اتوکلاو

یکی از تجهیزاتی که بسیار زیاد در صنعت داروسازی به خصوص تولید محصول استریل استفاده میشه اتوکلاو هست. این دستگاه در سال 1879 توسط چالرز چمبرلند ساخته شد. روش استریل کردن توسط این دستگاه به وسیله استفاده از بخار است و خوبه که اینجا بگم که روشهای مختلفی برای استریل کردن وجود داره مثلا استفاده از اتیلن اکساید، فیلتر کردن ماده، استفاده از حرارت مرطوب( اتوکلاو) و یا حرارت خشک (آون)، استفاده از اشعه گاما برای شرایطی که ماده یا تجهیز به حرارت حساسه و اینکه استفاده از حرارت مرطوب روش ارجحیه نسبت به سایر روشها. مطالعه annex 1 گایدلاین EU GMP میتونه بهتون کمک بکنه که آشنایی بیشتری با این روشها و الزاماتشون پیدا کنید.

میدونیم که منظور از استریل کردن عدم حضور میکروارگانیسم است یعنی یه تعریف صفرو صدی هست. یک ماده یا تجهیز یا عاری از میکروارگانیسمه که میگن استریله یا اینکه نیست، چیز بینابینی وجود نداره. هدف از استفاده از اتوکلاو، استریل کردن ماده و یا تجهیز بدون آسیب زدن به اونه. از بین رفتن میکروارگانیسم در اتوکلاو به صورت یه کاهش لگاریتمی در میزان جمعیت میکروارگانیسم است و یکی از مواردی که برای اثبات علمکرد صحیح اتوکلاو بررسی میشه همین میزان کاهش میزان جمعیت میکروارگانیسم و احتمال زنده بودن میکروارگانیسم بعد از قرار گرفتن در اتوکلاوهست که به آن sterility assurance levelیا SAL گفته میشه که در ادامه توضیح میدم به چه شکلی انجام میشه. اگر چه در بالا گفتم که استریلیتی یک تعریف صفر و صدیه ولی هیچ وقت نمیشه با اطمینان صد در صد ثابت کرد که براساس منفی بودن تست استریلیتی، واقعا نمونه مورد آنالیز ما عاری از میکروارگانیسمه. به همین دلیل در سیستم کیفیت داروسازی فقط به نتیجه تست اکتفا نمیکنن و رگولاتورها معتقد هستند که باید در تمام پروسه، کیفیت رو طراحی و اجرا کرد که به استریل بودن ماده یا تجهیز، بیشتر اطمینان حاصل کرد.

یکی از تستهایی که برای بررسی صحت عملکرد اتوکلاو انجام میشه Challenging test هست که در این روش از اسپور باکتری بسیار مقاوم به حرارت به نام Geobacilus stearothermaphilus استفاده میشه. اگر این اسپور بعد از اتمام کار اتوکلاو از بین بره میشه نشون داد که اتوکلاو درست کار میکنه و این بخار میتونه میکروارگانیسم های دیگری که مقاومت کمتری نسبت به این اسپور دارند رو هم از بین ببره. اما چرا از این اسپور استفاده میشه:

علت اول، مقاومت بالای این اسپور نسبت به حرارته که تازه در دمای 55 تا 60 درجه سانتیگراد شروع به رشد میکنه. برای اینکه دید بهتری نسبت به این اسپور پیدا کنید خوبه بدونین که باکتری گرم منفی E.coli در دمای 60 درجه سانتیگراد کشته میشه. میزان مقاومت میکروارگانیسم به حرارت رو میشه با اصطلاح D-Value نشون داد.این اصطلاح مطابق با تعریف موجود در گایدلاین PDA Technical Report 1 به زمانی که طول میکشه تا میزان جمعیت میکروارگانیسم به اندازه یک واحد لگاریتمی یا 90 درصد کاهش پیدا کنه اطلاق میشه. به طور مثال برای میکروارگانیسم هایی مثل سودوموناس یا E-coliمیزان D-Value برابر با 0.005 دقیقه است ولی برای اسپور مقاوم به حرارت مثل Geobacilus stearothermaphilus این میزان 2 دقیقه است یعنی 2 دقیقه طول میکشه تا جمعیت 10000 عددی میکروارگانیسم به 1000 عدد برسه. که نشون میده این اسپور 400 بار نسبت به سودوموناس مقاومتره.

