Armadi di sicurezza in ambienti puliti

Armadi di sicurezza in ambienti puliti

Una apparecchiatura di protezione elementare

Thomas Hinrichs, Berner International GmbH

Le cappe di sicurezza sono in molti laboratori biotecnologici e farmaceutici una importante misura di protezione. Quando si maneggiano sostanze biologiche pericolose o sostanze pericolose, è fondamentale proteggere le persone e l'ambiente con cappe di sicurezza. D'altra parte, condizioni di produzione e sperimentazione asettiche e prive di particelle sono altrettanto di grande importanza [1–3]. La seguente esposizione presenta lo stato della tecnica, il funzionamento delle cappe di sicurezza e le principali varianti per l'uso in ambienti sterili.

Utilizzo in laboratori biotecnologici e farmaceutici
Le normative vigenti a livello europeo e nazionale impongono l'uso di cappe di sicurezza (Fig. 1) [4–19]. Il datore di lavoro è responsabile, prima di iniziare le attività, di effettuare una valutazione dei rischi e di adottare le misure di protezione necessarie [20–21].
Una misura di protezione molto comune è l'uso di cappe di sicurezza (SWB). Per i produttori e gli operatori di SWB, al momento della commercializzazione, lo stato della tecnica è determinante. Questo è definito tra l'altro da linee guida, leggi e norme [22–25]. Per la produzione asettica di parenterali tossici, i cosiddetti medicinali CMR1, devono essere impiegate cappe di sicurezza per citostatici (SFZ) [26–30]. Quando si maneggiano agenti biologici infettivi, tossici o allergenici, devono essere utilizzate cappe microbiologiche di sicurezza (MSW) di classe I, II o III [31–33].

Funzioni di protezione: Proprietà elementari
Le proprietà più elementari di una SWB sono le funzioni di protezione sotto forma di protezione delle persone, del prodotto e contro il trasporto di contaminanti. La protezione delle persone, ovvero la capacità di trattenere le sostanze biologiche o pericolose all'apertura del banco, è la caratteristica di una SWB di proteggere l'utente e l'ambiente da agenti biologici e/o sostanze pericolose presenti nel locale di lavoro. La protezione del prodotto è la proprietà di una SWB di proteggere il prodotto utilizzato nel locale di lavoro da contaminazioni provenienti dall'ambiente o dall'esterno. La protezione contro il trasporto è la proprietà di una SWB di proteggere il prodotto dal locale di lavoro da agenti biologici e/o sostanze pericolose presenti nel locale stesso.

Meccanica dei flussi: ciò che conta
La combinazione corretta di un flusso di aria turbolento ridotto nel locale di lavoro e di un flusso di ingresso dell'aria nell'apertura del banco (Fig. 2) garantisce, in combinazione con la filtrazione delle particelle, le funzioni di protezione. Di grande importanza dal punto di vista meccanico del flusso è una gestione dell'aria ben studiata, cioè un flusso di ritorno assente e un'ottima coordinazione tra il flusso di ingresso e quello di dislocamento. L'obiettivo è eliminare rapidamente e in modo sicuro le contaminazioni, senza mettere in pericolo le persone, l'ambiente o il prodotto. Il produttore di una SWB deve determinare le condizioni ottimali di flusso durante lo sviluppo. In queste condizioni, le funzioni di protezione devono essere dimostrate con il metodo microbiologico (Fig. 3) durante i test di tipo.
Ogni SWB ha, per sua natura, un "punto di funzionamento" ottimale. Un esame approfondito delle funzioni di protezione, in particolare nella zona limite, è di fondamentale importanza.
Le velocità di flusso target determinate devono essere documentate in modo vincolante [34–35]. Queste devono essere verificate dal produttore durante la produzione e regolarmente dal gestore in laboratorio.
Se l'energia cinetica del flusso di dislocamento è significativamente maggiore di quella del flusso di ingresso dell'aria, la protezione delle persone non può più essere garantita (Fig. 4, a sinistra). Al contrario, se il flusso di ingresso dell'aria predomina, la protezione del prodotto può essere compromessa (Fig. 4, a destra). Questa relazione è un fatto noto e deve essere considerata adeguatamente nello sviluppo [36]. Negli USA, da molti anni, la variazione delle condizioni di flusso, chiamata "Performance Envelope Testing", è imposta come norma [37].

