Ưu điểm của việc sử dụng tủ cách ly Isolator trong sản xuất vô trùng

Với nhu cầu ngày càng cao về xây dựng và chiết rót các sản phẩm vô trùng một cách hiệu quả hơn, vai trò và ứng dụng của tủ cách ly vẫn đang và sẽ tiếp tục phát triển trong thời gian tới.

Hãy cùng chúng tôi khám phá thông tin và ưu điểm của tủ cách ly isolator trong quá trình sản xuất vô trùng.

Mục đích của tủ Isolator

Mục đích của tủ cách ly isolator là tạo ra một rào cản hoặc vỏ bọc kín khí xung quanh một thiết bị hoặc quy trình để đảm bảo sự cách ly hoàn toàn 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 và lượng oxy. Isolator sử dụng luồng không khí một chiều và có khả năng 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 các 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 nổi bật 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

Nguyên tắc thiết kế của tủ cách ly isolator đòi hỏi thiết bị phải giữ vi sinh vật không tiếp xúc với môi trường bên ngoài và do đó cần hoạt động trong điều kiện không khí áp suất dương được cung cấp qua bộ lọc HEPA. Bộ cách ly cần được kiểm tra rò rỉ định kỳ để đảm bảo tính toàn vẹn của chúng và ngăn chất khử nhiễm thoát ra ngoài. Quá trình kiểm tra rò rỉ có thể 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

Trong hơn 20 năm qua, các bộ cách ly kiểm tra độ tiệt trùng đã sử dụng thành công các luồng không khí không hướng hoặc hỗn loạn đi qua các bộ lọc HEPA đầu vào và đầu ra. Luồng không khí một chiều, đôi khi được gọi là Laminar, 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.

Vật liệu chế tạo của thiết bị tủ cách ly

Vật liệu chế tạo của các thiết bị tủ cách ly có thể bao gồm cả vật liệu mềm và vật liệu cứng. Các thiết bị cách ly tường linh hoạt thường sử dụng màng nhựa (thường là PVC) với độ dày khác nhau. Những thiết bị này có trọng lượng nhẹ, khả năng quan sát tốt và dễ dàng lắp đặt.

Các tác nhân khử nhiễm thường được hấp thụ vào vỏ bọc mềm, tạo ra chu kỳ khử nhiễm kéo dài trong khi các tác nhân "thoát ra" khỏi vỏ bọc trong quá trình sục khí. Tuy nhiên, cần phải cẩn thận khi sử dụng các dụng cụ sắc nhọn gần thiết bị cách ly hoặc khi sử dụng các chất làm sạch và dung môi, vì vỏ bọc mềm có thể bị ảnh hưởng đến chất lượng.

Các thiết bị cách ly dạng tường cứng thường được làm từ thép không gỉ loại 316L, và được kết hợp với kính an toàn nhiều lớp để quan sát. Mặc dù những thiết bị này nặng hơn và mất nhiều thời gian để lắp đặt, nhưng chúng có độ bền cao hơn, không hấp thụ các chất khử nhiễm, dẫn đến chu kỳ khử nhiễm nhanh chóng hơn và chống lại các tác nhân hóa học.

Bên cạnh đó, chúng dễ dàng kiểm tra rò rỉ hơn so với các thiết bị tường linh hoạt. Thiết bị cách ly dạng tường cứng có thể được sử dụng cho mọi loại hệ thống cách ly, đặc biệt là trong các hệ thống máy chiết rót.

Thao tác xử lý trên các thiết bị tủ Isolator

Thao tác xử lý bên trong tủ cách ly được thực hiện thông qua cổng găng tay hoặc bộ quần áo nửa người. Đối với các ứng dụng vô trùng, cụm găng tay thường bao gồm hai phần: 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 tủ cách ly và có khả năng làm sạch.

Tuy nhiên, khả năng tiếp cận bên trong tủ 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. Bộ quần áo nửa người sử dụng một hệ thống thông gió/lọc độc lập cung cấp không khí được lọc HEPA giữa hai lớp của bộ quần áo. Việc sử dụng cổng găng tay hoặc bộ quần áo nửa người cho phép người vận hành có thể ở trong hệ thống, nhưng vẫn được "loại bỏ" khỏi môi trường "mặt sinh học" của nó.

