Autoclave nell'industria farmaceutica: principi, tipologie, validazione

Nella produzione farmaceutica, la sterilità non è mai qualcosa che si crede per fede. Ogni lotto di prodotto iniettabile, ogni componente sterile e ogni pezzo riutilizzabile dell'attrezzatura di processo riporta una storia documentata di come è stato pulito, trattato e rilasciato. L’autoclave è al centro di quella storia. Applicando vapore saturo sotto pressione, un'autoclave distrugge i microrganismi su vetreria, parti in acciaio inossidabile, alloggiamenti dei filtri, tubi, indumenti, terreni di coltura e, in unità appositamente costruite, anche contenitori di liquidi sigillati.

Per i responsabili dell'assicurazione della sterilità, le questioni pratiche raramente cambiano: il ciclo raggiunge davvero l'intero carico, può essere riprodotto lotto dopo lotto e può essere difeso davanti a un revisore dei conti? Le sezioni seguenti riguardano il principio di funzionamento, le fasi del ciclo, le configurazioni delle apparecchiature importanti nella produzione e le abitudini di convalida e manutenzione che separano uno sterilizzatore affidabile da una fonte permanente di deviazioni.

Cos'è un'autoclave e perché l'industria farmaceutica dipende da essa

Un'autoclave è un recipiente a pressione costruito per esporre un carico al vapore saturo a una temperatura definita per un tempo definito. Il calore umido uccide i microrganismi denaturando le loro proteine ​​e gli acidi nucleici. Quando il vapore saturo incontra una superficie più fredda, si condensa e rilascia calore latente, trasferendo energia in modo molto più efficiente di quanto potrebbe mai fare l’aria calda. Questo è il motivo per cui un ciclo a vapore può raggiungere la sterilità a 121 °C in quindici-trenta minuti, mentre il calore secco richiede spesso 160 °C per due ore o più.

La pressione gioca un ruolo di supporto piuttosto che quello principale. L'aumento della pressione della camera aumenta il punto di ebollizione dell'acqua in modo che il vapore saturo possa esistere a 121 °C o 134 °C. La pressione in sé non è l'agente sterilizzante; il caldo umido è. Il vapore penetra bene anche nei carichi porosi, che è esattamente ciò che richiedono vassoi per strumenti avvolti, alloggiamenti di filtri, gruppi di tubi e confezioni tessili.

Il prezzo di tale efficienza è che il vapore non perdona l’aria. Una sacca d'aria intrappolata all'interno di un pacco avvolto, di un lume stretto o di una camera densamente caricata funge da isolante e crea un punto freddo dove la temperatura target non viene mai raggiunta. Quasi tutte le caratteristiche di progettazione di una moderna autoclave farmaceutica, dalle pompe per vuoto e pre-vuoto pulsato alle trappole di vapore e ai rilevatori d'aria, esistono per rimuovere l'aria e tenerla fuori.

Il ciclo dell'autoclave, passo dopo passo

Sebbene le dimensioni della camera e i sistemi di controllo differiscano, un ciclo di sterilizzazione a vapore ben progettato segue la stessa logica dall’inizio alla fine:

1. Caricamento e preparazione. Gli oggetti vengono puliti, avvolti o posti in contenitori e disposti in modo che il vapore possa circolare liberamente. Il sovraccarico o il blocco della linea di scarico è una delle cause più comuni di cicli falliti.
2. Rimozione dell'aria. Lo spostamento per gravità consente al vapore di spingere l'aria verso il basso e fuori attraverso lo scarico, mentre i cicli di pre-vuoto utilizzano ripetuti impulsi di vuoto e vapore per rimuovere l'aria dai carichi porosi e avvolti.
3. Iniezione di vapore e riscaldamento. Il vapore saturo riempie la camera finché il carico stesso, non solo l'atmosfera della camera, raggiunge la temperatura impostata.
4. Fase di esposizione o di mantenimento. Il carico viene mantenuto alla temperatura, in genere 121 °C per 15-30 minuti o 134 °C per 3-4 minuti, a seconda del ciclo convalidato. Nella sterilizzazione liquida, la letalità accumulata, spesso espressa come F0, diventa il parametro decisivo.
5. Equalizzazione dello scarico e della pressione. Il vapore viene rimosso lentamente. I contenitori di liquidi sigillati richiedono un raffreddamento e una contropressione controllati per prevenire rotture o deformazioni.
6. Asciugatura e raffreddamento. La condensa residua viene drenata in modo che le confezioni siano asciutte all'apertura della porta, proteggendo così la barriera sterile.
7. Pubblicazione. Gli indicatori chimici, gli indicatori biologici e i dati del ciclo registrati vengono esaminati prima che il carico venga rilasciato alla produzione.

