Trong thẩm định vệ sinh (cleaning validation), câu hỏi khó nhất thường là: nếu quy trình vệ sinh không đạt, liệu phương pháp phân tích có phát hiện được phần cặn còn sót, kể cả với những hoạt chất rất khó tan? Ghi chú ứng dụng này của Veolia Sievers trình bày một thử nghiệm khả thi (feasibility test) dùng mẫu lau (swab) và phân tích tổng cacbon hữu cơ (TOC) trên sáu hợp chất "trường hợp xấu nhất" (worst-case).
Bài viết dưới đây tổng hợp lại quy trình, điều kiện thí nghiệm và kết quả thu hồi (recovery) từ tài liệu gốc của Veolia Sievers.
Vì sao cần thử nghiệm khả thi với hợp chất khó tan
Báo cáo kỹ thuật PDA TR 49 là tài liệu tham khảo để xây dựng và đánh giá chương trình thẩm định vệ sinh. Theo báo cáo này, chương trình cần bao gồm thiết kế, thẩm định thiết bị và xác minh liên tục, dựa trên hiểu biết về chính quy trình vệ sinh. Trong đó có các thông số vận hành quan trọng (CPP) như nhiệt độ, thời gian, nồng độ chất tẩy rửa, cùng phương pháp phân tích như TOC.
Sau khi vệ sinh, bề mặt thiết bị không được còn hoạt chất (API), protein, tá dược hay chất tẩy rửa. Tuy nhiên, khi CPP không được giám sát hoặc kiểm soát đúng, hợp chất có thể còn bám lại trên bề mặt. Lúc đó cần làm thử nghiệm khả thi bằng cách thu hồi mẫu lau và đo TOC.
- TOC là phương pháp không đặc hiệu, nên phản ánh được cả API, chất tẩy rửa, sản phẩm phân hủy và tá dược còn sót.
- Phương pháp đặc hiệu cho từng sản phẩm phân hủy thường không phù hợp để kết luận quy trình vệ sinh có hiệu quả hay không, vì sự phân hủy là một cơ chế chính của quá trình vệ sinh.
Mục tiêu của thử nghiệm: chứng minh khả năng thu hồi của phương pháp TOC trong điều kiện xấu nhất (hợp chất độ tan thấp), hoặc khi thiết kế quy trình vệ sinh bị lỗi.
Vật liệu
- Tấm thử (coupon) thép không gỉ, rửa bằng chất tẩy kiềm, tráng bằng nước TOC thấp và để khô.
- Bình định mức, rửa bằng chất tẩy kiềm, tráng bằng nước TOC thấp và để khô.
- Que lau TOC thấp (mã HMI 90600).
- Lọ TOC thấp, ưu tiên lọ đã axit hóa sẵn có chứng nhận của Sievers (mã HMI 90090-1 hoặc HMI 90690-01), hoặc lọ đã axit hóa và nạp sẵn nước (mã HMI 90691-01).
- Pipet định mức.
- Máy phân tích TOC Sievers.
Xác định độ tan và chuẩn bị dung dịch gốc
Toàn bộ thí nghiệm dùng găng tay không bột để hạn chế nhiễm hữu cơ. Độ tan của từng hợp chất được xác định bằng thực nghiệm: cho hợp chất vào nước TOC thấp, lắc, khuấy và siêu âm để hòa tan, sau đó kiểm tra bằng mắt các bình trước khi phân tích.
Nồng độ cacbon của dung dịch gốc được tính như sau:
- ppm C = khối lượng hợp chất (mg) / thể tích (L) × %C
- %C = khối lượng cacbon (mg) / khối lượng phân tử, suy ra từ công thức thực nghiệm của hợp chất.
Ví dụ với hợp chất C₂₀H₂₂N₄O₁₂S: %C = (12 × 20) / 510,3 = 47%.
Dung dịch gốc của hợp chất A và B được đo trực tiếp trong lọ TOC thấp; dung dịch gốc của C đến F được pha loãng 10 lần. Các dung dịch gốc này sau đó được dùng làm dung dịch thêm chuẩn (spike) lên coupon sạch. Trước khi đo TOC, mỗi lọ được axit hóa bằng một lượng nhỏ axit phosphoric để hợp chất không bám vào thành thủy tinh và làm sai kết quả thu hồi. Nếu dùng lọ đã axit hóa sẵn thì bỏ qua bước này.
Để giảm thao tác và hạn chế sai sót khi thử swab, Veolia hiện có lọ đã axit hóa và nạp sẵn nước TOC thấp.
Bố trí thí nghiệm thu hồi
Các dung dịch được chuẩn bị gồm:
- 1 lọ nước thuốc thử (reagent water).
- 1 lọ nền que lau (mẫu trắng swab).
- 1 lọ nền coupon (mẫu trắng coupon).
