Van cleanroom naar ruimtevaart

APO AMG

Cleanroomkleding

ruimteschip Enterprise

Ruimtevaarder

Isolator

Deze kwantumsprongen zijn alleen mogelijk als je de beschermkleding voor het product vervangt door kleding ter bescherming van de mens. Als alles zo eenvoudig was, dan zouden we al onze kinderwensen: ruimtevaarder worden, kunnen vervullen. Zo simpel is het helaas niet.

De cleanroomtechniek heeft primair de taak het voorkomen van deeltjes; daarnaast zijn met toenemende complexiteit van de te reinigen producten ook aspecten van schadstoff verwijdering, steriliteit, productietechniek en tal van andere disciplines toegevoegd.

In relevante onderzoeken wordt gemeld dat 80% van alle in de cleanroom aanwezige deeltjesverontreinigingen door personen worden ingebracht. De door het personeel veroorzaakte besmetting van de cleanroom is over het algemeen kritisch wanneer de emissie plaatsvindt in de buurt van het product of wanneer de deeltjes door drijfeffecten ("cross contamination") naar het product worden getransporteerd.

Cleanroom: Door stromingstechniek of mechanisch afgebakend gebied, waarin de partikelvrije lucht overeenkomt met een bepaalde reinheidsklasse. Daarnaast worden cleanrooms gekenmerkt doordat ze een overdruk hebben ten opzichte van hun omgeving. Uitzonderingen vormen cleanrooms in de bio- en genverwerkingstechniek.

Om in een cleanroom te kunnen werken, is een cleanroomkleding vereist.

Cleanroomkleding: is beschermkleding voor het product. Als het noodzakelijk is dat het personeel onder schone omstandigheden werkt, moet cleanroomkleding worden gedragen (schoenen of laarzen, overalls of jassen, handschoenen, hoofddeksel, mondmasker etc.). De keuze van de cleanroomkleding hangt af van het type cleanroom en de eisen van de productie, waarbij vooral de reinheidsklasse en de luchtvoering van belang zijn. De noodzaak van een barrière (beschermkleding voor het product) ontstaat doordat er tussen het oppervlak van het menselijk lichaam en het buitenhuidvormende cleanroomkledingstuk een kleding-luchtlaag bestaat, die uit twee bronnen afkomstig is:

1. Van de menselijke huid, die tijdens het dragen miljoenen deeltjes (inclusief micro-organismen) vrijgeeft: Een deel van deze deeltjes vult de luchtlaag tussen de cleanroomkleding en de lichaamsoppervlakte in de vorm van luchtgedragen deeltjes.

2. De onder- of tussenkleding brengt enerzijds afhankelijk van tijd en beweging een deel van de gevangen huiddeeltjes weer vrij; anderzijds emitteert het vezels, vezelbreukstukken en deeltjes die afkomstig zijn van andere vervuilingen.

De door het personeel gedragen cleanroomkleding moet al deze verontreinigingen tegenhouden om aan de bescherming van het product te voldoen.

Onder Good Manufacturing Practice (Engels, kort GMP, NL: "Gunstige productiepraktijk") verstaat men richtlijnen voor de kwaliteitsborging van productieprocessen en -omgeving bij de productie van geneesmiddelen en werkzame stoffen, maar ook bij cosmetica, levensmiddelen en diervoeder, en de beschermfunctie van werkkleding. Een van de belangrijkste gevaarbronnen bij het verspreiden van kiemen is de kleding van het personeel. Natuurlijk moet per geval worden beslist welke soort werkkleding gedragen moet worden, of deze in plaats van of over de straatkleding kan worden gedragen. Vooral het contact van straatkleding met werkkleding leidt onvermijdelijk tot kiemverspreiding. De omvang van de beschermkleding hangt grotendeels af van de werkzaamheden die worden verricht, en is het meest uitgebreid in aseptische gebieden, met gradaties in andere minder besmettingsgevoelige werkgebieden.

Aseptische gebieden zijn zowel nodig voor de productie van steriele geneesmiddelen als in ziekenhuizen, bijvoorbeeld voor de operatiekamer (OK), de transplantatie-eenheid (TE) en de intensivecare (IC). Hoewel asepsis duidelijk is gedefinieerd, bestaan er onvermijdelijk verschillen in de uitvoeringsmogelijkheden. Ongetwijfeld is de afscherming tegen mogelijke kiemcontaminaties het strengst bij de aseptische productie van vloeibare, niet-steriliseerbare geneesmiddelen, omdat hierbij niet alleen infectiekiemen worden uitgeschakeld, maar ook saprofieten die zich anders in het product zouden vermenigvuldigen en het zouden bederven. Het is niet altijd mogelijk om dit gevaar te voorkomen door toevoeging van een geschikt conserveermiddel.

