CO₂ negli incubatori: serve davvero una mappatura per la validazione?

Nel mondo della validazione GMP, emerge spesso una domanda: dobbiamo mappare la concentrazione di CO₂ negli incubatori allo stesso modo in cui mappiamo la temperatura? Questa domanda ci è stata posta di recente in occasione del webinar:  Incubatori a CO2 - controllo preciso e monitoraggio affidabile

Perché la mappatura della temperatura è diversa

La mappatura della temperatura è un requisito ben noto in ambito GMP. Mappiamo la temperatura dell'aria come parametro rappresentativo della temperatura del prodotto. Poiché i prodotti non si equilibrano immediatamente ai cambiamenti dell'aria ambiente, la mappatura permette di dimostrare uniformità e stabilità. Anche l'umidità relativa varia con la temperatura, rendendo importante la mappatura.

Ma la CO₂ ha un comportamento diverso.

La fisica della distribuzione della CO₂

A differenza della temperatura e dell'umidità relativa, i gas si equilibrano molto rapidamente. La CO₂ in una camera si diffonde quasi istantaneamente, a meno che un sonda non sia posizionata proprio di fronte all'ingresso del gas. Gli incubatori moderni spesso utilizzano delle ventole per mantenere uniforme la temperatura, oltre ad accelerare la miscelazione di CO₂.

Mi occupo di validazione e monitoraggio ambientale GMP da oltre vent'anni. Nel corso del tempo ho spesso spiegato l’equilibrio della CO₂ con questa analogia: è come l’acqua in un serbatoio. Non è necessario verificare che la superficie dell’acqua sia in piano: lo è naturalmente grazie alla gravità. Analogamente, la concentrazione di CO₂ si stabilizza in pochi secondi nella camera di incubazione grazie al comportamento innato dei gas.

Alcuni clienti con cui lavoro hanno sollevato un punto importante: sebbene i produttori di incubatori dichiarino "diffusione rapida" e "distribuzione uniforme della CO₂", in un ambiente GMP le sole affermazioni del fornitore non sono sufficienti, anche se corrette. I team di validazione devono fornire prove documentate che gli incubatori siano idonei all’uso previsto.

L'effetto tampone

Anche quando si aprono le porte e la concentrazione di CO₂ scende da un valore target tipico del 5% verso quello ambientale (~0,04%), il mezzo liquido all'interno delle piastre e delle fiasche di coltura agisce da tampone. La CO₂ disciolta non fuoriesce istantaneamente. Questo effetto tampone aiuta a proteggere le colture cellulari durante brevi aperture delle porte, proprio come i prodotti congelati non si scongelano subito quando si apre il freezer. In fase di validazione, ciò significa che il tasso di recupero dopo l’apertura della porta può rappresentare un parametro più significativo rispetto alla mappatura della CO₂ in più punti della camera.  

Cosa si aspettano gli ispettori?

E qui viene il difficile: non esiste una normativa formale che imponga la mappatura della CO₂ negli incubatori. USP, OMS e ISPE forniscono indicazioni per la mappatura della temperatura, ma nessuna per la CO₂.

Ciò non significa che gli ispettori non faranno domande. Sappiamo per esperienza che gli enti regolatori si aspettano prove documentate che gli incubatori si trovano "in uno stato di controllo" e sono "idonei per l'uso previsto". Tuttavia, in genere non si aspettano la mappatura della CO₂. Piuttosto, la nostra attenzione è rivolta a dimostrare che l'incubatore funziona nel modo previsto, senza basarci esclusivamente sulle dichiarazioni di progettazione del fornitore.

La mia prospettiva è piuttosto pragmatica:

•    Il monitoraggio e il controllo della CO₂ sono essenziali.
•    È improbabile che la mappatura riveli gradienti significativi.
•    Le evidenze sul recupero e la stabilità della CO₂ possono risultare più convincenti di uno studio di mappatura.

Punti chiave per i team di validazione

•    La CO₂ si equilibra rapidamente: a differenza della temperatura, la mappatura di solito non rivela gradienti.
•    L'effetto tampone protegge le colture: la CO₂ disciolta nei mezzi liquidi aumenta la resilienza durante brevi aperture delle porte.
•    Concentrarsi sul tasso di recupero: la validazione deve sottolineare la rapidità con cui i livelli di CO₂ tornano al valore impostato dopo una perturbazione.
•    Controllo dei documenti: anche senza mappatura, i dati di validazione devono dimostrare lo stato di controllo e l'idoneità all'uso previsto.
•    Prepararsi alle domande degli ispettori: le dichiarazioni devono essere supportate da verifiche interne, non solo dalle brochure del produttore.

Conclusione

La mappatura della CO₂ negli incubatori potrebbe non essere necessaria o scientificamente significativa, ma la validazione del controllo della CO₂ lo è senza dubbio. Concentrandosi sul tasso di recupero, sulla stabilità e sul monitoraggio documentato, i team di validazione possono soddisfare le aspettative regolatorie rispettando al contempo la particolare fisica del comportamento della CO₂. 

Una volta dissi a un cliente, con un pizzico di ironia: “Puoi essere il primo a mappare la CO₂… e dimostrare che non serve a nulla. O forse potresti aprire un nuovo filone di business nel settore GxP". In ogni caso, il tema è cruciale per qualsiasi laboratorio che impiega incubatori per colture cellulari in ambito GMP.

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