Как настроить дезинфекцию изолятора VHP для асептической обработки

При разработке цикла дезинфекции изолятора наиболее затратные проблемы, как правило, выявляются не на этапе настройки, а во время валидации — именно поэтому короткое замыкание между портом впрыска и возвратным воздуховодом или расчет объема, не учитывающий порты перчаток, обычно обходится в три–шесть недель доработок, а не в одно полудня на настройку. Решения, принимаемые на ранних этапах и определяющие, достигнет ли цикл стерилизации высокотемпературным паром (VHP) всех внутренних поверхностей в стерилизующей концентрации, в основном принимаются до первого пробного запуска, а их изменение впоследствии часто требует физических модификаций трубопроводов или оборудования изолятора. Понимание того, какие параметры настройки имеют столь значительное влияние на последующие этапы — а какие можно исправить — и именно это отличает квалификацию, проходящую без проблем, от той, которая застревает на этапе проверки биологических индикаторов.

Расчет объема изолятора с учетом перчаточных портов и люков

Расчет внутреннего объема изолятора для разработки цикла VHP не представляет сложности, пока не учитываются поверхности, которые ведут себя иначе, чем основная камера. Порты для перчаток и переходные люки — это не просто геометрические пустоты; они представляют собой нерегулярные, частично закрытые пространства с более высоким соотношением площади поверхности к объему, чем в основном рабочем пространстве, и если их исключить из расчета объема, доза H₂O₂ на единицу объема будет неверной.

Согласно методологии специалистов, совокупный объем перчаточных портов и сопутствующих люков составляет примерно 2–10% от общего расчетного объема камеры, в зависимости от конфигурации изолятора и количества точек доступа. Этот диапазон кажется узким, но в случае асептического изолятора среднего размера с шестью перчаточными портами и двумя переходными люками он может настолько изменить расчет дозы генератора, что при кондиционировании в дистальных точках будут получены несогласованные показания в ppm. Занижение расчёта приводит к недозированию рабочей зоны; завышение расчёта приводит к ненужной нагрузке H₂O₂, удлиняет время аэрации и может увеличить риск образования остаточной концентрации.

Практическим следствием неточных данных об объеме является то, что они приводят к искажению всех последующих параметров цикла — времени подготовки, целевого значения ppm, продолжительности выдержки и конечной точки аэрации — ещё до того, как будет предпринята хотя бы одна попытка валидации. Если параметры цикла рассчитываются на основе объёма, не соответствующего реальной внутренней геометрии, данные валидации будут внутренне противоречивыми, и их будет сложно ограничить определённым диапазоном. Измерение фактического рабочего объёма, включая рукава перчаточных портов и мёртвые зоны люков, перед утверждением рецептуры цикла является более обоснованной отправной точкой.

Положение впускного отверстия и предотвращение короткого замыкания

Место подключения генератора VHP к изолятору имеет такое же значение, как и то, куда он подает газ. Если точка впрыска расположена слишком близко к воздуховоду обратного потока, пар следует по пути наименьшего сопротивления прямо в вытяжку, не успев распределиться по всему объему камеры. Дистальный конец изолятора — как правило, сторона, наиболее удаленная от генератора, — остается в состоянии концентрации ниже уровня стерилизации, в то время как датчики на ближней стороне показывают адекватные значения в ppm. Это типичная картина сбоя, связанного с «коротким замыканием», и она почти всегда незаметна на ранних этапах ввода генератора в эксплуатацию, поскольку датчик, расположенный ближе всего к точке впрыска, показывает правильные показания.

Проблема, как правило, выявляется в ходе картирования с использованием биологических индикаторов, когда на полосках для обнаружения спор, размещенных у дальнего отверстия для перчаток или на дне переходного люка, фиксируется количество выживших спор, не согласующееся с данными о концентрации. К этому моменту изолятор может быть уже установлен и введен в эксплуатацию, а это означает, что для исправления траектории потока потребуется либо переустановить впрыскивающий трубопровод, либо добавить перегородки для отвода паров от возвратного воздуховода — и в том, и в другом случае изолятор придется вывести из эксплуатации.

Расположение точки впрыска следует оценивать на этапе проектирования или закупки изолятора с помощью базового моделирования воздушных потоков или, как минимум, с помощью испытания с визуализацией дыма перед первым циклом стерилизации паром высокого давления (VHP). Принцип работы заключается в том, что между точкой впрыска и выпускным отверстием должно быть достаточное линейное расстояние и сопротивление воздушному потоку, чтобы заставить пар пройти через весь объем камеры, прежде чем он будет удален. В длинных или разделенных на отсеки изоляторах одной точки впрыска часто бывает недостаточно, независимо от её положения; для поддержания равномерности концентрации по всей рабочей зоне может потребоваться второй впрыскной порт на дистальном конце.

