Ambienti a Contaminazione Controllata
Il controllo della contaminazione ambientale chimica o biologica è fondamentale in molti laboratori di ricerca.
Le tipologie di ambienti a contaminazione controllata
Clean Rooms, Laboratori di Sicurezza (PCL3, BL3, P3) e di Massima Sicurezza Biologica (PCL4, BL4, P4), Mini-environments e Isolatori rappresentano diverse soluzioni tecniche da valutare attentamente in funzione della destinazione d’uso e dei costi di realizzazione e di gestione.
Filtrazione dell’aria e gradienti di pressione ambientale
Il controllo della contaminazione ambientale è ottenuto mediante filtrazione dell’aria trattata dall’impianto di ventilazione e di climatizzazione dedicato, combinata con differenti gradienti di pressione tra locali adiacenti.
Il gradiente di pressione applicato ai vari locali varia a seconda della tipologia di ambiente considerato e può essere positivo (es. camere bianche e sale operatorie), o negativo (PCL e UFA) rispetto ai locali limitrofi.
Si distinguono all’interno dei laboratori o locali dedicati a lavorazioni critiche una contaminazione particellare (generata da polveri o aerosol biologici) rimossa mediante filtrazione assoluta (filtri HEPA o ULPA) e/o una contaminazione chimica, per la presenza nell’aria di sostanze volatili (vapori e gas di processo) rimossa tramite filtrazione molecolare (filtri a carbone attivo o setacci molecolari).
Laboratori di sicurezza
PCL, per la protezione dell’ambiente e della collettività
I livelli fisici di contenimento
Quando il “prodotto manipolato” rappresenta una minaccia per l’ambiente esterno al laboratorio (es. agenti patogeni di III e IV livello di rischio), e una minaccia per la collettività, occorre confinarlo all’interno del locale per impedire, in caso di incidente, la sua propagazione all’esterno. In questi casi si applicano le misure di contenimento fisico (PCL, physical containment level) previste per il gruppo di rischio del “prodotto manipolato”.
Il contenimento viene realizzato mediante gradienti di pressione a cascata dalle zone più “pulite” verso quelle maggiormente a rischio di contaminazione, passando dalla pressione atmosferica del PCL 1 sino alla complessità strutturale e agli elevati valori di pressione negativa prescritti per il PCL 4.
Obbligatorio l’accesso al laboratorio tramite una (PCL3) o più (PCL4) bussole di ingresso (spogliatoio, loc. decontaminazione, ecc.).
Sinonimi di PCL, physical containment level, sono BL o BSL (Biosafety Level) e P (Pathogen or Protection level): es. PCL3, BSL3 o P3.
Clean Room
Per clean room o camera bianca, si intende un ambiente di solito destinato alla produzione o alla ricerca, in cui il livello di contaminanti dell’aria è mantenuto sotto controllo ed entro limiti ben definiti dalla norma internazionale ISO 14644 in funzione della classe di pulizia ambientale richiesta (da ISO 1 a ISO 9).
Il controllo della contaminazione ambientale è raggiunto mediante impianti di filtrazione e ventilazione dell’aria che utilizzano filtri assoluti (HEPA H13 o H14 o ULPA H15) e il costante mantenimento di gradienti di pressione positiva nei locali critici.
Infatti, in alcune applicazioni la sicurezza del “prodotto manipolato” assume una particolare rilevanza, come avviene nell’industria farmaceutica e alimentare, nell’industria elettronica e in talune applicazioni biomediche (cell farm e le banche di tessuti osseo, corneale, ecc.) o nella produzione di dispositivi medici sterili. In questi casi occorre inserire tutto il processo operativo all’interno di un’area protetta e strettamente controllata per garantire le necessarie condizioni di asetticità al prodotto manipolato.
L’accesso alla clean room avviene tramite bussole di ingresso e tutto il materiale in entrata deve essere decontaminato in superficie per impedire l’introduzione di particelle contaminanti. Il personale, fonte primaria di contaminazione, deve indossare indumenti tecnici adeguati al grado di pulizia ambientale definito per la clean room.
Mini-Environment
I cosiddetti mini-environments, sono piccole aree a contaminazione controllata (fisse o mobili) destinate alla protezione di apparecchiature o processi “clean” mediante moduli auto ventilanti a flusso unidirezionale (laminare) verticale (classe ISO 5). Operano in pressione positiva e di solito non sono climatizzati.
Sono utilizzate dove non è tecnicamente possibile o conveniente realizzare una clean room tradizionale.
La progettazione dei mini-environments e degli impianti tecnologici, i materiali utilizzati e i metodi di costruzione sono finalizzati a minimizzare il rilascio di particolato nell’ambiente di lavoro.
Isolation Technology
Isotecnia
L’ISOTECNIA, o tecnica dei volumi confinati, è una metodologia di produzione che consente di ottenere preparazioni farmaceutiche contenenti farmaci altamente attivi (come citostatici, ormoni, antibiotici) in condizioni di totale sicurezza sia per l’operatore sia per la qualità del prodotto finito. La produzione in isotecnia avviene all’interno di isolatori, cioè di box completamente isolati dall’ambiente circostante ai quali l’operatore accede esclusivamente attraverso l’uso di guanti o mezzi scafandri (fonte Battistini, ISPE).
