Molekyylisuodatus biotieteessä

Molekyylisuodatus suojaa prosesseja biotieteiden aloilla

Julkaistu sunnuntai 5. helmikuuta 2023

Biotiede ja lääketuotanto muodostavat globaalisti erittäin tärkeän teollisuuden alan. Lääketeollisuus vastaa lääkkeiden tutkimuksesta, kehityksestä, tuotannosta ja jakelusta. Markkinat ovat kokeneet merkittävää kasvua viimeisen kahden vuosikymmenen aikana, ja lääketulot maailmanlaajuisesti olivat 1,42 biljoonaa Yhdysvaltain dollaria vuonna 2021. (Lähde: Statista) Rokotteita jaetaan kaikkialle maailmaan ja joidenkin lääkeaineiden kuljetusten monimutkaisuus ja lämpötilavaatimukset tuovat mukaan oman haasteensa.

Puhtaat prosessit

Biotieteiden ja lääketeollisuuden prosessien toimivuus on ratkaiseva tekijä, koska molekyylien joutuessa vääriin paikkoihin, koko tuotantoprosessi voi epäonnistua vakavin seurauksin. Lääke- ja biotieteiden aloilla käytetään usein puhdas- ja eristystiloja sekä laboratorioita ja näissä tiloissa olevat ilman epäpuhtaudet ovat hiukkasia ja molekyylejä. Puhdastiloissa esiintyvät molekyylit, kuten typpioksidi (NOₓ) tai otsoni häiritsevät esimerkiksi koeputkihedelmöityksen (in vitro -fertilisaatio, IVF) onnistumista. Molekyylisuodatuksen avulla voidaan kuitenkin ratkaista nämä molekyyleistä aiheutuvat ongelmat.

Mitkä ovat molekyylipitoisten epäpuhtauksien aiheuttamat riskit lääketeollisuuden prosesseissa?

Lääketeollisuuden prosesseihin liittyy useita molekyylikontaminaation riskejä. Niistä kriittisimpiä ovat:

  1. Terveys & turvallisuus - Jotkut lääketieteellisissä tuotannoissa tai laboratorioissa käytettävistä aineista ovat nestemäisessä muodossa ja ne voivat muuttua höyryiksi eri lämpötiloissa tai prosesseissa. Esimerkkejä käytetyistä nesteistä, jotka saattavat olla haitallisia henkilöstölle, ovat rikkihappo (H2SO4), formaldehydi (CH2O) tai eetteri (C4H10O). Hengitettynä haitalliset höyryt voivat aiheuttaa vammoja ja pahimmassa tapauksessa johtaa kuolemaan pitoisuudesta riippuen. Tiettyjen epäpuhtauksien päästötasoille on olemassa tiukat säännöt ja määräykset, jotta työntekijöille voidaan varmistaa turvalliset työolot.

  2. Dekontaminaatio - Puhdas prosessiketju on vaarantunut ja lopputuote saattaa vahingoittua. Lääke- ja biotiedeteollisuudessa on paljon puhdastilaprosesseja, joilla on merkittävä vaikutus tärkeisiin tuotteisiin ja prosesseihin. Prosessin saastuessa on kaikki laitteet ja tilat puhdistettava uudelleen, mistä aiheutuu lisäkustannuksia ja johon kuluu aikaa.  Puhdastilaa puhdistettaessa hiukkaset poistetaan tehokkaalla tulo- ja poistoilman partikkelisuodatuksella (HEPA, ULPA), mutta kaikkien mahdollisten virusten ja bakteerien poistamiseksi huone on desinfioitava esimerkiksi vetyperoksidilla (H2O2).

    Desinfiointiaineiden käytön jälkeen tila on tuuletettava, ennenkuin sitä voi taas käyttää. Tämä voi kestää useita tunteja, mutta molekyylisuodatuksella kaasut voidaan poistaa nopeammin. Tämä tarkoittaa ajan ja rahan säästämistä, sekä tuotantokapasiteetin kasvua. Etyleenioksidia (C₂H₄O, EtO) käytetään sellaisten materiaalien ja instrumenttien sterilointiin, jotka eivät siedä lämpöä, kosteutta tai hankaavia kemikaaleja, kuten siteet, ompeleet, kirurgiset välineet, ruiskut, endoskoopit, integroidulla elektroniikalla varustetut laitteet, herkkää optiikkaa sisältävät laitteet jne. Dekontaminaatioprosesseissa on huolehdittava molekyylimäisten epäpuhtauksien suodattamisesta. Molekyylisuodatuksella voidaan parantaa työntekijöiden turvallisuutta sekä nopeuttaa tilojen käyttöönottoa desinfioinnin jälkeen.

  3. Hajuhaitat - Lääketuotannossa käytetään molekyylejä ja kemikaaleja, jotka saattavat aiheuttaa voimakkaita hajuja, kuten rikkivety (H₂S).  Nämä hajut tulee suodattaa, jotta niistä ei aiheudu haittaa, jopa ulkopuolisille.

  4. Korroosio - Biotieteen laitoksissa käytetään usein puhdistusaineena peretikkahappoa (C₂H₄O₃, PAA), joka voi syövyttää tiettyjä materiaaleja. Myös aiemmin mainittu rikkivety (H₂S) on syövyttävä kaasu, joka voi aiheuttaa materiaalien korroosiota. Erityisesti elektroniset laitteet on suojattava turvallisen ja jatkuvan tuotannon varmistamiseksi.


