Công nghệ Khử trùng và Tiệt trùng Sử dụng Hơi Hydrogen Peroxide (VHP)

Với việc triển khai và thực hiện các tiêu chuẩn mới của GMP, các yêu cầu liên quan đến việc sản xuất thuốc vô trùng cũng được nâng cao. Tiệt trùng đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất sản phẩm vô trùng. Để đảm bảo chất lượng cao của sản phẩm, việc lựa chọn phương pháp tiệt trùng thích hợp là rất quan trọng.

Nguyên tắc khử trùng bằng Hydrogen Peroxide

Hydrogen Peroxide (H2O2) hoạt động như một chất diệt khuẩn bằng cách oxi hóa khử, đặc biệt là với các vi khuẩn kỵ khí. Nguyên lý hoạt động của Hydrogen Peroxide là thông qua việc giải phóng các nhóm hydroxyl có hoạt tính cao thông qua các phản ứng hóa học phức tạp. Các nhóm hydroxyl này tấn công các thành phần của tế bào vi khuẩn, bao gồm hư hỏng màng tế bào, lipid, protein và DNA.

Quy trình khử trùng bằng hơi Hydrogen Peroxide

1. Chuẩn bị điều hòa: Mất khoảng 5-10 phút để máy tạo hơi Hydrogen Peroxide ổn định ở nhiệt độ khoảng 120°C đến 130°C.
2. Nạp khí: Sử dụng dung dịch Hydrogen Peroxide 30%~35% w/w, bốc hơi ngay lập tức trong máy tạo hơi và sau đó được phun động lực vào khu vực cần tiệt trùng. Sử dụng vòi phun để tăng tốc độ dòng hơi gần 30,48m/s và đảm bảo phân bố đồng đều.
3. Giữ thời gian lưu: Hơi Hydrogen Peroxide được giữ trong khu vực cần tiệt trùng trong một khoảng thời gian nhất định để đảm bảo tiêu diệt vi khuẩn hoàn toàn và tạo điều kiện cho tiếp xúc đầy đủ.
4. Thông gió sục khí: Sử dụng hệ thống thông gió của cơ sở để loại bỏ hơi từ khu vực cần tiệt trùng, hoặc sử dụng bộ thông gió để nhanh chóng xúc tác phân hủy hơi thành nước và oxy. Nếu 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 hữu ích.

Ứng dụng của Hydrogen Peroxide (H2O2) dưới dạng hơi

Kể từ khi khái niệm tiệt trùng VHP được đưa ra, công nghệ này đã tiến bộ từ việc tập trung vào các hệ thống kín nhỏ như isolator, cabin chuyển giao, và nhiều hơn nữa, đến việc tiếp cận không gian lớn hơn như phòng, dãy phòng và thậm chí là toàn bộ tòa nhà.

Tuy nhiên, với việc mở rộng phạm vi tiệt trùng, cũng đi kèm với những thách thức riêng, yêu cầu thiết kế hệ thống riêng biệt cho việc tiệt trùng VHP và quan trọng hơn là đảm bảo an toàn và sức khỏe. VHP đã được áp dụng rộng rãi trong máy đông khô, isolator, phòng, RABS, dây chuyền chiết rót và các cấu hình sản xuất khác.

Ứng dụng của máy đông khô

Hiện nay, phương pháp tiệt trùng phổ biến nhất cho máy đông khô là sử dụng hơi nước. Quy trình này thường bao gồm việc 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 đối với các công ty dược phẩm, nhưng nó mang lại một số hạn chế đáng kể:

• Tăng chi phí và phức tạp hóa: Tiệt trùng bằng hơi nước đòi hỏi máy đông khô phải chịu được áp suất cao, dẫn đến tăng chi phí và phức tạp hóa quy trình.
• Thời gian chu kỳ dài: Quá trình này thường mất thời gian lâu hơn so với 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.

Vì những hạn chế này, việc sử dụng hơi Hydrogen Peroxide (H2O2) đã trở thành một giải pháp thay thế khả thi, với các ưu điểm sau:

• Hiệu quả tương đương: H2O2 đạt được tỷ lệ tiêu diệt vi sinh vật tương đương với tiệt trùng bằng hơi nước.
• 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.
• 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.

Khử trùng trong không gian lớn

Ban đầu, việc áp dụng VHP tập trung vào việc kiểm soát nồng độ trong quá trình tiệt trùng. Tuy nhiên, việc loại bỏ hạn chế về điều kiện môi trường cũng là điều quan trọng khi tiệt trùng các không gian lớn, như đã chứng minh trong nghiên cứu tiếp theo.

Xem thêm: Buồng khử trùng VHP

Xác nhận hoạt động khử trùng bằng VHP - Hydrogen Peroxide hóa hơi

Việc xác định và chứng minh hiệu quả của quá trình khử trùng và tiệt trùng bằng H2O2

Việc xác định và chứng minh này là vô cùng quan trọng. Bất kể phạm vi ứng dụng, việc áp dụng công nghệ hóa hơi hydrogen peroxide đòi hỏi sự xem xét kỹ lưỡng các yếu tố đặc thù của môi trường như kích thước, cấu trúc, và điều kiện môi trường.

Những yếu tố này sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của toàn bộ quá trình khử trùng và có thể giúp xác định một bộ tham số cụ thể để đảm bảo việc khử trùng thành công. Mặc dù phân tích lý thuyết có thể dẫn đến các tham số khởi đầu hợp lý, nhưng chúng cần được xác định trong điều kiện thực tế thông qua một quá trình phát triển lặp lại.

Khi bộ tham số này được hoàn thiện - và được xác nhận - trong phạm vi an toàn, một chu trình xác minh hiệu suất sẽ được thực hiện dẫn đến việc xác minh cuối cùng.

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

Vấn đề về phân bố đồng đều đôi khi gặp phải là một thách thức, vì không thể đạt được sự phân bố đồng đều thực sự, giống như việc khử trùng bằng formaldehyde, nơi không ai biết liệu formaldehyde có được phân bố đồng đều hay không. Nó thường được coi là điểm yếu nhất để sử dụng BI (biological indicators) cho thử thách sinh học. Tương tự như việc thử nghiệm vi khuẩn hoặc hạt lơ lửng, nên xem xét thực hiện thử nghiệm tại các vị trí phù hợp.

Xác minh hiệu lực tiệt trùng

Thử nghiệm thách thức vi sinh vật trong việc sử 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 trong autoclave. Chứng cứ cho quy trình và hiệu quả đang được thách thức. Hệ thống kiểm soát tiên tiến được tích hợp trong máy tạo hơi hydrogen peroxide khác biệt với các loại không chắc chắn khác trong việc sử dụng formaldehyde.

Một quy trình 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 tự động hóa kiểm soát quá trình sản xuất 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.
• Yêu cầu hệ thống thông gió và xử lý khí thải chuyên dụng.
• Yêu cầu 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.