制药洁净室VHP空间灭菌的工程实施技术

发布时间:2017-10-30 11:16

                  VHP(Vaporized Hydrogen Peroxide)即气化过氧化氢,近些年来关于气态过氧化氢的灭菌效果不断有研究报导, 其主要原理是生成游离的氢氧基,用于进攻细胞成分,包括脂类,蛋白质和DNA,并已被广泛用于生物制药行业的灭菌。





在对生物医药洁净室及其他洁净行业的洁净空间进行灭菌,传统的方式存在时间长、可验证性差,且具有破坏性等缺点。通过VHP空间灭菌技术和空调系统结合应用在生物制药洁净室,并通过典型的工程实例分析,对系统除湿、材料选择、空调系统配合、围护结构以及安全等方面阐述了VHP如何借助空调系统进行空间灭菌的应用。该种灭菌方式可以借鉴到相类似的洁净空间灭菌领域。

  洁净室普通的灭菌方法难以标准化,劳动密集,验证困难,并且对操作工和环境存在潜在的危险。与空调系统结合在一起的VHP灭菌技术除了能够克服传统灭菌技术的缺点外,还具有如下优点:极好的材料兼容性,广谱杀菌功效,可以再生,无菌保证水平更高。所以研究VHP如何与空调系统相结合进行空间灭菌对未来的生物医药洁净室规模化、标准化空间灭菌有着重要的实际指导意义。
   
1VHP灭菌
 
  VHP(Vaporized Hydrogen Peroxide)即气化过氧化氢,近些年来关于气态过氧化氢的灭菌效果不断有研究报导, 其主要原理是生成游离的氢氧基,用于进攻细胞成分,包括脂类,蛋白质和 DNA,并已被广泛用于生物制药行业的灭菌[1-2]。
 
  VHP灭菌与传统灭菌方式技术的比较已经有研究[3-4],从各种比较可知,VHP灭菌方式无论从灭菌的效果、灭菌后的残留物、灭菌时间、适用场合以及在实际灭菌过程中对作业人员的伤害性,相对传统的灭菌方式都有其显而易见的优势。
 
  2VHP进行空间灭菌的工程实施
 
  2015年,我司承接的土耳其V项目在安卡拉投资设立了动物疫苗制造车间,生产过程中采用对动物疫苗有高抗性的原料。在生产核心区的动物孵化、药品灌装车间及动物实验室等洁净间,生产过程中会有原料、中间体进出生产区,这就要求有高效、可靠的灭菌方法来进行物料表面及对空间进行灭菌,同时需要以最小的操作时间来完成物料的转移。针对本项目的特点,需要在各种灭菌工艺中寻找到合适的灭菌方法来实现。
 
  在考虑各种综合解决方案的过程中,针对使用方提出的几点要求,一是灭菌频率高,这就要求尽量缩短操作周期;二是尽量采用干式灭菌法,以减少灭菌环节对洁净室整体受控环境的影响。
 
  根据以往国内的项目经验及对欧盟GMP的理解,并综合考虑项目的实际运行操作情况及远程技术沟通及远程设备材料运输等一系列情况,本项目最终选用了固定式VHP发生器对洁净空间系统进行灭菌的方式,这样更能适应本项目的要求。
 
  VHP进行系统空间灭菌的应用
 
  (1)土耳其V项目采用固定式VHP结合空调系统对房间进行空间灭菌。
 
  (2)VHP灭菌过程
 
  除湿——降低空间的相对湿度,达到期望VHP灭菌所需要的湿度水平。
 
  保持VHP发生器设备连接到风管系统的阀门关闭,系统经空调机组运行,通过转轮除湿功能段尽量降低湿度,使空调系统及房间内的空气达到洁净系统所需的洁净等级及温湿度要求即可。即VHP 灭菌在低湿(湿度<40%)状态灭菌效果最佳。
 
  调节——增加注射速率,减少循环时间,从而快速增加H2O2浓度。
 
  关闭空调系统的新风阀、排风阀,关闭空调系统的冷热源阀门,打开通至房间的干空气调节阀至全开位置,打开VHP管路与空调系统连接之阀门至全开位置,同时开启VHP发生器,过氧化氢加液装置给VHP发生装置供给液态过氧化氢,过氧化氢气体发生装置将液态过氧化氢转换为气态,然后经过送风支管(如图3)、送风风口传输至各需要灭菌的洁净空间内,对房间、物料、产品和设备等进行灭菌。在VHP和干燥空气进入密闭洁净空间的同时,根据通入的气体量通过自控系统对排风阀门进行调节。此调节过程中保持整个空调系统的相对湿度大约为 50%。
 
  生物除污染——保持一定的H2O2浓度,具有恒定的“灭菌”能力。
 
  使空调系统风管、房间、设备等空间内保持一定的VHP浓度,达到灭菌的效果。本项目设定607mg/m3 的浓度值。
 
  通风——含循环、快速减少H2O2的浓度,达到健康、安全的目的。
 
  灭菌结束后,关闭与空调系统连接的VHP管路上阀门,同时开启空调系统的新风和排风阀,关闭进入房间干燥空气的阀门,将多余的过氧化氢气体通过催化裂解装置分解掉,达到排放标准后通过排风系统除掉。
 
