Úvod
Vo farmaceutickom zmysle sa čistá miestnosť vzťahuje na miestnosť, ktorá spĺňa aseptické špecifikácie GMP. Vzhľadom na prísne požiadavky na modernizáciu výrobných technológií na výrobné prostredie je laboratórna čistá miestnosť známa aj ako „strážca špičkovej výroby“.
1. Čo je to čistá miestnosť
Čistá miestnosť, známa aj ako bezprašná miestnosť, sa zvyčajne používa ako súčasť profesionálnej priemyselnej výroby alebo vedeckého výskumu vrátane výroby liečiv, integrovaných obvodov, CRT, LCD, OLED a mikro LED displejov atď.
Čistá miestnosť je navrhnutá tak, aby udržiavala extrémne nízke hladiny častíc, ako je prach, organizmy prenášané vzduchom alebo odparené častice. Konkrétne má čistá miestnosť kontrolovanú úroveň kontaminácie, ktorá je určená počtom častíc na meter kubický pri určitej veľkosti častíc.
Čistá miestnosť sa môže vzťahovať aj na akýkoľvek daný uzavretý priestor, v ktorom sú zavedené opatrenia na zníženie kontaminácie časticami a kontrolu ďalších environmentálnych parametrov, ako je teplota, vlhkosť a tlak. Vo farmaceutickom zmysle je čistá miestnosť miestnosť, ktorá spĺňa požiadavky špecifikácií GMP definovaných v aseptických špecifikáciách GMP. Ide o kombináciu technického návrhu, výroby, konečnej úpravy a prevádzkovej kontroly (stratégia kontroly) potrebnej na premenu bežnej miestnosti na čistú miestnosť. Čisté priestory sa používajú v mnohých odvetviach, kdekoľvek môžu mať malé častice nepriaznivý vplyv na výrobný proces.
Čisté priestory sa líšia veľkosťou a zložitosťou a sú široko používané v odvetviach, ako je výroba polovodičov, farmaceutický priemysel, biotechnológie, zdravotnícke pomôcky a biologické vedy, ako aj v kritických procesoch výroby bežných v leteckom priemysle, optike, armáde a na ministerstve energetiky.
2. Vývoj čistých priestorov
Moderné čisté priestory vynašiel americký fyzik Willis Whitfield. Whitfield, ako zamestnanec Sandia National Laboratories, navrhol pôvodný dizajn čistých priestorov v roku 1966. Pred Whitfieldovým vynálezom sa rané čisté priestory často stretávali s problémami s časticami a nepredvídateľným prúdením vzduchu.
Whitfield navrhol čistú miestnosť s konštantným a prísne filtrovaným prúdením vzduchu, aby sa priestor udržal čistý. Väčšinu výrobných závodov integrovaných obvodov v Silicon Valley postavili tri spoločnosti: MicroAire, PureAire a Key Plastics. Vyrábali laminárne jednotky, rukavicové boxy, čisté miestnosti a vzduchové sprchy, ako aj chemikálie a pracovné stoly na výrobu integrovaných obvodov „mokrým procesom“. Tieto tri spoločnosti boli tiež priekopníkmi v používaní teflónu pre vzduchové pištole, chemické čerpadlá, pračky, vodné pištole a ďalšie zariadenia potrebné na výrobu integrovaných obvodov. William (Bill) C. McElroy Jr. pôsobil v týchto troch spoločnostiach ako technický manažér, vedúci kresliarne, QA/QC a dizajnér a jeho návrhy pridali k vtedajšej technológii 45 originálnych patentov.
3. Princípy prúdenia vzduchu v čistých priestoroch
Čisté priestory regulujú častice prenášané vzduchom pomocou HEPA alebo ULPA filtrov, pričom sa využíva princíp laminárneho (jednosmerného prúdenia) alebo turbulentného (turbulentného, nejednosmerného prúdenia) prúdenia vzduchu.
Laminárne alebo jednosmerné systémy prúdenia vzduchu smerujú filtrovaný vzduch v konštantnom prúdení smerom nadol alebo horizontálne do filtrov umiestnených na stene v blízkosti podlahy čistej miestnosti alebo recirkulujú cez vyvýšené perforované podlahové panely.