De strengste eisen gelden in aseptische gebieden, waar alleen het dragen van sterielkleding is toegestaan. De voor dit doel geschikte kleding moet daarom:

- steriel kunnen worden gemaakt (autoklaviersterilisatie bij 121°C of 134°C) of kunnen worden gedesinfecteerd,
- duurzaam zijn, dat wil zeggen goede scheur- en schuurvastheid vertonen,
- weinig deeltjes (pluis) aan de omgeving afgeven,
- goede huidvriendelijkheid en draagcomfort bieden.

De keuze van het textiel hangt grotendeels af van het toepassingsgebied. In "schone kamers" is het van belang dat de deeltjesafgifte door het textiel zo laag mogelijk is. Deze deeltjes fungeren als "ruimtevaartuigen" voor micro-organismen en verhogen daarmee het besmettingsgevaar. Textiel van 100% synthetische vezels, zoals bijvoorbeeld uit Trevira texturisé (polyester), vertoont hier ongetwijfeld de beste eigenschappen en wordt aanbevolen voor sterielkleding in cleanrooms van reinheidsklasse 5 volgens DIN EN ISO 14644-1 of VDI-richtlijn 2083 3.

Er zijn veel materialen waaruit cleanroomkleding wordt vervaardigd.

Bij de keuze van het textiel moet de cleanroomkleding worden afgestemd op de vereiste classificatie van het gecontroleerde gebied. Daarbij moeten factoren zoals werkomstandigheden (lichamelijke arbeid, temperatuur, vochtigheid etc.), speciale beschermfuncties (bijvoorbeeld bescherming tegen chemicaliën) en ruimtelijke omstandigheden (bijvoorbeeld personeels- of kleedkamers) worden meegenomen.

Een hoge afschermingsgraad tegen luchtgedragen en mechanisch door het textiel getransporteerde verontreinigingen is de belangrijkste eis aan het systeem cleanroomkleding.

Meerweg-cleanroomkleding wordt hier verkozen boven wegwerpkleding. Deze moet echter opnieuw worden gereinigd (partikelfrij) voor hergebruik.

De meerweg-cleanroomkleding voor bepaalde uitgangscondities moet al vóór de eerste draagcyclus worden gewassen en gedekontamineerd, omdat er productgerelateerde verontreinigingen aanwezig zijn. Daarnaast raakt de meerweg-kleding tijdens het dragen in de cleanroom vervuild. Verontreinigingen worden veroorzaakt door deeltjes en vloeistoffen van het lichaam, de onderkleding en de omgeving. Het overkoepelende doel van een decontaminatiebehandeling is een geringe restcontaminatie van het materiaal; dat wil zeggen dat de opslagbare stofbarrière moet worden geleegd en oppervlakkig gehechte verontreinigingsstoffen moeten zijn losgemaakt. Wat betreft kwaliteitsborgingsmaatregelen speelt het niveau van restcontaminatie daarom een centrale rol. Een deeltjesnorm volgens ASTM F51-68 is het doel van de maatregel.

„De ruimte, oneindige uitgestrektheid. We schrijven het jaar 2200. Dit zijn de avonturen van het ruimteschip Enterprise, dat met zijn 400 bemanningsleden 5 jaar op reis is om verre sterrenstelsels te verkennen, nieuw leven en nieuwe beschavingen te ontdekken. Vele lichtjaren van de aarde verwijderd dringt de Enterprise door in sterrenstelsels die nog nooit een mens heeft gezien.“

Met deze woorden begint elke aflevering van een van de meest legendarische tv-series aller tijden. "Star Trek" speelt in de 23e eeuw, op een tijdstip dat de mensheid de Derde Wereldoorlog achter zich heeft gelaten en zich in vreedzame coëxistentie met andere buitenaardse levensvormen heeft verenigd in de "Verenigde Federatie der Planeten".

Zo is of was ook de ontwikkeling van de ruimtevaart begonnen. Zonder cleanroom misschien ook geen ruimtevaart. Door een hoge innovatiedynamiek van onze economie en de snelle vooruitgang in ontwikkeling en onderzoek, is de technische ontwikkeling van de cleanroomtechniek in de afgelopen 20-25 jaar positief veranderd. Alleen zo was het mogelijk om de ruimtevaarttechniek, die ook van deze technologie profiteerde, te veranderen. Had men niet onder cleanroomcondities in de micro-omgeving de gehele structuur van de ruimtevaarttechniek kunnen veranderen, zoals bijvoorbeeld de automatiserings- en besturingstechniek, dan zou de hele ruimtevaarttechniek ook verloren zijn gegaan. Door de verkleining van schakelsystemen en besturingssystemen en hun beschermkappen was een veel compactere bouwwijze en dus ook gewichtsreductie mogelijk. Ik had de gelegenheid, ongeveer 15 jaar geleden in Bremen, te zien hoe de tweede draagraket van de Ariane 5 onder cleanroomcondities werd vervaardigd. Cleanrooms in die omvang zijn fascinerend.

