Lợi ích của tủ cách ly Isolator trong sản xuất vô trùng

Tủ cách ly isolator là một thiết bị đã có mặt trong ngành công nghiệp dược phẩm từ đầu những năm 1980 và trong ngành công nghiệp hạt nhân từ những năm 1950. Với nhu cầu xây dựng và chiết rót các sản phẩm vô trùng hiệu quả hơn, các ứng dụng của tủ cách ly vẫn và sẽ tiếp tục phát triển trong thời gian tới. Hãy cùng Việt Nam Cleanroom tìm hiểu nhưng thông tin và lợi ích của tủ cách ly isolator trong sản xuất vô trùng.

 

Mục đích của tủ cách ly isolator là gì?

Mục đích của các tủ cách ly là tạo ra một rào cản hoặc vỏ bọc kín khí xung quanh một thiết bị hoặc quy trình để tạo ra sự cách ly tuyệt đối giữa người vận hành và sản phẩm. Người vận hành có thể thực hiện các nhiệm vụ thông qua cổng găng tay.

Thiết bị isolator cung cấp một môi trường riêng biệt bên trong bằng cách sử dụng bộ lọc HEPA. Môi trường bên trong buồng cách ly có thể tạo ra áp suất dương hoặc âm, cùng với việc kiểm soát các yếu tố như độ ẩm, oxy. Isolator sử dụng luồng không khí một chiều, và có thể tách biệt giúp bảo vệ sản phẩm khỏi người vận hành trong quy trình vô trùng hoặc bảo vệ người vận hành khỏi sản phẩm khi xử lý hợp chất dược phẩm có hoạt tính độc tố cao (API độc tố cao).

Mục đích sử dụng ban đầu của tủ cách ly vô trùng là để kiểm tra độ tiệt trùng. Một điểm vượt trội của các tủ cách ly kiểm tra độ vô trùng là không cần phải được lắp đặt trong khu vực phòng đã được phân loại. Tuy nhiên phòng lắp đặt thiết bị cũng cần phải được kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm.

Ngoài ra các ứng dụng khác của tủ cách ly vô trùng bao gồm chuyển các thành phần nguyên liệu, kiểm độ vô trùng của các chất dạng bột, lò khử oxy hóa và tủ đông khô.

Nguyên tắc thiết kế của tủ cách ly isolator

Thiết bị cách ly vô trùng cần phải giữ vi sinh vật không tiếp xúc với môi trường và do đó cần phải hoạt động trong điều kiện không khí áp suất dương được cung cấp qua bộ lọc HEPA. Bộ cách ly cần phải được kiểm tra rò rỉ định kỳ để đảm bảo tính toàn vẹn của chúng và ngăn chất khử nhiễm thoát ra ngoài. Kiểm tra rò rỉ có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau bao gồm phân rã áp suất hoặc phát hiện hóa học.

Các luồng khí bên trong tủ cách ly isolator

Các bộ cách ly kiểm tra độ tiệt trùng đã sử dụng thành công luồng không khí không hướng hoặc turbulent đi qua các bộ lọc HEPA đầu vào và đầu ra trong hơn 20 năm qua. Luồng không khí một chiều (đôi khi được gọi là Laminar) đi qua các bộ lọc HEPA là cần thiết cho các hoạt động tạo hạt như chiết rót và đóng nắp hoặc để “sản xuất” các sản phẩm thuốc tiệt trùng.

Luồng khí Laminar trên các thiết bị tủ cách ly isolator

Vật liệu chế tạo của thiết bị tủ cách ly

Các thiết bị cách ly vô trùng có thể được chế tạo bằng cả vật liệu mềm và vật liệu cứng. Thiết bị cách ly tường linh hoạt sử dụng màng nhựa trong (thường là PVC) với nhiều độ dày khác nhau. Các bộ cách ly này có trọng lượng nhẹ hơn, khả năng quan sát tốt và dễ dàng lắp đặt. Các tác nhân khử nhiễm được hấp thụ vào vỏ bọc mềm, dẫn đến chu kỳ khử nhiễm kéo dài trong khi tác nhân “thoát ra” khỏi vỏ bọc trong quá trình sục khí. Ngoài ra, phải hết sức thận trọng khi sử dụng các dụng cụ sắc nhọn trong và xung quanh thiết bị cách ly, hoặc khi sử dụng các chất làm sạch, dung môi vì vỏ bọc mềm có thể bị ảnh hưởng đến chất lượng.

