Máy tiệt trùng chuẩn bị vô trùng: Phương pháp, Xác nhận & Lựa chọn

A máy tiệt trùng chuẩn bị vô trùng là một thiết bị sản xuất dược phẩm chuyên dụng được thiết kế để đạt được và xác minh việc loại bỏ hoàn toàn các vi sinh vật sống khỏi các chế phẩm tiêm, dung dịch nhãn khoa, bột vô trùng và các sản phẩm khác phải không bị nhiễm bẩn trước khi dùng cho bệnh nhân. Không giống như khử trùng làm giảm quần thể vi sinh vật đến mức có thể chấp nhận được, khử trùng đạt được mức đảm bảo vô trùng xác định (SAL) bằng cách loại bỏ khả năng vi sinh vật sống sót trong quá trình. Trong sản xuất dược phẩm được quản lý, SAL này được đặt ở mức 10 lũy thừa âm 6, nghĩa là xác suất để một vi sinh vật sống sót trên mỗi đơn vị tiệt trùng không được lớn hơn một phần triệu.

Kết luận trực tiếp dành cho bất kỳ ai chỉ định hoặc đánh giá máy tiệt trùng chế phẩm vô trùng là: phương pháp khử trùng chính xác cho bất kỳ chế phẩm cụ thể nào được xác định bởi độ ổn định nhiệt và hóa học của sản phẩm và vật chứa sản phẩm, đồng thời máy tiệt trùng phải được chọn, xác nhận và vận hành để đạt được SAL yêu cầu trên toàn bộ cấu hình tải sản phẩm sẽ được xử lý. Khử trùng bằng nhiệt ẩm bằng hơi nước bão hòa trong nồi hấp là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất và được xác nhận tốt nhất đối với các chế phẩm chứa nước đựng trong hộp thủy tinh hoặc kim loại; khử trùng bằng nhiệt khô giai đoạn cuối được áp dụng cho bột, dầu và dụng cụ thủy tinh ổn định nhiệt; và các phương pháp thay thế bao gồm khử trùng bằng lọc, oxit ethylene và huyết tương hydro peroxide được sử dụng cho các sản phẩm và thiết bị nhạy cảm với nhiệt. Bài viết này đề cập đến tất cả các phương pháp khử trùng chính, thiết kế thiết bị, yêu cầu xác nhận và cân nhắc vận hành đối với máy tiệt trùng chuẩn bị vô trùng ở chiều sâu kỹ thuật đầy đủ.

Khử trùng bằng nhiệt ẩm: Tiêu chuẩn cho các chế phẩm dung dịch tiêm truyền

Khử trùng bằng nhiệt ẩm sử dụng hơi nước bão hòa dưới áp suất là phương pháp được lựa chọn để khử trùng giai đoạn cuối các chế phẩm chứa nước vì sự kết hợp giữa nhiệt và độ ẩm làm biến tính protein vi sinh vật và axit nucleic với hiệu suất vượt trội, đạt được SAL yêu cầu từ 10 đến lũy thừa âm 6 trên nhiều mức vi sinh vật tạp nhiễm ban đầu và hình dạng thùng chứa. Điều kiện tham chiếu tiêu chuẩn để khử trùng bằng nhiệt ẩm được thiết lập bởi các dược điển chính (USP, EP, JP) là 121 độ C trong 15 phút, mang lại giá trị sát trùng tham chiếu (F0) là 15 phút ở điều kiện tham chiếu này. Hầu hết các chu trình khử trùng dược phẩm hiện đại đều được thiết kế để cung cấp giá trị F0 từ 8 đến 15 phút, mang lại giới hạn an toàn đáng kể trên mức tối thiểu theo lý thuyết đồng thời hạn chế sự suy giảm nhiệt mà chu kỳ dài hơn gây ra cho sản phẩm.