Gli isolatori sono una categoria particolare di apparecchi che utilizzano la tecnica della separazione fisica tra operatore/ambiente e prodotto manipolato.
Ampiamente utilizzati nell’industria nucleare e farmaceutica, hanno di recente trovato impiego in ambito sanitario per la preparazione in sicurezza di farmaci chemioterapici antiblastici.
Definizione di isolatore
Con il termine isolatori si intendono unità completamente chiuse munite di filtri assoluti in grado di assicurare il mantenimento al loro interno della classe ISO 5 (grado 100) la cui camera é biodecontaminata, in modo riproducibile e validato, attraverso un ciclo automatizzato che impiega quale sanitizzante perossido di idrogeno o altri agenti chimici.
Tutti gli accessi all’isolatore possono avvenire solo attraverso appositi guanti a manicotto o sistemi di trasferimento sterili (passa materiali). Tutti i materiali ausiliari devono entrare nel sistema prima della sua biodecontaminazione e devono essere sterilizzati.
L’introduzione e l’estrazione di materiali dall’isolatore avviene quindi tramite appositi sistemi a tenuta. Data la loro struttura, gli isolatori chiusi non permettono l’ingresso della contaminazione aerotrasportata dal circostante ambiente e quella veicolata dal personale, né consentire la fuoriuscita di contaminanti verso l’ambiente.
Tipologie di isolatori
Esistono fondamentalmente due tipologie di isolatori:
– Isolatori per asepsi progettati per escludere l’apporto al loro interno di contaminazione dall’esterno. Questo tipo di apparecchiature operano in condizioni di pressione positiva e sono suscettibili di biodecontaminazione preliminarmente al loro impiego.
– Isolatori per contenimento progettati per prevenire il rilascio dei materiali processati al loro interno all’ambiente esterno ospitante presso cui il personale opera. Si tratta di unità operanti in condizioni di pressione negativa e sono disegnati per garantirne la completa pulizia degli interni prima della loro apertura.
Occorre distinguere tra le varie tipologie di isolatori e i Glove-Box.
Glove box
Sono i sistemi di contenimento semplici e servono ad evitare la contaminazione del materiale da manipolare, dell’ambiente circostante e dell’operatore. Queste cabine sono:
costruite in materiale trasparente come il plexiglass
dotate di flange con guanti che permettono la manipolazione evitando il contatto diretto con il prodotto.
non sono dotate di sistema di ventilazione.
Isolatori
Sono presenti sul mercato diverse soluzioni di isolatori per la manipolazione di materiale tossico o patogeno che servono a proteggere l’operatore e l’ambiente. Queste cabine sono dispositivi di protezione collettiva.
L’isolatore lavora ad una pressione interna inferiore a Dp = 50¸ 250 pascal rispetto al laboratorio nel quale è installato.
Nel caso in cui si verifichi un incidente (perdita, rottura di un guanto,…) il sistema deve essere in grado di mantenere il corretto Dp, in modo da evitare ogni possibile fuoriuscita di contaminante (in polvere, liquido o gassoso).
Isolatori RABS
(Restricted Access Barrier Systems)
Sono barriere che limitano l’accesso ad un’area ben determinata. Servono per mantenere un flusso di aria classificata (normalmente A, B o C) su una determinata zona se si interrompe il flusso d’aria la zona viene declassata allo stesso livello del laboratorio l’aria utilizzata viene dispersa nel laboratorio.
Non possono essere sterilizzate con VHP ((Vaporized Hydrogen Peroxide).
Non adatte a prodotti altamente tossici.
Il flusso d’aria mantiene la zona interna alla RABS ad una pressione leggermente superiore rispetto al laboratorio.
Isolatori C-RABS
Si utilizza quando il prodotto da utilizzare è tossico.
La cabina di contenimento serve a proteggere l’operatore e l’ambiente.
Se si interrompe il flusso d’aria la protezione viene interrotta.
E’ consentito l’ingresso di aria dal laboratorio.
Non è consentita la fuoriuscita di aria dalla cabina.
C.A.C.I.: Compound Aseptic Containment Isolator
Da qualche anno sono apparse linee guida specifiche per gli isolatori destinati alla farmacia ospedaliera; emesse dal C.E.T.A., Controlled Environment Testing Association (USA) nel 2005 e aggiornate nel 2008, ad esse fanno riferimento diversi produttori del settore.
I CACI sono cabine che uniscono alcune caratteristiche tipiche delle cabine Biohazard classe II (flusso unidirezionale verticale ISO 5 sul prodotto) con quelle delle cabine classe III, simili a isolatori. Offrono il vantaggio di garantire l’asetticità al prodotto manipolato e al tempo stesso la sicurezza dell’operatore e dell’ambiente di lavoro. Hanno inoltre dimensioni più contenute rispetto agli isolatori tradizionali.
Gli oggetti vengono immessi ed estratti tramite piccole camere passa materiali (pass-box, pass-thru) che separano l’ambiente interno dell’isolatore dall’esterno, garantendo così il mantenimento delle condizioni predefinite.
Questi isolatori possono essere mantenuti costantemente in pressione positiva per garantire la massima protezione del materiale (CAI, Compounding Aseptic Isolators) o costantemente in pressione negativa per proteggere l’operatore e l’ambiente in caso di incidenti (CACI, Compounding Aseptic Containment Isolators).
