Jak skonfigurować odkażanie izolatora VHP do przetwarzania aseptycznego?

Podczas opracowywania cyklu odkażania izolatora najpoważniejsze problemy ujawniają się zazwyczaj na etapie walidacji, a nie podczas konfiguracji — stąd też zwarcie między portem wtryskowym a kanałem powietrza powrotnego lub błąd w obliczeniach objętości, który pomija porty rękawicowe, zazwyczaj wiąże się z koniecznością trzech do sześciu tygodni ponownej pracy, a nie tylko popołudniowej regulacji. Decyzje podejmowane na wcześniejszych etapach, które określają, czy cykl VHP dotrze do każdej wewnętrznej powierzchni w stężeniu sterylizującym, są w większości podejmowane przed pierwszym uruchomieniem testowym, a ich późniejsze odwrócenie często wymaga fizycznych modyfikacji instalacji wodno-kanalizacyjnej lub osprzętu izolatora. Zrozumienie, które zmienne konfiguracyjne mają taki wpływ na dalsze etapy — a które można naprawić — odróżnia kwalifikację, która przebiega bez problemów, od tej, która utknęła na etapie wskaźnika biologicznego.

Obliczanie objętości izolatora z uwzględnieniem portów rękawicowych i włazów

Obliczenie objętości wewnętrznej izolatora na potrzeby opracowania cyklu dezynfekcji parą wodną o wysokim ciśnieniu (VHP) jest proste, dopóki nie uwzględni się powierzchni, które nie zachowują się tak samo jak główna komora. Porty rękawicowe i włazy transferowe nie są po prostu geometrycznymi pustkami — stanowią one nieregularne, częściowo zamknięte przestrzenie o wyższym stosunku powierzchni do objętości niż główna przestrzeń robocza, a jeśli zostaną one wykluczone z oszacowania objętości, dawka H2O2 dostarczona na jednostkę objętości będzie nieprawidłowa.

Zgodnie z metodologią stosowaną w praktyce łączna objętość portów rękawicowych i powiązanych klap stanowi około 2–10% całkowitej obliczonej objętości komory, w zależności od konfiguracji izolatora i liczby punktów dostępu. Zakres ten wydaje się wąski, ale w przypadku średniej wielkości izolatora aseptycznego z sześcioma portami rękawicowymi i dwoma klapami transferowymi może on wpłynąć na obliczenia dawki generatora na tyle, by spowodować niespójne odczyty stężenia w ppm w punktach dystalnych podczas kondycjonowania. Zaniżenie obliczeń prowadzi do niedostatecznego dawkowania w obszarze roboczym; zawyżenie obliczeń powoduje niepotrzebne obciążenie H2O2, wydłuża czas napowietrzania i może zwiększyć ryzyko stężenia resztkowego.

Praktyczną konsekwencją podania nieprawidłowej wartości objętości jest to, że zakłóca ona wszystkie dalsze parametry cyklu – czas kondycjonowania, docelową wartość ppm, czas przebywania oraz punkt końcowy napowietrzania – jeszcze przed podjęciem jakiejkolwiek próby walidacji. Jeśli parametry cyklu zostaną ustalone na podstawie objętości, która nie odpowiada rzeczywistej geometrii wewnętrznej, dane walidacyjne będą wewnętrznie niespójne i trudne do oszacowania. Pomiar rzeczywistej objętości przemywanej, w tym rękawów portów rękawicowych i martwych przestrzeni włazów, przed zatwierdzeniem receptury cyklu jest bardziej uzasadnionym punktem wyjścia.