Laminárne systémy prúdenia vzduchu sa zvyčajne používajú na viac ako 80 % stropu čistých priestorov na udržanie konštantného vzduchu. Na výrobu filtrov a krytov laminárneho prúdenia vzduchu sa používa nehrdzavejúca oceľ alebo iné materiály, ktoré zabraňujú vnikaniu prebytočných častíc do vzduchu. Turbulentné alebo nejednosmerné prúdenie vzduchu využíva laminárne kryty prúdenia vzduchu a filtre s nešpecifickou rýchlosťou na udržanie vzduchu v čistých priestoroch v neustálom pohybe, aj keď nie v rovnakom smere.
Drsný vzduch sa snaží zachytiť častice, ktoré sa môžu nachádzať vo vzduchu, a vytlačiť ich na podlahu, kde vstupujú do filtra a opúšťajú prostredie čistej miestnosti. Niektoré miesta pridávajú aj vektorové čisté miestnosti: vzduch sa privádza v horných rohoch miestnosti, používajú sa vejárovité HEPA filtre a je možné použiť aj bežné HEPA filtre s vejárovitými výstupmi prívodu vzduchu. Vývody spätného vzduchu sú umiestnené v spodnej časti druhej strany. Pomer výšky a dĺžky miestnosti je vo všeobecnosti medzi 0,5 a 1. Tento typ čistej miestnosti môže dosiahnuť aj triedu čistoty 5 (trieda 100).
Čisté priestory vyžadujú veľa vzduchu a zvyčajne majú kontrolovanú teplotu a vlhkosť. Aby sa znížili náklady na zmenu okolitej teploty alebo vlhkosti, recirkuluje sa približne 80 % vzduchu (ak to vlastnosti produktu dovoľujú) a recirkulovaný vzduch sa najprv filtruje, aby sa odstránili častice kontaminácie, pričom sa pred prechodom cez čistý priestor udržiava vhodná teplota a vlhkosť.
Častice prenášané vzduchom (kontaminanty) buď plávajú. Väčšina častíc prenášaných vzduchom sa pomaly usadzuje a rýchlosť usadzovania závisí od ich veľkosti. Dobre navrhnutý systém úpravy vzduchu by mal do čistej miestnosti privádzať čerstvý a recirkulovaný filtrovaný čistý vzduch a zároveň odvádzať častice z čistej miestnosti. V závislosti od prevádzky sa vzduch odoberaný z miestnosti zvyčajne recirkuluje cez systém úpravy vzduchu, kde filtre odstraňujú častice.
Ak proces, suroviny alebo produkty obsahujú veľa vlhkosti, škodlivých pár alebo plynov, tento vzduch nemožno recirkulovať späť do miestnosti. Tento vzduch sa zvyčajne odsáva do atmosféry a potom sa do systému čistej miestnosti nasáva 100 % čerstvý vzduch, ktorý sa pred vstupom do čistej miestnosti upraví.
Množstvo vzduchu vstupujúceho do čistej miestnosti je prísne kontrolované a množstvo odsávaného vzduchu je tiež prísne kontrolované. Väčšina čistých miestností je pretlaková, čo sa dosahuje vstupom do čistej miestnosti s vyšším prívodom vzduchu, ako je vzduch odsávaný z čistej miestnosti. Vyšší tlak môže spôsobiť únik vzduchu spod dverí alebo cez nevyhnutné drobné praskliny či medzery v každej čistej miestnosti. Kľúčom k dobrému návrhu čistej miestnosti je správne umiestnenie prívodu a odvodu vzduchu.