Tecnologia dei filtri
I filtri nelle SWB sono componenti di sicurezza fondamentali. I filtri HEPA2 installati devono bloccare le contaminazioni in modo affidabile e almeno rispettare la classe H 14 [38–39]. I filtri devono essere disposti e dimensionati in modo da garantire un funzionamento affidabile e duraturo. Ogni elemento filtrante deve essere controllato singolarmente per eventuali perdite e adesione [40–41]. Con una disposizione ben studiata degli elementi filtranti e delle aperture di verifica, deve essere possibile effettuare un'aspersione di aerosol dall'aria di alimentazione e la misurazione delle particelle dall'aria pulita [42–43].
Tutti i filtri HEPA, in particolare il filtro principale sotto la superficie di lavoro, devono essere protetti da danni meccanici e sollecitazioni inadeguate [44–45]. Quando si utilizzano piani di lavoro segmentati o perforati, è importante raccogliere eventuali liquidi versati in modo che non possano cadere sul filtro principale. I sistemi a 2 e 3 filtri (Fig. 5) differiscono nel numero di filtri HEPA integrati. La struttura di base e il funzionamento sono molto simili. La differenza principale è l'aggiunta di un ulteriore livello di filtro HEPA, chiamato filtro principale, che si trova di solito direttamente sotto la superficie di lavoro. Un elevato potenziale di rischio richiede quasi sempre l'uso di sistemi a 3 filtri [46]. L'uso di sistemi a 3 filtri aumenta enormemente la sicurezza sul lavoro nei laboratori, soprattutto in attività ad alto o molto alto rischio [47].

Filtrazione immediata delle contaminazioni
Un argomento chiave a favore di un sistema a 3 filtri è la capacità di catturare contaminanti particellari direttamente sotto la superficie di lavoro. La componente di sicurezza più importante, il filtro HEPA principale, è posizionata il più vicino possibile alla "fonte di contaminazione" – il locale di lavoro. Ciò significa che l'estensione delle aree contaminate è molto inferiore rispetto a un sistema a 2 filtri (Fig. 5). Tutte le aree potenzialmente contaminate sono accessibili per la pulizia e la disinfezione. Di solito si evitano costosi e complessi cambi di filtri di ricircolo e di scarico. In molti casi, si può rinunciare alla disinfezione con formaldeide, che è pericolosa, per inattivare le sostanze biologiche. Il filtro HEPA principale blocca almeno il 99,995% di tutte le particelle, e di conseguenza i filtri successivi funzionano in condizioni di particelle praticamente assenti [48].
La norma DIN EN 12469 indica che i condotti dell'aria che trasportano aria contaminata devono essere il più corti possibile [49]. Questa esigenza può essere soddisfatta solo con un sistema a 3 filtri con un livello HEPA immediatamente sotto la superficie di lavoro [50].

Sostituzione dei filtri con basso contenuto di contaminanti
Il livello principale del filtro dovrebbe essere sostituito con poca contaminazione. La sostituzione del filtro con poca contaminazione è definita come la sostituzione di un livello di filtro HEPA segmentato, che può essere effettuata durante il funzionamento senza compromettere la protezione delle persone. Un'alternativa è la tecnica Oelmeyer, consolidata nella tecnologia nucleare, nota anche come "tecnica della sostituzione con sacco" [51]. È fondamentale, oltre a una sostituzione sicura, anche la dimensione dei singoli elementi filtranti [52–55].
In SWB, i filtri di ricircolo e di scarico contaminati (Fig. 5, a sinistra) sono generalmente inadatti per una sostituzione sicura, per il trasporto e per la successiva decontaminazione. Di norma, tali filtri possono essere di dimensioni fino a 1,8 x 0,6 metri. I filtri segmentati di nuova progettazione rappresentano una valida alternativa. Gli elementi filtranti da inattivare, provenienti da un livello HEPA principale, non devono superare una certa dimensione, secondo la definizione di sostituzione a basso contenuto di contaminanti. Tuttavia, non è stabilita una dimensione massima. È utile che gli elementi filtranti possano essere inseriti in contenitori di rifiuti comuni (di solito 60 o 90 litri di volume). Un filtro principale segmentato di sistemi tradizionali può essere costituito da fino a 18 filtri a cuneo o, in sistemi più innovativi, fino a 9 filtri a cartuccia compatta (Fig. 6). In linea di principio, più piccolo è l'elemento filtrante, meglio è. I filtri a cartuccia HEPA descritti sono compatibili con autoclavi da laboratorio, disinfettanti e contenitori per lo smaltimento dei rifiuti, anche per la decontaminazione termica o chimica [56].