اصطلاح دیگه میزان کشندگی یا lethality یا F0 F zero)) هست که به زمان و دما بستگی داره. هرچه دما رو بالاتر ببریم در زمان کمتری به میزان کشندگی یکسان نسبت به زمانی میرسیم که از دمای پایین تر برای کارکردن اتوکلاو استفاده میکنیم. مطابق با تجربه های موجود که در صنایع انجام شده برای کاهش میزان یک میلیون عدد اسپور Geobacilus stearothermaphilus به زیر 1 عدد، باید این اسپور به مدت 12 دقیقه در اتوکلاو با دمای 121.5 درجه قرار بگیره. حالا اگه بخوایم این زمان رو کوتاهتر کنیم میشه دما رو بالاتر برد. ولی به طور کلی در صنایع دما و زمانی که برای استریل کردن مواد و تجهیزات از طریق اتوکلاو درنظر گرفته میشه 20 تا 30 دقیقه در دمای 121-123 درجه سانتی گراد هست.

اما چه فاکتورهایی روی میزان اثربخشی بخار در از بین بردن میکروارگانیسم موثره؟

1) فضای داخل اتوکلاو باید عاری از هوا باشه. چون هوا یه جور عایق حرارتیه و مانع انتقال بخار و توزیعش در سطح تجهیزات و مواد میشه و احتمال استریل شدن رو پایین میاره. پس باید قبل از شروع مرحله استریلیزاسیون، تمام هوای داخل رو به کمک پمپ خلا خارج کرد. تست vaccume leak test برای اثبات این مورد در طی احراز کیفیت اتوکلاو انجام میشه تا مطمئن بشیم دستپاه پمپ خلا به درستی کار میکنه. همچنین تست روزانه Bowei-Dick هم برای اثبات عدم حضور هوا در اتوکلاو قبل از شروع کار با دستگاه استفاده میشه و یه ضرورت هست. همچنین باید دقت بشه که کل دستگاه اتوکلاو هیچ گونه Leakage یا نشتی نداشته باشه که در طول پروسه هوا وارد بشه. مواد وتجهیزاتی هم که میخوایم استریل کنیم باید آلودگی و کثیفی (خاک، روغن یا ذرات آلوده دیگه) نداشته باشن چون این آلودگی هم مانع نفوذ بخار به سطح و استریل شدن میشه..

2) ویژگیهای تجهیزمانند جنس تجهیز: به طور مثال پلاستیک به راحتی بخار رو جذب نمیکنه و زمان بیشتری نسبت به تجهیز با جنس استیل نیاز داریم تا استریل بشه.

3) نوع تجهیز: به طور مثال تیوبها با طول زیاد و قطر کم به سختی در اتوکلاو استریل میشن یا اگه تجهیزی رو در بسته بندی خاصی قرار میدیم و بعد در اتوکلاو قرار میدیم خیلی باید به جنس بسته بندی دقت بشه که مانع نفوذ بخار نشه.

4) ویژگی مواد مانند حجم یا ویسکوزیته

5) نحوه چیدن تجهیز در اتوکلاو و تعداد تجهیز در هر run

از آنجایی که عامل استریل شدن در اتوکلاو، بخار هست پس ویژگی این بخار هم بسیار مهمه و حتما در پروسه احراز کیفیت دستگاه اتوکلاو باید از کیفیت بخار هم مطمئن شد که فاقد گازهای غیر قابل تراکم( Non-Condensable gas) مثل هوا باشه، فوق اشباع نباشه. همچنین اگه این بخار رو تقطیر کنیم باید معیارها و ویژگیهای آب قابل تزریق( water for injection) که در فارماکوپه قید شده رو داشته باشه.

میدونیم که تجهیز مورد نظر برای استریل شدن در اتوکلاو باید ابتدا در بسته بندی باشه.( مانند شکل زیر)

جنس این بسته بندی خیلی مهمه و باید چند تا خصوصیت داشته باشه:

مانع ورود میکروارگانیسم بشه

پارتیکل تولید نکنه

با مواد ضد عفونی کننده و ضد میکروب سازگار باشه

قبلا در بحث احراز کیفیت هواساز اشاره کرده بودم که 3 مرحله برای آن وجود داره:IQ,OQ,PQ

حالا میخوایم این مراحل رو به اختصار برای احرازکیفیت اتوکلاو توضیح بدم:

در مرحله IQ باید این اطمینان حاصل بشه که اتوکلاو و تجهیزات جانبیش براساس خصوصیات مورد نظر ما و همچنین خصوصیات( specification) تجهیز نصب شده.

در مرحله OQ باید این مورد رو ثابت کنیم که تمام بخشهای اتوکلاو به درستی کار میکنه. تمامی تستهای مربوط به مرحله OQ بر روی اتوکلاو فاقد تجهیز یا Unloadانجام میشه.

