Biofilmų iššūkis farmacijos vandens sistemose
Išgryninto vandens paskirstymo sistemos injekciniams preparatams veikia 80 laipsnių kampu, kad būtų išvengta mikrobų dauginimosi, tačiau termofilinės bakterijos, tokios kaip Pseudomonas aeruginosa, gali sudaryti bioplėveles ant šildytuvo paviršių. PFA paviršiaus nanotopografija nustato kritinį šlyties įtempį, reikalingą prilipusioms bakterijoms atskirti. Kiekybinė 19 farmacijos įrenginių analizė rodo, kad lygiems PFA paviršiams (Ra 0,2 µm) reikalingas 2,5 Pa šlyties įtempis, kad bakterijos atsiskirtų 90 %, o standartiniams paviršiams (Ra 0,8 µm) reikia 4,5 Pa. Žemutinė atsiskyrimo riba ant lygių paviršių sumažina bioplėvelės kaupimąsi per 6-7 0 % veikimo intervalą.
Bakterijų sukibimas ir paviršiaus topografija
Pseudomonas aeruginosa (1-2 µm ilgio, 0,5-1 µm skersmens) prilimpa prie PFA paviršių per van der Waals jėgas, hidrofobines sąveikas ir ekstraląstelinės polimerinės medžiagos (EPS) sekreciją. Paviršiaus šiurkštumo slėniai (0,5–2 µm gylio) suteikia mechaninę apsaugą nuo skysčio šlyties, leidžiančios bakterijoms kolonizuotis įdubose, kur vietinis srauto greitis artėja prie nulio. Ant Ra 0,2 µm paviršių didžiausias slėnio gylis paprastai yra 0,6–1,0 µm, o jo nepakanka, kad 1 µm bakterijos būtų visiškai apsaugotos nuo šlyties jėgų. Ra 0,8 µm paviršiuose slėniai pasiekia 2,5–4,0 µm gylį, sukurdami saugomas nišas. Kolonizuotų paviršių atominės jėgos mikroskopija rodo, kad 80% bakterijų ląstelių ant grubių paviršių yra slėniuose, o 20% ant lygaus paviršiaus.
Kritinis šlyties įtempis dėl atsiskyrimo
Kritinis šlyties įtempis, reikalingas 90% nusistovėjusios bioplėvelės pašalinimui (24 valandų augimas), buvo išmatuotas srauto ląstelėse su kontroliuojamu sienelės šlyties įtempimu:
| PFA paviršiaus šiurkštumas (Ra) | Slėnio gylio diapazonas (µm) | Kritinis šlyties įtempis 90 % atsiskyrimo (Pa) | Bioplėvelės paviršiaus padengimas po 7 dienų, esant 0,5 Pa šlyties slėgiui (%) | Laikas iki 20 % aprėpties esant 0,5 Pa (dienos) |
|---|---|---|---|---|
| Ra 0,1 µm (poliruotas) | 0.3-0.6 | 1.8 | 8% | 45 |
| Ra 0,2 µm | 0.6-1.0 | 2.5 | 12% | 28 |
| Ra 0,4 µm | 1.2-2.0 | 3.2 | 22% | 14 |
| Ra 0,6 µm | 1.8-3.0 | 4.0 | 35% | 9 |
| Ra 0,8 µm (standartinis) | 2.5-4.0 | 4.5 | 45% | 6 |
| Ra 1,0 µm (kaip -ekstruduotas) | 3.0-5.0 | 5.2 | 55% | 4 |
Srauto greitis ir šlyties įtempis paskirstymo sistemose
Išgryninto vandens paskirstymo kilpos paprastai veikia 1,5-2,5 m/s greičiu, todėl sienos šlyties įtempis yra 3-8 Pa, priklausomai nuo vamzdžio skersmens ir vandens temperatūros (80 laipsnių klampumas 0,36 cP). 50 mm vamzdžio, esant 2 m/s, sienelės šlyties įtempis yra maždaug 4 Pa. Ant Ra 0,8 µm PFA paviršių 4 Pa yra žemiau kritinės atsiskyrimo slenksčio (4,5 Pa), todėl gali kauptis bioplėvelė. Ant Ra 0,2 µm paviršių 4 Pa viršija 2,5 Pa slenkstį ir nuolat pašalina bioplėvelę. Sistemose su kintamu srautu (pvz., pagal poreikį{24}}siurbimas), mažo srauto periodai (0,5–1,0 m/s, 1–2 Pa šlyties) leidžia ant visų paviršių augti bioplėvelei. Didelio srauto periodais (2-3 m/s, 4-8 Pa šlyties) efektyviai valomi tik lygūs paviršiai.
