Công nghệ Khử trùng và Tiệt trùng Bằng Hơi Hydrogen Peroxide VHP

Với việc triển khai và áp dụng phiên bản mới của GMP, các yêu cầu tương ứng đối với việc sản xuất thuốc vô trùng cũng được nâng cao. Tiệt trùng luôn là khâu quan trọng của các sản phẩm vô trùng. Để nâng cao chất lượng sản phẩm, việc lựa chọn phương pháp tiệt trùng phù hợp là vô cùng quan trọng.

Nguyên lý khử trùng bằng Hydrogen Peroxide

Hydrogen Peroxide - H2O2 có tác dụng diệt khuẩn do tác dụng oxy hóa khử, đặc biệt đối với các vi khuẩn kỵ khí. Nguyên lý hoạt động của Hydrogen Peroxide là giải phóng các nhóm hydroxyl hoạt động cao thông qua các phản ứng hóa học phức tạp, được sử dụng để tấn công các thành phần của tế bào, bao gồm hư hỏng màng tế bào, lipid, protein và DNA.

Quá trình khử trùng bằng hơi Hydrogen Peroxide

(1) Chuẩn bị điều hòa: Mất khoảng 5-10 phút để ổn định máy tạo hơi Hydrogen Peroxide ở nhiệt độ khoảng 120°C đến 130°C.

(2) Nạp khí: sử dụng dung dịch Hydrogen Peroxide 30%~35% w/w sẵn có cấp dược phẩm, được bốc hơi tức thời (nháy) trong máy tạo hơi và sau đó được phun động lực vào khu vực mục tiêu. Vòi phun được sử dụng để tăng tốc độ dòng hơi gần 30,48 m/s trong khi quay ngang và dọc để đảm bảo phân bố đều.

(3) Giữ thời gian lưu: Hơi Hydrogen Peroxide được giữ trong khu vực mục tiêu trong một khoảng thời gian nhất định để đảm bảo tiêu diệt vi khuẩn hoàn toàn. Quá trình này cho phép khu vực mục tiêu được tiếp xúc đầy đủ và thêm với hơi Hydrogen Peroxide để đảm bảo kết quả thành công.

(4) Thông gió sục khí: Sử dụng hệ thống thông gió của cơ sở để loại bỏ hơi từ khu vực mục tiêu, hoặc sử dụng bộ thông gió để nhanh chóng xúc tác phân hủy hơi thành nước và oxy. Khi hệ thống thông gió của cơ sở không có van phù hợp hoặc không dễ kiểm soát, việc sử dụng hệ thống thông gió độc lập sẽ có ý nghĩa.

Ứng dụng của H2O2 (hơi Hydrogen Peroxide)

Kể từ khi ra đời khái niệm tiệt trùng VHP, công nghệ này đã phát triển từ việc tập trung vào các hệ thống kín nhỏ như isolator, cabin chuyển giao, v.v. đến các không gian lớn hơn như phòng, dãy phòng và thậm chí cả toàn bộ tòa nhà. Tuy nhiên, việc tăng khối lượng tiệt trùng cũng mang đến những thách thức với thiết lập độc đáo của nó, đòi hỏi thiết kế hệ thống tòa nhà riêng cho tiệt trùng VHP. Các vấn đề về xác thực, sức khỏe và an toàn sau đó đều cần được xem xét. VHP đã được sử dụng rộng rãi trong máy đông khô, isolator, phòng, RABS, dây chuyền chiết rót và trong các cấu hình vận hành/sản xuất khác nhau.

Ứng dụng của máy đông khô

Hiện nay, phương pháp khử trùng phổ biến nhất cho máy đông khô là sử dụng hơi nước. Quá trình này bao gồm tăng nhiệt độ và độ ẩm bên trong máy lên 121°C và 25PSI trong một khoảng thời gian và chu kỳ nhất định. Mặc dù phương pháp này không gây vấn đề gì cho các công ty dược phẩm, nó lại mang đến một số hạn chế đáng kể:

• Tăng chi phí và phức tạp hóa: Việc áp dụng tiệt trùng bằng hơi nước đòi hỏi máy đông khô phải chịu được áp suất cao, dẫn đến tăng chi phí thiết bị và lắp đặt. Ngoài ra, cần thêm các phụ kiện như máy phát hơi phụ và hệ thống đường ống thép không gỉ, làm phức tạp và tốn kém thêm quá trình sử dụng.
• Thời gian chu kỳ dài: Quá trình tiệt trùng bằng hơi nước thường mất thời gian lâu hơn các phương pháp khác.
• Không phù hợp với thiết kế tiêu chuẩn: Máy đông khô thường hoạt động trong điều kiện chân không cao và nhiệt độ thấp, không cần đến khả năng chịu áp suất cao. Do đó, việc cải tiến để chịu được áp suất cao cho tiệt trùng bằng hơi nước có thể không cần thiết và tốn kém.