Pri plánovaní čistej miestnosti by malo byť umiestnenie prívodných a odvodných (výstupných) mriežok prioritou. Vstupné (stropné) a odvodné mriežky (na nižšej úrovni) by mali byť umiestnené na opačných stranách čistej miestnosti. Ak je potrebné chrániť obsluhu pred produktom, prúdenie vzduchu by malo byť od obsluhy smerom od nej. Americký Úrad pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) a EÚ majú veľmi prísne smernice a limity pre mikrobiálnu kontamináciu a možno použiť aj plenum medzi jednotkou úpravy vzduchu a filtračnou jednotkou ventilátora a lepivé rohože. V sterilných miestnostiach, ktoré vyžadujú vzduch triedy A, prúdenie vzduchu vedie zhora nadol a je jednosmerné alebo laminárne, čím sa zabezpečí, že vzduch nie je kontaminovaný predtým, ako sa dostane do kontaktu s produktom.
4. Kontaminácia čistej miestnosti
Najväčšiu hrozbu kontaminácie čistých priestorov predstavujú samotní používatelia. V medicínskom a farmaceutickom priemysle je kontrola mikroorganizmov veľmi dôležitá, najmä mikroorganizmov, ktoré sa môžu uvoľňovať z pokožky a usadzovať sa v prúde vzduchu. Štúdium mikrobiálnej flóry čistých priestorov má veľký význam pre mikrobiológov a pracovníkov kontroly kvality, aby mohli vyhodnotiť meniace sa trendy, najmä pre skríning kmeňov rezistentných na liečivá a výskum metód čistenia a dezinfekcie. Typická flóra čistých priestorov sa vyskytuje hlavne v ľudskej pokožke a v menšom množstve sa vyskytujú aj mikroorganizmy z iných zdrojov, napríklad z prostredia a vody. Medzi bežné bakteriálne rody patria Micrococcus, Staphylococcus, Corynebacterium a Bacillus a medzi hubové rody patria Aspergillus a Penicillium.
Existujú tri hlavné aspekty udržiavania čistoty v čistej miestnosti.
(1). Vnútorný povrch čistej miestnosti a jej vnútorné vybavenie
Princípom je, že výber materiálu je dôležitý a denné čistenie a dezinfekcia sú ešte dôležitejšie. Aby sa dosiahli požiadavky GMP a špecifikácie čistoty, všetky povrchy čistých priestorov by mali byť hladké a vzduchotesné a nemali by produkovať vlastné znečistenie, teda nemali by obsahovať prach ani nečistoty, mali by byť odolné voči korózii a mali by sa ľahko čistiť, inak by mohli vytvoriť prostredie pre rozmnožovanie mikróbov. Povrch by mal byť pevný a odolný, nemal by praskať, lámať sa ani preliačiny. Na výber je množstvo materiálov vrátane drahých obkladov dagad, skla atď. Najlepšou a najkrajšou voľbou je sklo. Pravidelné čistenie a dezinfekcia by sa mali vykonávať v súlade s požiadavkami čistých priestorov na všetkých úrovniach. Frekvencia môže byť po každej operácii, viackrát denne, každý deň, každé pár dní, raz týždenne atď. Odporúča sa čistiť a dezinfikovať operačný stôl po každej operácii, podlahu každý deň, stenu každý týždeň a priestor každý mesiac podľa úrovne čistých priestorov a stanovených noriem a špecifikácií a mali by sa viesť záznamy.
(2). Regulácia vzduchu v čistej miestnosti
Vo všeobecnosti je potrebné zvoliť vhodný dizajn čistej miestnosti, vykonávať pravidelnú údržbu a denné monitorovanie. Osobitná pozornosť by sa mala venovať monitorovaniu plávajúcich baktérií vo farmaceutických čistých miestnostiach. Plávajúce baktérie v priestore sú extrahované pomocou plávajúceho vzorkovača baktérií, aby sa z priestoru extrahoval určitý objem vzduchu. Prúd vzduchu prechádza kontaktnou miskou naplnenou špecifickým kultivačným médiom. Kontaktná miska zachytí mikroorganizmy a potom sa miska umiestni do inkubátora, aby sa spočítal počet kolónií a vypočítal počet mikroorganizmov v priestore. Mikroorganizmy v laminárnej vrstve je tiež potrebné detegovať pomocou príslušného laminárneho vzorkovača plávajúcich baktérií. Princíp fungovania je podobný ako pri odbere vzoriek v priestore, s výnimkou, že miesto odberu vzoriek musí byť umiestnené v laminárnej vrstve. Ak je v sterilnej miestnosti potrebný stlačený vzduch, je potrebné vykonať aj mikrobiálne testovanie stlačeného vzduchu. Pomocou príslušného detektora stlačeného vzduchu sa musí tlak stlačeného vzduchu nastaviť na vhodný rozsah, aby sa zabránilo zničeniu mikroorganizmov a kultivačného média.