Для команд, которые предусматривают использование переносного генератора, подключаемого к существующему разъединительному устройству, Портативный генератор VHP тип II/III Место подключения к каналу обратного воздуховода требует такого же тщательного внимания, как и в случае стационарной системы — риск короткого замыкания одинаков независимо от того, является ли генератор стационарным или переносным.

Установка заглушки порта для перчаток с целью обеспечения равномерности концентрации

Материал перчаток поглощает пары H₂O₂. Это свойство материала, а не второстепенный фактор, и оно оказывает прямое влияние на данные по разработке циклов. Если перед началом цикла деконтаминации не установить крышки на отверстия перчаток, перчатки действуют как поглотитель концентрации — вытягивая пары из объёма камеры и увеличивая время, необходимое для достижения и поддержания целевого уровня в ppm. Этот эффект наиболее выражен на этапе подготовки, когда генератор ещё наращивает концентрацию, и зависит от нагрузки: чем больше портов для перчаток, тем больше площадь поглощающей поверхности и тем значительнее задержка.

Следствием разработки цикла является то, что если на ранних этапах испытаний чехлы отсутствуют, а затем устанавливаются для валидации, эти два набора данных будут несопоставимы. Цикл, разработанный без чехлов, может создать впечатление, что он требует большей мощности генератора или более длительного времени подготовки, чем это необходимо на самом деле после того, как перчатки будут должным образом закрыты чехлами. И наоборот, если валидация проводится с установленными чехлами, но в ходе серийного производства порты остаются открытыми, эксплуатационный цикл будет демонстрировать худшие показатели по сравнению с валидированными. Любое из этих несоответствий создает проблему с соблюдением нормативных требований при проведении аудита.

Установка крышек портов для перчаток перед каждым циклом деконтаминации — включая пробные запуски — должна рассматриваться как стандартное предварительное условие эксплуатации, а не как необязательный этап. Это устраняет переменную, которая приводит к невоспроизводимости данных цикла, и гарантирует, что профиль концентрации, используемый при валидации, отражает фактическую геометрию, которую будут иметь перчатки в ходе повседневной эксплуатации.

Приложение 1 к GMP ЕС: размещение биологических индикаторов в условиях наихудшего сценария

Размещение биологических индикаторов — это тот этап валидации цикла, на котором становится ясно, насколько оправданы принятые несколькими неделями ранее решения по планированию или же выявляются их недостатки. Приложение 1 к директиве ЕС по GMP требует, чтобы циклы деконтаминации изоляторов валидировались с размещением биологических индикаторов в местах, соответствующих наихудшему сценарию, причем стандартное количество повторений, используемое на практике, составляет три биологических индикатора на каждое место повышенного риска — это количество обеспечивает статистическую достоверность, необходимую для подтверждения стабильной инактивации микроорганизмов в сложных участках.

Места с наихудшими условиями в изоляторе распределены неравномерно. Они сгруппированы в точках, где перчатки физически соприкасаются с поверхностями во время манипуляций (зоны частого прикосновения), в частично заблокированных областях, где ограничена циркуляция высокоактивного пара, в верхних углах, где может происходить стратификация пара, а также на дне переходных люков, где ограничено движение воздуха. Длинные или свисающие предметы также создают сложные геометрические условия. Систематический подход — с использованием оценки критичности проблемных мест (Challenge Location Criticality Assessment), которая классифицирует каждое потенциальное место установки BI как необходимое, рекомендуемое или необязательное на основе таких критериев, как закрытие просветов, ограничение воздушного потока и частота контакта с материалами, — является более обоснованным методом, чем размещение BI на основе интуиции. Такая структурированная классификация является инструментом планирования, а не нормативной базой, но её использование значительно облегчает обоснование проекта валидации во время инспекции по Приложению 1.

Выбор формата биологического индикатора влечет за собой менее очевидное последствие. Ленточные биологические индикаторы на полосках из нержавеющей стали подвергают популяцию спор непосредственному воздействию атмосферы камеры, при этом между спорами и парами H₂O₂ отсутствует барьер, препятствующий проникновению. Биологические индикаторы в упаковке из Tyvek имеют гидрофобную оболочку, которая ограничивает проникновение H₂O₂ — особенно в циклах с микроконденсацией, когда пары находятся в состоянии, близком к насыщению. В этом режиме конденсации упаковка из Tyvek может приводить к ложноположительным результатам: биологический индикатор выживает не из-за сбоя цикла, а из-за того, что упаковка препятствовала его адекватному воздействию. Это различие имеет важное значение при интерпретации результатов валидации, поскольку ложноположительный результат вызовет расследование и, возможно, перепроектирование цикла из-за проблемы, которой на самом деле не существует.

