CZ32534U1 - Zařízení pro dezinfekci proudu plynu - Google Patents

Description

Oblast techniky

Předkládané technické řešení se týká zařízení pro dezinfekci plynu, zejména výstupního proudu plynu z rukavicového boxu (glovebox). Zařízení je zejména vhodné jako přídavné zařízení pro rukavicové boxy používané pro výrobu léčivých přípravku genové terapie.

Dosavadní stav techniky

Léčivé přípravky genové terapie jsou vyráběny s použitím lidských buněk a transfekčních činitelů: nástrojů pro přenos upravené nukleové kyseliny (DNA) do buňky. Prioritou při výrobě je zabránění úniku geneticky modifikovaných organizmů (GMO) nebo plazmidů do okolního prostředí.

Při výrobě léčivých přípravků genové terapie jsou často používány uzavřené systémy na principu podtlakových izolátorů (rukavicových boxů). Rukavicový box udržuje uvnitř čisté prostředí s konstantním prouděním vzduchu, odpovídající ISO 5 nebo třídě „A“ dle Správné výrobní praxe, a současně je v podtlaku proti okolnímu prostředí. Při porušení těsnosti rukavicového boxu proudí vzduch dovnitř a brání tím aktivní DNA (v podobě viru nebo plazmidů) v úniku do okolního prostředí.

Udržení podtlaku vyžaduje, aby byl z rukavicového boxu neustále odváděn vzduch. Odváděný vzduch je filtrován, v současnosti používané HEPA filtry však nebrání nízkomolekulámím složkám, například menším než 20 nanometrů, v úniku do okolního prostředí. Existuje řada technologií, které je možné použít k odstranění DNA ve vzduchu, mezi ně patří tepelná úprava či chemická degradace.

Ultrafialové (UV) záření je elektromagnetické záření s vlnovou délkou kratší, než má viditelné světlo, avšak delší, než má rentgenové záření. UV záření s nejnižší vlnovou délkou (typicky 200 až 280 nm) je označováno jako UV-C, a je využíváno pro své dezinfekční účinky.

Použití zařízení na bázi ultrafialového (UV) záření k sterilizaci, včetně sterilizace proudícího vzduchu, je dlouhodobě známo, již od roku 1920. Zatímco sterilizace povrchů je dnes běžně používána, sterilizace proudícího vzduchu naráží na řadu technologických obtíží: aby došlo k degradaci DNA, resp. usmrcení mikroorganismu, musí na něj záření působit určitou minimální intenzitou po určenou minimální dobu. Zatímco teoretický model je jednoduchý, praktická účinnost zařízení se mění s rychlostí a specifickou hmotností proudícího vzduchu nesoucího mikroorganismy, je závislá na typu proudění, vnitřním povrchu apod. Při využití UV záření k odstranění potenciálních GMO kontaminant ze vzduchu odsávaného z rukavicových boxů dosud nebyly nikdy splněny požadavky na začlenění této technologie do systému řízení jakosti. Účinnost zařízení nelze spolehlivě určit z procesních parametrů a současná zařízení neumožňují jednoduchým způsobem ověřit efektivitu sterilizace. Vzhledem k tomu, že účinnost sterilizačního postupu v daném zařízení není možné s dostatečnou mírou přesnosti předpovědět, a potenciální selhání (uvolnění kontaminující DNA do okolního prostředí) by mohlo být nebezpečné, není technologie degradace DNA v proudícím vzduchu rutinně používána ve výrobě léčivých přípravků genové terapie ani v jiných relevantních aplikacích.

Stávající zařízení (např. https://newatlas.com/microgravity-science-glovebox/32545) neobsahují prvky, které by tento problém řešily a umožnily opakovaně ověřovat efektivitu zařízení z hlediska degradace DNA z výrobního procesu.

- 1 CZ 32534 U1

Podstata technického řešení

Předmětem technického řešení je zařízení pro dezinfekci proudu plynu, zejména výstupního plynu z rukavicového boxu, pomocí neionizujícího UV-C záření, které umožňuje ovládání výkonu zdroje UV-C záření a nezávislou validaci. Validací je míněno ověření funkčnosti.

Zařízení obsahuje podlouhlou uzavřenou komoru pro působení UV záření na protékající plyn opatřenou na jedné straně vstupem plynu a na druhé straně výstupem plynu, alespoň jednu UV zářivku uspořádanou v první desetině délky komory na straně opatřené vstupem plynu, alespoň jeden senzor UV záření umístěný mezi vstupem plynu a výstupem plynu, přičemž vstup plynuje opatřen přívodem pro validační suspenzi a výstup plynu je opatřen odvodem pro odběr vzorku odváděného plynu.