Thiết kế nồi hấp để chuẩn bị vô trùng dược phẩm

Nồi hấp dược phẩm được sử dụng làm máy tiệt trùng chuẩn bị vô trùng khác biệt đáng kể so với máy tiệt trùng bệnh viện về độ chính xác trong thiết kế và các yêu cầu xác nhận. Các tính năng thiết kế chính giúp phân biệt nồi hấp cấp dược phẩm bao gồm:

• Phân phối nhiệt độ được xác nhận trong buồng nạp: Nhiệt độ tại mọi điểm trong buồng khử trùng đã nạp phải nằm trong dung sai xác định, thường cộng hoặc trừ 1 đến 2 độ C so với nhiệt độ điểm đặt ở trạng thái cân bằng. Tính đồng nhất này đạt được thông qua hình dạng buồng, vách ngăn phân phối hơi nước, hệ thống thoát nước ngưng tụ và loại bỏ không khí (việc loại bỏ không khí là rất quan trọng vì không khí dư trong buồng ngăn chặn sự ngưng tụ hơi nước ở nhiệt độ dự định và tạo ra các điểm lạnh có thể không đạt được hiệu suất diệt khuẩn cần thiết).
• Hệ thống tính toán và điều khiển F0: Nồi hấp dược phẩm hiện đại tính toán sát khuẩn tích lũy (F0) theo thời gian thực trong chu trình khử trùng bằng cách sử dụng phép đo nhiệt độ từ nhiều cảm biến bên trong buồng và trong hộp đựng sản phẩm. Bộ điều khiển chu trình chỉ giải phóng sản phẩm khi F0 được tính toán đáp ứng hoặc vượt quá giá trị tối thiểu đã được xác thực, bất kể thời gian danh nghĩa ở nhiệt độ, đảm bảo rằng sự biến đổi từ tải này sang tải khác trong thời gian gia nhiệt không ảnh hưởng đến việc đảm bảo độ vô trùng của sản phẩm.
• Hệ thống làm mát được điều khiển: Sau giai đoạn khử trùng, sản phẩm phải được làm lạnh nhanh chóng để tránh sự suy giảm nhiệt quá mức trong khi vẫn duy trì điều kiện vô trùng trong giai đoạn làm mát. Nồi hấp dược phẩm sử dụng làm mát phun nước bằng không khí hoặc làm mát tràn nước bằng nước làm mát chất lượng nước để phun (WFI) để ngăn ngừa tái nhiễm bẩn thùng chứa qua nước làm mát. Tính toàn vẹn của thùng chứa trong quá trình làm mát là mối quan tâm hàng đầu vì sự chênh lệch áp suất được tạo ra khi sản phẩm nguội đi có thể hút chất lỏng qua các khuyết tật cực nhỏ trên vòng đệm của thùng chứa nếu áp suất quá mức của buồng không được duy trì cho đến khi nhiệt độ sản phẩm giảm xuống dưới điểm sôi ở áp suất khí quyển.

Phát triển chu trình và tính toán F0

Giá trị F0 là khái niệm trung tâm trong khoa học khử trùng bằng nhiệt ẩm trong dược phẩm. Nó biểu thị thời gian khử trùng tương đương tính bằng phút ở nhiệt độ tham chiếu 121,1 độ C với giá trị z (hằng số nhiệt trở) là 10 độ C, được tích hợp trên biểu đồ nhiệt độ thực tế mà điểm lạnh nhất trong tải trong chu trình trải qua. Việc tính toán cho phép so sánh các chu trình khử trùng ở nhiệt độ và thời gian khác nhau trên cơ sở chung và đảm bảo rằng nhiệt đầu vào của sản phẩm đủ để đạt được SAL yêu cầu bất kể các biến thể trong cấu hình chu trình. Một chu trình khử trùng đạt được F0 là 8 phút đối với vi sinh vật tạp nhiễm từ 10 mũ âm 2 (một phần trăm vi sinh vật trên một đơn vị) đạt được SAL lý thuyết là 10 mũ âm 10, mang lại giới hạn an toàn gấp 10.000 lần so với yêu cầu quy định là 10 mũ âm 6.