Ergonomia: protezione preventiva sul lavoro
La progettazione ergonomica del sistema "uomo-macchina" rappresenta una protezione preventiva sul lavoro. L'obiettivo principale è ottimizzare il benessere delle persone e le prestazioni dell'intero sistema. Per le postazioni di lavoro con macchine, sono già presenti requisiti antropometrici dettagliati, che devono essere considerati nella progettazione di una SWB [57]. È fondamentale adattare la SWB a diverse taglie e posture corporee. In particolare, le SWB con sistema a 3 filtri devono offrire sufficiente libertà di movimento delle gambe per assumere diverse posizioni sedute (Fig. 7). Una struttura regolabile in altezza permette non solo di passare da una posizione seduta a una in piedi, ma anche di adattarsi a diverse taglie corporee (Fig. 8) [58].

Lavoro assistito da computer
Molti operatori di sistemi di produzione farmaceutica oggi utilizzano sistemi assistiti da computer (ad esempio Cypro, cato®) per garantire la sicurezza nel processo di produzione dei medicinali. Tutti i componenti necessari, come schermo, interfacce, cavi, PC, eventualmente bilancia e tastiera, devono essere integrati in modo che la funzione di sicurezza della SWB sia garantita. Le informazioni importanti devono essere visibili nell'area visiva, e i pulsanti, la bilancia e le interfacce devono essere facilmente accessibili (vedi Fig. 9).

Verifica
Solo una SWB sottoposta a controlli regolari garantisce funzionamento e protezione ottimali [59]. Le verifiche da effettuare sono di responsabilità del produttore o dell'operatore, a seconda del tipo di prova. La base delle prove di prestazione è lo stato della tecnica, cioè DIN 12980, DIN EN 12469 e le specifiche del produttore (documentazione tecnica, ecc.). Le apparecchiature di protezione devono essere sottoposte a verifiche di prestazione regolari, almeno annuali. In presenza di un rischio aumentato, secondo la valutazione dei rischi o le raccomandazioni specifiche del produttore, le verifiche devono essere più frequenti. Le verifiche devono essere eseguite con strumenti calibrati, rispettando le condizioni di velocità di flusso target. Tutti gli strumenti di misura utilizzati devono essere chiaramente documentati nel rapporto di prova. È necessario che le verifiche siano eseguite da personale qualificato, cioè tecnici di servizio autorizzati. Tutte le verifiche devono essere documentate in modo riproducibile in un rapporto di prova e nel registro delle apparecchiature [60].

Camera bianca
Nella zona di lavoro di una SWB, di norma, è presente la classe di purezza A o ISO 5 [61–62]. Questo è particolarmente fondamentale per la produzione asettica di medicinali. I titolari di autorizzazioni di produzione secondo §13 AMG devono disporre di ambienti e strutture adeguate per la produzione prevista [63]. Le SWB utilizzate per la produzione di medicinali, che sono di fondamentale importanza per la qualità del medicinale, devono essere testate per la loro idoneità [64]. Questo avviene tramite qualificazione e convalida [65]. Con un'analisi dei rischi e una successiva valutazione, si definisce l'ambito della convalida.
La documentazione ha un ruolo molto importante nel rispetto delle GMP nella produzione di medicinali.
Tutti i dati e le informazioni rilevanti devono essere documentati in modo completo e riproducibile secondo la linea guida GMP dell'UE, allegato 15:
- Piano di convalida (VMP)
- Qualificazione del progetto (DQ)
- Qualificazione dell'installazione (IQ)
- Qualificazione operativa (OQ)
- Qualificazione delle prestazioni (PQ)
Tra questi, ad esempio, la determinazione della classe di purezza delle particelle nell'ambiente di lavoro e le analisi microbiologiche di superfici e zone, fino al monitoraggio continuo delle particelle nell'ambiente di lavoro. Le cappe moderne offrono la possibilità di collegare sonde di campionamento isocinetiche mobili o fisse all'interno della zona di lavoro (Fig. 9). La laminarità del flusso di dislocamento in ambienti di classe "A" deve essere dimostrata con metodi validati (Fig. 2). Tutti i parametri tecnici e le condizioni di produzione devono essere documentati in modo continuo. Sistemi software moderni, come il BFM – BERNER FlowSafe® Monitoring Software, garantiscono il monitoraggio completo, la visualizzazione e l'archiviazione di tutti i dati rilevanti delle SWB. Questi includono, ad esempio, le velocità di flusso, temperatura e umidità, stato dei filtri, lavori di manutenzione effettuati, dettagli dei rapporti di errore e superamenti di soglie di allarme e limite impostate individualmente. Per una documentazione completa di tutto il processo di produzione nelle SWB.

Glossario
1 Cancerogeno, mutageno, tossico per la riproduzione: tra cui citostatici, virusstatica
2 High Efficiency Particulate Air

Immagine: Postazione di lavoro con cappa di sicurezza