- 6 lọ dung dịch thêm chuẩn, mỗi hợp chất một lọ (đối chứng độ tan trực tiếp).
- 6 lọ dung dịch thu hồi từ mẫu lau, mỗi hợp chất một lọ (lấy mẫu trực tiếp bằng swab).
Mọi lọ đều được dán nhãn đầy đủ. Các bước thực hành tốt cho loại nghiên cứu này:
- Nước thuốc thử: dùng pipet định mức nạp 40 mL nước TOC thấp vào 15 lọ TOC thấp đã làm sạch, đậy nắp ngay sau khi nạp.
- Nền que lau: bẻ đầu của hai que lau vào lọ tương ứng.
- Nền coupon: lau một coupon thép không gỉ khô và sạch. Que thứ nhất được làm ướt bằng nước TOC thấp lấy từ cốc thủy tinh sạch; que thứ hai để khô, lau theo hướng ngược với que thứ nhất. Bẻ cả hai đầu que vào lọ. Kết quả này phải gần với kết quả nền que lau.
- Dung dịch thêm chuẩn (đối chứng): thêm 0,1–1,0 mL dung dịch gốc vào lọ TOC thấp chứa nước thuốc thử, sao cho nồng độ cuối khoảng 1 ppm C, tức mức giới hạn "mặc định" thường dùng cho TOC trong thẩm định vệ sinh.
- Dung dịch thu hồi từ swab: nhỏ cùng lượng dung dịch gốc như ở mẫu đối chứng lên coupon thép không gỉ, trải đều trên diện tích 10 × 10 cm và để khô. Dùng lần lượt hai que lau (một que làm ẩm trước bằng nước TOC thấp) để lau bề mặt coupon, rồi bẻ đầu que vào lọ tương ứng. Lắc mạnh tất cả các lọ trước khi phân tích.
Điều kiện phân tích TOC
- Máy phân tích TOC Sievers dùng công nghệ đo độ dẫn điện qua màng (Membrane Conductometric), đã được thẩm định theo hướng dẫn USP <1058> và xác nhận phương pháp với các chất tẩy rửa hoặc hợp chất đại diện phổ biến trong ngành dược và sinh dược.
- Tốc độ dòng axit và chất oxy hóa được tối ưu theo nồng độ hợp chất: axit 0,2–1,0 µL/phút, chất oxy hóa 0,75–1,5 µL/phút.
- Mỗi lọ đo 4 lần lặp; bỏ lần đầu, lấy trung bình 3 lần sau.
Phần trăm thu hồi được tính theo công thức:
% thu hồi = (TOC dung dịch thu hồi swab − TOC nền que lau) / (TOC dung dịch thêm chuẩn − TOC nước thuốc thử) × 100%
Kết quả
Mẫu trắng: nước thuốc thử 40 ppb C; nền que lau 244 ppb C.
| Hợp chất | Nhóm | Độ tan trong nước của dung dịch gốc (ppm C) | Đối chứng (ppm C) | Thu hồi từ swab (ppm C) | % thu hồi |
|---|---|---|---|---|---|
| A | Steroid | 17 | 0,557 | 0,773 | 99% |
| B | β-lactam | 25 | 0,821 | 0,976 | 94% |
| C | Sulfonamide | 280 | 1,62 | 1,79 | 98% |
| D | Sulfonamide – HCl | 150 | 1,03 | 1,20 | 97% |
| E | Pyrimidine | 51 | 0,875 | 0,927 | 83% |
| F | Tá dược (excipient) | 50 | 1,05 | 1,26 | 100% |
Bảng 1. Kết quả các lọ thu hồi swab trong nghiên cứu khả thi.
Kết luận
- Cả sáu hợp chất đều được thu hồi thành công từ coupon thép không gỉ bằng kỹ thuật lau swab và phân tích TOC, với % thu hồi từ 83% đến 100%.
- Theo Merck Index, các hợp chất A đến F được mô tả là "về cơ bản không tan" hoặc "thực tế không tan" trong nước. Tuy nhiên, thực nghiệm cho thấy độ tan ở nhiệt độ phòng nằm trong khoảng ppm, đủ để thu hồi và định lượng bằng TOC.
- Đây là kịch bản xấu nhất khi thiết kế chương trình vệ sinh, nhất là khi các thông số vận hành không đạt hoặc không được kiểm soát. Nghiên cứu cho thấy TOC khả thi cho thẩm định vệ sinh ngay cả trong điều kiện đó.
Để áp dụng phương pháp này, có thể tham khảo máy phân tích TOC Sievers M9 và chất chuẩn, lọ mẫu TOC Sievers. Liên hệ Phó Võ Tech để đội ngũ kỹ sư Hoa Ý hỗ trợ xây dựng nghiên cứu thu hồi swab cho nhà máy.
Nguồn: tài liệu "Swab recoveries of worst-case compounds (feasibility testing)" của Veolia Water Technologies (Sievers).
