Bezpečnostní skříně v čistých prostorách

Bezpečnostní skříně v čistých místnostech

Základní ochranné zařízení

Thomas Hinrichs, Berner International GmbH

Bezpečnostní pracovní stoly jsou v mnoha biotechnologických a farmaceutických laboratořích důležitým ochranným zařízením. Při manipulaci s nebezpečnými biologickými pracovními látkami nebo nebezpečnými látkami je třeba chránit člověka a životní prostředí pomocí bezpečnostních stolů. Na druhé straně jsou aseptické a částicami volné výrobní a experimentální podmínky stejně tak velmi důležité [1–3]. Následující text představuje současný stav techniky, způsob fungování bezpečnostních stolů a důležité varianty pro použití v čistých místnostech.

Použití v biotechnologických a farmaceutických laboratořích
Platné předpisy na evropské a národní úrovni ukládají povinnost používat bezpečnostní stoly (obr. 1) [4–19]. Zaměstnavatel je před zahájením činností odpovědný za provedení posouzení rizik a přijetí potřebných ochranných opatření [20–21].
Často používaným ochranným opatřením je použití bezpečnostních stolů (SWB). Pro výrobce a provozovatele SWB je při uvádění na trh rozhodující technický stav. Tento je mimo jiné definován směrnicemi, zákony a normami [22–25]. Při aseptické výrobě toxických parenterálních přípravků, tzv. CMR1 léčiv, musí být použity bezpečnostní stoly pro cytostatika (SFZ) [26–30]. Při manipulaci s biologickými pracovními látkami s infekčním, toxickým nebo alergenním potenciálem je nutno používat mikrobiologické bezpečnostní stoly (MSW) třídy I, II nebo III [31–33].

Ochranné funkce: základní vlastnosti
Nejzákladnější vlastnosti SWB jsou ochranné funkce v podobě ochrany osob, produktu a před přenosem kontaminace. Ochrana osob nebo schopnost zadržení na pracovním otvoru je vlastností SWB chránit uživatele a životní prostředí před biologickými pracovními látkami a/nebo nebezpečnými látkami z pracovního prostoru. Ochrana produktu je vlastností SWB chránit produkt používaný v pracovním prostoru před kontaminací z okolí nebo prostředí. Ochrana před přenosem je vlastností SWB chránit produkt v pracovním prostoru před biologickými pracovními látkami a/nebo nebezpečnými látkami z pracovního prostoru.

Průtoková mechanika: na čem záleží
Správná kombinace turbulence s nízkým přenosovým prouděním v pracovním prostoru a proudění vzduchu vstupujícího do pracovního otvoru (obr. 2) ve spojení s filtrace částic obecně zajišťuje ochranné funkce. Z pohledu proudové mechaniky je velmi důležitá promyšlená vedení vzduchu, tj. bez zpětného proudění a optimální sladění mezi vstupním prouděním a přenosovým prouděním. Cílem je rychlé a bezpečné odstranění kontaminace bez ohrožení člověka, životního prostředí nebo produktu. Výrobce SWB musí při vývoji určit optimální proudové podmínky. Za těchto podmínek je třeba ochranné funkce prokázat mikrobiologickými metodami (obr. 3) při typových zkouškách.
Každý SWB má svým konstrukčním provedením vlastní optimální „provozní bod“. Intenzivní testování ochranných funkcí, zejména v mezních podmínkách, je velmi důležité.
Stanovené cílové rychlosti proudění je nutno pevně uvést do dokumentace [34–35]. Tyto hodnoty je třeba ověřit při výrobě výrobcem a pravidelně v laboratoři provozovatelem.
Pokud je kinetická energie přenosového proudění podstatně větší než energie proudění vstupního vzduchu, nemůže být zaručena ochrana osob (obr. 4, vlevo). Naopak pokud je dominantní proudění vstupního vzduchu, může být ohrožena ochrana produktu (obr. 4, vpravo). Tato vzájemná souvislost je dobře známá a měla by být při vývoji řádně zohledněna [36]. V USA je již mnoho let normativně předepsáno variabilní proudění, tzv. „Performance Envelope Testing“ [37].

