เทคโนโลยีการฆ่าเชื้อในอากาศสำหรับเภสัชกรรมและศูนย์วิจัย

การฆ่าเชื้อในอากาศที่สร้างขึ้นตามวัตถุประสงค์เฉพาะสำหรับสภาพแวดล้อมทางเภสัชกรรมและการวิจัย

การฆ่าเชื้อในอากาศในโรงงานผลิตยาและศูนย์วิจัยเป็นเรื่องเกี่ยวกับการกำจัดหรือปิดใช้งานภาระทางชีวภาพในอากาศ เช่น จุลินทรีย์ สปอร์ และอนุภาคไวรัส โดยไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของผลิตภัณฑ์หรือผลการทดลอง แตกต่างจากโซลูชัน “อากาศบริสุทธิ์” ของ HVAC ทั่วไป สภาพแวดล้อมด้านยาและ R&D ต้องการประสิทธิภาพที่ผ่านการตรวจสอบและทำซ้ำได้ ซึ่งเชื่อมโยงกับมาตรฐาน (เช่น คลาสห้องปลอดเชื้อ ISO, GMP, GLP) และการควบคุมการปนเปื้อนตามความเสี่ยง ด้านล่างนี้คือคำแนะนำเชิงปฏิบัติที่เน้นไปที่เทคโนโลยี ตัวเลือกการออกแบบ การตรวจสอบ และความแตกต่างในการปฏิบัติงานที่สำคัญในการตั้งค่าการวิจัยที่มีการควบคุมหรือเดิมพันสูง

เทคโนโลยีหลักและตำแหน่งที่เหมาะสม

การกรอง เฮปา/อัลปา

ตัวกรองอนุภาคอากาศประสิทธิภาพสูง (HEPA, ≥99.97% ที่ 0.3 µm) และตัวกรองอากาศที่ทะลุผ่านต่ำเป็นพิเศษ (ULPA, ≥99.999% ที่ 0.12 µm) ถือเป็นหัวใจหลักของการจ่ายอากาศภายในห้องคลีนรูมและอากาศหมุนเวียน พวกมันจับอนุภาคและไบโอแอโรโซลจำนวนมากทางกายภาพ สำหรับการประมวลผลแบบปลอดเชื้อ (ISO 5/เกรด A) เทอร์มินัล HEPA ที่มีการไหลเวียนของอากาศทิศทางเดียวถือเป็นเรื่องปกติ การกรองไม่ทำให้จุลินทรีย์หยุดทำงาน ส่วนประกอบเหล่านี้บรรจุอยู่ภายใน ดังนั้น ตัวเครื่องที่ปราศจากการรั่วไหล การทดสอบความสมบูรณ์ และขั้นตอนการเปลี่ยนตัวกรองที่ปลอดภัยจึงถือเป็นสิ่งสำคัญ

• เหมาะสำหรับ: จ่ายอากาศไปยังห้องปลอดเชื้อ, ตู้ดูดควันไหลแบบราบเรียบ, เครื่องแยกไอโซเลเตอร์
• จุดแข็ง: ประสิทธิภาพการกำจัดที่ได้รับการพิสูจน์แล้วและคาดการณ์ได้ เข้ากันได้กับ GMP
• ข้อจำกัด: ไม่มีขั้นตอนการฆ่า ความดันลดลงเพิ่มขึ้นตลอดชีวิต ต้องมีการทดสอบความสมบูรณ์เป็นประจำ

ยูวี-ซี ฆ่าเชื้อโรค (254 นาโนเมตร) ในท่อและห้องชั้นบน

UV-C ยับยั้งจุลินทรีย์โดยการทำลายกรดนิวคลีอิก ในด้านเภสัชกรรม/การวิจัยและพัฒนานั้น UV-C ถูกนำมาใช้ในท่อ HVAC เพื่อลดจำนวนที่เป็นไปได้บนพื้นผิวคอยล์และภายในกระแสลม หรือใช้เป็นอุปกรณ์ติดตั้งในห้องชั้นบนเพื่อบำบัดอากาศในบางโซนที่ไม่ใช่ GMP ปริมาณ (มิลลิจูล/ซม.²) เวลาสัมผัส และความเร็วลมเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพ อายุหลอดไฟและการเปรอะเปื้อนลดเอาต์พุต ทำให้การตรวจสอบเป็นประจำมีความสำคัญ