Tipi di autoclavi utilizzate negli impianti farmaceutici

La scelta di una configurazione è in realtà una questione di cosa deve essere rimosso dal carico e di come il carico si comporta sotto calore e pressione.

La maggior parte delle piante ne combina due o tre. Le unità a gravità rimangono economiche per carichi semplici, mentre sterilizzatori orizzontali pre-vuoto trasportano i carichi porosi convalidati che alimentano la lavorazione asettica, mentre le unità bagnomaria si prendono cura dei contenitori di liquidi sigillati.

Dove si collocano le autoclavi nel flusso di lavoro farmaceutico

Attrezzature, componenti e parti di ricambio

Gli aghi di riempimento, gli alloggiamenti dei filtri, i gruppi di tubi, le vaschette dei tappi e gli utensili manuali devono essere tutti sterili prima di entrare in contatto con il prodotto. Questi carichi sono porosi, avvolti e spesso di forma scomoda, motivo per cui i cicli di pre-vuoto pulsati sono la scelta standard. Una camera a vuoto a impulsi con ricette programmabili e documentazione del ciclo offre ai team di produzione condizioni ripetibili e un registro verificabile per ciascun lotto.

Autoclave a vuoto a impulsi WG Gli sterilizzatori sottovuoto pulsanti della serie WG utilizzano il vapore saturo come mezzo di sterilizzazione, facendo affidamento sulla proprietà fisica secondo cui il vapore saturo può rilasciare una grande ... Visualizza il prodotto →

Supporti, vetreria e supporto di laboratorio

I laboratori di microbiologia e controllo qualità sterilizzano i terreni di coltura, la vetreria, gli strumenti di campionamento e i rifiuti. I volumi sono più piccoli, ma i requisiti per cicli documentati e distribuzione affidabile della temperatura sono altrettanto rigorosi e le unità da tavolo o verticali di solito corrispondono bene a quella scala.

Fiale, fiale e prodotti liquidi

La sterilizzazione terminale di contenitori di liquidi sigillati richiede sterilizzatori a bagnomaria o ad immersione, in cui il carico è immerso in acqua riscaldata e la contropressione protegge il contenitore. Gli sterilizzatori a bagnomaria sono ampiamente utilizzati per fiale e presentazioni simili perché il trasferimento di calore è uniforme e il rischio di deformazione del contenitore è controllato.

WG-S0.6JS Sterilizzatore a bagnomaria La serie di sterilizzatori a bagnomaria utilizza acqua circolante ad alta temperatura come mezzo di sterilizzazione. Gli articoli subiscono un processo di riscaldamento a spruzzo, sterilizzazione... Visualizza il prodotto →

Dopo la sterilizzazione, l’integrità della fiala deve ancora essere confermata. Le apparecchiature per il controllo delle perdite identificano i contenitori con microfessure o sigillature incomplete, in modo che le unità difettose non raggiungano mai la fase di riempimento o confezionamento.

WG-SS2.0JS Sterilizzatore a bagnomaria per prove di tenuta in fiale Questi sterilizzatori utilizzano acqua deionizzata ad alta temperatura come mezzo di sterilizzazione. L'acqua deionizzata circola internamente e spruzza uniformemente sulla superficie sterilizzata ... Visualizza il prodotto →

Camera bianca e supporto asettico

Laddove le aree pulite e asettiche sono fisicamente separate, gli sterilizzatori passanti consentono al carico di entrare nel lato sterile senza rompere la barriera. Combinati con il carico controllato, la movimentazione degli indumenti e il monitoraggio ambientale, costituiscono parte della strategia di controllo della contaminazione piuttosto che un pezzo isolato di attrezzatura.

Validazione e monitoraggio: dimostrare che il ciclo funziona

Uno sterilizzatore è valido tanto quanto le prove dietro di esso. Un tipico pacchetto di convalida farmaceutica comprende l'installazione e la qualificazione operativa, la mappatura del carico con misurazione indipendente della temperatura e della pressione e la qualificazione delle prestazioni utilizzando i carichi peggiori. Il monitoraggio di routine quindi mantiene il ciclo onesto:

• Documenti fisici. I dati di temperatura, pressione e tempo vengono registrati per ogni ciclo, con sonde indipendenti utilizzate durante la convalida per confermare che i sensori di controllo sono accurati.
• Indicatori chimici. Gli indicatori esterni ed interni forniscono un controllo visivo immediato che il carico è stato esposto a condizioni di sterilizzazione.
• Indicatori biologici. Le preparazioni di spore di Geobacillus stearothermophilus rappresentano la sfida riconosciuta per i cicli a vapore e i risultati dell'incubazione supportano la politica di rilascio del carico.
• Test di rimozione dell'aria. Lo stile Bowie-Dick prova di rimozione dell'aria rimane il modo più veloce per rilevare un sistema per vuoto che non estrae più aria dai carichi porosi e dovrebbe far parte del monitoraggio di routine, non solo della messa in servizio.
• Test di tenuta. L'aumento della pressione della camera durante il mantenimento del vuoto indica una perdita nella guarnizione della porta, nella valvola o nella tubazione che alla fine comprometterà la rimozione dell'aria.
• Riqualificazione periodica. I cicli devono essere riconvalidati dopo riparazioni importanti, modifiche del controllo o modifiche del carico, in linea con la procedura di controllo delle modifiche della struttura.

