Dekontaminacja aseptycznych izolatorów farmaceutycznych nadtlenkiem wodoru w postaci pary i aerozolu. Porównanie metod oraz korzyści dla przemysłu

Izolacja procesów aseptycznych w przemyśle farmaceutycznym

  Izolatory laboratoryjno-farmaceutyczne to komory izolacyjne z rękawicami, których zadaniem jest: ochrona operatora przed substancjami stanowiącymi wysokie ryzyko narażenia zawodowego (OEB 4-7) lub drobnoustrojami testowanymi/przetwarzanymi w jego wnętrzu, i/lub ochrona produktów wrażliwych na warunki zewnętrzne takie jak np. tlen, wilgoć lub zanieczyszczenia biologiczne. Stosowane są one zarówno w produkcji na szeroką skalę jak i w badaniach nad nowymi produktami.

  Izolatory aseptyczne zapewniają bezpieczeństwo mikrobiologiczne tzn. zabezpieczają przed zanieczyszczeniami w postaci bakterii czy wirusów. Aby skutecznie spełniać to zadanie, komory aseptyczne muszą posiadać możliwość dekontaminacji tj. redukcji czynników biologicznych wewnątrz komory.

Dekontaminacja aseptycznych izolatorów farmaceutycznych

  Pozostałe krople aerozolu, które nie odparowały całkowicie, działają jako dodatkowy środek biobójczy. Dzięki temu w dekontaminacji powierzchni w systemie AHP biorą udział zarówno nadtlenek wodoru w formie pary jak i cieczy, która cienką warstwą pokrywa odkażane powierzchnie, zapewniając dużą skuteczność procesu.

  Przebieg cyklu procesu dekontaminacji przy użyciu VHP i AHP jest bardzo zbliżony i można go podzielić na następujące etapy: (1) Test ciśnieniowy: sprawdzenie szczelności komory; (2) Osuszanie: obniżenie wilgotności w komorze; (3) Kondycjonowanie: dozowanie (pary lub aerozolu) nadtlenku wodoru. (4) Dekontaminacja: utrzymanie zadanego stężenia H2O2 przez określony czas; (5) Aeracja: usuwanie nadtlenku wodoru z komory, aż do poziomu jego bezpiecznego stężenie tj. poniżej 1 ppm.

Oczekiwania przemysłu farmaceutycznego w stosunku do izolatorów farmaceutycznych

  Aby produkcja w izolatorze przebiegała sprawnie, istotnym jest aby proces dekontaminacji oraz następującej po niej aeracji były nie tylko skuteczne ale i możliwie najszybsze. Zastosowanie AHP zamiast VHP jest jednym ze sposobów na przyspieszenie etapów kondycjonowania i dekontaminacji.

Główne różnice pomiędzy VHP i AHP w liczbach

Porównanie systemów dekontaminacji nadtlenkiem wodoru w fazie gazowej (VHP) i aerozolowanej (AHP) przeprowadzono na podstawie dwóch porównywalnych (pod względem wielkości i objętości) instalacji: Izolator 1 – VHP i Izolator 2 – AHP. Obie instalacje zostały przetestowane w stanie bez obciążenia tj. puste, w celu zapewnienia porównywalnych warunków w procesie.

 Tabela 1 porównuje parametry dwóch skutecznych cykli dekontaminacji przeprowadzonych przy użyciu VHP i AHP w Izolatorach 1 i 2 odpowiednio. Obie metody wykorzystywały 35% nadtlenek wodoru jako środek dekontaminacyjny. Zarodniki Geobacillus stearothermophilus ATCC 12980 wykorzystano jako wskaźniki biologiczne do oceny skuteczności/walidacji cyklu.

	VHP	AHP
Objętość komory [m3]	1	0.83
Wynik wskaźników biologicznych (BI)	Negatywny (brak wzrostu) dla 15 BI	Negatywny (brak wzrostu) dla 11 BI
Konsumpcja H2O2 aq na cykl [g]	67.5	10
Maksymalne stężenie H2O2 osiągnięte w komorze [ppm]	750	650
Całkowity czas cyklu* [min]	70	15

  Skuteczny cykl dekontaminacji parą (VHP) (negatywny wynik dla wszystkich zastosowanych BI) trwał 70 minut, natomiast skuteczna dekontaminacja aerozolem (AHP) trwała 15 minut. Dawka 67,5g /m3 roztworu nadtlenku wodoru była niezbędna do skutecznej dekontaminacji VHP, podczas gdy w przypadku dekontaminacji aerozolem wystarczyło zaledwie 12g /m3. Niższe dawki nadtlenku nie były skuteczne w degradacji sporów bakteryjnych. Na przykład, wprowadzenie 48g (VHP) środka dekontaminacyjnego spowodowało wzrost niektórych wskaźników biologicznych. Rysunek 2 porównuje zmiany stężenia nadtlenku wodoru w pustej komorze Izolatora 1: VHP (po lewej) i Izolatora 2: AHP (po prawej). Całkowita wprowadzona dawka roztworu H2O2: 48g /m3 (VHP) i 12g /m3 (AHP). Niebieskie strzałki wskazują przedział czasu, w którym BI pozostawały w kontakcie z H2O2 o stężeniu powyżej 100 ppm zdefiniowany jako czas kontaktu, który w tym przypadku wynosił 26 minut dla VHP i 7 minut dla AHP. Pomimo ponad 3-krotnie dłuższego czasu kontaktu środka dekontaminującego z powierzchniami w cyklu VHP (48 g/m3) w porównaniu z AHP (12 g/m3), pewna ilość wskaźników biologicznych przetrwała dając pozytywny wynik. Należy zatem założyć, że skuteczna dekontaminacja za pomocą H2O2 w formie aerozolu prawdopodobnie wynika z dwojakiego mechanizmu interakcji: 1. Oddziaływania z parą; 2. Bezpośredniej ekspozycji materiału biologicznego do cienkiej warstwy cieczy.

Dekontaminacja aerozolem nadtlenku wodoru – korzyści dla przemysłu

Największą zaletą dekontaminacji z zastosowaniem aerozolu (AHP) jest niewątpliwie jej wysoka skuteczność przy jednocześnie krótkim czasie dekontaminacji co stanowi ogromną przewagę metody nad klasyczną dekontaminacją parą.  Dodatkowo, zastosowanie aeracji katalitycznej w izolatorach  z AHP dodatkowo skraca czas aeracji co powoduje, że całkowity czas cyklu ulega znaczącemu skróceniu. Dozowanie nadtlenku w skondensowanej formie w miejscu docelowym tj. bezpośrednio w komorze izolatora, gdzie jest wykorzystywany bez strat, obok wysokiej skuteczności zapewnia także niskie zużycie środka biobójczego. Dodatkowo, generatory aerozolu są bardzo małe i energooszczędne jako, że nie wymagają podgrzewania cieczy. To pozwala na miniaturyzację systemu dozowania i zmniejsza koszty eksploatacji.