Filtrační technika
Filtry v SWB jsou klíčovou součástí bezpečnostního zařízení. Použité HEPA2 filtry musí spolehlivě zachytit kontaminaci a minimálně odpovídat třídě H 14 [38–39]. Filtry musí být správně umístěny a dimenzovány tak, aby byla zajištěna spolehlivá a trvalá funkce. Každý filtr musí být individuálně zkontrolován na případné netěsnosti a správné usazení [40–41]. Promyšlené uspořádání filtračních prvků a kontrolních otvorů umožňuje měření aerosolů na vstupu do vzduchu a na výstupu (obr. 42–43).
Všechny HEPA filtry, zejména hlavní filtry pod pracovní plochou, musí být zabezpečeny proti mechanickému poškození a nevhodnému zatížení [44–45]. Při použití segmentovaných nebo perforovaných pracovních desek je třeba zachytit rozlitou kapalinu tak, aby nemohla téct do hlavního filtru. Systémy s 2 nebo 3 filtry (obr. 5) se liší počtem integrovaných HEPA filtrů. Základní konstrukce a funkce jsou velmi podobné. Podstatný rozdíl je v dodatečné úrovni HEPA filtru, tzv. hlavním filtru, který se obvykle nachází přímo pod pracovní plochou. Vyšší riziko ohrožení téměř vždy vyžaduje použití systémů se třemi filtry [46]. Použití systémů se třemi filtry výrazně zvyšuje bezpečnost práce v laboratořích, zvláště při činnostech s vysokým nebo velmi vysokým rizikem [47].

Okamžitá filtrace kontaminace
Důležitým argumentem pro použití systému se třemi filtry je zachycení částicových kontaminací přímo pod pracovní plochou. Nejvýznamnější bezpečnostní součástí, HEPA hlavním filtrem, je umístěna co nejblíže potenciálnímu „zdroji kontaminace“ – pracovnímu prostoru. To znamená, že rozsah kontaminovaných oblastí je podstatně menší než u systému se dvěma filtry (obr. 5). Všechny potenciálně kontaminované oblasti jsou přístupné k čištění a dezinfekci. Nákladná a složitá výměna filtračních systémů je obvykle zbytečná. V mnoha případech lze upustit od nebezpečných plynů s formaldehydem k inaktivaci biologických pracovních látek. HEPA hlavní filtr zachytí alespoň 99,995 % všech částic, a tím jsou následující filtry provozovány za podmínek téměř bez částic [48].
Norma DIN EN 12469 uvádí, že vzduchovody vedoucí kontaminovaný vzduch musí být co nejkratší [49]. Tato požadavek lze důsledně splnit pouze při použití systému se třemi filtry s HEPA filtrem přímo pod pracovní plochou [50].

Kontaminace šetrná výměna filtrů
Hlavní filtrační stupeň by měl být ideálně měněn s minimální kontaminací. Výměna filtru s nízkou kontaminací je definována jako segmentovaný HEPA filtr, který lze v provozu a při zachování ochrany osob vyměnit. Alternativou je technika známá jako „Sack-Wechsel-Technik“, která je běžná v jaderném průmyslu [51]. Klíčové je nejen bezpečné provedení výměny, ale i velikost jednotlivých filtračních prvků [52–55].
V SWB jsou kontaminované filtry na odvod vzduchu a filtry na přívod vzduchu (obr. 5, vlevo) obvykle nevhodné pro bezpečnou výměnu, přepravu a následnou dekontaminaci. Obvykle jsou takové filtry velké až 1,8 x 0,6 metru. Nově vyvinuté segmentované recirkulační filtry představují skutečnou alternativu. Filtrační prvky z hlavního HEPA filtru nesmí přesáhnout určitou velikost podle definice filtru s nízkou kontaminací. Přesná maximální velikost není stanovena. Důležité je, že filtrační prvky musí pasovat do běžných odpadových nádob (obvykle 60 nebo 90 litrů). Segmentovaný hlavní filtr se u běžných systémů skládá až z 18 klínových filtrů nebo, u modernějších, z 9 kompaktních patronových filtrů (obr. 6). Obecně platí: čím menší je filtrační prvek, tím lépe. Popisované HEPA patronové filtry jsou vhodné pro tepelné a/nebo chemické dekontaminace v malých laboratořích, sterilizátorech a odpadových nádobách [56].