Биологические индикаторы с ленточной конструкцией являются более обоснованным выбором для размещения на поверхности в изоляторах в условиях наихудшего сценария. В тех случаях, когда по конкретным причинам используются биологические индикаторы в упаковке из материала Tyvek, при интерпретации любого положительного результата необходимо учитывать ограничения проникновения, прежде чем делать вывод о неисправности самого цикла.

Для более полного понимания стратегии размещения BI в системах с уровнем локализации, Стерилизация VHP в изоляторах OEB4/OEB5: Полное руководство рассматривает взаимосвязь между требованиями к локализации высоконактивных веществ и методологией валидации.

Определение конечной точки аэрации в изоляторах с помощью датчиков

В процессе проветривания риск несоблюдения нормативных требований переносится с этапа дезактивации на этап принятия решения о повторном входе. Использование фиксированного таймера предполагает, что один и тот же изолятор, загруженный одними и теми же материалами, в одинаковых условиях окружающей среды, всегда будет проветриваться с одинаковой скоростью. На практике на время аэрации влияют объем изолятора, состав внутренних материалов (некоторые полимеры и материалы прокладок десорбируют H₂O₂ медленнее, чем нержавеющая сталь), температура окружающей среды и скорость воздухообмена — ни один из этих факторов не остается неизменным на протяжении всего срока эксплуатации изделия. Использование таймера без проверки с помощью датчиков внутри камеры означает принятие усредненной оценки в качестве критерия допуска к эксплуатации.

Технический порог, используемый на практике для безопасного повторного входа, определяется концентрацией VHP ниже 1 ppm в сочетании с возвращением относительной влажности в диапазон 40–60%. Это расчетные целевые показатели, вытекающие из технической практики, а не универсальные обязательные нормативные ограничения, однако они представляют собой измеримые конечные условия, которые необходимо подтвердить перед открытием изолятора или перемещением продукта. Достижение значения 1 ppm на датчике вытяжного воздуха не гарантирует, что локализованный очаг вблизи порта перчатки или в углу люка очистился до того же уровня.

Именно в этом случае размещение датчика становится решением, имеющим значение для подтверждения соответствия. Датчик, установленный непосредственно внутри камеры изолятора через санитарный фитинг, обеспечивает показания, характерные для конкретного места, которые отражают фактические условия в точке измерения. Датчик, отбирающий пробы выходящего воздуха после фильтра HEPA, обеспечивает усредненную концентрацию, которая учитывает весь объем камеры — и будет отставать от фактических значений или занижать локальные остаточные концентрации в плохо вентилируемых углах. В ходе рутинной эксплуатации эта разница может показаться незначительной; однако при аудиторской проверке записей о завершении циклов это разница между наличием данных по конкретной точке и использованием косвенных измерений.

Датчик, который передает данные как о концентрации в ppm, так и об относительной насыщенности (%RS), обеспечивает дополнительный уровень прозрачности технологического процесса. Показатель %RS указывает, насколько близко пар находится к точке конденсации, что имеет прямое отношение к механизму микробицидного действия в циклах с микроконденсацией. Без данных %RS трудно ретроспективно определить, работал ли данный цикл в предусмотренном режиме конденсации — эта информация важна при расследовании аномальных результатов биологического тестирования (BI) или при обосновании изменения параметров цикла. Калибровку датчика следует проводить регулярно с использованием калибратора влажности; без прослеживаемой калибровки показания конечной точки не могут надежно использоваться в качестве доказательства готовности продукции в регулируемой среде.

Для команд, которые совместно определяют полную систему изоляторов и генерации, Асептический изолятор / Изоляторы для проверки стерильности В данной линейке продуктов в проект интегрированы сенсорные точки доступа и сантехнические системы нового поколения, что снижает описанный выше риск, связанный с модернизацией.

Решения, определяющие, пройдет ли цикл изолятора VHP валидацию без замечаний, принимаются на этапах оценки геометрии, планирования трубопроводной схемы и размещения датчиков — а не в самом протоколе валидации. Объем, не учитывающий порты для перчаток, порт впрыска, создающий короткое замыкание, или конечная точка аэрации, подтверждаемая только датчиком, установленным за фильтром, — каждый из этих факторов сам по себе достаточен для получения данных валидации, которые не выдержат проверки в соответствии с Приложением 1.