Chính vì những hạn chế này, việc sử dụng hơi Hydrogen Peroxide (H2O2) đã trở thành một giải pháp thay thế khả thi. Ưu điểm của phương pháp này là:

• Hiệu quả tương đương: H2O2 đạt được tỷ lệ tiêu diệt vi sinh vật tương đương với tiệt trùng bằng hơi nước (6 log đối với vi sinh vật khó tiêu diệt).
• Chi phí thấp hơn: Không cần nâng cấp máy đông khô chịu áp suất cao, hệ thống H2O2 dễ dàng lắp đặt và vận hành hơn so với hệ thống hơi nước phức tạp.
• Thời gian chu kỳ ngắn hơn: Tiệt trùng bằng H2O2 có thể hoàn thành trong vòng 1 giờ, nhanh hơn đáng kể so với phương pháp truyền thống.
• An toàn: H2O2 không gây hại cho người và môi trường.
• Linh hoạt: Phương pháp này có thể xử lý nhiều loại vật liệu khác nhau trong máy đông khô.

Xem thêm: Buồng khử trùng VHP

Khử trùng trong không gian lớn

Ban đầu, khử trùng bằng hơi Hydrogen Peroxide tập trung vào việc kiểm soát nồng độ VHP trong suốt quá trình để không vượt quá điểm sương. Ví dụ, phương pháp được áp dụng là sử dụng xy lanh sấy để loại bỏ độ ẩm trong môi trường trước và trong chu kỳ. Phương pháp này phù hợp với việc điều chỉnh điều kiện môi trường của các thể tích nhỏ, nhưng có vấn đề ở các không gian hàng chục hoặc hàng trăm mét khối. Tất nhiên, nó giới hạn việc ứng dụng VHP trong các không gian lớn. Các nghiên cứu tiếp theo đã chứng minh rằng phương pháp này ít hiệu quả hơn trong việc tiêu diệt vi khuẩn so với khi không gian mục tiêu đạt đến điểm sương.

Người ta phát hiện ra rằng khi nồng độ của môi trường mục tiêu đạt đỉnh trong chu kỳ, một lớp vô hình sẽ hình thành trên bề mặt của tất cả các vật thể tiếp xúc. Mảng bám, dưới kính hiển vi, là một màng ngưng tụ dày khoảng 2 μm, tạo ra hiệu quả diệt khuẩn cao hơn. Khi phân tử hydrogen peroxide chạm vào bề mặt của vật thể, nó sẽ ngay lập tức oxy hóa và tạo thành các gốc tự do để tấn công vi sinh vật để đạt được mức độ khử trùng và tiệt trùng cao, và nó có hiệu quả rộng rãi đối với vi khuẩn, bào tử, nấm, nấm mốc và virus. Do đó, việc loại bỏ mọi hạn chế về điều kiện môi trường là điều cần thiết khi khử trùng thành công các không gian lớn, trong đó gần 99.100 m3 đã thành công.

Sau đó, lấy cảm hứng từ việc phun trực tiếp vào phòng tiệt trùng (nói chung vòi phun được đặt ở trung tâm phòng, và VHP được phun trực tiếp vào môi trường, tức là không cần đi qua bộ lọc), việc xử lý tiệt trùng của isolator cũng có một bước phát triển mới, Hơi hydrogen peroxide được phun trực tiếp vào khu vực làm việc, thay vì thông qua lọc hiệu suất cao của khí cấp và khí thải, kết hợp với việc loại bỏ các hạn chế về điều kiện môi trường, thời gian chu kỳ trong vòng 1 giờ là có thể và trong một số trường hợp cải thiện đáng kể luồng công việc.