Các thành phần được tích hợp trên tủ Isolator

Các thành phần tích hợp trên tủ cách ly bao gồm: cửa bản lề, cửa sổ hatchback, khóa gió, hệ thống RTP và bảng điều khiển tiện ích. Trong nhiều trường hợp, các thiết bị cách ly có cửa sổ hatchback được thiết kế để mở ra để chứa các vật phẩm lớn hoặc sắp xếp nhiều vật phẩm trước khi tiến hành quá trình khử trùng. Khóa gió (Airlock) thường là các khoang nhỏ được gắn vào phần cuối của vỏ chính.

Airlock sử dụng các cặp cửa với bản lề đơn giản nằm giữa khóa gió và phần cách ly chính, khóa gió và phòng. Các cánh cửa này có thể được khóa lại với nhau để một cửa không thể mở ra nếu cửa còn lại đang mở. Trước khi mở cửa khóa gió ra phòng bên ngoài, nó phải được tiến hành khử trùng bằng chất diệt khuẩn.

Thường thì, 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, việc đưa chất lỏng, không khí hoặc các thiết bị quy trình khác vào bên trong tủ cách ly cũng được thực hiện thông qua một bảng điều khiển tiện ích được tích hợp trong thân của tủ cách ly, có thể chứa các kết nối tri clamp, phụ kiện vách ngăn, kết nối nhanh, ngàm ống, phụ kiện nén, và các thành phần khác.

Cổng kiểm định tri-clamp hỗ trợ cho việc kiểm định và tái kiểm định định kỳ. Nó cũng có thể được sử dụng để kết nối cảm biến và thiết bị khác.

Hệ thống RTP (chuyển cửa kép) được sử dụng để đi vào bên trong hoặc rút ra các vật phẩm từ tủ cách ly mà không làm mất "tính vô trùng" của tủ. Hệ thống RTP thường được làm từ hai phần được gọi là mặt bích alpha và mặt bích beta. Mặt bích beta được xoay 60° theo chiều kim đồng hồ và gắn cả hai nửa cửa với nhau. Người vận hành mở các mặt bích kết hợp bên trong vỏ bọc thông qua cổng găng tay hoặc nửa bộ. Các miếng đệm trên mặt bích tạo ra một kín nước giữa hai nửa cửa và mặt bích beta với mặt bích alpha.

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

Hệ thống điều khiển trên các thiết bị tủ cách ly isolator có thể được cấu hình đơn giản với một hệ thống điều khiển vòng duy nhất, nhưng tích hợp với máy phát điện khử trùng và các yêu cầu quy trình đặc biệt khác như kiểm soát độ ẩm và oxy làm cho hệ thống PLC trở thành lựa chọn ưu tiên. Hệ thống PLC sẽ điều khiển hoạt động của quạt gió, các van và cung cấp nhiều màn hình cảm ứng truy cập người dùng và các điểm báo động. Sử dụng PLC cho phép tự động hóa các chu trình khử trùng có thể diễn ra qua đêm hoặc bất kỳ lúc nào, giúp giảm thời gian người vận hành phải dành cho các nhiệm vụ khác.

Màn hình cảm ứng màu của Siemens được tích hợp trên các thiết bị tủ cách ly của thương hiệu BLOCK.

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

Quy trình khử trùng trên các thiết bị tủ cách ly isolator hiện nay thường sử dụng hydrogen peroxide được phân phối dưới dạng khí hoặc hơi, hoặc có thể là chlorine dioxide, nhưng loại này không phổ biến như H2O2. Máy phát tạo hơi hydrogen peroxide có thể di động và được áp dụng trên nhiều bộ cách ly hoặc tích hợp sẵn trong chính bộ cách ly. Thời gian chu kỳ khử trùng phụ thuộc vào khối lượng và vật liệu của bộ cách ly. Để kiểm tra hiệu quả của quy trình khử trùng, nhiều chất chỉ thị sinh học thường được cấy với số lượng tối thiểu là 10^6 bào tử của vi khuẩn Geobacillus stearothermophilus trên bề mặt thép không gỉ, được đặt khắp bộ cách ly để đánh giá kịp thời nhất.

Máy phát hơi hydrogen peroxide từ BLOCK có khả năng tích hợp với các thiết bị tủ cách ly Isolator. Đồng thời, sự thông khí của vỏ bọc cũng cần được kiểm tra. Thông thường, người sử dụng sẽ tăng thêm khoảng 20–25% vào thời gian tiếp xúc đã được kiểm định để tính đến sự biến đổi có thể xảy ra trong hệ thống. Đồng thời, người vận hành cần ghi chép và theo dõi mức dư lượng chất tiệt trùng để đảm bảo không gây ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình khử trùng.