(3). Požiadavky na personál v čistých priestoroch
Personál pracujúci v čistých priestoroch musí absolvovať pravidelné školenie v teórii kontroly kontaminácie. Do čistých priestorov vstupujú a vystupujú cez vzduchové uzávery, vzduchové sprchy a/alebo šatne a musia nosiť špeciálne navrhnuté oblečenie, ktoré zakrýva pokožku a prirodzene sa vyskytujúce kontaminanty na tele. V závislosti od klasifikácie alebo funkcie čistých priestorov môže oblečenie personálu vyžadovať iba jednoduchú ochranu, ako sú laboratórne plášte a kapucne, alebo môže byť úplne zakryté a neodkrývať žiadnu pokožku. Oblečenie do čistých priestorov sa používa na zabránenie uvoľňovania častíc a/alebo mikroorganizmov z tela nositeľa a kontaminácii prostredia.
Samotné oblečenie do čistých priestorov nesmie uvoľňovať častice ani vlákna, aby sa zabránilo kontaminácii prostredia. Tento typ kontaminácie personálu môže znížiť výkonnosť výrobkov v polovodičovom a farmaceutickom priemysle a môže viesť napríklad ku krížovej infekcii medzi zdravotníckym personálom a pacientmi v zdravotníctve. Ochranné prostriedky do čistých priestorov zahŕňajú ochranné odevy, čižmy, topánky, zástery, návleky na bradu, okrúhle klobúky, masky, pracovné odevy/laboratórne plášte, plášte, rukavice a návleky na prsty, rukávy a návleky na topánky a čižmy. Typ používaného oblečenia do čistých priestorov by mal odrážať kategóriu čistých priestorov a výrobkov. Čisté priestory s nízkou úrovňou ochrany môžu vyžadovať špeciálnu obuv s úplne hladkými podrážkami, ktoré sa nedržia na prachu ani nečistotách. Z bezpečnostných dôvodov však podrážky topánok nesmú predstavovať nebezpečenstvo pošmyknutia. Na vstup do čistých priestorov sa zvyčajne vyžaduje oblečenie do čistých priestorov. Pre čisté priestory triedy 10 000 je možné použiť jednoduché laboratórne plášte, pokrývky hlavy a návleky na topánky. Pre čisté priestory triedy 100 sú potrebné celotelové zábaly, ochranné odevy so zipsom, ochranné okuliare, masky, rukavice a návleky na topánky. Okrem toho by mal byť počet ľudí v čistej miestnosti kontrolovaný, s priemerom 4 až 6 m2/osoba, a obsluha by mala byť šetrná, pričom by sa malo vyhýbať veľkým a rýchlym pohybom.
5. Bežne používané metódy dezinfekcie pre čisté priestory
(1). UV dezinfekcia
(2). Dezinfekcia ozónom
(3). Dezinfekčné prostriedky na plynovú sterilizáciu zahŕňajú formaldehyd, epoxyetán, zmesi kyseliny peroxyoctovej, kyseliny karbolovej a kyseliny mliečnej atď.
(4) Dezinfekčné prostriedky
Medzi bežné dezinfekčné prostriedky patrí izopropylalkohol (75 %), etanol (75 %), glutaraldehyd, chlórhexidín atď. Tradičnou metódou dezinfekcie sterilných miestností v čínskych farmaceutických továrňach je fumigácia formaldehydom. Zahraničné farmaceutické továrne sa domnievajú, že formaldehyd má určité škodlivé účinky na ľudské telo. V súčasnosti sa vo všeobecnosti používa postrek glutaraldehydom. Dezinfekčný prostriedok používaný v sterilných miestnostiach musí byť sterilizovaný a filtrovaný cez 0,22 μm filtračnú membránu v biologicky bezpečnej skrini.