Ergonomie: preventivní pracovní ochrana
Ergonomický návrh „systému člověk-stroj“ je součástí preventivní pracovní ochrany. Nejvyšším cílem je optimalizace pohody člověka a výkonu celého systému. U pracovních stanic s stroji jsou již k dispozici rozsáhlé antropometrické požadavky, které je třeba zohlednit při konstrukci SWB [57]. Základní je přizpůsobení SWB různým tělesným velikostem a polohám. Zejména SWB s 3-filtračním systémem musí nabízet dostatek prostoru pro nohy, aby bylo možné zaujmout různé sedací polohy (obr. 7). Výškově nastavitelné podstavce SWB umožňují nejen přechod mezi sedavou a stojící pracovní pozicí, ale i přizpůsobení různým tělesným velikostem (obr. 8) [58].

Práce s podporou IT
Mnoho uživatelů SFZ dnes pracuje s IT podporovanými systémy (např. Cypro, cato®), aby zajistili bezpečný průběh výroby léčiv. Všechny potřebné komponenty, jako například obrazovka, rozhraní, kabely, PC, případně váha a klávesnice, musí být integrovány tak, aby byla zajištěna bezpečná funkce SWB. Důležité informace by měly být v zorném poli, ovládací tlačítka, váha a rozhraní snadno dostupná (viz obr. 9).

Kontrola
Pouze pravidelně kontrolovaný SWB nabízí optimální funkci a ochranu [59]. Prováděné kontroly jsou podle typu zkoušek v odpovědnosti výrobce nebo provozovatele. Základem výkonových zkoušek je současný technický stav, tj. DIN 12980, DIN EN 12469 a podrobné technické údaje výrobce (technická dokumentace apod.). Bezpečnostní zařízení musí být pravidelně podrobována výkonovým zkouškám, nejméně jednou ročně. Při zvýšeném riziku, podle posouzení rizik nebo specifických doporučení výrobce, v kratších intervalech. Kontroly musí být prováděny s kalibrovanými měřicími prostředky za podmínek odpovídajících požadovaným rychlostem proudění. Všechna použitá měřicí zařízení musí být jasně zaznamenána v protokolu o zkoušce. Je nutné zajistit, že kontrolu provádějí osoby s potřebnou odbornou způsobilostí, tj. autorizovaní servisní technici. Veškeré provedené kontroly musí být reprodukovatelně zaznamenány v protokolu o zkoušce a v evidenci zařízení [60].

Čistá místnost
V pracovním prostoru SWB je obvykle přítomna třída čistoty A nebo ISO 5 [61–62]. To je zvláště důležité při aseptické výrobě léčiv. Držitel povolení k výrobě podle §13 AMG musí mít k dispozici vhodné prostory a zařízení pro plánovanou výrobu [63]. SWB používané při výrobě léčiv, které jsou klíčové pro kvalitu léčiv, musí být ověřeny z hlediska jejich vhodnosti [64]. To se provádí kvalifikací a validací [65]. S pomocí analýzy rizik a následného hodnocení je třeba stanovit rozsah validace.
Dokumentace má v rámci GMP výroby léčiv velmi vysokou důležitost.
Všechny důležité údaje a informace musí být v souladu s pokyny EU GMP dokumentovány komplexně a reprodukovatelně:
- Plán validace (VMP)
- Návrhová kvalifikace (DQ)
- Instalace kvalifikace (IQ)
- Operační kvalifikace (OQ)
- Výkonnostní kvalifikace (PQ)
K tomu patří například stanovení třídy čistoty částic v pracovním prostoru a mikrobiologické vyšetření povrchů a zón až po kontinuální monitorování částic v pracovním prostoru. Moderní SWB umožňují připojení mobilního nebo pevného isokinetického vzorkovacího sondy v pracovním prostoru (obr. 9). Laminarita přenosového proudění v čisté místnosti třídy „A“ musí být prokázána pomocí validovaných metod (obr. 2). Všechny technické parametry a podmínky výroby léčiv by měly být průběžně dokumentovány. Moderní softwarové systémy, jako například BFM – BERNER FlowSafe® Monitoring Software, zajišťují úplný dohled, vizualizaci a archivaci všech důležitých dat SWB. Patří sem například rychlosti proudění, teplota a vlhkost, stav filtrů, provedené servisní práce, podrobné chybové protokoly a překročení individuálně stanovených varovných a limitních hodnot. To umožňuje kompletní dokumentaci celého výrobního procesu v SWB.

Glosář
1 Karcinogen, mutagen, reprodukčně toxický: např. cytostatika, virustatika
2 High Efficiency Particulate Air

Obrázek: Pracoviště bezpečnostního stolu