Xác minh hoạt động khử trùng bằng VHP - Vaporized Hydrogen Peroxide

Xác minh hiệu quả khử trùng và tiệt trùng bằng H2O2

Việc xác nhận và xác nhận khử trùng thành công là rất quan trọng, bất kể phạm vi ứng dụng, việc sử dụng công nghệ hơi hydrogen peroxide yêu cầu xem xét các yếu tố cụ thể của môi trường như kích thước, cấu trúc và điều kiện môi trường. Những yếu tố này ảnh hưởng đến hiệu suất của toàn bộ chu kỳ khử trùng và có thể giúp xác định một tập hợp thông số cụ thể cho khử trùng thành công. Mặc dù phân tích lý thuyết có thể dẫn đến thông số bắt đầu hợp lý, nhưng nó phải được xác định một cách thực tế bằng cách chạy một quá trình phát triển lặp đi lặp lại.

Một khi tập hợp thông số này đã được hoàn thành - và được xác nhận - trong khuôn khổ an toàn, một chu kỳ xác minh hiệu suất sẽ được chạy dẫn đến chu kỳ xác minh cuối cùng.

Xác minh nồng độ và phân bố VHP trong quá trình tiệt trùng

Vấn đề phân bố đồng đều đôi khi là một vấn đề giả vì không thể đạt được phân bố đồng đều thực sự, giống như khử trùng bằng formaldehyde, không ai biết liệu formaldehyde có được phân bố đồng đều hay không. Nói chung được coi là điểm tồi tệ nhất để sử dụng BI cho thử thách sinh học. Giống như thử nghiệm vi khuẩn hoặc hạt lơ lửng, hãy xem xét thử nghiệm tại vị trí thích hợp.

Xác minh hiệu lực tiệt trùng

Thử nghiệm thách thức vi sinh vật về ứng dụng hydrogen peroxide sử dụng Geobacillus stearothermophilus, yêu cầu tỷ lệ tiêu diệt 6 log trong môi trường vận hành vô trùng. Vi sinh vật này cũng được công nhận rộng rãi là tác nhân khử trùng cho nồi hấp hơi autoclave. Bằng chứng về quy trình và hiệu quả đang bị thách thức. Hệ thống kiểm soát tiên tiến được tích hợp trong máy tạo hơi hydrogen peroxide khác với các loại không chắc chắn khác trong việc sử dụng formaldehyde. Một quy trình vòng phản hồi liên tục với khả năng hiển thị đầy đủ thông qua nhiều cảm biến, cũng bao gồm khả năng ngắt, sửa đổi hoặc hủy bỏ hoạt động nếu cần. Đồng thời, việc kiểm soát quá trình sản xuất được tự động hóa cao tuân thủ các yêu cầu của Chương 11 của CFR và đáp ứng các yêu cầu của quy trình sản xuất tốt hiện hành (GMP).

Việc xác minh hiệu lực tiệt trùng của VHP dựa trên các tiêu chí sau:

Tỷ lệ tiêu diệt 6 log đối với Geobacillus stearothermophilus, một vi sinh vật khó tiêu diệt.

• Tuân thủ các yêu cầu của Chương 11 của CFR và GMP.
• Kiểm soát quá trình sản xuất được tự động hóa cao.
• Các tiêu chí này đảm bảo rằng VHP là một phương pháp khử trùng và tiệt trùng hiệu quả và an toàn.

Ưu Điểm Và Nhược Điểm Của Công Nghệ Khử Trùng Bằng Hơi Hydrogen Peroxide -VHP

Ưu điểm của công nghệ VHP

• Hiệu quả khử trùng cao, đạt tỷ lệ tiêu diệt 6 log đối với các loại vi sinh vật khác nhau, bao gồm vi khuẩn, bào tử, nấm, nấm mốc và virus.
• Có thể khử trùng các không gian lớn, thậm chí lên đến 99.100 m3.
• Thời gian chu kỳ ngắn, có thể trong vòng 1 giờ.
• Không gây hại cho con người và môi trường.
• Có thể khử trùng các vật liệu khác nhau, bao gồm kim loại, nhựa, gỗ, v.v.

Nhược điểm của công nghệ VHP

• Chi phí đầu tư ban đầu cao.
• Cần có hệ thống thông gió và xử lý khí thải chuyên dụng.
• Cần được đào tạo và chứng nhận chuyên môn để vận hành và bảo trì.

Kết luận

Công nghệ VHP là một phương pháp khử trùng và tiệt trùng hiệu quả và an toàn, có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm dược phẩm, công nghệ sinh học, chăm sóc sức khỏe, thực phẩm và bảo vệ môi trường.

Xem thêm video: