CC BY
134
ПРЕДПРИЯТИЯ-ЗДРАВООХРАНЕНИЮ
Артем ХАРЧЕНКО, Millipore
^временные технологии
ПОЛУЧЕНИЯ И ХРАНЕНИЯ ОЧИЩЕННОМ ВО
Чистая вода является неотъемлемым элементом всех лабораторий и применяется в основном для подготовки микробиологических сред; буферов; производства химических и биохимических реагентов; выращивания культур клеток; тонкого инструментального анализа, хроматографии и т.д.
(виды ПРИМЕСЕЙ
Для получения очищенной воды используется такое оборудование, как дистилляторы, или реже деионизаторы (деминерализаторы). Но какого качество вода, получаемая с помощью этого оборудования? Для получения воды требуемого качества специалистам лабораторий приходится по нескольку раз «перегонять» уже очищенную воду после дистиллятора или бидистиллятора. Рассмотрим методы разрешения проблемы повышения качества воды.
Критерием качества воды является степень ее загрязненности различными примесями или контаминантами. Всего можно выделить четыре класса основных контаминантов:
« соли различных металлов;
« органические примеси;
« механические примеси (частицы, коллоиды);
« микроорганизмы.
Для характеристики этих примесей применяются следующие основные показатели чистоты воды:
« сопротивление (проводимость) воды характеризует количество содержащихся в воде ионов солей металлов;
« ООУ (Общий остаточный углерод, англ. TOC — Total Organic Carbon) показывает количество органических примесей;
« КОЕ/мл — колониеобразующие единицы в расчете на мл — характеризует количество микроорганизмов в воде. Широко применяемые в настоящее время технологии, такие как дистилляция и деионизация, не позволяют полностью избавиться от указанных выше
■■И
The article discusses the ways to produce and store purified water. Artem KHARCHENKO, Millipore. Modern technology of water purification and storage.
примесей. Так, например, если говорить об ионной загрязненности воды, то сопротивление воды после однократной перегонки редко превышает 0,5 Мом»см, а после двойной составляет всего 1—2 Мом»см. Деионизация же позволяет достичь удельного сопротивления воды до 5 Мом»см, при этом она не избавляет от органических примесей, бактерий и др. частиц. Более того, при деионизации нередко низкокачественные дешевые смолы сами экстрагируют в воду органику. Ко всему прочему, процесс обслуживания данного оборудования довольно трудоемкий. Для дистилляторов — это регулярная мойка и чистка стеклянных частей, удаление бактериальной пленки; а для деионизаторов — регулярная химическая регенерация смол, или их замена.
( КОМБИНИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
При всех перечисленных недостатках получения очищенной воды, существует еще и проблема хранения этой воды без потерь ее качества. Ведь вода, хранясь в резервуаре, постепенно загрязняется веществами, выделяемыми самим резервуаром, на стенках емкости образуется бактериальная пленка, в воде растворяется углекислый газ и другие вещества из воздуха.
Возможно ли решение этих проблем? Да, если использовать комбинированные технологии очистки воды и комплексный подход к решению проблемы хранения очищенной воды, разработанные в корпорации Millipore. Рассмотрим метод получения чистой воды, применяемый в установке Elix, который включает в себя 3 (а то и 4, если необходимо получить на выходе воду с низким содержанием бактерий) ступени очистки воды. Данная система позволяет получить воду типа II аналитического качества удельным сопротивлением 10—15 Мом»см. Водопроводная вода в установке Elix проходит следующие стадии очистки:
♦ Предфильтрация.
« Обратный осмос.
« Электродеионизация.
4 Ультрафиолетовое облучение. Предфильтрация. На данной стадии происходит предочистка водопроводной воды:
1. Удаление частиц на фильтре с размером пор 5 мкм.
2. Умягчение воды на полифосфатах, замена катионов кальция и магния на катионы натрия.
3. Удаление коллоидов, свободного хлора, крупных молекул органических веществ с помощью природного активированного угля.