Прежде чем утвердить рецепт цикла, убедитесь, что при расчете внутреннего объема учтены все нерегулярные мертвые объемы, что положения впуска и возврата воздуха проверены на наличие риска короткого замыкания, что крышки портов для перчаток установлены в соответствии с заданными предварительными условиями, а также что датчик аэрации расположен так, чтобы обеспечивать показания для конкретного места, а не усредненные данные по вытяжной системе. Эти четыре контрольных пункта определяют качество каждого набора данных, собираемого в дальнейшем.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Сохраняется ли конечная точка аэрации на уровне 1 ppm, если в изоляторе присутствуют материалы, которые медленно десорбируют H₂O₂, например, некоторые прокладки или полимерные компоненты?
A: Нет, в данном случае фиксированное целевое значение в 1 ppm может оказаться недостаточным — его необходимо проверять в точке с самым медленным очищением внутри камеры, а не только на выходе. Такие материалы, как прокладки из EPDM или некоторые полимерные облицовки, могут выделять поглощённый H₂O₂ обратно в воздух камеры после снижения общей концентрации, вызывая эффект отскока. Если ваш изолятор содержит материалы с высокой степенью десорбции, датчик, используемый для подтверждения конечной точки, следует разместить вблизи этих поверхностей, а протокол разработки цикла должен включать данные о времени выдержки, показывающие, что концентрация остаётся стабильной на уровне ниже 1 ppm, прежде чем будет разрешён повторный вход.

Вопрос: Какой следующий шаг следует предпринять после завершения позиционирования точек впрыска и расчета объёма, перед первым пробным запуском системы VHP?
A: Проведите испытание с визуализацией дыма или картированием воздушных потоков, чтобы подтвердить, что пары пройдут через весь объем камеры, прежде чем достигнут возвратного воздуховода. Этот этап находится между настройкой оборудования и первым циклом картирования концентрации и представляет собой наиболее экономичный момент, на котором еще можно исправить короткозамкнутый путь потока без изменения введенной в эксплуатацию системы трубопроводов. Зафиксируйте схему распределения воздушных потоков в протоколе квалификации установки, чтобы в будущем любые изменения оборудования — например, добавление переходного люка — можно было оценить по сравнению с исходными данными.

Вопрос: При каком размере или конфигурации изолятора один порт впрыска VHP становится действительно недостаточным для обеспечения равномерности концентрации, независимо от его расположения?
A: Одного порта впрыска, как правило, становится недостаточно в изоляторах, имеющих несколько отсеков, рабочую длину более 2–3 метров или содержащих внутренние перегородки и стойки с оборудованием, которые ограничивают поперечное движение паров. В таких конфигурациях линейное расстояние и сопротивление воздушному потоку между единственной точкой впрыска и дистальным концом камеры невозможно устранить только за счет изменения расположения. Практическим решением является добавление второго порта впрыска на дальнем конце рабочей зоны, и необходимость в этом следует оценивать на этапе закупки или проектирования, а не выявлять в ходе картирования биологических индикаторов.

Вопрос: Если доступны как ленточные BI, так и BI в упаковке из Tyvek, существуют ли какие-либо сценарии проверки, в которых BI в упаковке из Tyvek действительно являются более подходящим выбором?
A: Да — BI в упаковке из Tyvek подходят в тех случаях, когда целью валидации является демонстрация проникновения H₂O₂ внутрь упакованного изделия или обернутого компонента, а не поверхностная стерилизация внутренней поверхности изолятора. В случае размещения в наихудших условиях — на поверхностях портов перчаточных камер, полах люков или в закрытых углах — ленточные BI на полосках из нержавеющей стали являются обоснованным выбором, поскольку они исключают переменную проникновения. BI в упаковке из Tyvek, используемые на поверхностях в циклах с микроконденсацией, создают барьер для проникновения, который может приводить к ложноположительным результатам, а их устранение требует времени на расследование, прежде чем можно будет сделать какие-либо выводы о эффективности цикла.

Вопрос: Можно ли цикл VHP, разработанный и валидированный на одном изоляторе, применить к другому изолятору той же модели без повторной валидации?
A: Нет, это невозможно без проведения как минимум оценки сопоставимости и, в большинстве случаев, частичной повторной валидации. Даже изоляторы с идентичными техническими характеристиками модели могут различаться по фактическому рабочему объёму, количеству перчаточных портов и геометрии рукавов, составу материала внутренних поверхностей, а также конфигурации подключения к системе вентиляции и кондиционирования воздуха — и все эти факторы влияют на время подготовки, распределение концентрации и скорость аэрации. Приложение 1 к GMP ЕС рассматривает валидированный цикл как специфический для конкретной квалифицированной системы. Использование тех же параметров цикла на втором устройстве требует проверки объема, подтверждения положения портов впрыска и возврата, а также картирования биологических индикаторов в местах, представляющих наибольший риск на данном конкретном устройстве, прежде чем цикл может быть разрешен для использования в асептической обработке.