  固定式VHP空间灭菌在实际工程中的应用问题
 
  (1)灭菌过程中湿度的问题
 
  由于移动式VHP发生器一般都自带除湿设备,可以保证灭菌过程中空间内湿度可以控制在40%,此湿度下VHP灭菌效果最佳。但在土耳其V项目中采用的是固定式的VHP灭菌系统,此项目通过采用带转轮除湿的空调机组及单独的干燥空气系统相结合来尽量降低系统湿度。
 
  在此项目中为保证房间的灭菌效果最佳,灭菌前已将灭菌空间达到以下条件:
 
  ① 房间的温度≥25℃,湿度≤40%。
 
  ② 房间的换气次数≥10次。
 
  ③ 冷热水阀通过BMS全自动控制,且送排风机变频控制。
 
  ④ 保证灭菌空间所有的门和开口都是关闭状况。
 
  ⑤ 通过改变送风风机和排风风机的频率及转轮除湿机达到灭菌前的湿度控制。
 
  (2)灭菌过程中高效过滤器的问题
 
  通常来说,生物医药各洁净室的末端都会有高效过滤器,若VHP需要经过高效过滤器,则会因过滤器介质的吸收作用,使灭杀微生物的速度减慢并因最后阶段的通风时间增加而导致整个灭菌周期延长。该项目系统中的高效过滤器是设置在空调机组中,故不存在此问题。但若实际应用中,不可避免的要把高效过滤器设置在风管的末端,建议可以通过给高效过滤器设旁路来加快工作区的灭菌速度。当然,VHP对高效过滤器也是可以兼容的,可以选用铝制框架、玻璃纤维介质的高效过滤器,确保密封所用的是硅胶。
 
  (3)空间围护结构密闭性在VHP灭菌系统中的应用
 
  在土耳其V项目中VHP灭菌的洁净室围护结构采用50mm厚夹芯金属隔墙系列彩钢板。VHP灭菌过程中的洁净室密封问题也是施工控制的重点难点之一。此项目围护结构施工顺序按先做顶板再安装墙板顺序执行,这样做更有利于顶板与墙板之间的密封。所有缝隙均用瓷白色中性胶密封,双面打密封胶。不能双面打密封胶的板缝,如靠土建墙板,包柱墙板,夹道墙板等按正压端密封原则进行,安装时应在板缝内预先注入密封胶,采用槽内四点打胶、或对角打胶法将连接配件与板材之间缝隙填密实,确保无泄露。
 
  (4)充气密封门在VHP灭菌系统中的应用
 
  充气式气密门主要应用于使用VHP灭菌空间的进、出口缓冲区。在洁净室内,由彩钢板维护搭建的房间通常视为密闭的,只有在人员及物料进、出品的门需采用密封性可靠的充气密封门做为气闸室的专用门,以保证灭菌过程中,灭菌环境与外部环境完全隔离。
 
  充气密封门主要有三大块功能模块,一是门体充气密封结构,二是互锁控制系统,三是洁净压缩空气充放管路系统。充气式气密门主要由门框、门板、充气密封胶条、充放气控制系统及与相关部件的逻辑控制系统组成,其中充气密封条镶嵌在门板骨架的凹槽内。 门框与门板的四角为R>150mm的圆弧角,门板为三明治结构,中间为保温、隔热材料,两侧面板通过压合制板技术与骨架牢固结合。门框与门板的材质为304不锈钢。如图4所示。
 
  充气式气密门的工作原理为:门开启时,充气膨胀密封条放气收缩在凹槽内;门关闭时,充气密封条充气膨胀,以使门和门框之间形成紧密封闭,同时门被电磁锁锁住。充气密封门的关键验证点为气密的可靠性及控制逻辑的安全性。这一点在土耳其V项目的执行过程中得到充分的验证。出厂的每一扇门在装货前客户都来工厂进行FAT,并确保逐一通过泄露性测试后方可发货。VHP灭菌技术及充气密封门技术在VHP应用领域密不可分。
 
  (5)VHP灭菌整合空调系统的材料应用
 
  ① 管路系统
 
  • VHP管道:推荐使用CPVC材质
 
  • 风系统管路:风管采用镀锌钢板制作是可接受的,土耳其V项目的风管用的是镀锌层厚度为180 g的镀锌钢板制作而成,在后期的调试验证使用中未出现问题;管路中的湿度探头不采用铜线圈形式。
 
  ② 围护结构
 
  在使用VHP灭菌的房间采用的是氟碳涂层的彩钢板,非VHP灭菌区域使用常规的PE涂层彩钢板。需要使用VHP进行灭菌的洁净室的门推荐采用密胺树脂门,每个独立的灭菌空间与其他系统相连的门均使用气密门。不论使用的是何种建筑材料,在灭菌期间房间必须很好的密封以防止工作暴露于相邻的工作区。
 
  3结束语
 
  通过以上VHP进行空间灭菌技术在项目上的应用的探讨,可见VHP灭菌技术可以像臭氧消毒方式一样与空调系统相结合使用,但是需要格外关注过程中的系统湿度、密闭性,并注意相关材料的选择。VHP灭菌的整个过程是可验证的,具有重复性,并且对于常规的生物制药洁净室、生产工艺设备及用于记录监测的电子产品都是兼容的,这种灭菌过程是迅速的[5]。因此本文提出的VHP技术借助空调系统相结合进行灭菌的方式可以借鉴到相类似的洁净空间灭菌领域。
 
 
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