Termíny „na jedné straně“ a „na druhé straně“ znamenají v jedné třetině délky od příslušné stěny komory, stěny v podstatě kolmé na podélnou osu komory.

Termín „dezinfekce“ označuje zbavení plynu biologického znečištění, včetně znečištění bakteriemi, viry, plazmidy, nukleovými kyselinami.

Typicky je plynem vzduch odváděný z rukavicového boxu či jiného zařízení, ve kterém dochází k jeho biologickému znečištění.

S výhodou má komora tvar válce.

UV zářivky jsou s výhodou UV-C zářivky.

Ve výhodném provedení je zařízení také opatřeno regulátorem výkonu uvedené alespoň jedné UV zářivky. S výhodou je senzor UV záření a regulátor výkonu propojen zpětnou smyčkou (feedback loop).

Je výhodné, je-li UV zářivek v zařízení více, protože tak je možné lépe regulovat výkon použitím jen některých nebo všech UV zářivek pro konkrétní desinfekce, podle typu biologického znečištění.

S výhodou mohou být vstup plynu a výstup plynu ve formě trubic opatřených přírubami, což umožňuje těsné a spolehlivé připojení přívodních trubic z rukavicového boxu nebo jiného zdroje plynu, který je třeba dezinfikovat.

Ve výhodném provedení je přívod pro validační suspenzi uspořádán tak, že jeho výstup je v podstatě uprostřed průřezu vstupu plynu. Rovněž je výhodné, když je odvod pro odběr vzorku prováděného plynu uspořádán tak, že jeho vstup je v podstatě uprostřed průřezu výstupu plynu.

Tvar komory, umístění vstupu a výstupu plynu a umístění zářivek umožňují spolehlivou dezinfekci plynu. Regulátor výkonu a jeho případné propojení se senzorem UV záření dovolují regulaci a udržování výkonu UV zářivek na hladině zajišťující spolehlivou dezinfekci plynu v závislosti na obsaženém biologickém znečištění.

Senzor UV záření sám o sobě dovoluje kontrolu účinnosti UV záření. Senzor UV záření měří reálný výkon UV záření uvnitř komory. Spolu s regulací průtoku plynu tak dovoluje přesně kontrolovat dávku UV záření, jíž je proudící plyn vystaven.

Zásadním zlepšením v předkládaném technickém řešení inkorporace přívodu pro validační suspenzi a odvodu pro odběr analyzovaného vzorku plynu. Tyto dva prvky a jejich umístění dovolují provádět pravidelná periodická validační měření či měření potřebná pro určení správného nastavení zařízení pro spolehlivou dekontaminaci určitého typu kontaminovaného

-2CZ 32534 Ul plynu, a to i pro zařízení již zapojené v příslušných systémech odvodu kontaminovaných plynů (například v systému vzduchotechniky rukavicového boxu). Tím je možno přímo kontrolovat či určovat účinnost zařízení v reálných podmínkách, bez odpojení od příslušných systémů. Přívod pro validační suspenzi a odvod pro odběr analyzovaného vzorku plynu umožňují pravidelnou a spolehlivou validaci zařízení, která je důležitá pro kontrolu jeho funkce a spolehlivosti. Jejich výhodné umístění v podstatě uprostřed příčného průřezu vstupu plynu, resp. výstupu plynu, vede k větší spolehlivosti a reprodukovatelnosti validačních měření. Pevné uspořádání a neměnnost umístění přívodu pro validační suspenzi a odvodu pro odběr analyzovaného vzorku plynu zajišťuje reprodukovatelné výsledky při validacích.

Účinnost dezinfekce plynu je závislá na rychlosti průtoku plynu a na výkonu použitých UV zářivek. Nastavení parametrů v závislosti na typu biologického znečištění plynu obvykle provádí specializovaný odborník, zařízení podle technického řešení pak dovoluje periodickou kontrolu a validaci vhodnosti nastavených podmínek, a kontrolu zejména výkonu UV zářivek.

V některých provedeních může být vstup plynu opatřen regulátorem rychlosti průtoku plynu.

Zařízení může být dále vybaveno řídicí jednotkou, která může obsahovat ovládací modul zejména pro ovládání regulátoru výkonu UV zářivek, případně i pro ovládání regulátoru rychlosti průtoku plynu. Řídicí jednotka může dále obsahovat modul autodiagnostiky stavu zařízení, obsahující vstupy zejména ze senzoru UV záření a případně z regulátoru výkonu UV zářivek a/nebo z regulátoru rychlosti průtoku plynu, případně i z analyzátoru vzorků odebraných z odvodu pro odběr analyzovaného plynu. Modul autodiagnostiky stavu zařízení může být dále opatřen prostředky pro signalizaci nestandardních stavů, ty jsou předem definovány.