Обратный осмос. Усовершенствованная технология обратного осмоса позволяет удалить 95—99% неорганических ионов, свыше 99% растворенных органических примесей молекулярным весом более 100 Дальтон, а также микроорганизмы и частицы. Часть воды, направляемая в слив, подается вновь на обратноосмотическую мембрану, что позволяет увеличить КПД мембраны. Механизм удаления примесей на обратноосмотической мембране включает в себя обратную связь, ко-
торая контролирует изменение скорости потока в зависимости от температуры и, соответственно, изменяет давление на мембрану, что позволяет сохранять скорость потока на выходе с мембраны постоянной. Иначе говоря, производительность системы и в холодное, и в теплое время года остается постоянной (с погрешностью 10%). Вода после прохождения через модуль обратного осмоса соответствует качеству дистиллированной воды, ее удельное сопротивление 0,5—1 Мом»см. Электродеионизация. Эта ступень очистки является особенностью данной системы. На этапе электродеионизации происходит ионный обмен на высококачественных смолах, тем самым удаляются ионы, прошедшие через обратноосмотическую мембрану. Уникальность модуля электродеионизации в том, что не требуется ни химическая регенерация смол, ни их замена. Смолы автоматически регенерируются в электрическом поле, что позволяет сохранять качество на постоянном уровне. Более того, смолы не деградируют, как это происходит в случае с химической регенерацией. Вода, пройдя этот этап очистки, уже на порядок превосходит качество бидистиллированной воды и имеет удельное сопротивление 10—15 Мом»см.
Ультрафиолетовое облучение. На
последней ступени очищаемая вода проходит обработку ультрафиолетовым излучением с длиной волны 254 нм для удаления бактерий и микроорганизмов. Коэффициент логарифмического удаления равен 5. Это означает, что при исходном содержании бактерий в воде в 100000 КОЕ/мл обработка ультрафиолетовой лампой сокращает это значение в 105 раз, т.е. до 1 КОЕ/мл.
Таким образом, используя последовательно 4 стадии очистки и комбинацию из 6 технологий очистки воды, установка ЕНх позволяет получить воду, качество которой на порядок превосходит качество бидистиллированной воды. В сравнении с оборудованием, использующим традиционные методики очистки воды, система не требует трудоемких процедур регламентного обслуживания.
(хранение очищенной воды
Получив воду высокого качества, необходимо позаботиться об ее эффективном хранении. Для этого используются резервуары, сконструированные из материала с минимальным экстрагированием ионов. В конструкции резервуара также необходимо предусмотреть возможность снижения роста бактерий. Для системы ЕНх используются резервуары емкостью 30, 60 и 100 л, обладающие следующими характеристиками:
1. Материал резервуара — высокоплотный полиэтилен, светонепроницаемый материал с предельно низким экстрагированием ионов. Светонепроницаемость позволяет существенно снизить рост бактериальной пленки на стенках резервуара.
2. Форма резервуара. Резервуар сконструирован в форме цилиндра с коническим дном, что обеспечивает полную разгрузку резервуара от воды в случае регулярного обслуживания (чистки). Резервуар не имеет острых углов и застойных зон, что позволяет снизить риск роста бактерий. Наполнение резервуара происходит снизу, это предотвращает образование воздушных пузырьков, т.е. загрязнение воды углекислым газом, азотом и кислородом воздуха.
3. Защита от бактерий из воздуха. Вентиляционные отверстия резервуаров защищены специальным трехслойным вентфильтром, не позволяющим проникнуть в воду углекислому газу, бактериям, частицам пыли из воздуха и органическим соединениям.
4. Защита от бактерий в воде. Устройство аварийного перелива в случае переполнения резервуара позволяет направить часть воды в канализацию, при этом вода в обратную сторону не проникает благодаря специальному затвору.
5. Дополнительно резервуар может быть оборудован модулем санитизаци-онной обработки, который представляет собой ультрафиолетовую лампу (длина волны 254 нм) с электронным управлением и жидкокристаллическим монитором для дополнительной защиты от бактерий.
ЕНх — настольная система, энергопотребление и габариты которой сопос-
тавимы с системным блоком компьютера. Система имеет память на 365 дней, что позволяет в случае необходимости отследить различные параметры качества воды на всех стадиях ее очистки, а также вывести их на принтер или компьютер и с помощью специального программного обеспечения проанализировать данные.
СВЕРХЧИСТАЯ ВОДА ДЛЯ ТОНКОГО ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО АНАЛИЗА
Вода реагентного качества (типа I) с сопротивлением 18,2 М^»см и содержанием ТОС менее 15 мкг/л широко применяется в инструментальном анализе и биологических исследованиях. Развитие инструментальных методов анализа, широко распространенных в настоящее время в производственных, научных и контрольно-аналитических лабораториях, а также современных методов в области молекулярной биологии, генной инженерии и биотехнологии привело к существенному возрастанию требований к качеству используемой воды. До внедрения этих методов «чистой» считалась вода дистиллированная или бидистилли-рованная, однако сейчас такая степень чистоты в ряде областей совершенно неприемлема.
Для решения этой проблемы были разработаны специальные системы очистки воды, использующие несколько технологий и позволяющие получать сверхчистую воду, подходящую практически для всех областей применения. Последние модели лабораторных систем финишной очистки воды, выпускаемые в настоящее время, учитывают многолетний опыт фирмы в этой области и созданы в соответствии с современными требованиями к лабораторному оборудованию (GLP). Диапазон выпускаемых систем для лаборатории достаточно широк — от «простых» систем Милли-Кью, производящих воду с максимально возможным сопротивлением и содержанием органического углерода не более 15 мкг/л, до сложных систем, включающих модули ультрафиолетового окисления, депирогенизации, мониторинга остаточного углерода и т.д. Кроме лабора-
РИСУНОК 1
Новая система очистки воды Milli-Q Advantage A10
торных систем, производящих сверхчистую воду в количестве 0,7—1,5 л/мин, выпускается и полупромышленная установка Супер-Кью, производительностью 10—12 л/мин. Все системы тонкой очистки используют комплекс различных технологий очистки воды. Это, прежде всего, очистка на ионообменных смолах, позволяющая добиться практически полного извлечения ионов из воды. Ионообменные смолы, применяемые для этой цели, т.н. «ядерные», — особо высокого качества. Анионо- и катионообменные смолы расположены в одном картридже в виде смешанных слоев и используются всего 1 раз до истощения (т.е. регенерации не подлежат). Другая обязательно используемая технология — адсорбция на активированных углях. Эта технология позволяет эффективно удалять из воды органические загрязнения. Для максимально полного удаления органических загрязнений до уровня нескольких мкг/л применяют особые сорбенты органекс на основе специальных активированных углей. Необходимо особо подчеркнуть, что все системы для получения сверхчистой воды используют уже предварительно очищенную воду во избежание очень быстрого истощения очищающих модулей.
Все лабораторные системы тонкой очистки, выпускаемые в настоящее время, производят воду с максимально высоким сопротивлением до 18,2 М^»см (при 25°С) и отличаются друг от друга в основном остаточным содержанием
органических примесей (в т.ч. эндотоксинов). Однако с течением времени, под влиянием все более ужесточающихся требований различных регулирующих организаций, менялись сами установки очистки воды, приобретая новые функции и становясь более технологичными.
( MILLI-Q ADVANTAGE A10
Основное изменение коснулось установок в 80-х годах прошлого века, когда системы из громоздких настенных преобразились в компактные настольные. Меняя свой внешний вид, установки изменялись и внутри: добавились различные функции, датчики сопротивления стали более точными. В 2000 г. была представлена линейка Milli-Q Century, представляющая собой 5 систем для различных задач, которые выпускаются и по сей день:
« Academic — для основных критических применений (например, AAS);
+ Gradient — для ВЭЖХ Ф Biocel — для получения сверхчистой апирогенной воды (клеточная биология, ПЦР);
« Synthesis
(Academic+Gradient+Biocel) — для любых критических применений от ВЭЖХ до электрофореза;
« Element — система для получения воды для исследований на уровне нг/л и пкг/л (ICP-MS).
С помощью этих систем решаются любые задачи, связанные с тонким инструментальным анализом. Можно отме-
тить один небольшой недостаток — если ученый или лаборант, занимающийся ВЭЖХ и имеющий при этом Milli-Q Gradient, по роду своей деятельности захочет получить апирогенную воду, ему придется приобретать новую установку Milli-Q Biocel.
Именно эту проблему, а также ряд других призвана разрешить новая система очистки воды Milli-Q Advantage A10 (рис. 1), появившаяся в 2006 г. Эта система позволяет получить сверхчистую воду с характеристиками 18,2 МОм»см при 25 С, ООУ < 5 мкг/л. Но в зависимости от того, какой используется финишный фильтр, возможно получить сверхчистую воду именно под требуемую задачу, т.е. нет надобности тратить средства на дорогостоящую систему. Например, если нужна вода для хроматографии, используется финишный фильтр Millipak с полиэфирсуль-фоновой мембраной и размером пор 0,22 мкм, что позволяет получить сверхчистую воду, свободную от бактерий. Если же требуется апироген-ная вода для клеточных культур, то вместо Millipak используется BioPak, имеющий логарифмический коэффициент удаления пирогенов > 4 (т.е. если на входе в фильтр подается раствор, содержащий концентрацию пирогенов в 1000 энд.ед/мл, то на выходе их будет минимум на 4 порядка меньше, т.е. 0.1 энд.ед./мл), порогом отсечки по молекулярной массе 13 КДа и общей площадью фильтрации около 2170 см2.
Кроме этого в установке реализован новый подход к раздаче сверхчистой воды. Если раньше рычаг отбора воды был жестко привязан к самому блоку очистки воды, то теперь блок очистки воды и рычаг отбора — это отдельные компоненты системы. За счет такой конструкции можно достичь удивительной гибкости, подсоединяя к системе до трех точек отбора на расстоянии до 10 м. Естественно, в каждой точке отбора возможно использовать разные финишные фильтры: Millipak, Biopak, EDS-Pak, — что позволит использовать одну установку для разных, ранее мало совместимых по сверхчистой воде задач, например, ВЭЖХ и ПЦР-анализа
АРФП ПРИНЯТА В ЧЛЕНЫ AESGP
В мае 2008 г. Ассоциация российских фармацевтических производителей (АРФП) вошла в состав Европейской ассоциации производителей безрецептурных лекарственных препаратов (AESGP), став первым российским членом AESGP. AESGP на сегодня — одна из самых влиятельных отраслевых ассоциаций на фармрынке Европы, объединяющая европейские медицинские и фармацевтические ассоциации. Одной из главных целей AESGP является развитие концепции «ответственного самолечения», которая заключается в продвижении правильного подхода к использованию ОТС-препаратов. Директор AESGP Ху-бертус Кранц выразил большое удовлетворение вхождением АРФП в состав AESGP. «AESGP периодически взаимодействовала с отдельными фармкомпаниями и общественными организациями в России с начала 1990-х гг. Мы рады приветствовать первую российскую ассоциацию в рядах AESGP», — сообщил Х.Кранц.
НЕМЦЫ ПОСТРОЯТ В НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ ФАРМЗАВОД
Германская компания «Шот» к 2010 г. построит в Борском районе Нижегородской области завод по производству продукции для фармпромыш-ленности, сообщил губернатор Нижегородской области Валерий Шанцев в ходе презентации в Москве инвестиционного потенциала региона для компаний — членов Ассоциации европейского бизнеса (АЕБ) в РФ. В.Шанцев отметил, что правительство области приступило к реализации проекта формирования промышленного парка «Бор-Север», площадь которого составит 79 га. По словам губернатора, к немецкой компании, принявшей решение о размещении своего завода на этой территории, присоединилась бельгийская компания «Везувиус» — производитель высокотехнологичных огнеупорных изделий. «Мы стараемся минимизировать расходы инвесторов, поэтому предлагаем земельные участки по разумным ценам, а инженерную инфраструктуру подводим бесплатно», — подчеркнул он. «Несмотря на сжатые сроки, правительство Нижегородской области выполнит свои обещания, и оба завода будут запущены в течение 2010 г.», — заверил Шанцев.
