การผลิตวัคซีนทําได้ด้วยสุญญากาศ 24 กุมภาพันธ์ 2021
4 MIN READ
ระบบสุญญากาศในอุตสาหกรรมเภสัชกรรม
การใช้สุญญากาศสําหรับการแช่แข็งในอุตสาหกรรมยาเป็นที่รู้จักกันดี แต่มีหลายขั้นตอนในการสังเคราะห์ที่สุญญากาศมีความสําคัญ
การทําให้บริสุทธิ์ภายในกระบวนการผลิตมีความสําคัญอย่างยิ่ง และมีการใช้เครื่องหมุนเหวี่ยงความเร็วสูงพิเศษเพื่ออํานวยความสะดวกในขั้นตอนนี้ สัมประสิทธิ์การตกตะกอนที่แตกต่างกันหรือความหนาแน่นของการลอยตัวของส่วนประกอบของสารผสมช่วยให้กระบวนการทําให้บริสุทธิ์เกิดขึ้นได้ จําเป็นต้องมีความเร็วในการหมุนสูงกว่า 30,000 RPM เพื่อสร้างการแยกชนิดที่ใช้งานและสิ่งปนเปื้อนที่ไม่พึงประสงค์อย่างสมบูรณ์ ความเร็วในการหมุนที่สูงดังกล่าวจะทําให้เกิดแรงเสียดทานของอากาศภายในส่วนผสมและส่งผลให้เกิดความร้อน ทําให้ส่วนประกอบที่ใช้งานเสียหาย การใช้ระบบปั๊มสุญญากาศสูงที่มีปั๊มเทอร์โบโมเลกุล (TMP) และในกรณีที่เหมาะสมที่สุดคือปั๊มสุญญากาศแบบแห้ง จะช่วยให้สามารถสกัดความร้อนออกจากส่วนผสมได้ตามที่แสดงด้านล่าง
การทำให้แห้งด้วยการแช่แข็ง
ส่วนประกอบสําคัญของวัคซีนคือจุลินทรีย์และเอนไซม์ที่มีชีวิต และต้องยังคงมีชีวิตอยู่เพื่อให้มีประสิทธิภาพ
วัคซีนที่มีชีวิตสําเร็จรูปถูกผสมกับสารปรับเสถียรที่มีน้ําเป็นส่วนผสมเพื่อสร้างสารแขวนลอย จากนั้นวัสดุจะถูกแช่แข็ง จากนั้นจะใช้สุญญากาศกับความร้อนเล็กน้อย เพื่อให้น้ําแข็งเปลี่ยนจากของแข็งเป็นไอหรือยิ่งขึ้น เนื่องจากอุณหภูมิต่ําของกระบวนการระเหิด ส่วนประกอบของวัคซีนจึงยังคงมีฤทธิ์และไม่เสียหาย
แผนผังเฟสสําหรับน้ําที่แสดงด้านล่างแสดงให้เห็นว่าที่แรงดันต่ํา น้ําแข็งแข็งเปลี่ยนเป็นไอโดยตรงโดยไม่มีเฟสของเหลวขั้นกลางเกี่ยวข้อง
วัคซีนแช่แข็งแห้งสามารถปิดผนึกและจัดเก็บภายใต้สุญญากาศได้ ซึ่งมีข้อดีคืออายุการเก็บรักษายาวนาน การละลายอย่างรวดเร็วด้วยสารทําเจือจางในระหว่างการใช้งาน และลักษณะการกู้คืนที่ไม่เปลี่ยนแปลง ในปัจจุบัน วิธีนี้เป็นวิธีที่นิยมใช้มากที่สุดในการเก็บรักษาวัคซีนที่มีชีวิต
การผลิตขวดแก้ว
ก่อนการขนส่งและการจ่ายวัคซีน วัคซีนจะถูกจ่ายลงในขวดแก้ว การเลือกแก้วที่ถูกต้องเป็นสิ่งสําคัญในการรักษาประสิทธิภาพของวัคซีน เฉพาะแก้วบอโรซิลิเกตต่ําเท่านั้นที่มีความเสถียรทางเคมีสูงที่จําเป็นเพื่อให้วัคซีนมีความเสถียรในระยะยาว มีความแข็งแรงในการขยายตัวและการหดตัวทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม ซึ่งจําเป็นสําหรับการจัดเก็บระยะยาวที่อุณหภูมิต่ํากว่าอุณหภูมิแวดล้อม
จําเป็นต้องใช้สุญญากาศในสองขั้นตอนของการผลิตขวดโบโรซิลิเกต:
กระบวนการหลอมเหลวเพื่อขจัดอากาศที่ตกค้างอยู่ในแก้ว โดยปกติแล้วจะทํางานที่ความดันประมาณ 50 mbar ต้องจัดการกับฝุ่นแก้วและอุณหภูมิสูง และปั๊มวงแหวนน้ําเป็นมาตรฐานทั่วไป แต่เพื่อลดต้นทุนการดําเนินงาน จึงมีการใช้ปั๊มสกรูและใบพัดโรตารี่น้ํามันมากขึ้นเรื่อยๆ ปั๊มสกรูแห้งเป็นทางเลือกที่ปราศจากน้ํามัน
กระบวนการขึ้นรูปต้องใช้ระดับสุญญากาศประมาณ 100 mbar เวลาหยุดทํางานของปั๊มที่สั้นและการทํางานอย่างต่อเนื่องเป็นสิ่งสําคัญ และอีกครั้งมีการใช้ใบพัดโรตารี่น้ํามัน ปั๊มสกรู และปั๊มสกรูแห้งมากขึ้นเรื่อยๆ
การขนส่งและการจัดเก็บก่อนใช้งาน
ดังที่ได้กล่าวไว้ วัคซีนชนิดแรกที่ได้รับการอนุมัติ Pfizer BioNtech จําเป็นต้องจัดเก็บที่อุณหภูมิ -60°C การรักษาอุณหภูมินี้เป็นความท้าทายที่สําคัญ การใช้เทคโนโลยีแผงฉนวนสุญญากาศ (VIP) นําเสนอวิธีการรักษาอุณหภูมิเหล่านี้ในรูปแบบที่ประหยัดพลังงาน VIP ให้การนําความร้อนต่ํามากที่ 0.004W (m.K) โดยที่ผนังภาชนะโดยทั่วไปมีความหนา 25 - 60 มม. เมื่อเปรียบเทียบกับขนแร่ทั่วไปที่หนา 150 มม. จะมีค่า 0.04W (m.K)
ผลลัพธ์ไม่เพียงแต่จะเพิ่มประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังเพิ่มพื้นที่จัดเก็บภายในเครื่องทําความเย็นอีกด้วย
เทคโนโลยีนี้ยังมีการใช้งานที่ครอบคลุมมากขึ้นสําหรับการฉนวนอาคารเก่าโดยไม่สูญเสียพื้นที่ภายในอย่างมาก ในขณะที่ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนได้อย่างมาก
โครงสร้าง VIP ประกอบด้วยสามส่วน ได้แก่ วัสดุฉนวน วัสดุดูดซับก๊าซ (Getter) และฟิล์มฉนวนแบบปิด (barrier) ตัวกั้นฉนวนที่ปลอดภัยนี้ถูกปั๊มจนถึงระดับสุญญากาศสูงก่อนการปิดผนึก จึงให้คุณสมบัติฉนวนที่โดดเด่น
ระบบสุญญากาศทั่วไปแสดงด้านล่าง:
ชุดปั๊มสุญญากาศล่วงหน้าความเร็วสูงช่วยลดเวลาก่อนที่ปั๊มกระจายจะเริ่มทํางานเพื่อให้แผงทํางานได้อย่างรวดเร็ว
บทสรุป
- การใช้ระบบปั๊มสุญญากาศสูงร่วมกับเครื่องหมุนเหวี่ยงความเร็วสูงพิเศษช่วยให้การทําให้วัคซีนบริสุทธิ์ได้ในขณะที่ลดผลกระทบที่เป็นอันตรายใดๆ ของความร้อนต่อผลิตภัณฑ์ให้เหลือน้อยที่สุด
- การแช่แข็งแบบสุญญากาศช่วยในการจัดเก็บปริมาณมากในระยะยาวก่อนการถ่ายโอนไปยังขวดแก้วจ่ายสาร
- การผลิตขวดแก้วขึ้นอยู่กับสุญญากาศในการกําจัดอากาศในกระบวนการหลอมเหลว และนอกจากนี้ สุญญากาศยังเป็นกุญแจสําคัญในการขึ้นรูปขวดแก้วให้สม่ําเสมอ
- เทคโนโลยี Vacuum Insulating Panel ให้อุณหภูมิต่ําที่เชื่อถือได้และประหยัดพลังงาน ซึ่งมีความสําคัญต่อความเสถียรในระยะยาวของวัคซีนบางชนิด
