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封面故事/新冠疫苗如何運送?物流界世紀大挑戰

非洲布吉納法索一家診所的疫苗空瓶。(美聯社)
非洲布吉納法索一家診所的疫苗空瓶。(美聯社)

製藥商輝瑞(Pfizer)和莫德納(Moderna)先後在11月初宣布,他們研發的疫苗經過第三期人體試驗,預防新冠病毒(COVID-19)的有效率為90%(Pfizer)和94.5%(Moderna);輝瑞後來又宣布,疫苗的有效率為95%。疫苗發展的最新進展,使得終結這場世紀病毒大流行的努力,有了明確的希望。

中國開發的新冠疫苗。(美聯社)
中國開發的新冠疫苗。(美聯社)

也許不久的將來,大家都能打上疫苗脱離苦海,生活又可重回軌道。然而,有關終結新冠病毒的努力,大多著重於各種疫苗的研究、開發、測試和批准,但是有關疫苗的發送,卻是另一項巨大挑戰,而且迫在眉睫。

疫苗的基本概念就是把致病生物或病菌、病毒產生的蛋白質加以處理後,使用極小劑量或滅活劑量的針劑,注射到人體後,激發人體免疫系統反應。

莫德納公司說,在美國開發的新冠疫苗效果很好。(美聯社)
莫德納公司說,在美國開發的新冠疫苗效果很好。(美聯社)

疫苗研發 多家傳出捷報

目前在全球進行開發的新冠試驗疫苗中,有幾種由美國支持的候選疫苗已進行人體試驗:莫德納、輝瑞、阿斯利康(AstraZeneca)和強生(Johnson&Johnson)。目前只有莫德納和輝瑞申請了緊急使用授權(EUA),寄望在2020年底之前獲得FDA的授權;而阿斯利康和強生疫苗已經暫停試驗,以審視潛在的安全問題。

強生公司開發的新冠疫苗暫停腳步,檢視疫苗可能存在的缺陷。(美聯社)
強生公司開發的新冠疫苗暫停腳步,檢視疫苗可能存在的缺陷。(美聯社)

莫德納和輝瑞生產的兩種最有前途的疫苗,它們使用的是mRNA(信使核糖核酸),一種細胞中的分子,帶有攜帶DNA編碼的蛋白質。該技術的原理是將病毒的蛋白質編碼,然後將該物質置入細胞。這就好比將處理過的病毒引入體內,以便它會自行產生病毒蛋白;但是這些病毒蛋白無法在體內再形成病毒。一旦人體產生了病毒蛋白,免疫系統就會檢測到,並開始產生防禦反應,於是產生抗體,並產生非常強的免疫反應,可能比使用傳統疫苗產生的免疫反應更強。

輝瑞公司說,該公司開發的新冠疫苗效果達95%。(美聯社)
輝瑞公司說,該公司開發的新冠疫苗效果達95%。(美聯社)

這是基於對癌症所做作的新技術,科學研究表明,mRNA疫苗能夠引發寨卡病毒、狂犬病、冠狀病毒和流感的免疫力。這項技術可以迅速擴大生產疫苗,而且所製成的疫苗不具傳染性。

一些博客報導,目前的發展顯示,莫德納和輝瑞的mRNA疫苗,都極有可能需要患者接受兩劑疫苗,才能達到所需的免疫反應。如果注射第一劑難以解決全美3億3000萬人口的病毒危機,那麼在注射第一劑後,間隔21或28天再注射第二劑,如何配送疫苗的問題將更形複雜。

中國積極開發新冠疫苗。(美聯社)
中國積極開發新冠疫苗。(美聯社)

目前全球生產疫苗的原料大都來自中國或印度,經由空運或海運,運輸到位於美國、歐洲、中國和印度的製藥廠。疫苗一旦製造出來,從疫苗生產商如何運送到使用者的過程,比一般貨物的要求更高。由於疫苗的生產分散在全球不同地區,因此運送過程須從一個物流中心轉移到另一個物流中心,直到到達最終目的地,中間的每一環節都要嚴格管控。

近年來,擴大藥品生產能力一直是頭等大事,部分原因是要因應不同的流行病。而且,不同的疫苗需要不同的生產設備,且因疫苗的類型不同,配送方式和通路也不同。業內人士指出,與藥品研發和營銷相比,藥品供應鏈投資程度一直居於次要地位。

疫苗運輸 需大量人工

在運送疫苗外,還需要運送注射疫苗所需醫療用品和醫療設備。例如,大規模的疫苗接種工作將需要注射器、小瓶、塞子和其他材料。許多人可能印象猶新,今年春季疫情大規模爆發後,全球供應鏈出現一團混亂,例如口罩、個人防護設備和呼吸機等,供需間出現巨大落差。加上疫情期間,任何環節都需要個人防護裝備,面對如此龐大的後勤挑戰,不禁令人擔心,在疫苗運輸上,物流界準備好了嗎?