6. Klasifikácia čistých priestorov
Čisté priestory sa klasifikujú podľa počtu a veľkosti častíc povolených na objem vzduchu. Veľké čísla, ako napríklad „trieda 100“ alebo „trieda 1000“, odkazujú na normu FED-STD-209E, ktorá označuje počet častíc s veľkosťou 0,5 μm alebo väčších povolených na kubickú stopu vzduchu. Norma tiež umožňuje interpoláciu; napríklad SNOLAB sa používa pre čisté priestory triedy 2000. Diskrétne počítače častíc vzduchu s rozptylom svetla sa používajú na určenie koncentrácie častíc vo vzduchu rovných alebo väčších ako je špecifikovaná veľkosť na určenom mieste odberu vzoriek.
Desatinná hodnota sa vzťahuje na normu ISO 14644-1, ktorá špecifikuje desatinný logaritmus počtu častíc s veľkosťou 0,1 μm alebo väčších povolených na kubický meter vzduchu. Napríklad čistá miestnosť triedy ISO 5 má maximálne 105 častíc/m3. Normy FS 209E aj ISO 14644-1 predpokladajú, že medzi veľkosťou častíc a koncentráciou častíc existuje logaritmický vzťah. Nulová koncentrácia častíc preto neexistuje. Niektoré triedy nevyžadujú testovanie určitých veľkostí častíc, pretože koncentrácia je príliš nízka alebo príliš vysoká na to, aby bola praktická, ale takéto slepé vzorky by sa nemali považovať za nulové. Keďže 1 m3 je približne 35 kubických stôp, tieto dve normy sú zhruba ekvivalentné pri meraní častíc s veľkosťou 0,5 μm. Bežný vnútorný vzduch je približne triedy 1 000 000 alebo ISO 9.
Normy ISO 14644-1 a ISO 14698 sú mimovládne normy vyvinuté Medzinárodnou organizáciou pre normalizáciu (ISO). Prvá sa vzťahuje na čisté priestory vo všeobecnosti; druhá na čisté priestory, kde môže byť problémom biokontaminácia.
Medzi súčasné regulačné agentúry patria: ISO, USP 800, americká federálna norma 209E (predchádzajúca norma, stále v platnosti). Zákon o kvalite a bezpečnosti liekov (DQSA) bol zavedený v novembri 2013 s cieľom riešiť úmrtia a závažné nežiaduce udalosti súvisiace s miešaním liekov. Federálny zákon o potravinách, liekoch a kozmetike (FD&C Act) stanovuje špecifické usmernenia a zásady pre humánne formulácie. Norma 503A je pod dohľadom oprávnených pracovníkov (lekárnikov/lekárov) štátnych alebo federálnych autorizovaných agentúr. Norma 503B sa týka outsourcingu zariadení a vyžaduje si priamy dohľad licencovaného farmaceuta a nemusia byť licencovanou lekárňou. Zariadenia získavajú licencie prostredníctvom Úradu pre kontrolu potravín a liečiv (FDA).
Smernice EÚ o správnej výrobnej praxi (GMP) sú prísnejšie ako iné smernice a vyžadujú čisté priestory na dosiahnutie počtu častíc počas prevádzky (počas výroby) a v pokoji (keď neprebieha žiadna výroba, ale vzduchotechnická jednotka v miestnosti je zapnutá).
8. Otázky od laboratórnych nováčikov
(1). Ako sa vstupuje do čistej miestnosti a vystupuje z nej? Ľudia a tovar vstupujú a vystupujú rôznymi vchodmi a východmi. Ľudia vstupujú a vystupujú cez vzduchové uzávery (niektoré majú vzduchové sprchy) alebo bez vzduchových uzáverov a nosia ochranné prostriedky, ako sú kukly, masky, rukavice, topánky a ochranný odev. Cieľom je minimalizovať a blokovať častice vnášané ľuďmi vstupujúcimi do čistej miestnosti. Tovar vstupuje a vystupuje z čistej miestnosti cez nákladný kanál.