Рычаг отбора воды имеет порт для подключения принтера, кнопки для регулирования объема и скорости подачи воды. Он достаточно гибок и подходит по высоте для любой лабораторной посуды, регулируется по высоте и углу вращения, более того, его можно снять с держателя и просто управлять подачей воды, держа рычаг в руке, что позволит эффективно проводить финишную отмывку посуды над раковиной.
Сильные изменения претерпела и система подачи информации пользователю системы. Фактически в лаборатории есть три типа пользователей, которые используют систему: лаборант, начальник лаборатории и сервисный инженер. Лаборант взаимодействует с цветным дисплеем Q-Pod рычага отбора. На нем он видит всю необходимую для него информацию: сопротивление, температуру, уровень ТОС, состояние картриджей, УФ-лампы. Кроме того, управляя кнопками Q-Pod, он может регулировать объем отбираемой воды. Например, если требуется отобрать 5 л сверхчистой воды, то совсем необязательно стоять возле системы и отслеживать необходимое количество по отметкам посуды. Достаточно выставить необходимый объем с помощью кнопок, дать команду системе на отбор воды — и система сама наберет нужные 5 л и остановится.
Начальник лаборатории работает с основным дисплеем системы монохромным и многострочным. У него есть своя запароленная область меню, где он может выставлять критические точки качества воды, ниже которых ее качество не должно опускаться. При ситуации, когда перейден порог критических отметок, система тут же информирует пользователя о действиях, которые необходимо предпринять для устранения такой ситуации.
Сервисный инженер также взаимодействует с главным дисплеем и использует ту часть меню системы, которая относится к обслуживанию — замене расходных материалов, УФ-ламп. На дисплее он также видит информацию о работе системы в аварийной ситуации, что помогает ему быстро найти причину неполадки и устранить ее.
Большое внимание при производстве системы и расходных материалов уделя-
ется качеству. В систему встроена радиомикросхема, позволяющая идентифицировать подлинность расходных материалов, таким образом защищаясь от подделок. Кроме этого, система не позволит вставить уже использованный картридж, а также картридж, не прошедший процедуру контроля качества на заводе, либо картридж, предназначенный для другой системы. Milli-Q Advantage A10 просто не запустится, если произошло одно из вышеуказанных событий. Система, как и все семейство Milli-Q, разработана в полном соответствии с требованиями GMP, и если лаборатория работает в этих условиях, т.е. если требуется валидация системы очистки воды, то у компании Millipore имеются все средства для проведения этой процедуры. Прежде всего — это квалификационные книги, где представлены все тесты, которые должна пройти система, это сертифицированные инженеры, которые обучены для проведения такого рода работ, и оборудование, необходимое для валидации.
(валидация и квалификация
Международные стандарты ISO не гарантируют выпуск качественной продукции даже при хорошо оформленной документации. Нормы GLP и GMP исключают такое несоответствие и предусматривают валидацию всего технологического процесса.
Валидация — это документальное подтверждение соответствия конструкции изделия, процесса его изготовления и методики испытания по заранее определенным параметрам. Составной частью валидации является квалификация всего оборудования, используемого в технологическом процессе и в методиках определения качества продукции.
При выполнении квалификационных работ заполняются рабочие книги на каждую систему и всю линию по очистке воды. Квалификация включает несколько этапов: IQ (квалификация сборки и установки), MP (квалификация технического обслуживания), OQ (квалификация функционирования) и PQ (квалификация физических, химических, микробиологических и других параметров воды на выходе системы).
<$>