英國公司加速開發新冠疫苗。(美聯社)
英國公司加速開發新冠疫苗。(美聯社)

多年來,藥品製造商一直依靠全球數百家供應商的網絡來生產、包裝和交付藥品。為此,需要多個團隊來管理許多國際供應商站點,而且醫藥用品運送是勞力密集型的工作,無法全部依賴自動運送,而需要使用大量人工,效率不高,成本昂貴。

協調所有這些工作的挑戰之一是,要提供安全有效的疫苗供應鏈,從生產到給藥的過程中必須保持特定的運送條件,以防藥品和疫苗變質。此外,托運人要準備繁瑣的文件和大量文書工作,這會減慢生產所需貨物的運輸速度,也會拖慢逐點運送疫苗的速度。

疫情之後,隨著全球經濟放緩,整個全球供應鏈都在放緩。由於運輸貨物的需求減少,因此貨櫃(集裝箱)船和貨機的容量一直在穩步縮小,使得商業航班的運輸能力減緩,而成本增加;再加上航線緊縮,航空業已經處於混亂狀態。

注射新冠疫苗,可以激發人體的免疫機制,對抗病毒。(美聯社)
注射新冠疫苗,可以激發人體的免疫機制,對抗病毒。(美聯社)

一直擔任國際運送醫藥用品要角的阿聯酋航空(Emirates Airlines)空運製藥部門的專家估計,一架波音777貨機可以攜帶100萬支單獨劑量的疫苗,但全球230個國家的總人口接近76億,要在一定時間內儘可能為更多人注射COVID-19疫苗,如何運輸成為巨大考驗。該公司開始積極擴大空中貨運能力,阿聯酋航空SkyCargo不斷對閒置的客機進行改裝,以運送包括醫療用品在內的多種商品,並已使用70架777客機來運送貨物。

另一個問題涉及全球合作。一些專家對某些「保護主義政府」可能不歡迎國際合作,反而可能利用其權力對供應鏈行使主權表示關切。世界各地的經濟都在努力復甦。儘管存在合作的普遍原因,但並非所有政府都以類似的方式對待這一大流行病。

保存條件 極低溫環境

美國政府的計畫準備利用軍方和聯邦承包商麥凱森(McKesson)來協調分配。由於這些主要承運商經驗豐富,並擁有已經擁有運輸易腐品以及醫療用品的冷凍運輸網絡,此外還將使用聯邦快遞FedEx和優比速UPS。聯邦快遞已經在倉庫中配備了生產乾冰的設備,UPS應該很快就會採用類似做法。

今年較早時候,為因應疫情,Fedex和UPS承擔了艱鉅的任務,動員全球的運輸能力為醫療工作者空運數千噸防護裝備。儘管運輸COVID-19疫苗的任務看起來很相似,但它具有額外的複雜性:在極冷的條件下移動易碎的疫苗小瓶,並且從出廠一直到運送到最終目的地,始終保持符合標準的低溫。

製藥公司開發疫苗之際,也開發冷藏儲存設備。(美聯社)
製藥公司開發疫苗之際,也開發冷藏儲存設備。(美聯社)

UPS正在肯塔基州路易維爾的物流樞紐建設一個冷凍庫,通過在倉庫內放置成排的立式消毒超低溫冰櫃,每個冰櫃可容納4萬8000瓶疫苗,這個冷凍庫將專門處理mRNA新冠病毒疫苗。UPS也在荷蘭建立類似的設施。與建立新的冷凍倉庫相比,這是一種成本較低的方法,從而可以更快地擴大運營規模。另外,以這種方式建造冷凍庫更實際。冰櫃是可移動的,員工不必穿笨重的防護服和裝備即可進入冷凍區域進行大容量存儲。

波音747 至少要8000架次

Fedex早在2009年即加強了其冷鏈基礎設施,以處理當時爆發的H1N1禽流感疫苗的運輸。除了擴大對冰櫃的投資外,Fedex還獲得了美國聯邦航空局(FAA)的批准,運輸醫療物資的飛機可攜帶更多乾冰。Fedex還把低溫冷凍機擴展到曼菲斯、印第安納波利斯和巴黎的FedEx中轉站,並在奧克蘭、達拉斯和洛杉磯的配備更多冷藏拖車,以處理需要極低溫冷藏條件的疫苗。

世界航空公司貿易協會國際航空運輸協會(IATA)估計,運輸COVID-19疫苗需要超過8000架次波音747巨無霸貨機,才能滿足全世界人口注射疫苗的需求;估計全世界需要從生產場所運送到管理點的疫苗約達80萬噸。除了飛機能量,空運藥品還涉有其他問題,最重要的是需要低溫存儲條件-100℉的環境。目前,還沒有任何物流鏈能夠保證在全球範圍內向各國患者配送疫苗。全球範圍內僅有少數機場擁有經過認證可處理藥品的承運人,其中包括邁阿密、布魯塞爾、約翰尼斯堡和法蘭克福。