Zařízení podle technického řešení umožňuje snadný způsob validace (ověření funkčnosti) dezinfekce plynu uvedeným zařízením.

Validaci lze provádět následovně:

- připraví se validační suspenze obsahující model biologického znečištění (obvykle podle typu očekávaného biologického znečištění v reálném plynu, například v případě očekávaného znečištění plazmidem se připraví suspenze plazmidu obdobné velikosti; v případě očekávaného znečištění virem se připraví suspenze obdobného nepatogenního viru),

- validační suspenze se převede do ultrazvukové nebulizační komůrky, a pomocí ultrazvukového nebulizátoru se vnese přívodem pro validační suspenzi do protékajícího plynu ve vstupu plynu,

- na plyn s validační suspenzí se působí UV zářením z UV zářivek při jeho průtoku komorou,

- odvodem pro odběr analyzovaného plynu se odeberou vzorky protékajícího plynu z odvodu plynu,

- vyhodnotí se účinnost dezinfekce porovnáním biologického znečištění zajištěného validační suspenzí a biologického znečištění po působení UV zářením na validační suspenzi.

Objasnění výkresů

Obr. 1 je schematické znázornění zařízení podle Příkladu 1 při dvou pohledech ze strany, vzájemně otočených o 90°.

Obr. 2 je schematické znázornění zařízení podle Příkladu 1 s připojenou přívodovou a odvodovou hadicí a znázorněným tokem plynu.

-3 CZ 32534 Ul

Obr. 3 znázorňuje pohled na zařízení shora a varianty uspořádání UV trubic v komoře, umožňující škálování výkonu pro různé typy DNA kontaminace, která bude odstraňována.

Obr. 4 je schematické znázornění zařízení podle Příkladu 1 v režimu validace podle Příkladu 2.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1: Konstrukce zařízení

Na Obr. 1 je schematicky znázorněno zařízení pro dezinfekci proudu plynu, zejména výstupního plynu z rukavicového boxu, pomocí neionizujícího UV záření.

Zařízení obsahuje podlouhlou uzavřenou komoru 6 pro působení UV záření na protékající plyn opatřenou na jedné straně vstupem 2 plynu a na druhé straně výstupem 5 plynu. Zařízení dále obsahuje UV zářivky 1 uspořádané v komoře 6 na straně opatřené vstupem 2 plynu, senzor 7 UV záření umístěný mezi vstupem 2 plynu a výstupem 5 plynu, přičemž vstup 2 plynu je opatřen přívodem 3 pro validační suspenzi a výstup 5 plynu je opatřen odvodem 4 pro odběr vzorku odváděného plynu. Komora 6 má tvar válce.

Zařízení může být také opatřeno regulátorem výkonu UV zářivek (neznázoměno). Je pak výhodné, když je senzor UV záření a regulátor výkonu propojen zpětnou smyčkou (feedback loop).

Obr. 3 ukazuje možná uspořádání UV většího počtu UV zářivek v zařízení.

Vstup 2 plynu a výstup 5 plynu jsou ve formě trubic opatřených přírubami 8, což umožňuje těsné a spolehlivé připojení přívodních a odvodních trubic 9 a 10 z a do rukavicového boxu nebo jiného zdroje plynu, který je třeba dezinfikovat. Obr. 2 ukazuje připojení hadic a schematicky tok plynu zařízením.

Přívod 3 pro validační suspenzi je uspořádán tak, že jeho výstup jev podstatě uprostřed průřezu vstupu 2 plynu, jak je znázorněno na Obr. 1 vpravo. Odvod 4 pro odběr vzorku prováděného plynu je uspořádán tak, že jeho vstup jev podstatě uprostřed průřezu výstupu 5 plynu.

Vstup 2 plynu může být opatřen regulátorem rychlosti průtoku plynu (neznázoměno).

Zařízení může být dále vybaveno řídicí jednotkou (neznázoměno), která může obsahovat ovládací modul zejména pro ovládání regulátora výkonu UV zářivek, případně i pro ovládání regulátora rychlosti průtoku plynu. Řídicí jednotka může dále obsahovat modul autodiagnostiky stavu zařízení obsahující vstupy zejména ze senzoru UV záření a případně z regulátora výkonu UV zářivek a/nebo z regulátoru rychlosti průtoku plynu, případně i z analyzátoru vzorků odebraných z odvodu pro odběr analyzovaného plynu. Modul autodiagnostiky stavu zařízení může být dále opatřen prostředky pro signalizaci nestandardních stavů.