Paviršiaus stabilumas 80 laipsnių vandenyje
PFA paviršių nanotopografija nėra nuolatinė karštame išvalytame vandenyje; paviršiaus atsipalaidavimas gali išlyginti iš pradžių grubus apdailą. Pagreitintas senėjimas 80 laipsnių kampu 12 mėnesių rodo, kad Ra 0,8 µm paviršiai sumažėja iki Ra 0,5 µm, sumažinant slėnio gylį nuo 4,0 µm iki 2,5 µm. Ra 0,2 µm paviršiai išlieka stabilūs (Ra 0,19–0,21 µm), nes yra minimalus laisvo tūrio perteklius atsipalaiduoti. Sistemoms, kurioms reikalinga 10+ metų eksploatacija, nurodykite pradinį Ra 0,2–0,3 µm, kuris išlaikys bioplėvelės atsparumą visą įrangos eksploatavimo laiką. Ra 0,8 µm paviršiai, kurie atsipalaiduoja iki 0,5 µm, vis dar turi slėnio gylį (2,5 µm), kad apsaugotų kai kurias bakterijas, nors bioplėvelės kaupimasis sumažėja 40%, palyginti su pradiniu šiurkštumu.
Sąveika su biofilmų prevencijos strategijomis
Lygūs PFA paviršiai pagerina kitus bioplėvelės prevencijos būdus. Ozono apdorojimas (0,1-0,3 ppm) yra efektyvesnis ant lygaus paviršiaus, nes ozonas prasiskverbia į plonesnę, mažiau apsaugotą bioplėvelę. Dezinfekuojant ultravioletiniais spinduliais, esant 254 nm, pasiekiamas 4 log sumažinimas ant lygių paviršių, o ne 2 log ant šiurkščių paviršių esant vienodai UV dozei, nes šiurkštūs paviršiai išsklaido UV šviesą ir apsaugo organizmus. Dezinfekavimas karštu vandeniu (85 laipsnių 60 minučių) naikina planktonines bakterijas, bet palieka bioplėvelę EPS; ant lygių paviršių EPS likučiai lengvai pašalinami vėlesnio srauto šlyties būdu, o šiurkštūs paviršiai išlaiko EPS, kuris skatina greitą kolonizaciją. Farmacinėms vandens sistemoms, skirtoms nuliui aptinkamos bioplėvelės, nurodykite Ra 0,2 µm PFA paviršius kaip kelių barjerų metodo dalį.
Lygių PFA paviršių gamybos metodai
Norint pasiekti Ra 0,2 µm naudojant PFA šildytuvus, reikalingas tikslus formavimas arba tolesnis apdorojimas. Elektroformuotos nikelio formos su Ra 0,1 µm paviršiaus apdaila perkelia savo glotnumą į suformuotas PFA dalis. Suspaudimo formavimas iš poliruoto įrankių plieno pasiekia Ra 0,2-0,3 µm. Ekstruduotas PFA paprastai turi Ra 0,6–1,0 µm ir negali būti ekonomiškai poliruotas iki Ra 0,2 µm dėl požeminio poringumo. Modifikuojant esamus šildytuvus, PFA elektropoliravimas nėra veiksmingas; pakeisti suformuotais lygaus paviršiaus šildytuvais. Tiekėjai turėtų sertifikuoti paviršiaus šiurkštumą naudodami optinę profilometriją penkiuose taškuose kiekviename šildytuve, kai didžiausias Ra yra mažesnis nei 0,25 µm, o joks atskiras matavimas neviršija 0,30 µm.
Farmacinių vandens šildytuvų specifikacijų gairės
Išvalyto vandens paskirstymo sistemoms, skirtoms įpurškiamoms 80 laipsnių kampu, nurodykite PFA šildytuvus, kurių paviršiaus apdaila Ra Mažiau arba lygi 0,25 µm, matuojant optiniu profilometru. Reikalauti, kad tiekėjas sertifikuotų kiekvienos gamybos partijos šiurkštumą, naudojant reprezentatyvius pavyzdžius. Sistemose su kintamu srautu (pvz., naudojant su pertrūkiais), apsvarstykite galimybę nurodyti Ra Mažiau nei 0,15 µm, kad užtikrintumėte atsiskyrimą mažo srauto laikotarpiais. Prašydami kainos nurodykite sistemos srauto greičio diapazoną, numatytą dezinfekavimo metodą (ozonas, UV, karštas vanduo) ir bioplėvelės bandymo reikalavimus. Farmacijos patirties turintys tiekėjai gali pateikti paviršiaus šiurkštumo sertifikavimo ir bioplėvelės tyrimų duomenis naudodami Pseudomonas aeruginosa arba atitinkamus indikatorinius organizmus. Priemoka už lygaus -paviršiaus PFA šildytuvus (15-25 %, palyginti su standartiniu Ra 0,8 µm) pateisinama ilgesniais dezinfekavimo intervalais (6–12 mėnesių, palyginti su . 1-3 mėn.) ir sumažėjusia su bioplėvele susijusio pirogeninio užteršimo rizika injekciniuose produktuose, kai kainuoja vienos partijos atmetimas. 50 000–50 000–500 000. Esant kritinėms aseptiškoms užpildymo linijoms, nurodykite kas ketvirtį paviršiaus šiurkštumo patikrinimą, naudodami nešiojamąjį profilometrą ant etaloninio talono, kurį reikia pakeisti, jei Ra viršija 0,35 µm.