注射新冠疫苗,可以激發人體的免疫機制,對抗病毒。(美聯社)
注射新冠疫苗,可以激發人體的免疫機制,對抗病毒。(美聯社)

傳統物流鏈的四個組成部分是:來料物流,製造/生產,產品物流和終點分配。來料物流處理生產疫苗所需的大量原材料和其他必需品,這些貨物通常通過空運或海運以貨盤運輸,並且通常起始地是中國或印度。COVID-19大流行的巨大影響,使世界各國政府不得不採取不尋常的行動和前瞻性思維,許多國家已經在測試和監管批准之前即投資了多種疫苗的生產,所以將來疫苗生產不是最大的問題,而易碎、需穩定溫度儲存的疫苗運送,才是最新的問題。

傳統物流 缺相關經驗

由於新冠疫苗是新開發的疫苗,因此貨運界缺乏處理與它們相關的問題的經驗。

其次,疫苗具有相對不穩定的分子,極有可能需要在超過-18℃(-.4℉)的冰凍溫度下保存。

第三,疫苗可能只能在注射到患者之前的幾個小時解凍。

當結合運輸和儲存疫苗的需要進行經過各國或各地政府審查時,這些問題變得更加明顯。

國際航空運輸協會(IATA)最近推出了一個在線平台,可以獨立地驗證信息,並且可以滿足服務提供商和基礎設施功能的運輸需求。這個平台可提供有關機場、航空公司、裝卸設施、托運人和卡車司機的最新信息。把考慮得到的安全性和風險分析數據,免費提供給所有服務提供商。

聯合國在丹麥哥本哈根的人道援助倉庫。(美聯社)
聯合國在丹麥哥本哈根的人道援助倉庫。(美聯社)

使用這個新平台,可以幫助供應鍊和物流合作包裝,追蹤和監控COVID-19疫苗。

將最好的製造、創新和設計,最佳的供應鏈網絡和基礎架構相結合,似乎可以提供最大的效率,以最快的速度成功加快涉及製造、運輸和交付的過程,為將錯誤減少到最小。影響藥物功效,耐用性和保質期的包裝問題必須進行測試,這包括可以內置到主要包裝和次要包裝中的智能追蹤系統。這種追蹤技術可以實時管理和記錄整個供應鏈中的活動,它可以識別當前的地理位置並確定產品所走的路線,並且可以使用此數據來確保沒有未經授權的干預或移動。此外,可以在貨物上安裝特殊的溫度監視設備,以監視和追蹤疫苗的運送進程。

冷鏈物流 海空運大挑戰

大多數藥品在標準冷藏條件下存儲和運輸,並通過冷藏容器在全球範圍內分發配送。儘管空運貨物承運人在處理冷藏貨物方面經驗豐富,但他們很少有適當的設施和設備來處理需要冷凍流動的藥品。

運送速度較慢的海運,利用冷藏貨櫃來處理需要冷凍條件的貨物,為了將貨物保持在所需的極低溫度下,使用了大量乾冰,樣這增加了運輸的重量。

印度孟買最大的物流公司的冷藏倉庫。(美聯社)
印度孟買最大的物流公司的冷藏倉庫。(美聯社)

世界上僅有極少機場能夠保證維持至少-18℃的冷凍運送鏈條件,使大規模空運疫苗增加了難度。

疫苗通常必須保持在2到8℃(35.6至46.4℉)的溫度範圍內,這是從生產到給藥到患者的標準冷藏範圍。所以運送每種需要冷藏的疫苗,運送業都必須擁有有效的冷鏈物流。

Moderna和Pfizer的這兩種疫苗要求從生產到最終目的地都保持在極低的溫度下,以確保質量和功效。輝瑞疫苗的平均溫度必須保持在-103℉,他們將需要可以承受這些溫度條件的專用玻璃瓶;而玻璃通常在極低的溫度下容易破裂。專用玻璃瓶的製造商與聯邦政府目前正在研擬生產用於超冷條件的疫苗瓶。

這意味著疫苗必須從製造地點到到達最終目的地,一路上都保持在低溫下,至少連續-18℃。如果不將mRNA疫苗保持在深度冷凍條件下,則解凍後的遺傳物質會分解。將疫苗從飛機上轉移到相對溫度較高的停機坪上,再通過卡車通過海關清關,同時裝載和卸載,每種運輸方式都非常棘手,並且需要溫度監控技術。因為運送過程溫度的波動,會降低疫苗的質量,除導致昂貴的浪費,更影響抗疫救人的進度。

保安在印度孟買冷藏倉庫外面站崗警戒。(美聯社)
保安在印度孟買冷藏倉庫外面站崗警戒。(美聯社)