Ustawianie położenia otworów wtryskowych i zapobieganie zwarciom

Miejsce podłączenia generatora VHP do izolatora ma równie duże znaczenie, jak to, do czego jest on podłączony. Jeśli otwór wtryskowy znajduje się zbyt blisko kanału powietrza powrotnego, para podąża ścieżką najmniejszego oporu bezpośrednio do wylotu, zanim zdąży rozprzestrzenić się w całej objętości komory. Dalszy koniec izolatora — zazwyczaj strona najbardziej oddalona od generatora — pozostaje w stężeniu poniżej poziomu sterylizacji, podczas gdy czujniki po bliższej stronie wskazują odpowiedni poziom ppm. Jest to wzorzec awarii typu zwarcia i prawie zawsze jest niewidoczny podczas wczesnego uruchamiania generatora, ponieważ czujnik najbliżej punktu wtrysku odczytuje prawidłowo.

Problem ten zazwyczaj ujawnia się podczas badania wskaźników biologicznych, gdy paski z zarodnikami umieszczone przy odległym porcie rękawicowym lub na dnie komory transferowej wykazują liczbę przetrwałych zarodników, która nie pokrywa się z danymi dotyczącymi stężenia. W tym momencie izolator może być już zainstalowany i oddany do użytku, co oznacza, że korekta ścieżki przepływu wiąże się albo z zmianą położenia instalacji wtryskowej, albo z dodaniem przegród w celu przekierowania oparów z dala od kanału powrotnego — a oba te rozwiązania wymagają wyłączenia izolatora.

Umiejscowienie punktu wtrysku należy ocenić na etapie projektowania lub zakupu izolatora, wykorzystując podstawowe modelowanie przepływu powietrza lub, co najmniej, przeprowadzając test wizualizacji dymem przed pierwszym cyklem dezynfekcji parą wodną (VHP). Zasada działania polega na tym, że punkt wtrysku musi znajdować się w wystarczającej odległości liniowej od wylotu i charakteryzować się odpowiednim oporem przepływu powietrza, aby wymusić przepływ pary przez całą objętość komory przed jej odprowadzeniem. W izolatorach długich lub podzielonych na komory pojedynczy punkt wtrysku jest często niewystarczający, niezależnie od jego położenia; może być konieczne zastosowanie drugiego portu wtrysku na końcu dystalnym w celu utrzymania jednolitości stężenia w całym obszarze roboczym.

W przypadku zespołów, które wybierają przenośną jednostkę wytwórczą podłączaną do istniejącego odłącznika, Przenośny generator VHP typu II/III Miejsce podłączenia w stosunku do kanału powietrza powrotnego wymaga takiej samej uwagi jak w przypadku instalacji na stałe – ryzyko zwarcia jest takie samo, niezależnie od tego, czy generator jest stacjonarny, czy przenośny.

Montaż osłony przyłącza rękawicowego w celu zapewnienia równomiernego rozkładu stężenia

Materiał rękawic pochłania opary H₂O₂. Jest to właściwość materiału, a nie kwestia drugorzędna, i ma bezpośredni wpływ na dane dotyczące przebiegu cyklu. Jeśli przed rozpoczęciem cyklu dekontaminacji nie zostaną zamontowane osłony portów rękawic, rękawice działają jak pochłaniacz stężenia — wyciąga parę z objętości komory i wydłuża czas potrzebny do osiągnięcia i utrzymania docelowego stężenia w ppm. Efekt ten jest najbardziej widoczny podczas fazy kondycjonowania, kiedy generator wciąż zwiększa stężenie, i jest zależny od obciążenia: więcej portów rękawicowych oznacza większą powierzchnię absorpcyjną i bardziej znaczące opóźnienie.

Konsekwencją takiego przebiegu cyklu jest to, że jeśli podczas wczesnych testów nie stosuje się osłon, a następnie montuje się je na potrzeby walidacji, te dwa zestawy danych nie będą porównywalne. Cykl opracowany bez osłon może sprawiać wrażenie, że wymaga większej mocy generatora lub dłuższego czasu kondycjonowania niż jest to faktycznie potrzebne po prawidłowym założeniu osłon na porty. I odwrotnie, jeśli walidacja jest przeprowadzana z założonymi osłonami, ale rutynowa produkcja opiera się na nieosłoniętych portach, cykl operacyjny będzie osiągał gorsze wyniki w porównaniu z tym, co zostało zwalidowane. Każda z tych rozbieżności stwarza problem zgodności podczas audytu.