Thiết bị cách ly theo dạng tường cứng với vỏ bọc thường được làm từ thép không gỉ 316L, và kết hợp kính an toàn nhiều lớp để quan sát. Mặc dù những bộ cách ly này nặng hơn và mất nhiều thời gian lắp đặt hơn. Đổi lại, những thiết bị này bền hơn, không hấp thụ các chất khử nhiễm, dẫn đến chu kỳ khử nhiễm nhanh chóng, chống lại các tác nhân hóa học, và dễ kiểm tra rò rỉ hơn so với các bộ cách ly treo tường linh hoạt. Bộ cách ly tường cứng có thể được sử dụng cho bất kỳ hệ thống cách ly nào, đặc biệt là các hệ thống máy chiết rót.

Thao tác xử lý trên các thiết bị tủ Isolator

Thao tác xử lý bên trong bộ cách ly được thực hiện thông qua cổng găng tay hoặc nửa bộ quần áo. Đối với các ứng dụng vô trùng, cụm găng tay thường bao gồm hai phần là tay áo và găng tay được ngăn cách bởi một đầu nối cổ tay, cho phép thay đổi găng tay tại chỗ. Cổng găng tay có thể có hình tròn hoặc hình bầu dục và được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất. Một cổng đúc với nắp chèn có một ống bọc không có kẽ hở bên trong bộ cách ly và có thể làm sạch được.

Khả năng tiếp cận bên trong bộ cách ly bị hạn chế do độ dài của ống găng tay. Khi cần nhiều phạm vi hoặc phạm vi chuyển động hơn, người ta sử dụng một bộ quần áo nửa người. Điều này thường xảy ra với các dụng cụ cách ly kết nối với nồi hấp, tủ sấy và tủ đông khô, nhưng cũng được sử dụng trong thử nghiệm độ vô trùng. Nửa bộ quần áo sử dụng một hệ thống thông gió/lọc độc lập cung cấp không khí được lọc HEPA giữa hai lớp của bộ quần áo nửa người. Việc sử dụng các cổng găng tay hoặc nửa bộ quần áo cho phép người vận hành có thể ở trong hệ thống, nhưng bị loại bỏ "về mặt sinh học" khỏi nó.

Các bộ phận được tích hợp trên tủ Isolator

Hệ thống chuyển bao gồm: cửa bản lề, cửa sổ hatchback, khóa gió, hệ thống RTP và bảng tiện ích. Nhiều thiết bị cách ly bao gồm cửa sổ hatchback mở ra để đưa các vật phẩm lớn vào hoặc sắp xếp nhiều vật phẩm trước khi khử nhiễm. Khóa gió (Airlock) thường là những khoang nhỏ được gắn vào phần cuối của vỏ chính.

Airlock sử dụng các cặp cửa có bản lề đơn giản nằm giữa khóa gió và bộ cách ly chính, khóa gió và phòng. Những cánh cửa này có thể được khóa vào nhau để một cửa không thể mở được nếu cửa còn lại bị mở. Trước khi mở cửa khóa gió ra phòng bên ngoài, nó phải được khử nhiễm bằng chất diệt khuẩn.

Thông thường, dây điện cho cân, máy trộn, đĩa khuấy và các thiết bị khác có thể được đưa ra khỏi tủ cách ly thông qua một bảng điều khiển tiện ích. Tương tự như vậy, cần phải đưa chất lỏng, không khí hoặc các tiện ích quy trình khác vào bên trong bộ cách ly. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một bảng tiện ích được tích hợp trong thân của bộ cách ly có thể chứa các kết nối triclamp, phụ kiện vách ngăn, kết nối nhanh, ngàm ống, phụ kiện nén,...

Cổng kiểm định tri-clamp giúp cho quá trình kiểm định và quá trình tái kiểm định định kỳ. Có thể được dùng để làm cổng kết nối cho các cảm biến và thiết bị khác.