• เหมาะสำหรับ: การลดปริมาณจุลินทรีย์ในท่อ; รองรับการกรอง ห้องที่ไม่สำคัญ
• จุดแข็ง: การหยุดใช้งาน (ฆ่า) แทนที่จะจับ; รอยเท้าเคมีต่ำ
• ข้อจำกัด: การแชโดว์; ความเข้ากันได้ของวัสดุ จำเป็นต้องมีระบบล็อคเพื่อความปลอดภัย ไม่เหมาะกับเกรด A/B เว้นแต่จะผ่านการตรวจสอบความถูกต้อง

ออกซิเดชันขั้นสูงและโฟโตคะตะไลซิส

ระบบที่รวม UV กับพื้นผิวโฟโตคะตะไลติก (เช่น TiO₂) จะสร้างสายพันธุ์ที่เกิดปฏิกิริยาซึ่งสามารถยับยั้งจุลินทรีย์และลดปริมาณ VOCs ในการตั้งค่ายา สิ่งเหล่านี้ได้รับการประเมินอย่างรอบคอบสำหรับการก่อตัวของผลพลอยได้ (เช่น ฟอร์มาลดีไฮด์ โอโซน) และความเข้ากันได้ของวัสดุ สิ่งเหล่านี้มีประโยชน์ในห้องปฏิบัติการ BSL หรือพื้นที่เสริมที่ต้องการการควบคุมอนุภาคคู่และจุลินทรีย์

• เหมาะสำหรับ: ห้องปฏิบัติการวิจัย พื้นที่สนับสนุนที่มีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนหลากหลาย
• จุดแข็ง: การบำบัดอากาศในวงกว้าง ประโยชน์ร่วมของ VOC
• ข้อจำกัด: ตรวจสอบผลพลอยได้; จำเป็นต้องมีการตรวจสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนด โดยทั่วไปแล้วจะไม่ใช่ห้องหลักในห้องปลอดเชื้อ

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์แห้ง (DHP) และระบบเฟสไอ

ระบบบางระบบจะปล่อยสารออกซิไดเซอร์ที่มีความเข้มข้นต่ำ (เช่น H₂O₂ แห้ง) อย่างต่อเนื่องหรือผ่านวงจรเพื่อยับยั้งจุลินทรีย์ในพื้นที่ที่ถูกครอบครอง ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ระเหยเป็นไอ (VHP) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการขจัดการปนเปื้อนในห้องหรือเครื่องแยก แต่โดยทั่วไปเป็นกระบวนการแบบแบตช์ที่ต้องอาศัยพื้นที่ว่างและการเติมอากาศ DHP แบบต่อเนื่องเป็นเรื่องที่ถกเถียงกันในด้าน GMP และจะต้องได้รับการพิสูจน์โดยการประเมินความเสี่ยง การประเมินสารตกค้าง/ความเป็นพิษ และการติดตาม

• เหมาะสำหรับ: การขจัดการปนเปื้อนบริเวณเทอร์มินัล (VHP); เลือกพื้นที่การวิจัย (DHP) พร้อมการควบคุม
• จุดแข็ง: ฆ่าจุลินทรีย์ในระดับสูง; ได้รับการพิสูจน์แล้วสำหรับวงจรการปนเปื้อน
• ข้อจำกัด: ข้อจำกัดด้านจำนวนผู้เข้าพัก (VHP); ความเข้ากันได้ของวัสดุ การยอมรับตามกฎระเบียบจะแตกต่างกันไป