Khử trùng bằng nhiệt khô: Các chế phẩm khử nhiệt và ổn định nhiệt

Khử trùng bằng nhiệt khô sử dụng không khí nóng tuần hoàn ở nhiệt độ 160 đến 250 độ C để đạt được sự vô trùng của các vật liệu ổn định nhiệt nhưng không thể khử trùng bằng nhiệt ẩm. Các ứng dụng dược phẩm chính của khử trùng bằng nhiệt khô là khử chất gây sốt của dụng cụ thủy tinh (loại bỏ nội độc tố vi khuẩn khỏi bề mặt vật chứa) và khử trùng các chế phẩm không chứa nước bao gồm dầu cố định, thạch dầu mỏ và bột vô cơ.

Nội độc tố vi khuẩn (lipopolysaccharides từ thành tế bào vi khuẩn gram âm) ổn định nhiệt và chống lại sự bất hoạt bằng cách khử trùng bằng nhiệt ẩm ở điều kiện hấp tiêu chuẩn. Quá trình khử chất gây sốt yêu cầu nhiệt độ trên 200 độ C trong thời gian dài: điều kiện tham chiếu quá trình khử chất tiêu chuẩn là giảm 3 log hoạt tính của nội độc tố và chu trình khử chất bằng nhiệt khô đã được xác nhận thường mang lại mức phơi nhiễm tối thiểu là 250 độ C trong 30 phút hoặc mức sát thương tích lũy tương đương. Thông số sát thương tương đương đối với nhiệt khô, tương tự như F0 ở nhiệt ẩm, là giá trị FH, được tính toán với nhiệt độ tham chiếu là 170 độ C và giá trị az là 20 độ C đối với chu kỳ khử chất.

Thiết kế đường hầm và lò nhiệt khô

Thiết bị khử trùng bằng nhiệt khô để chuẩn bị vô trùng dược phẩm được sản xuất theo hai cấu hình chính: lò sấy mẻ và máy tiệt trùng đường hầm liên tục. Lò sấy nhiệt khô hàng loạt thích hợp cho các hoạt động ở quy mô phòng thí nghiệm và để khử trùng các bộ phận và thiết bị, trong khi đường hầm khử nhiệt liên tục là thiết bị sản xuất tiêu chuẩn để khử trùng lọ và ống tiêm thể tích lớn trong các cơ sở sản xuất ngoài đường tiêu hóa. Các đường hầm liên tục đưa các lọ đã rửa trước qua ba vùng: vùng gia nhiệt trước, vùng khử trùng và khử nhiệt ở nhiệt độ cao, nơi duy trì nhiệt độ từ 300 đến 350 độ C và vùng làm mát giúp giảm nhiệt độ lọ xuống dưới 50 độ C trước khi chúng đi vào khu vực chiết rót vô trùng.

Phương pháp khử trùng cho các chế phẩm nhạy cảm với nhiệt: Các công nghệ thay thế

Nhiều chế phẩm dược phẩm không thể chịu được nhiệt độ cần thiết để khử trùng bằng nhiệt ở giai đoạn cuối mà không làm suy giảm hoạt chất dược phẩm hoặc hệ thống đóng kín của thùng chứa. Đối với những sản phẩm này, cần có các phương pháp khử trùng thay thế và máy tiệt trùng chế phẩm vô trùng phải phù hợp với cấu hình hộp đựng và sản phẩm cụ thể.

Lọc khử trùng và xử lý vô trùng

Khử trùng bằng lọc đưa dung dịch sản phẩm qua bộ lọc màng 0,22 micromet để giữ lại vi khuẩn và các vi sinh vật khác, tạo ra dịch lọc vô trùng sau đó được đổ đầy vô trùng vào các thùng chứa đã được khử trùng trước. Bởi vì quá trình lọc không giải quyết được tình trạng nhiễm vi-rút hoặc sản phẩm sau bộ lọc theo cách thực hiện khử trùng giai đoạn cuối nên nó được coi là phương pháp đảm bảo thấp hơn so với khử trùng giai đoạn cuối và chỉ được sử dụng khi không có phương pháp cuối cùng nào khả thi. Hướng dẫn quản lý dược phẩm (EMA và FDA) yêu cầu các nhà sản xuất chứng minh việc sử dụng phương pháp khử trùng bằng lọc thay vì phương pháp khử trùng ở giai đoạn cuối và chứng minh rằng phương pháp khử trùng ở giai đoạn cuối đã được khám phá và nhận thấy là không khả thi đối với sản phẩm cụ thể.