Hệ thống RTP (chuyển cửa kép) được sử dụng để đi vào bộ cách ly hoặc loại bỏ các vật phẩm khỏi bộ cách ly mà không phá vỡ “tính vô trùng” của bộ cách ly. Hệ thống RTP được làm từ hai phần thường được gọi là mặt bích alpha và mặt bích beta.

Mặt bích beta được xoay 60° theo chiều kim đồng hồ, gắn cả hai nửa cửa lại với nhau. Người vận hành sẽ mở các mặt bích kết hợp bên trong vỏ bọc thông qua các cổng găng tay hoặc nửa bộ. Các miếng đệm trên mặt bích làm kín hai nửa cửa với nhau và mặt bích beta với mặt bích alpha.

Hệ thống điều khiển trên các thiết bị tủ cách ly isolator

Một bộ cách ly đơn giản có thể được vận hành với một hệ thống điều khiển vòng duy nhất, việc tích hợp với máy phát điện khử nhiễm và các yêu cầu quy trình đặc biệt khác như kiểm soát độ ẩm và kiểm soát oxy làm cho hệ thống PLC trở thành lựa chọn tốt hơn. Hệ thống PLC cũng sẽ điều khiển hoạt động của quạt gió, hoạt động của van và cung cấp nhiều màn hình truy cập người dùng và các điểm báo động. Sử dụng PLC cho phép các chu trình khử nhiễm tự động có thể hoạt động qua đêm hoặc bất kỳ lúc nào, điều này sẽ giúp người vận hành để thực hiện các nhiệm vụ khác.

Màn hình cảm ứng màu Siemens được trang bị trên các thiết bị tủ cách ly cùa thương hiệu BLOCK

Quy trình khử nhiễm trên các thiết bị tủ cách ly isolator

Thiết bị cách ly ngày nay được khử nhiễm chủ yếu bằng hydrogen peroxide được phân phối dưới dạng khí hoặc hơi, ngưng tụ tùy thuộc vào loại máy phát tạo hơi hydrogen peroxide. Chlorine dioxide cũng được sử dụng, nhưng không phổ biến rộng rãi như H2O2. Máy tạo hơi có thể di động và thực hiện trên nhiều bộ cách ly, hoặc được tích hợp trong bộ cách ly. Thời gian chu kỳ khử nhiễm phụ thuộc vào khối lượng của bộ cách ly, vật liệu cấu tạo bộ cách ly. Để kiểm định chu kỳ khử nhiễm, nhiều chất chỉ thị sinh học thường được cấy với tối thiểu 106 bào tử Geobacillus stearothermophilus trên thép không gỉ, được đặt khắp bộ cách ly trong trường hợp xấu nhất.

Máy tạo hơi hydrogen peroxide của thương hiệu BLOCK có thể kết hợp sử dụng với các thiết bị tủ cách ly Isolator

Sự thông khí của vỏ bọc cũng cần được kiểm. Người dùng thường thêm 20–25% vào thời gian tiếp xúc đã được kiểm định để tính đến khả năng thay đổi của hệ thống. Người sử dụng phải ghi chép lại mức dư lượng chất tiệt trùng sẽ không ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình.

Ứng dụng của tủ tủ cách ly isolator

Việc sử dụng thiết bị cách ly vô trùng bao gồm kiểm tra độ vô trùng, bộ cách ly chuyển giao, thiết bị cách ly chiết rót và bộ cách ly kiểm soát/xử lý các chất dạng bột. Tủ cách ly kiểm tra độ tiệt trùng được sử dụng để loại bỏ dương tính giả trong quá trình thử nghiệm.

Tủ cách ly trung chuyển được sử dụng để chuyển các thành phần hoặc sản phẩm từ bộ cách ly này sang bộ cách ly khác. Điều này đạt được bằng cách sử dụng hệ thống RTP. Bộ cách ly trung chuyển có tính di động và thường có các giá để lưu trữ vật liệu. Thường thì vật liệu được đưa vào bộ cách ly trung chuyển và sau đó được khử nhiễm trước khi chuyển giao.