การตกตะกอนด้วยไฟฟ้าสถิตและการแตกตัวเป็นไอออนของอากาศ

เครื่องตกตะกอนด้วยไฟฟ้าสถิตจะประจุและรวบรวมอนุภาคบนจาน ทำให้มีแรงดันตกคร่อมต่ำ ไอออนไนซ์แบบไบโพลาร์อ้างว่าจับตัวเป็นก้อนอนุภาคและทำให้จุลินทรีย์ไม่ทำงาน อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์อาจไม่สอดคล้องกันและผลพลอยได้ (โอโซน อนุภาคขนาดเล็กมาก) จะต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด ในพื้นที่ยาควบคุม โดยทั่วไปสิ่งเหล่านี้จะเป็นยารองหรือหลีกเลี่ยง เว้นแต่การตรวจสอบความถูกต้องที่เข้มงวดแสดงให้เห็นถึงความปลอดภัยและประสิทธิภาพ

• ดีที่สุดสำหรับ: พื้นที่สนับสนุนที่ไม่ใช่ GMP; การเสริมการกรองล่วงหน้า
• จุดแข็ง: ลดพลังงานในการกำจัด; เป็นมิตรกับการติดตั้งเพิ่ม
• ข้อจำกัด: ประสิทธิภาพที่เปลี่ยนแปลงได้; ผลพลอยได้ที่อาจเกิดขึ้น ความซับซ้อนในการบำรุงรักษา

การออกแบบระบบเพื่อความสอดคล้องและประสิทธิภาพ

สอดคล้องกับมาตรฐานและความเสี่ยง

เริ่มต้นด้วยวัตถุประสงค์การควบคุมการปนเปื้อนที่ได้มาจากความเสี่ยงของผลิตภัณฑ์/กระบวนการ จัดทำแผนที่ข้อกำหนดสำหรับประเภทห้องปลอดเชื้อ ISO 14644, EU GMP ภาคผนวก 1 สำหรับการผลิตปลอดเชื้อ และแนวทางปฏิบัติด้านความปลอดภัยทางชีวภาพที่เกี่ยวข้อง (เช่น ระดับ BSL) กำหนดอัตราการเปลี่ยนแปลงอากาศเป้าหมาย แรงดันลดหลั่น และการแยกส่วน การผสมผสานเทคโนโลยี เช่น HEPA เป็นพื้นฐาน บวกกับ UV-C หรืออื่นๆ ควรได้รับการพิสูจน์โดยการประเมินความเสี่ยงและเส้นทางการปนเปื้อน

สถาปัตยกรรมการไหลของอากาศมีความสำคัญ

การไหลแบบทิศทางเดียว (แบบราบเรียบ) ที่ 0.3–0.5 ม./วินาที เหนือโซนวิกฤตจะช่วยลดความปั่นป่วนและการขึ้นรถไฟอีกครั้ง สำหรับพื้นที่พื้นหลัง การไหลแบบปั่นป่วนที่มี ACH ที่เพียงพอและการไล่ระดับความดันตามทิศทางจะรักษาความสะอาด หลีกเลี่ยงการลัดวงจรระหว่างแหล่งจ่ายและสารสกัด ความสมดุลจะกลับสู่การกวาดอนุภาคออกจากพื้นผิวการทำงานที่สำคัญ การสร้างแบบจำลอง CFD มีประโยชน์สำหรับเค้าโครงที่ซับซ้อนหรือห้องที่มีอุปกรณ์หนาแน่น

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับวัสดุและพื้นผิว

เลือกวัสดุท่อและตัวเรือนที่เข้ากันได้กับวิธีการฆ่าเชื้อและสารทำความสะอาดห้องคลีนรูม UV-C สามารถย่อยสลายโพลีเมอร์บางชนิดได้ สารออกซิไดเซอร์อาจกัดกร่อนโลหะ พื้นผิวเรียบ ไม่หลุดร่อน และทำความสะอาดได้ถือเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการเกิดอนุภาคและการสะสมของจุลินทรีย์ ซีลและปะเก็นต้องเข้ากันได้กับสารฆ่าเชื้อและรอบ VHP ถ้ามี