Mikä on ihanteellinen suodatusratkaisu molekyylitason epäpuhtauksien hallintaan?

Molekyylisuodatus on yleinen menetelmä molekyyliepäpuhtauksien poistamiseksi, esim. haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC), otsoni, aldehydit, formaldehydit, typpioksidi (NO) ja styreeni.

Kemikaali tai kemikaaliryhmä

 Sisä- / ulkoilma

Lähde

 Otsoni
 Ulkoilma   Ajoneuvojen, voimalaitosten, teollisuuskattiloiden, jalostamoiden, kemiantehtaiden ja muiden lähteiden päästöt reagoivat kemiallisesti auringonvalossa
 Typpidioksidi  Ulkoilma  Ajoneuvojen pakokaasu, sähköntuotanto
              
 Haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC)  Sisä- ja ulkoilma  Useat kemikaalit. Materiaalit, joita käytetään talon rakentamisessa ja viimeistelyssä, puhdistusaineet, kosmetiikka ja hajuvedet, kuivapuhdistetut vaatteet, palonestoaineet
 Aldehydit  Ensisijaisesti sisäilma  Ajoneuvojen päästöt (diesel), teollisuuden päästöt, muiden ilman epäpuhtauksien fotokemiallinen hajoaminen
 Formaldehydit  Ensisijaisesti sisäilma  Sairaalat (ruumishuone, patologia), puristetut puutuotteet, matot, tupakansavu
 Styreeni  Sisäilma  Muovilaitteet, joita käytetään IVF-toimenpiteissä, ja muut muovit klinikoilla
 Peretikkahappo  Sisäilma  Puhdistus- /dekontaminaatio- /sterilointiaineet, joita käytetään prosessien ja tilojen käsittelyyn. Sairaaloissa käytetään endoskooppimateriaalin puhdistamiseen peretikkahappoa.
 Vetyperoksidi  Sisäilma Tuotteiden, prosessien ja tilojen käsittelyyn käytetyt puhdistus- /dekontaminaatio- /sterilointiaineet
 Etyleenioksidi  Sisäilma  Dekontaminaatio- /sterilointiaineet, joita käytetään lääkinnällisten laitteiden, hammas- ja eläinlääketieteellisten tuotteiden käsittelyyn
 Rikkivety  Sisä- ja ulkoilma  Sellu- ja paperiteollisuuden päästöt, jalostamot, jätevedet ja biokaasu

Taulukossa on esitetty sisäilman epäpuhtauslähteet ja kemikaalit.

Molekyylisuodatus auttaa ratkaisemaan kontaminaatio- ja tuotantohaasteet sekä varmistamaan biotieteiden ja lääketeollisuuden tiukkojen sääntöjen ja määräysten noudattamisen. On välttämätöntä käyttää oikeanlaista ja riittävää suodatusta kaikissa prosesseissa, mukaan lukien molekyylisuodatuksen suojaamisen. Myös ilmanlaadun sekä terveyden ja turvallisuuden viranomaisvaatimukset ovat korkeat.

On olemassa useita erilaisia 
molekyylisuodatustuotteita, jotka voidaan mukauttaa mihin tahansa prosessiin ja käyttökohteeseen erityistarpeista riippuen. Joskus tarvitaan useita molekyylisuodattimia erilaisten molekyylien poistamiseksi samassa käyttökohteessa.

Miten me Camfililla  voimme auttaa sinua?

CamCarb-sylintereissä käytetään erilaisia suodatusmassoja tai niiden sekoituksia poistamaan molekyylisiä epäpuhtauksia. Esimerkiksi VOC-yhdisteiden poistamiseksi voit asentaa ilmanvaihtokoneeseesi CamCarb-sylinterit, joissa on VOC-molekyyleille soveltuvat adsorptiosuodatusmassat. Sylinterien erityisestä rakenteesta johtuen lisäetuna on pieni painehäviö, mikä auttaa säästämään energiakustannuksissa.

Camfilin CamCarb -ratkaisut ja -tuotteet ovat tarkoitettu kohtuullisille pitoisuuksille ja ilmamäärille. Isommille pitoisuuksille ja ilmamäärille tarkoitettu Camfilin ProCarb -ratkaisut ovat käytössä erityisesti teollisuuden haastavissa olosuhteissa.


Suodatusmassapedit, kuten
tuloilman ProCarb ja poistoilman ProCarb, ovat tiivisrakenteisia ja vuotamattomia suodatinyksikköjä, jotka on testattu suorituskyvyltään ja tehokkuudeltaan ISO 10121 -standardin mukaisesti. ProCarb-suodatusmassapedit on täytetty erillisellä suodatusmassalla yhdessä tai useammassa kerroksessa, ja ne voivat sisältää myös hiukkassuodatuksen, kuten esisuodattimet, jälkisuodattimet ja HEPA-suodattimet.

Lääke- ja biotieteellisissä sovelluksissa oikea molekyylisuodatusratkaisu turvaa tuotantoprosessin, takaa paremman tuoton sekä varmistaa sääntöjen ja määräysten noudattamisen.

Camfil Oy
Ruukinmestarintie 11
02330 ESPOO
info.finland(at)camfil.com
etsi yhteyshenkilö