Problemi comuni e come prevenirli

La maggior parte delle deviazioni dell'autoclave sono riconducibili a una manciata di cause profonde e ognuna ha una contromisura pratica:

• Carichi bagnati. Di solito è causato da una scarsa qualità del vapore, da scarichi ostruiti o da una fase di asciugatura insufficiente. Il controllo della fornitura di vapore, la pulizia dei filtri e la revisione della fase di asciugatura risolvono la maggior parte dei casi.
• Punti freddi e mancata rimozione dell'aria. Spesso è un problema di caricamento. Il riposizionamento dei pacchi, l'evitamento del contatto con la parete della camera e l'utilizzo di un modello di carico convalidato ripristinano risultati coerenti.
• Perdite di vuoto. Guarnizioni delle porte, sedi delle valvole o raccordi generalmente usurati. Un test di tenuta programmato li rileva prima che un lotto vada perso.
• Scarsa qualità del vapore. Il vapore umido, surriscaldato o contaminato modifica il comportamento di trasferimento del calore dell'intero ciclo, motivo per cui la qualità del vapore viene specificata e monitorata anziché presunta.
• Scala e qualità dell'acqua. L'acqua dura lascia depositi su rivestimenti, tubi e superfici della camera. L'acqua di alimentazione trattata e la regolare decalcificazione proteggono sia le prestazioni che la durata.

Scegliere l'autoclave giusta per la tua struttura

1. Inizia con il carico. Elenca tutti gli oggetti che verranno sterilizzati, compreso quello più difficile. L'articolo più impegnativo, non quello medio, definisce il ciclo richiesto.
2. Dimensionare la camera in base al carico, non alla stanza. Una camera troppo grande spreca vapore e tempo di ciclo; uno troppo piccolo favorisce il sovraccarico e la mancata rimozione dell'aria.
3. Abbinare la rimozione dell'aria all'applicazione. I carichi porosi e avvolti necessitano di capacità di pre-vuoto e i liquidi sigillati necessitano di immersione in acqua o cicli di contropressione.
4. Pianificare in anticipo le utenze. La qualità del vapore, la fornitura di acqua, l'aria compressa, la capacità di scarico, il carico elettrico e lo spazio tra le porte sono tutti fattori che influiscono sui costi di installazione e sui tempi di attività.
5. Guarda i controlli e la gestione dei dati. La gestione delle ricette, gli audit trail, le registrazioni stampate dei cicli e la cronologia degli allarmi semplificano le operazioni e le ispezioni quotidiane.
6. Controllare la costruzione e la funzionalità. Il materiale della camera, la qualità della saldatura, l'accessibilità delle guarnizioni e la disponibilità dei pezzi di ricambio sono importanti per una durata di servizio di quindici anni.
7. Conferma la convalida e il supporto del servizio. Un fornitore che comprende la documentazione di qualificazione, la calibrazione e la manutenzione preventiva vale più di un prezzo di acquisto inferiore.

Lavorare con un produttore che capisce il settore farmaceutico

JIBIMED costruisce apparecchiature di sterilizzazione dal 1997, con due aree di produzione che coprono 40 acri e oltre 30.000 metri quadrati di spazio produttivo. Attraverso più di dieci linee di produzione, l'azienda produce sterilizzatori a vapore a pressione in formati orizzontali, verticali, da tavolo e portatili, insieme a sistemi di vuoto a impulsi, sterilizzatori a bagnomaria, unità per il test di tenuta di fiale, sterilizzatori al plasma a bassa temperatura e apparecchiature di supporto come pulitori a ultrasuoni, forni di asciugatura e unità di acqua distillata. La capacità annuale raggiunge circa 50.000 unità e i prodotti vengono esportati in più di cinquanta paesi.

Questa esperienza è utile proprio perché la sterilizzazione farmaceutica è un sistema, non una scatola. La camera, la fornitura di vapore, lo schema di carico, il programma di monitoraggio e la documentazione di validazione devono lavorare tutti insieme. Se stai specificando una nuova unità, sostituendo una camera di invecchiamento o rivedendo un ciclo che non si comporta più come prima, il primo passo più efficiente è una conversazione sul carico e sul risultato richiesto, da cui seguono le specifiche dell'attrezzatura.