Ứng dụng của tủ tủ cách ly isolator

Các ứng dụng của tủ cách ly isolator bao gồm kiểm tra độ vô trùng, chuyển giao giữa các khu vực cách ly, chiết rót và 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 chuyển giao được sử dụng để vận chuyển thành phần hoặc sản phẩm từ một khu vực cách ly sang một khu vực khác, thường thông qua hệ thống RTP.

Bộ lọc HEPA hiệu quả loại bỏ các tạp chất siêu mịn khỏi không khí ở cả đầu vào và đầu ra của tủ cách ly.

Các thiết bị tủ cách ly được sử dụng để thực hiện quy trình chiết rót, có thể được tùy chỉnh hoặc thiết kế theo yêu cầu cụ thể của khách hàng. Chúng hoạt động với hệ thống chiết rót hàng loạt hoặc liên tục, với luồng không khí một chiều đi qua bộ lọc HEPA và thường có hệ thống quá áp suất dương. Đối với các loại chất lỏng mạnh hoặc dược phẩm phóng xạ, thường sử dụng hệ thống phá vỡ áp suất âm.

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

Mặc dù việc mua một bộ tủ cách ly ban đầu có thể tạo ra một khoản chi phí lớn, nhưng chi phí vận hành thường thấp hơn đáng kể so với phòng sạch. Các lý do khiến thiết bị cách ly tiết kiệm tiền so với công nghệ phòng sạch bao gồm:

• Không cần đầu tư vào đồ bảo hộ, giảm thời gian và chi phí cho áo choàng.
• Hệ thống HVAC nhỏ hơn giúp giảm chi phí tiện ích.
• Số lượng lọc ít hơn giúp giảm chi phí thay thế bộ lọc.
• Khối lượng nhỏ giúp rút ngắn thời gian khử nhiễm, giảm chi phí lao động.
• Loại bỏ kết quả dương tính giả mà không cần chi phí cho điều tra.

Yêu cầu kiểm định cho một thiết bị tủ cách ly Isolator

• Chứng nhận lắp đặt (IQ): Xác minh việc lắp đặt thiết bị, kiểm tra độ chính xác của cấu trúc vật liệu, tình trạng hiệu chuẩn của thiết bị, kết nối tiện ích, chứng nhận bộ lọc và phần mềm máy tính.
• Thẩm định hoạt động (OQ): Xác minh các điểm đặt và cảnh báo tuân thủ các thông số kỹ thuật chức năng và kiểm tra rò rỉ của bộ cách ly.
• Thẩm định hiệu suất (PQ): Bao gồm nghiên cứu xác định giá trị BI (biological indicator), nghiên cứu phát triển chu trình/PQ, nghiên cứu xâm nhập vi sinh và nghiên cứu ảnh hưởng của dư lượng - thách thức tổng thể của hệ thống.

Kiểm tra SAT và kiểm định IQ, OQ, PQ thường được thực hiện bởi nhân viên chuyên nghiệp từ nhà sản xuất thiết bị.

Kết luận

Sử dụng công nghệ cách ly để xử lý vô trùng mang lại nhiều lợi ích. Việc tách người vận hành ra khỏi quá trình hoặc sản phẩm đảm bảo chất lượng sản phẩm cao hơn và an toàn hơn cho người vận hành. Các tác nhân diệt khuẩn được tích hợp vào thiết bị cách ly như một phần của hệ thống đã được chứng nhận, đem lại sự đảm bảo về độ tiệt trùng cao hơn so với việc sử dụng phòng sạch, nơi thường yêu cầu khử trùng thủ công.

Dữ liệu thu thập từ năm 1998 về việc sử dụng tủ cách ly cho quá trình chiết rót vô trùng cho thấy sự tăng trưởng ổn định trên toàn thế giới. Với nhu cầu ngày càng cao về hiệu quả làm việc và chiết rót các sản phẩm vô trùng, việc sử dụng tủ cách ly isolator sẽ tiếp tục phát triển. Tương lai có thể mang lại các hệ thống tự động hoặc robot để thực hiện kiểm tra độ tiệt trùng hoặc xử lý các sản phẩm mạnh mẽ hoặc phóng xạ để loại bỏ sự tương tác của người vận hành thông qua găng tay.

Xem thêm: Isolator đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất dược phẩm