Bộ lọc HEPA hiệu quả cao loại bỏ các tạp chất siêu mịn khỏi không khí ở đầu vào và đầu ra.

Các thiết bị tủ cách ly dùng để chiết rót được trang bị nhiều gói tùy chọn hoặc thiết kế theo yêu cầu và hoạt động với các hệ thống chiết rót hàng loạt hoặc liên tục. Thiết bị cần có dòng chảy không khí một chiều qua bộ lọc HEPA với hệ thống quá áp suất dương. Đối với chất lỏng mạnh hoặc dược phẩm phóng xạ vô trùng, một hệ thống phá vỡ áp suất âm thường được sử dụng.

Chi phí cho thiết bị tủ cách ly isolator là bao nhiêu?

Mặc dù việc mua một hệ thống tủ cách ly ban đầu là một khoản chi phí lớn, nhưng chi phí hoạt động của một bộ tủ cách ly thường sẽ thấp hơn đáng kể so với phòng sạch. Các lĩnh vực mà thiết bị cách ly tiết kiệm tiền so với công nghệ phòng sạch bao gồm:

Không có yêu cầu về đồ bảo hộ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí áo choàng.

• Hệ thống HVAC nhỏ hơn giúp tiết kiệm chi phí tiện ích.
• Ít lọc hơn giúp tiết kiệm chi phí thay bộ lọc.
• Khối lượng nhỏ giúp thời gian khử nhiễm ngắn hơn, tiết kiệm chi phí lao động.
• Loại bỏ kết quả dương tính giả mà không có chi phí điều tra.

Yêu cầu kiểm định thiết bị tủ cách ly Isolator

Kiểm định của một thiết bị tủ cách ly vô trùng bao gồm Chứng nhận lắp đặt (IQ), Thẩm định hoạt động (OQ) của bộ cách ly và Thẩm định hiệu suất (PQ) của hệ thống bao gồm máy phát khử nhiễm. Kiểm tra IQ điển hình bao gồm lắp đặt thiết bị, độ chính xác của cấu trúc vật liệu, tình trạng hiệu chuẩn của thiết bị, kết nối tiện ích, chứng chỉ bộ lọc và phần mềm máy tính.

Kiểm tra SAT và kiểm định IQ, OQ, PQ được thực hiện bởi nhân viên của BLOCK

Kiểm tra OQ điển hình bao gồm xác minh rằng các điểm đặt và cảnh báo tuân thủ các thông số kỹ thuật chức năng và xác minh kiểm tra rò rỉ bộ cách ly.

Kiểm tra PQ điển hình bao gồm Nghiên cứu xác định giá trị BI, Nghiên cứu phát triển chu trình / PQ, Nghiên cứu xâm nhập vô trùng và Nghiên cứu ảnh hưởng của dư lượng — Thách thức tổng thể của hệ thống.

KẾT LUẬN

Có nhiều lợi ích khi sử dụng công nghệ cách ly để xử lý vô trùng. Việc tách người vận hành khỏi quá trình hoặc sản phẩm dẫn đến chất lượng sản phẩm cao hơn và an toàn cho người vận hành. Các tác nhân diệt khuẩn được đưa vào thiết bị cách ly như một phần của hệ thống đã được thẩm định cung cấp sự đảm bảo tiệt trùng cao hơn nhiều so với trong phòng sạch, nơi thường được khử trùng thủ công.

Dữ liệu đã được lấy từ năm 1998 về việc sử dụng tủ cách ly để chiết rót vô trùng. Có thể thấy sự tăng trưởng ổn định đối với việc sử dụng bộ cách ly máy chiết rót trên toàn thế giới. Với nhu cầu làm việc và chiết rót các sản phẩm vô trùng hiệu quả hơn, việc sử dụng tủ cách ly isolator sẽ tiếp tục phát triển. Tương lai có thể bao gồm các hệ thống tự động hoặc rô bốt để thực hiện kiểm tra độ tiệt trùng hoặc xử lý các sản phẩm cực mạnh hoặc phóng xạ để loại bỏ sự tương tác của người vận hành thông qua găng tay.