Xác thực máy tiệt trùng: Thiết lập và duy trì trạng thái đã được xác thực

Việc xác nhận giá trị sử dụng của máy tiệt khuẩn chế phẩm vô trùng là quá trình được ghi lại bằng tài liệu để chứng minh rằng máy tiệt trùng luôn đạt được hiệu suất tiệt trùng dự kiến trong phạm vi các thông số kỹ thuật đã xác định. Các cơ quan quản lý bao gồm FDA, EMA và PMDA của Nhật Bản yêu cầu các quy trình khử trùng phải được xác nhận trước khi chúng được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm dược phẩm thương mại và việc xác nhận này phải được duy trì và xác nhận lại định kỳ trong suốt thời gian hoạt động của máy tiệt trùng. Quá trình xác nhận cho nồi hấp dược phẩm tuân theo lộ trình đánh giá có cấu trúc:

1. Trình độ lắp đặt (IQ): Có tài liệu xác minh rằng máy tiệt trùng đã được lắp đặt đúng theo thông số kỹ thuật của thiết bị, rằng tất cả các tiện ích (hơi nước, nước, không khí, điện) đều được kết nối và đáp ứng thông số kỹ thuật, đồng thời tất cả tài liệu liên quan (chứng nhận hiệu chuẩn, bản vẽ, sổ tay bảo trì) đã được nhận và lưu trữ.
2. Trình độ chuyên môn hoạt động (OQ): Bằng chứng đã chứng minh rằng máy tiệt trùng hoạt động chính xác trên toàn bộ phạm vi hoạt động của nó. Đối với nồi hấp, điều này bao gồm các nghiên cứu phân bố nhiệt độ với khoang trống, tài liệu chứng minh rằng tất cả các khóa liên động an toàn đều hoạt động chính xác và xác minh rằng hệ thống kiểm soát chu trình đạt được các điều kiện điểm đặt trong phạm vi thông số kỹ thuật.
3. Trình độ thực hiện (PQ): Chứng minh rằng máy tiệt trùng đạt được mức đảm bảo vô trùng cần thiết khi vận hành với lượng sản phẩm thực tế hoặc đại diện. Đối với máy tiệt trùng nhiệt ẩm, PQ bao gồm các nghiên cứu phân bố nhiệt độ với cấu hình buồng chịu tải trong trường hợp xấu nhất, nghiên cứu chỉ thị sinh học sử dụng các chế phẩm bào tử Geobacillus stearothermophilus với giá trị D đã biết và quần thể ban đầu, cũng như tính toán SAL đạt được từ F0 đo được và các kết quả chỉ thị sinh học.
4. Giám sát quá trình đang diễn ra: Sau khi xác nhận ban đầu, mỗi chu kỳ sản xuất phải được giám sát để xác nhận rằng đã đạt được các thông số chu trình đã được xác nhận. Điều này bao gồm việc xem xét đầu ra của máy ghi biểu đồ chu trình hoặc hồ sơ lô điện tử, so sánh F0 đo được với mức tối thiểu đã được xác nhận và kiểm tra chỉ thị sinh học thường quy ở tần suất xác định để xác nhận hiệu suất quy trình được tiếp tục.