การตรวจสอบและการควบคุม

ผสานรวมการตรวจสอบอนุภาคที่มีชีวิตและไม่ทำงาน เซ็นเซอร์ความดันแตกต่าง และการควบคุมอุณหภูมิ/ความชื้นสัมพัทธ์ สำหรับ UV-C ให้รวมการตรวจสอบการฉายรังสีและการประสานกัน สำหรับตัวออกซิไดเซอร์ เซ็นเซอร์ก๊าซต่อเนื่อง และสัญญาณเตือน กำหนดขีดจำกัดการแจ้งเตือน/การดำเนินการและการบันทึกอัตโนมัติเพื่อรองรับการปล่อยแบทช์และการสืบสวน

แผนงานการตรวจสอบและการรับรองคุณสมบัติ

DQ, IQ, OQ, PQ สำหรับระบบฆ่าเชื้อในอากาศ

ปฏิบัติตามวงจรการตรวจสอบความถูกต้องที่มีโครงสร้าง เอกสารคุณสมบัติการออกแบบ (DQ) เหตุผลและข้อกำหนด คุณสมบัติการติดตั้ง (IQ) ตรวจสอบการติดตั้งที่ถูกต้อง คุณสมบัติการปฏิบัติงาน (OQ) ท้าทายประสิทธิภาพภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด (เช่น การไหลเวียนของอากาศ ปริมาณรังสี UV อัตราการรั่วไหล) การรับรองประสิทธิภาพ (PQ) แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพตามปกติในสภาพแวดล้อมกระบวนการจริง รวมถึงการสุ่มตัวอย่างอากาศที่ใช้งานได้ซึ่งสอดคล้องกับสถานที่ตามความเสี่ยง

การทดสอบประสิทธิภาพของจุลินทรีย์

สำหรับเทคโนโลยีการยับยั้ง ให้ใช้สิ่งมีชีวิตที่ท้าทายที่ได้มาตรฐาน (เช่น แบคทีเรียฟาจ สปอร์ของบาซิลลัส) และละอองลอยที่กำหนด หาปริมาณการลดลงของท่อนไม้ที่ความเร็วลมและความชื้นตามความเป็นจริง สำหรับการกรอง ให้อาศัยการทดสอบความสมบูรณ์ (เช่น DOP/PAO) และจำนวนอนุภาค เสริมด้วยการตรวจสอบที่ใช้งานได้ใน PQ เกณฑ์การยอมรับเอกสารและอำนาจทางสถิติเพื่อหลีกเลี่ยงผลลัพธ์ที่ไม่ชัดเจน

การควบคุมการเปลี่ยนแปลงและการตรวจสอบความถูกต้องอีกครั้ง

การเปลี่ยนแปลงการไหลเวียนของอากาศ อุปกรณ์ หรือการใช้ห้องจำเป็นต้องมีการประเมินผลกระทบ การตรวจสอบคุณสมบัติใหม่ที่อาจเกิดขึ้น และการอัปเดต SOP การเปลี่ยนหลอด UV การเปลี่ยนตัวกรอง และการบำรุงรักษาที่ส่งผลต่อซีลหรือโปรไฟล์การไหลควรกระตุ้น OQ/PQ บางส่วนเป็นอย่างน้อย ใช้แนวโน้มของข้อมูลการตรวจสอบเพื่อตรวจจับการเบี่ยงเบนและวางแผนการดำเนินการป้องกัน

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการปฏิบัติงานในด้านเภสัชกรรมและการวิจัย

การบำรุงรักษาและการสอบเทียบ

จัดทำ SOP สำหรับการทดสอบความสมบูรณ์ของตัวกรอง (เริ่มต้นและเป็นระยะ) การติดตามแรงดันตก การตรวจสอบเอาต์พุต UV-C และการสอบเทียบเซ็นเซอร์ กำหนดขีดจำกัดชีวิตตามประสิทธิภาพ ไม่ใช่แค่อายุในปฏิทิน ฝึกอบรมช่างเทคนิคเกี่ยวกับการปฏิบัติในห้องคลีนรูมเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนระหว่างการแทรกแซง