در مرحله PQ باید مطمئن بشیم که اگه تجهیز یا محصولی رو در اتوکلاو قرار بدیم دستگاه قادر به استریل کردن اون هست و همچنین اتوکلاو میتونه به طور مداوم در رنج ( Range) مورد نظر فشارو دما کار بکنه.

اولین تست در مرحله PQ تست heat distributionهست. در این تست از دستگاهی به نام ترموکوپل استفاده میشه که دمایی که کشندگی اتفاق میفته رو اندازه گیری بکنه. همچنین براساس این تست نقشه دمایی داخل اتوکلاو که بهش Temperature mapping گفته میشه به دست میاد. برای انجام تست heat distributionکه ،16 عدد ترموکوپل رو در نقاط مختلف اتوکلاو که فاقد تجهیز است قرار میدن و دستگاه رو روشن میکنن. چون این ترموکوپل قادر به ذخیره کردن دما در زمانهای مختلف هست در آخر ما میتونیم متوجه بشیم که آیا دما در تمام بخشهای دستگاه یکسان بوده یا نه ( در همه نقاط دما باید بین 121-123 درجه باشه.) و اگر نبوده چه بخشهایی به اصطلاح منطقه سرد یا cool zoneبوده. این مناطق worst case location هست. دونستن این منطقه خیلی مهمه چون ناحیه است که ممکنه اگه تجهیزیا محصول رو بزاریم به طور کامل استریل نشه پس باید از قراردادن در این منطقه اجتناب بشه. یا زمان بیشتری نیازه که تجهیز در این منطقه استریل بشه. مجدد این تست رو در حالی که اتوکلاو حاوی تجهیز هست انجام میدیم تا مطمئن بشیم توزیع دمایی هنگام وجود تجهیز در اتوکلاو هم در محدوده ی مورد قبول هست.

تست بعدی تست temperature penetration هست. در این روش در حالی که اتوکلاو حاوی تجهیز هست تعدادی ترموکوپل در نقاط مختلف دستگاه، حتی نقاطی که به عنوان منطقه سرد در تست قبلی شناسایی کردیم قرارمیدیم. در این تست به تجهیز نشانگرهای Biologic ( BI) ، و شیمیایی(CI) هم متصل میکنیم. ما در این مرحله باید به این اطمینان برسیم که اتوکلاو میتونه پارامترهای مورد نظر ما رو برای استریل کردن محصول یا تجهیز نیاز داریم رو به طور مداوم فراهم کنه و حرارت به اندازه ای هست که میکروب رو از بین ببره.

تست دیگری هم که مهمه انجام بشه تست میزان بارگیری اتوکلاو یا Equipment load validation هست. یعنی تا چه تعداد تجهیز مجاز هستیم در داخل اتوکلاو قرار بدیم و نحوه چیدن تجهیزات در اتوکلاو به چه صورت باشه که در نهایت انتظار داشته باشیم تجهیز استریل بشه. دراین تست تجهیزی رو که از نظر خصوصیت استریل شدن بسیار سخته (مانند تیوب باریک و بلند در بسته بندی پلاستیکی) در بالاترین تعداد رو انتخاب میکنین. به تجهیز ترموکوپل و BI وصل میکنن و دستگاه رو روشن میکنن. اگر استریل شدن به طور کامل انجام بشه ما در طول استفاده از دستگاه مجاز هستیم همان تعداد تجهیز در یک Run داخل اتوکلاو قرار بدیم. اگر شرکت تصمیم به افزایش Load دستگاه داره ابتدا باید احراز کیفیت انجام بشه و صلاحیت قابلیت استریل کردن تجهیز توسط اتوکلاو محرز بشه و بعد از این Loadبه عنوان تعداد روتین در پروسه تولید استفاده بکنه.

اگر اتوکلاو به تازگی خریداری شده باید تست PQرو 3 بار به طور متناوب انجام داد و هر سه بار باید نتایج پاس شده داشته باشیم.

احراز کیفیت اتوکلاو باید به طور دوره ای تکرار بشه که این دوره حداقل به صورت سالیانه هست.

رفرنسهایی که خوبه در این زمینه مطالعه بشه:

ISO 11138: Sterilization of health care products — Biological indicators — Part 1: General requirements

ISO 11138: Sterilization of health care products — Biological indicators — Part 8: Method for validation of a reduced incubation time for a biological indicator

ISO 17665: Sterilization of health care products — Moist heat — Part 1: Requirements for the development, validation and routine control of a sterilization process for medical devices