Zakładanie osłon na otwory na rękawice przed każdym cyklem dekontaminacji – w tym przed cyklami próbnymi – należy traktować jako standardowy warunek wstępny, a nie jako krok opcjonalny. Eliminuje to czynnik, który powoduje brak powtarzalności danych z cyklu, oraz gwarantuje, że profil stężenia wykorzystywany podczas walidacji odzwierciedla rzeczywistą geometrię, jaką rękawice będą miały podczas rutynowej eksploatacji.

Załącznik 1 do wytycznych UE dotyczących GMP: Umieszczenie wskaźnika biologicznego w najgorszym scenariuszu

Umieszczenie wskaźników biologicznych to moment w procesie walidacji cyklu, w którym decyzje planistyczne podjęte kilka tygodni wcześniej albo się sprawdzają, albo ujawniają swoje słabe strony. Załącznik 1 do wytycznych GMP UE wymaga, aby cykle dekontaminacji izolatorów były walidowane z wskaźnikami biologicznymi umieszczonymi w najgorszych lokalizacjach, a standardowa liczba powtórzeń stosowana w praktyce to trzy wskaźniki biologiczne na lokalizację wysokiego ryzyka — liczba ta zapewnia pewność statystyczną niezbędną do wykazania spójnej inaktywacji mikroorganizmów w trudnych miejscach.

Najbardziej newralgiczne miejsca w izolatorku nie są rozmieszczone równomiernie. Gromadzą się one w punktach, w których rękawice fizycznie stykają się z powierzchniami podczas wykonywania czynności (strefy częstego kontaktu), w obszarach częściowo zasłoniętych, gdzie przepływ pary VHP jest ograniczony, w górnych narożnikach, gdzie może dochodzić do stratyfikacji pary, oraz na dnie przelotów transferowych, gdzie ruch powietrza jest ograniczony. Przedmioty wystające lub wiszące również stanowią wyzwanie geometryczne. Systematyczne podejście — wykorzystujące ocenę krytyczności lokalizacji (Challenge Location Criticality Assessment), która klasyfikuje każdą potencjalną lokalizację elementów przeszkadzających jako niezbędną, zalecaną lub opcjonalną w oparciu o kryteria takie jak zasłonięcie, ograniczenie przepływu powietrza i częstotliwość kontaktu z materiałem — jest metodą bardziej uzasadnioną niż rozmieszczanie elementów przeszkadzających w oparciu o intuicję. Ten rodzaj ustrukturyzowanej klasyfikacji jest narzędziem planistycznym, a nie ramami regulacyjnymi, ale jego zastosowanie znacznie ułatwia uzasadnienie projektu walidacyjnego podczas inspekcji zgodnie z załącznikiem 1.

Wybór formatu wskaźnika biologicznego wiąże się z mniej oczywistą konsekwencją. Wskaźniki biologiczne typu wstążkowego na paskach ze stali nierdzewnej wystawiają populację zarodników bezpośrednio na działanie atmosfery komory, bez bariery zapobiegającej przenikaniu między zarodnikami a parą H2O2. Wskaźniki biologiczne pakowane w Tyvek tworzą hydrofobową powłokę, która ogranicza przenikanie H2O2 — szczególnie w cyklach z mikrokondensacją, gdzie para jest bliska nasycenia. W tym reżimie kondensacji opakowanie z Tyveku może powodować fałszywie dodatnie wyniki: wskaźnik biologiczny przetrwa nie dlatego, że cykl się nie powiódł, ale dlatego, że opakowanie uniemożliwiło odpowiednią ekspozycję. To rozróżnienie ma znaczenie przy interpretacji wyników walidacji, ponieważ fałszywie dodatni wynik spowoduje wszczęcie dochodzenia i potencjalnie przeprojektowanie cyklu z powodu problemu, który nie istnieje.