บูรณาการกับขั้นตอนการทำความสะอาดห้อง

การฆ่าเชื้อในอากาศเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์การควบคุมการปนเปื้อนแบบองค์รวม การคลุม ระเบียบการทำความสะอาด/การฆ่าเชื้อ แผนผังอุปกรณ์ และการไหลของวัสดุ/บุคลากรต้องสอดคล้องกับรูปแบบการไหลของอากาศ แม้แต่เทคโนโลยีที่ดีที่สุดก็ไม่สามารถชดเชยเทคนิคปลอดเชื้อที่ไม่ดีหรือการส่งผ่านแบบเปิดผนึกได้

ข้อพิจารณาด้านพลังงานและความยั่งยืน

ACH และการกรองสูงช่วยเพิ่มการใช้พลังงาน ปรับให้เหมาะสมด้วยการควบคุมปริมาตรอากาศแบบแปรผัน (VAV) ในเวลาที่ไม่สำคัญ ตัวกรองแรงดันตกคร่อมต่ำ และการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ ประเมินการดึงพลังงานจาก UV-C เทียบกับข้อดีของการป้องกันการเปรอะเปื้อนของคอยล์ ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามาตรการด้านความยั่งยืนไม่กระทบต่อระดับการรับประกันความปลอดเชื้อที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว

การเลือกเทคโนโลยี: การเปรียบเทียบโดยสรุป

ตารางนี้สรุปการใช้งานทั่วไป จุดแข็ง และข้อควรระวังเพื่อสนับสนุนการเลือกเทคโนโลยีในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม

รายการตรวจสอบการนำไปปฏิบัติ

รายการตรวจสอบที่กระชับและเน้นการดำเนินการจะช่วยแปลความตั้งใจในการออกแบบให้เป็นประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้

• กำหนดวัตถุประสงค์การควบคุมการปนเปื้อนและมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง
• เลือกการกรองพื้นฐาน (HEPA/ULPA) และประเมินความต้องการเทคโนโลยีการฆ่า
• จำลองการไหลเวียนของอากาศและตรวจสอบความครอบคลุมเหนือการปฏิบัติงานที่สำคัญ
• ระบุการตรวจสอบ (อนุภาค จุลินทรีย์ ความดัน เซ็นเซอร์ปริมาณ/ก๊าซ)
• การตรวจสอบแผน (DQ/IQ/OQ/PQ) โดยมีเกณฑ์การยอมรับที่ชัดเจน
• จัดทำ SOP การบำรุงรักษาและช่วงการเปลี่ยนวงจรชีวิต
• ฝึกอบรมบุคลากรเกี่ยวกับเทคนิคปลอดเชื้อที่สอดคล้องกับกลยุทธ์การไหลเวียนของอากาศ
• ใช้การควบคุมการเปลี่ยนแปลงสำหรับการปรับเปลี่ยน ข้อมูลประสิทธิภาพแนวโน้ม

ประเด็นสำคัญสำหรับทีมเภสัชกรรมและการวิจัย

การฆ่าเชื้อในอากาศในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมและการวิจัยถือเป็นความท้าทายของระบบ: ผสมผสานการกรองที่ได้รับการตรวจสอบเข้ากับเทคโนโลยีการปิดใช้งานที่เหมาะสม ออกแบบการไหลเวียนของอากาศเพื่อปกป้องการดำเนินงานที่สำคัญที่สุด ตรวจสอบสิ่งที่สำคัญแบบเรียลไทม์ และถือว่าการตรวจสอบความถูกต้องเป็นกระบวนการที่มีชีวิต เมื่อเลือกและดำเนินการอย่างรอบคอบ เทคโนโลยีเหล่านี้จะช่วยลดความเสี่ยงในการปนเปื้อนได้อย่างมาก โดยไม่เพิ่มความซับซ้อนหรือภาระด้านกฎระเบียบมากเกินไป