Příklad 2: Validace dezinfekce v zařízení

Na zařízení popsaném v příkladu 1 a znázorněném na Obr. 4 s dalšími součástmi použitými ve zde popsaném postupu, připojeném do systému vzduchotechniky rukavicového boxu byly provedeny následující kroky validačního postupu:

1. Vybere se vhodný validační model DNA podle technologie, která je v izolátoru používána a pro kterou má být získáno schválení regulační autoritou na základě validace - v případě plazmidu se jedná o plazmid obdobné velikosti; v případě viru se zvolí obdobný nepatogenní virus.

-4CZ 32534 U1

2. Uvede se vzduchotechnika rukavicového boxu do chodu, zapnou se UV zářiče 1.

3. Připraví se validační roztok obsahující definovaný počet kopií výše uvedeného validačního modelu DNA v 5 mL vody pro injekce.

4. Připraví se ultrazvukový nebulizátor 15 a validační roztok se vstříkne do nebulizační komůrky 14.

5. Připraví se 2 ks vysterilizovaných záchytných lahví 16 s fritou obsahujících po 250 mL PBS-EDTA.

6. První z vysterilizovaných záchytných lahví 16 se připojí k odvodu 4; na ni se připojí odsávačka vzduchu (vývěva 17).

7. Vypne se UV zářič. Proběhne první měření: vývěva 17 a nebulizátor 15 jsou současně zapnuty na předem určený časový interval (např. 1 min).

8. Měření je ukončeno vypnutím nebulizátoru 15 a vývěvy 17. Následně se opět zapne UV zářič 1. Odšroubuje se víčko první záchytné lahve 16 s průchody pro hadičky a láhev se uzavře pevným víčkem a označí.

9. UV zářič 1 se ponechá v provozu po dobu alespoň 30 minut.

10. Druhá z vysterilizovaných záchytných lahví se připojí k odvodu 4; za ni se zapojí vývěva 17.

11. Proběhne druhé měření: vývěva 17 a nebulizátor 15 jsou současně zapnuty na předem určený časový interval (např. 1 min).

12. Vypne se nebulizátor 15 a vývěva 17. Odšroubuje se víčko druhé záchytné lahve 16 s průchody pro hadičky a láhev se uzavře pevným víčkem a označí.

13. Pomocí rt-PCR se spočte počet kopií ve validačním roztoku, v první a druhé validační láhvi 16. Validace je úspěšná, pokud je počet kopií ve druhé validační láhvi (při působení UV) 10⁶ x menší, než počet kopií v první validační láhvi (bez UV).

V konkrétním případu validace byla jako validační DNA použita DNA lidského hemokoagulačního faktoru FXII v uzavřené cirkulámí formě (jako validační simulace piggyBac transpozonu). Při validaci byl zjištěn pokles koncentrace validační DNA o 6,1 logaritmu.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (8)

1. Zařízení pro dezinfekci proudu plynu, zejména výstupního plynu z rukavicového boxu, které obsahuje podlouhlou uzavřenou komoru (6) pro působení UV záření na protékající plyn opatřenou na jedné straně vstupem (2) plynu a na druhé straně výstupem (5) plynu, alespoň jednu UV zářivku (1) uspořádanou v první desetině délky komory (6) na straně opatřené vstupem (2) plynu, vyznačené tím, že dále obsahuje alespoň jeden senzor (7) UV záření umístěný mezi vstupem (2) plynu a výstupem (5) plynu, a vstup (2) plynuje opatřen přívodem (3) pro validační suspenzi a výstup (5) plynuje opatřen odvodem (4) pro odběr vzorku odváděného plynu.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že komora (6) má tvar válce.

-5 CZ 32534 U1

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačené tím, že UV zářivky (1) jsou UV-C zářivky.

4. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že je dále opatřeno regulátorem výkonu uvedené alespoň jedné UV zářivky (1), s výhodou je senzor (7) UV záření a regulátor výkonu propojen zpětnou smyčkou.

5. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že vstup (2) plynu a výstup (5) plynu jsou ve formě trubic opatřených přírubami (8).

6. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že přívod (3) pro validační suspenzi je uspořádán tak, že jeho výstup jev podstatě uprostřed průřezu vstupu (2) plynu, a odvod (4) pro odběr vzorku prováděného plynu je uspořádán tak, že jeho vstup je v podstatě uprostřed průřezu výstupu (5) plynu.

7. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že vstup (2) plynu je opatřen regulátorem rychlosti průtoku plynu.

8. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že je vybaveno řídicí jednotkou, která obsahuje ovládací modul zejména pro ovládání regulátoru výkonu UV zářivek, případně i pro ovládání regulátoru rychlosti průtoku plynu, a/nebo modul autodiagnostiky stavu zařízení obsahující vstupy zejména ze senzoru UV záření a případně z regulátoru výkonu UV zářivek a/nebo z regulátoru rychlosti průtoku plynu, případně i z analyzátoru vzorků odebraných z odvodu pro odběr analyzovaného plynu.