Wkładki typu Ribbon stanowią bardziej uzasadniony wybór w przypadku najgorszego scenariusza dotyczącego umieszczenia na powierzchni w izolatorach. W sytuacjach, gdy z konkretnych powodów stosuje się wkładki w opakowaniach z materiału Tyvek, przy interpretacji każdego wyniku pozytywnego należy uwzględnić ograniczenia związane z przenikaniem, zanim stwierdzi się, że sam cykl zakończył się niepowodzeniem.

Aby uzyskać więcej informacji na temat strategii rozmieszczenia systemów BI w instalacjach z klasyfikacją bezpieczeństwa, Sterylizacja VHP w izolatorach OEB4/OEB5: Kompletny przewodnik omawia wzajemne powiązania między wymaganiami dotyczącymi zabezpieczeń przed wydostawaniem się substancji o wysokiej toksyczności a metodologią walidacji.

Weryfikowany czujnikiem punkt końcowy napowietrzania dla izolatorów

W fazie wentylacji ryzyko związane z nieprzestrzeganiem przepisów przenosi się z etapu odkażania na decyzję o ponownym wejściu. Użycie stałego timera zakłada, że ten sam izolator, załadowany tymi samymi materiałami, w tych samych warunkach otoczenia, będzie zawsze wentylowany z tą samą szybkością. W praktyce na czas wentylacji wpływają: objętość izolatora, skład materiałów wewnętrznych (niektóre polimery i materiały uszczelek desorbują H2O2 wolniej niż stal nierdzewna), temperatura otoczenia oraz współczynnik wymiany powietrza — żadna z tych wartości nie jest stała w całym okresie eksploatacji produktu. Poleganie na zegarze bez weryfikacji czujnika wewnątrz komory oznacza akceptację uśrednionego oszacowania jako kryterium dopuszczenia do użytku.

W praktyce za próg techniczny umożliwiający bezpieczny powrót do pomieszczenia uznaje się stężenie VHP poniżej 1 ppm w połączeniu z powrotem wilgotności względnej do zakresu 40–60%. Są to raczej cele projektowe wynikające z praktyki technicznej niż powszechnie obowiązujące limity regulacyjne, ale reprezentują one mierzalne warunki końcowe, które należy potwierdzić przed otwarciem izolatora lub przeniesieniem produktu. Osiągnięcie poziomu 1 ppm na czujniku wywiewu nie gwarantuje, że lokalna kieszeń w pobliżu portu rękawicowego lub w rogu włazu została oczyszczona do tego samego poziomu.

Właśnie w tym momencie rozmieszczenie czujników staje się decyzją mającą znaczenie dla walidacji. Czujnik umieszczony bezpośrednio wewnątrz komory izolatora za pomocą złącza sanitarnego zapewnia odczyty specyficzne dla danej lokalizacji, które odzwierciedlają rzeczywiste warunki w punkcie pomiarowym. Czujnik pobierający próbki powietrza wywiewanego po filtrze HEPA zapewnia uśrednione stężenie, które uwzględnia całą objętość komory — i będzie opóźnione lub zaniżać lokalne stężenia resztkowe w słabo wentylowanych narożnikach. Podczas rutynowej eksploatacji różnica ta może wydawać się nieistotna; podczas audytu dokumentacji zwolnień cyklu jest to różnica między posiadaniem dowodów dotyczących konkretnego punktu a posiadaniem pomiaru zastępczego.