Máy tiệt trùng chế phẩm vô trùng là một trong những thiết bị quan trọng nhất trong sản xuất dược phẩm vì hậu quả của việc khử trùng không thành công là đe dọa trực tiếp đến tính mạng của những bệnh nhân sử dụng các sản phẩm tiêm truyền bị ô nhiễm. Các kết quả thanh tra theo quy định liên quan đến xác nhận và kiểm soát quy trình khử trùng là một trong những loại thiếu sót nghiêm trọng nhất về Thực hành Sản xuất Tốt (GMP) được các thanh tra viên của FDA và EMA xác định, đồng thời các quan sát liên quan đến khử trùng không được giải quyết thường dẫn đến cảnh báo nhập khẩu, thu hồi sản phẩm hoặc đóng cửa cơ sở. Việc đầu tư vào thông số kỹ thuật thiết bị phù hợp, xác nhận nghiêm ngặt và giám sát liên tục có kỷ luật không phải là việc tùy ý trong bối cảnh này; đó là cơ sở cơ bản mà sự an toàn của bệnh nhân trong sản xuất thuốc tiêm phụ thuộc vào.

Chọn Máy tiệt trùng chuẩn bị vô trùng phù hợp cho ứng dụng của bạn

Việc chọn đúng máy tiệt trùng chế phẩm vô trùng cho ứng dụng sản xuất dược phẩm đòi hỏi phải đánh giá một cách có hệ thống các đặc tính của sản phẩm, các yêu cầu pháp lý của thị trường mục tiêu cũng như các yêu cầu về khối lượng sản xuất và thông lượng của cơ sở. Các tiêu chí thực tế sau đây hướng dẫn lựa chọn này:

• Độ ổn định nhiệt của sản phẩm và thùng chứa: Tiến hành nghiên cứu độ ổn định nhiệt ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ khử trùng dự định để xác định xem sản phẩm có thể chịu được nhiệt đầu vào cần thiết hay không trước khi thực hiện phương pháp khử trùng cuối cùng. Nếu sản phẩm có biểu hiện xuống cấp không thể chấp nhận được ở các điều kiện khử trùng thì việc khử trùng bằng lọc kết hợp với xử lý vô trùng sẽ trở thành con đường cần thiết, cùng với tất cả các biện pháp kiểm soát quy trình và môi trường bổ sung đi kèm.
• Yêu cầu về lộ trình pháp lý: Các thị trường khác nhau có các yêu cầu cụ thể đối với tài liệu xác nhận quy trình khử trùng. Máy tiệt trùng dùng để sản xuất các sản phẩm được đăng ký tại Hoa Kỳ phải đáp ứng các yêu cầu hướng dẫn xác nhận của FDA; sản phẩm dành cho thị trường Châu Âu phải tuân thủ hướng dẫn của EMA và các yêu cầu của Dược điển Châu Âu. Nhà cung cấp máy tiệt trùng phải có khả năng cung cấp các gói tài liệu về trình độ chuyên môn đáp ứng yêu cầu của các cơ quan quản lý có liên quan, giảm gánh nặng về trình độ chuyên môn cho nhà sản xuất.
• Khối lượng sản xuất và quy mô lô: Thể tích buồng tiệt trùng phải đáp ứng được toàn bộ lô sản xuất trong một chu kỳ hoặc một số chu kỳ xác định phù hợp với lịch trình sản xuất. Các máy tiệt trùng có kích thước nhỏ yêu cầu nhiều tải từng phần cho mỗi lô đưa ra các bước quy trình bổ sung phải được xác nhận và giám sát, làm tăng gánh nặng về tiêu chuẩn và độ phức tạp trong vận hành của quy trình.

Máy tiệt trùng chuẩn bị vô trùng cuối cùng được xác định bởi tính nhất quán và nghiêm ngặt của quy trình tiệt trùng mà nó cho phép, và máy tiệt trùng được xác định rõ ràng, được xác nhận hợp lệ và được giám sát cẩn thận là nền tảng kỹ thuật mà toàn bộ hệ thống đảm bảo chất lượng sản phẩm vô trùng dựa trên đó. Đầu tư vào thiết bị phù hợp, nỗ lực xác nhận và chương trình giám sát liên tục là biểu hiện thực tế cho cam kết của nhà sản xuất đối với sự an toàn của bệnh nhân vốn là cốt lõi của quy định sản xuất dược phẩm trên toàn thế giới.