Fornitura affidabile di vuoto durante il prelievo di campioni isocinetici in camere bianche

Fig. 1: Due pompe a vuoto a artiglio Mink MV ridondanti di Busch nella sala tecnica del centro di laboratorio.

Fig. 2: Principio di funzionamento di una pompa a vuoto a artiglio Mink. / Fig. 2: Operating principle of a Mink claw vacuum pump.

Una misurazione permanente e affidabile delle particelle nell'aria delle camere bianche del Centro José-Carreras per la Terapia Cellulare Somatica presso l'Università di Regensburg è essenziale. Il campionamento isocinetico in cinque cappe sterili avviene attraverso un flusso d'aria definito, nel quale viene misurato il numero di particelle. Il flusso d'aria è generato da pompe a vuoto Mink MV a palette della ditta Busch Vakuumpumpen und Systeme, il cui motore intelligente permette di far fluire la quantità di aria esattamente necessaria al sensore di misura, senza che in un anno di funzionamento [stato a maggio 2015] si siano mai verificati irregolarità, malfunzionamenti o addirittura guasti.

Il Centro José-Carreras per la Terapia Cellulare Somatica (JCC) è un centro specializzato nello sviluppo e nella produzione di terapia cellulare, costruito negli anni 2008 e 2009. Si tratta di una struttura dell'Università di Regensburg, situata presso la Clinica e Policlinico di Medicina Interna III. La costruzione del centro è stata finanziata dalla Fondazione José-Carreras per la Leucemia e.V., dall'Unione Europea nell'ambito del sostegno regionale e dall'Università di Regensburg. Il centro offre tutte le possibilità tecniche per lo sviluppo di approcci terapeutici moderni a base di cellule per l'applicazione in studi clinici, rappresentando così una importante infrastruttura per numerosi progetti di ricerca traslazionale non solo dell'Università stessa.

Per la produzione asettica di farmaci — tra cui anche le terapie cellulari prodotte nel JCC — la guida dell'UE alle Buone Pratiche di Produzione (EU-GMP) prescrive un monitoraggio continuo del numero di particelle nella classe di ambiente sterile più alta, la classe A. La misurazione delle particelle nella classe A avviene direttamente nel JCC tramite campionamenti isocinetici permanenti nelle cinque cappe sterili installate. In questo processo, attraverso il conteggio delle particelle, viene aspirato un flusso parziale d'aria che deve essere esattamente di un volume di un piede cubo/minuto (1 cfm), equivalenti a 28,3 litri/minuto. Il conteggio delle particelle utilizza un laser per misurare il numero di particelle per una quantità definita di aria e trasmette i dati a un sistema di monitoraggio indipendente, nel quale sono memorizzati i limiti consentiti. In caso di superamento del limite, il sistema attiva allarmi ottici e acustici. Ma non solo il numero di particelle viene monitorato dal sistema di controllo, anche il rispetto preciso del flusso di volume previsto ai singoli conteggiatori di particelle, poiché solo così si può valutare correttamente i valori di misura rispetto ai limiti di legge per metro cubo di aria, come previsto dalla guida EU-GMP. Se il flusso di volume previsto viene superato o sottostimato, il sistema attiva anche un allarme di flusso (Flow-Alarm).

Originariamente, per ogni singolo conteggiatore di particelle era impiegata una pompa a vuoto a palette a funzionamento secco, che generava il flusso di volume. Tuttavia, questo sistema presentava due grandi svantaggi: da un lato, non prevedeva ridondanza. Se una pompa a vuoto si guastava, il conteggiatore di particelle corrispondente e quindi l'intera postazione di lavoro sterile non potevano più essere utilizzati. Dall'altro, le vecchie pompe non erano regolabili, quindi non era possibile compensare le variazioni del flusso di volume, causando ripetuti allarmi di flusso. Inoltre, le pompe mostravano già dopo pochi anni evidenti segni di usura e avrebbero dovuto essere sostituite progressivamente.

Per la responsabile operativa del laboratorio, la Dott.ssa Andrea Hauser, questa situazione era inaccettabile, soprattutto perché le interruzioni del monitoraggio continuo delle particelle durante la produzione di farmaci sono estremamente critiche. Dopo ogni allarme di flusso, era necessario eseguire una complessa ricerca e analisi dei guasti, e i conteggiatori di particelle dovevano essere inviati per verifiche e ricalibrazioni, con un notevole dispendio di tempo e denaro, superiore al costo di una nuova pompa a vuoto. Il tecnico di stabilimento Erich Six ha quindi contattato la ditta Busch Vakuumpumpen und Systeme, che ha sviluppato con lui un nuovo concetto: un sistema di alimentazione centralizzata di vuoto per tutti i conteggiatori di particelle, con due pompe a vuoto che operano secondo il principio a palette Mink e sono dotate di un motore intelligente con inverter, che permette di regolare le pompe in modo che eroghino costantemente la potenza impostata, anche se le condizioni di processo cambiano. Nel maggio 2014, nel centro tecnico del JCC sono state installate due pompe Mink MV 0040 D a palette, che operano in modo ridondante. Ciò significa che una delle due pompe è in funzione, mentre l'altra è in standby. Le due nuove pompe sono programmate per mantenere esattamente il flusso di norma di 28,3 litri al minuto ai conteggiatori di particelle. La gestione completa delle pompe è stata programmata e realizzata internamente dal tecnico di stabilimento Bernhard Horn.

Le pompe Mink a palette funzionano in modo secco, cioè senza contatto con i fluidi di processo, e sono prive di contatto. Grazie a questa modalità di funzionamento, a differenza delle pompe a vuoto a palette a funzionamento secco, non si verifica usura. Questo è uno dei motivi per cui questo tipo di pompe a vuoto eroga costantemente la potenza di aspirazione richiesta. Il funzionamento senza fluidi di processo e senza parti di usura rende la pompa Mink a palette praticamente a manutenzione zero. Le due pompe sono collegate al sistema di gestione dell'edificio, monitorate continuamente e eventuali malfunzionamenti vengono immediatamente segnalati. Il sistema di vuoto è in funzione 24 ore su 24, con la gestione delle pompe progettata dal centro tecnico dell'Università di Regensburg in modo che le pompe si alternino in modo che entrambe abbiano lo stesso tempo di funzionamento. In caso di guasto di una delle due pompe, il sistema attiverebbe immediatamente l'altra, evitando interruzioni nell'alimentazione del vuoto.

Questa nuova tecnologia di vuoto è in funzione nel Centro José-Carreras dal maggio 2014, e finora non si sono verificati allarmi di flusso in ambiente sterile né altri malfunzionamenti o interruzioni dell'alimentazione del vuoto. Fino a febbraio 2017, non sono stati necessari interventi di manutenzione sulle pompe. Per questo motivo, la Dott.ssa Andrea Hauser e il tecnico di stabilimento Erich Six sono certi di aver scelto la tecnologia Mink per la soluzione ottimale nella generazione del vuoto.