De ruimtepak van de astronauten is zo ontworpen dat je het kunt beschouwen als beschermkleding en daarnaast als technisch textiel. In zijn functionaliteit als beschermpak omvat hij de volledige luchtvoorziening, de besturingselementen, de communicatie met het ruimteschip etc. Individueel zijn ook voor de specifieke inzet speciale vitale technische eigenschappen geïntegreerd. Vanwege een defect ruimtepak moesten twee astronauten van de Amerikaanse ruimtevaart "Endeavour" hun extravehiculair werk aan het Internationaal Ruimtestation (ISS) voortijdig beëindigen. David Wolf en Christopher Cassidy keerden veilig terug naar de ISS. Het controlecentrum beval het voortijdig beëindigen van de missie na zes uur, omdat in Cassidys ruimtepak een stijging van de kooldioxidewaarde was gemeten. Deze stoffen worden ook wel technisch textiel genoemd.

Om nogmaals terug te komen op de cleanroomtechniek, mag niet worden verzwegen dat ook in de farmaceutische industrie, die haar producten eveneens onder "schone omstandigheden" moet produceren, de cleanroomkleding deels wordt gebruikt als productbescherming en bescherming tegen het menselijk lichaam.

Hierbij wordt ook de productie van parenteralia behandeld. (Betekenis: (Grieks) pará = naast, éntéron = darm, letterlijk: "langs de darm" of "onder omweg van het maagdarmkanaal").

In het farmacopee staat hierover vermeld: "steriele preparaten die bestemd zijn voor injectie, infusie of implantatie in het menselijk of dierlijk lichaam" en cytostatica: een groep werkzame stoffen voor de behandeling van kanker (chemotherapie) of voor immuunsuppressie (bijvoorbeeld bij auto-immuunziekten). Bij de productie van deze twee preparaten is niet alleen het productbeschermingsaspect (voorkomen en vermijden van contact met de giftige stof en de vrijlating ervan in de omgeving) belangrijk, maar ook het persoonsbeschermingsaspect (voorkomen en vermijden van besmetting van het vervaardigde medicijn met vreemde stoffen (deeltjes, micro-organismen, andere werkzame stoffen) uit de omgeving).

Belangrijke regelgeving voor aseptische productie van geneesmiddelen zijn onmisbaar, hier worden enkele wetten en verordeningen vermeld:

In apotheekbedrijf:

• Apotheekwet (ApoG)
• Geneesmiddelenwet (AMG)
• Apotheekbedrijfsregeling (ApBetrO) nieuw!
• Richtlijnen en commentaren van de Bundesapothekerkammer (BAK-LL) nieuw! Apotheken met productievergunning volgens AMG (§ 13) daarnaast:
• Geneesmiddelen- en werkzame stoffen productievoorschriften (AMWHV)
• EG-richtlijn Goede Productiepraktijk (GMP-richtlijn) daarnaast:
• PIC/S Gids voor goede praktijken voor de voorbereiding van geneesmiddelen in gezondheidszorginstellingen

Aangezien inmiddels ook apothekers parenteralia, cytostatica en tweedeverpakkingen mogen vervaardigen, zijn deze gebonden aan de apotheekbedrijfsregeling ApoBetrO. Hier enkele belangrijke uitspraken uit § 35 van de ApoBetrO.

Productie van geneesmiddelen voor parenterale toepassing (die bestemd zijn voor injectie, infusie of implantatie in het menselijk of dierlijk lichaam)

Vereisten:
- Alleen gekwalificeerd en geschoold personeel mag worden ingezet
- De productie vindt plaats in een aparte productieruimte
- Toegang tot de productieruimte is alleen via een wasruimte toegestaan
- De ruimte moet een geschikte grootte hebben (specifieke werkgebieden)
- De ventilatie van de ruimte mag alleen via filtermedia met voldoende effectiviteit plaatsvinden
- Daarnaast moet de ruimte gemakkelijk te reinigen zijn van vloer, wanden en oppervlakken

Aanvullende eisen (uittreksel):

De bereiding en vulling mogen alleen plaatsvinden in bepaalde zones of gebieden:
• Lokale zone van reinheidsklasse A
• Omgeving van reinheidsklasse B
of
• Omgeving van reinheidsklasse C
bij aantoonbare waarborging van de kwaliteit van het geneesmiddel en bijbehorende validatie van het proces
of
• Omgeving van reinheidsklasse D bij gebruik van een isolator