(2). Je niečo špeciálne na dizajne čistých priestorov? Výber stavebných materiálov pre čisté priestory by nemal vytvárať žiadne častice, preto sa uprednostňuje celkový epoxidový alebo polyuretánový podlahový náter. Používajú sa leštené nerezové alebo práškovo lakované sendvičové priečky a stropné panely z mäkkej ocele. Pravouhlým rohom sa zabráni vďaka zakriveným povrchom. Všetky spoje od rohu k podlahe a od rohu k stropu musia byť utesnené epoxidovým tmelom, aby sa zabránilo usadzovaniu alebo tvorbe častíc v spojoch. Zariadenia v čistých priestoroch sú navrhnuté tak, aby generovali minimálnu kontamináciu vzduchu. Používajte iba špeciálne vyrobené mopy a vedrá. Nábytok v čistých priestoroch by mal byť tiež navrhnutý tak, aby generoval minimálne častice a aby sa dal ľahko čistiť.
(3). Ako si vybrať správny dezinfekčný prostriedok? Najprv by sa mala vykonať analýza prostredia, aby sa prostredníctvom monitorovania prostredia potvrdil typ kontaminovaných mikroorganizmov. Ďalším krokom je určiť, ktorý dezinfekčný prostriedok dokáže zabiť známy počet mikroorganizmov. Pred vykonaním testu letality kontaktného času (metóda riedenia v skúmavke alebo metóda povrchového materiálu) alebo testu AOAC je potrebné vyhodnotiť existujúce dezinfekčné prostriedky a potvrdiť ich vhodnosť. Na ničenie mikroorganizmov v čistej miestnosti existujú vo všeobecnosti dva typy mechanizmov rotácie dezinfekčných prostriedkov: 1. Rotácia jedného dezinfekčného prostriedku a jedného sporicídu, 2. Rotácia dvoch dezinfekčných prostriedkov a jedného sporicídu. Po určení dezinfekčného systému je možné vykonať test baktericídnej účinnosti, ktorý poskytne základ pre výber dezinfekčných prostriedkov. Po dokončení testu baktericídnej účinnosti je potrebný terénny test. To je dôležitý prostriedok na preukázanie, či sú štandardné postupy čistenia a dezinfekcie a test baktericídnej účinnosti dezinfekčného prostriedku účinné. Postupom času sa môžu objaviť predtým nezistené mikroorganizmy a môžu sa zmeniť aj výrobné procesy, personál atď., preto je potrebné pravidelne kontrolovať štandardné prevádzkové postupy čistenia a dezinfekcie, aby sa potvrdilo, či sú stále použiteľné v súčasnom prostredí.
(4). Čisté alebo špinavé chodby? Prášky, ako sú tablety alebo kapsuly, sú čisté chodby, zatiaľ čo sterilné lieky, tekuté lieky atď. sú špinavé chodby. Vo všeobecnosti sú farmaceutické výrobky s nízkou vlhkosťou, ako sú tablety alebo kapsuly, suché a prašné, takže existuje väčšie riziko krížovej kontaminácie. Ak je tlakový rozdiel medzi čistou oblasťou a chodbou kladný, prášok unikne z miestnosti do chodby a potom sa s najväčšou pravdepodobnosťou prenesie do ďalšej čistej miestnosti. Našťastie väčšina suchých prípravkov ľahko nepodporuje rast mikróbov, takže tablety a prášky sa spravidla vyrábajú v zariadeniach s čistými chodbami, pretože mikroorganizmy plávajúce v chodbe nenájdu prostredie, v ktorom by sa im mohlo dariť. To znamená, že miestnosť má voči chodbe negatívny tlak. V prípade sterilných (spracovaných), aseptických alebo nízkobiologicky zaťažených a tekutých farmaceutických výrobkov mikroorganizmy zvyčajne nájdu podporné kultúry, v ktorých sa im môže dariť, alebo v prípade sterilne spracovaných výrobkov môže byť jediný mikroorganizmus katastrofálny. Preto sú tieto zariadenia často navrhnuté so špinavými chodbami, pretože zámerom je udržať potenciálne mikroorganizmy mimo čistej miestnosti.
Čas uverejnenia: 20. februára 2025