乾冰是將貨物保持在-18℃以下的有用工具,但它並不能解決所有物流問題,要有足夠乾冰,本身就是一個挑戰。在美國,要供應這麼龐大的乾冰,事實上有困難。需要醫用級的超冷櫃來正確存儲疫苗,又是一項難題,適當解凍之後,轉運到普通藥房、醫生辦公室或社區注射地點,解凍及運輸又要傷腦筋。

川普政府目前尚未與醫院協會或醫療供應鏈專家就採購所需的醫用級冷凍設備的戰略或國家計畫進行合作,正如大流行初期所發生的那樣,聯邦政府將這項關鍵任務委託給了64個疫苗轄區。今年9月23日,衛生與公共服務部(HHS)宣布,將對現有的64個疫苗轄區撥款2億元,利用轄區的經驗和合作夥伴關係,來制定和執行COVID-19疫苗分配和管理計畫。

為了使各州和疫苗轄區負責確保所需的設備和用品的安全,川普政府可能會再次設定條件,以減緩COVID-19疫苗的分發而不是加快其分發;這涉及乾冰和醫用級極冷櫃,兩者都已經供不應求。

目前,各州試圖獲得乾冰和醫用級極冷櫃的供應,但未獲得足夠的聯邦支持。對乾冰和醫用級極冷櫃的需求可能會迫使各州、領地和主要城市進行不必要的競爭,從而推高價格;就像疫情初起,各州競逐個人防護設備和醫療物資那樣。

乾冰和極冷櫃 供不應求

根據最近的一份市場報告,美國祇有五家生產乾冰的主要公司。由於膳食工具包的交付量增加,2020年乾冰需求激增。製作乾冰需要乙醇,其生產隨著汽油的需求而起伏不定。由於今年早些時候實行的封城令,駕駛汽車的人減少,汽油需求急劇下降。乙醇生產也急劇下降,隨之而來的是製造乾冰所需的二氧化碳供應。儘管輝瑞將為其自己的生產和分銷設施生產乾冰,但仍由各州、主要城市和地區來確保自己有足夠的疫苗供應。

印度孟買最大的物流公司的冷藏倉庫。(美聯社)
印度孟買最大的物流公司的冷藏倉庫。(美聯社)

全國醫用級極冷櫃的供應商不到10個,每個極冷櫃的製造費時,成本不菲,許多州在採購前都尋求聯邦政府的指引。若全美國每人需要儲存兩劑疫苗,那麼需要在極低溫條件下儲存6.6億劑疫苗,儘管不是同時儲存,數量依然龐大。輝瑞公司設計了一種特殊的冷卻器,大小與隨身行李箱大小相同。每個冷藏箱都可以將未開封的疫苗保存10天,這是FDA要求疫苗能夠穩定存放的時間。

一旦打開,疫苗可以在36至46℉下保存5天。補充有乾冰的輝瑞冷卻器最多可保存15天,但每五天只能打開一次,最長不超過一分鐘。 在美國從未使用乾冰儲存疫苗,這又是一項引人擔優的問題。

由於必須維持輝瑞疫苗的極低溫度,因此不太可能在醫生辦公室進行管理,因為該設施可能無法使用適當的冰櫃。除非新疫苗對溫度的要求沒有那麼嚴格,否則屆時很可能著將在大型管理場所(如醫院)進行COVID-19疫苗的管理。

最後一哩 成本恐最高

在電子商務領域,物流鏈的最後一哩路最具挑戰性且成本最高。 在疫苗物流鏈上,將疫苗從倉庫中轉移到管理點,同樣是一個障礙。

首先,美國冷庫的平均出租率為85%,所餘容量不多。其次,並非所有的冷庫都具有極低溫儲存能力。第三,藥品分銷鏈很少運輸冷凍產品,尤其極低溫環境。

運輸過程中使用的乾冰未經測試,專家擔心這樣做會降低疫苗質量。在將疫苗運送到農村地區或發展中國家時,這可能尤其成問題。涉及運送過程的人員需經培訓,以確保整個供應鏈物流中的工作人員正確處理、存儲和運輸疫苗到最終目的地,而不會對疫苗造成損壞。

對抗新冠疫情,各國加速開發疫苗。(美聯社)
對抗新冠疫情,各國加速開發疫苗。(美聯社)

目前,輝瑞及莫德納的疫苗處於臨床研究最後階段,美國食品暨藥品管理局(FDA)尚未批准,雖然莫德納疫苗對低溫的要求比輝瑞要寬鬆一些,但仍需要低溫存儲,並且必須嚴格遵守冷凍庫的冷鏈條件。如果輝瑞和/或莫德納疫苗獲得批准,但解決疫苗的存儲及運送問題,物流業已經展開另一場與時間的競賽。

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