Czujnik, który przekazuje zarówno stężenie w ppm, jak i względne nasycenie (%RS), zapewnia dodatkowy poziom wglądu w przebieg procesu. %RS wskazuje, jak blisko punktu kondensacji znajduje się para, co ma bezpośrednie znaczenie dla mechanizmu mikrobójczego w cyklach z mikrokondensacją. Bez danych z czujnika %RS trudno jest ustalić z perspektywy czasu, czy dany cykl przebiegał w zamierzonym reżimie kondensacji — informacja ta ma znaczenie podczas badania nietypowego wyniku testu na obecność mikroorganizmów (BI) lub uzasadniania zmiany parametrów cyklu. Kalibrację czujnika należy przeprowadzać regularnie przy użyciu kalibratora wilgotności; bez kalibracji z możliwością śledzenia odczyty końcowe nie mogą być wiarygodnie wykorzystywane jako dowód dopuszczenia do obrotu w środowisku podlegającym regulacjom.

W przypadku zespołów, które wspólnie określają specyfikację kompletnego systemu izolacyjnego i wytwórczego, Izolator aseptyczny / Izolatory do badań sterylności W tej linii produktów w projekt wbudowano czujniki i instalację wodno-kanalizacyjną, co pozwala ograniczyć opisane powyżej ryzyko związane z modernizacją.

Decyzje decydujące o tym, czy cykl izolatora VHP zostanie prawidłowo walidowany, podejmowane są na etapie oceny geometrii, projektowania instalacji rurociągowej oraz rozmieszczenia czujników – a nie w samym protokole walidacji. Wartość objętościowa, która nie uwzględnia portów rękawicowych, port wtryskowy powodujący zwarcie lub punkt końcowy napowietrzania potwierdzony wyłącznie przez czujnik za filtrem — każdy z tych elementów z osobna wystarczy, by wygenerować dane walidacyjne, których nie da się obronić w świetle załącznika 1.

Przed zatwierdzeniem receptury cyklu należy upewnić się, że obliczenia objętości wewnętrznej uwzględniają wszystkie nieregularne objętości martwe, że pozycje wlotu i wylotu powietrza zostały sprawdzone pod kątem ryzyka zwarcia, że osłony portów rękawicowych są zamontowane zgodnie z określonymi wymaganiami wstępnymi oraz że czujnik wentylacji jest umieszczony w taki sposób, aby dostarczał odczyty dla konkretnego miejsca, a nie średnią dla całego systemu wywiewu. Te cztery punkty kontrolne decydują o jakości każdego zebranego później zestawu danych.

Często zadawane pytania

Pytanie: Czy wartość graniczna napowietrzania wynosząca 1 ppm nadal ma zastosowanie, jeśli izolator zawiera materiały, z których wodorotlenek nadtlenku wodoru uwalnia się powoli, takie jak niektóre uszczelki lub elementy polimerowe?
O: Nie, stała wartość docelowa wynosząca 1 ppm może w tym przypadku okazać się niewystarczająca — należy ją sprawdzić w miejscu najwolniejszego rozpraszania się gazu wewnątrz komory, a nie tylko na wylocie. Materiały takie jak uszczelki z EPDM lub niektóre wykładziny polimerowe mogą uwalniać zaabsorbowany H2O2 z powrotem do powietrza w komorze po spadku stężenia objętościowego, powodując efekt odbicia. Jeśli izolator zawiera materiały o wysokiej desorpcji, czujnik używany do potwierdzenia punktu końcowego powinien być umieszczony w pobliżu tych powierzchni, a zapis przebiegu cyklu powinien zawierać dane dotyczące czasu utrzymania stężenia, pokazujące, że stężenie pozostaje stabilne poniżej 1 ppm, zanim zostanie zezwolone na ponowne wejście.

Pytanie: Jaki jest właściwy kolejny krok po ustaleniu położenia portów wtryskowych i obliczeniu objętości, przed pierwszym testowym uruchomieniem VHP?
Odp.: Należy przeprowadzić test wizualizacji dymem lub mapowania przepływu powietrza, aby upewnić się, że opary przemieszczą się przez całą objętość komory, zanim dotrą do kanału powietrza powrotnego. Etap ten następuje pomiędzy konfiguracją sprzętu a pierwszym pomiarem stężenia i stanowi najtańszy moment, w którym nadal można skorygować ścieżkę przepływu z obejściem bez konieczności modyfikacji już oddanej do użytku instalacji wentylacyjnej. Należy udokumentować rozkład przepływu powietrza w ramach dokumentacji kwalifikacji instalacji, tak aby wszelkie przyszłe zmiany sprzętowe — takie jak dodanie klapy transferowej — mogły zostać ocenione w odniesieniu do wartości bazowej.

