免在進行處置時造成的潛在環境影響。

制藥企業需要面臨的主要挑戰之一是水的使用和質量（Environmental Sustainability in Pharma，2021)。制藥企業不僅要遵守與廢水標準有關的國家特定法規，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品。總有機碳（TOC）、電導率、細菌內毒素和微生物限度的藥典檢測提供了重要數據，以確認并確保符合質量標準。如今，其中許多參數還可使用實時檢測或快速監測，從而形成一系列過程分析技術（PAT）組合。

細菌內毒素檢測是一個在可持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質量控制檢測，對于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。該檢測使用鱟試劑，鱟試劑采用天然資源鱟血液中的因子制成。鱟試劑測定法是檢測細菌內毒素的金標準，生物醫藥行業已經開發出安全可靠的方法來提取制造鱟試劑所需的細胞。業界還采取了許多可持續性舉措，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，并優化資源利用。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細菌內毒素檢測儀通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Z低，一致性更高。這是減少對地球上最敏感和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通過較大程度地減少冷藏并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）的存儲需求來形成與材料存儲和能源相關的可持續性舉措。這不僅可以較大程度地減少每次運行所消耗的鱟試劑量，還可以降低成本并簡化供應鏈。

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于高度勞動密集型檢測，需要超過200個移液步驟才能完成測定。通過采用微流體技術，今天的實驗室可以較大程度地減少人員不必要的重復動作，并降低重復性壓力損傷風險。改善人體工程學是當務之急，可以通過實施自動化技術來保護員工的健康。

多年來，由于需要等待QC結果，制藥用水的放行一直面臨著風險。這是由于檢測既耗力又耗時，要求分析人員從水循環中取樣以在實驗室中進行分析。制藥行業正在尋求更簡單、更高效的水質檢測解決方案，以支持在連續生產中采用過程分析技術。通過采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并提高可持續性。這些優勢可以在保持數據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、將樣品轉移到實驗室并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，許多用戶正在向實時放行檢測（RTRT）過渡。RTRT維持一個閉環系統，通過消除人為因素來確保過程和樣品的可靠性。從實驗室檢測向即時檢測和在線檢測的過渡能夠降低制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，并提高了效率。

由于傳統微生物限度檢測方法的性質（即基于培養的方法/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、優化資源利用和較大程度減少產品損失的努力的一部分，制造商已轉向采用快速微生物法（Rapid Microbiological Method，RMM）進行過程監測并更快地檢測微生物污染。

由于其可靠性和準確性，微生物限度檢測歷來依賴瓊脂平板來定量制藥級用水的微生物。盡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。制藥超純水的微生物限度檢測需要繁殖培養數日才能用瓊脂平板獲取結果。結果通常是手動記錄的，這為數據可靠性缺口留下了機會。由于精確的平板計數需要時間，在微生物限度結果出來之前，大多數制藥用水在被放行時具有風險。

為了降低風險并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實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并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，并已經證實與平板計數法有相關性。

水還用于生產過程，如用水進行清潔。分析技術對于驗證是否已達到可接受的清潔度水平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，患者安全是最終目標。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需要考慮的問題，并有助于圍繞可持續性開展更大的努力。

通過實施TOC分析來確認設備的清潔度，生產企業可以在不犧牲質量的情況下縮短原位清洗（CIP）周期。例如，TOC檢測所提供的分析數據可以幫助企業優化CIP周期，并確認縮短的清潔周期足以清除設備中的所有污垢。縮短CIP周期，即使只有數秒鐘，但隨著時間的推移，也可以通過減少水和/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）分析可以大大提高過程效率，特別是在有時間限制的清潔驗證程序中。清潔過程完成后，將采集所需的樣品，并使用位于被監測過程旁的儀器立即進行分析。這種部署對于清潔驗證樣品（尤其是棉簽）最為成功，可用于監控時間緊迫的操作。實驗室工作流程可能緩慢而繁瑣，從而造成不必要的設備停機。QC、取樣、分析和數據發布間的協調可能在一定時間內使設備處于閑置狀態。

為了提高效率和優化資源利用，在線分析可以實現cGMP設備的實時放行，并消除所有采樣工作。為了獲得多個時間點并更好地理解過程，在線分析可能是最佳部署，在一段時間內生成多個數據點，降低對實驗室人員的需求，并減少實驗室耗材等資源的使用。通過使用直接集成到CIP原位清洗設備組件上的TOC分析儀，可實時放行設備，將設備停機時間從數天減少至數分鐘。

通過將過程分析技術用于多種水質檢測應用——注射用水、超純水和清潔驗證等，環境和社會可持續性都得以加強。減少質量檢測消耗品的用量、清潔驗證的用水量以及勞動密集型質量分析所需的時間，生命科學行業可以將可持續性納入其標準流程，同時繼續將患者安全視為其生產和質量管理的核心。