Pytanie: Przy jakich rozmiarach lub konfiguracji izolatora pojedynczy port wtryskowy VHP staje się naprawdę niewystarczający do zapewnienia równomiernego stężenia, niezależnie od jego położenia?
O: Pojedynczy port wtryskowy zazwyczaj okazuje się niewystarczający w izolatorach podzielonych na komory, których długość robocza przekracza około 2–3 metrów lub które zawierają wewnętrzne przegrody i stojaki na sprzęt ograniczające boczny przepływ oparów. W takich konfiguracjach nie da się rozwiązać problemu odległości liniowej i oporu przepływu powietrza między pojedynczym punktem wtrysku a dalszym końcem komory wyłącznie poprzez zmianę położenia. Praktycznym rozwiązaniem jest dodanie drugiego portu wtryskowego na drugim końcu obszaru roboczego, a potrzebę jego zastosowania należy ocenić na etapie zakupu lub projektowania, a nie dopiero podczas mapowania wskaźników biologicznych.

Pytanie: Jeśli dostępne są zarówno wkłady z taśmą, jak i wkłady w opakowaniach z Tyveku, czy istnieje jakiś scenariusz walidacji, w którym wkłady w opakowaniach z Tyveku są faktycznie lepszym wyborem?
O: Tak — testy BI w opakowaniach z Tyveku są odpowiednie, gdy celem walidacji jest wykazanie przenikania H₂O₂ do zapakowanego przedmiotu lub owiniętego elementu, a nie sterylizacja powierzchniowa wnętrza izolatora. W przypadku najgorszego scenariusza umieszczenia na powierzchni przy portach rękawicowych, podłogach włazów lub w zakrytych narożnikach, wskaźniki biologiczne w formie wstążki na paskach ze stali nierdzewnej są uzasadnionym formatem, ponieważ eliminują zmienną penetracji. Wskaźniki biologiczne w opakowaniach z Tyveku stosowane w miejscach powierzchniowych w cyklach mikroskondensacyjnych wprowadzają barierę penetracji, która może generować wyniki fałszywie dodatnie, co z kolei wymaga czasu na zbadanie i wyjaśnienie, zanim możliwe będzie wyciągnięcie jakichkolwiek wniosków dotyczących wydajności cyklu.

Pytanie: Czy cykl VHP opracowany i zatwierdzony dla jednego izolatora można przenieść na drugi izolator tego samego modelu bez konieczności ponownego zatwierdzania?
O: Nie, nie bez przeprowadzenia przynajmniej oceny porównywalności, a w większości przypadków – częściowej ponownej walidacji. Nawet izolatory o identycznych specyfikacjach modelowych mogą różnić się rzeczywistą objętością roboczą, liczbą portów rękawicowych i geometrią rękawów, składem materiału powierzchni wewnętrznej oraz konfiguracją przyłączy wentylacyjnych – a wszystkie te czynniki mają wpływ na czas kondycjonowania, rozkład stężenia i szybkość napowietrzania. Załącznik 1 do wytycznych GMP UE traktuje walidowany cykl jako specyficzny dla kwalifikowanego systemu. Zastosowanie tych samych parametrów cyklu w drugiej komorze wymaga weryfikacji objętości, potwierdzenia położenia portów wtrysku i powrotu oraz mapowania wskaźników biologicznych w najgorszych lokalizacjach na tej konkretnej komorze, zanim cykl będzie mógł zostać dopuszczony do użytku w procesach aseptycznych.