Come qualificare un container termico per il trasporto di vaccini 

Negli ultimi anni maggiore attenzione sotto il profilo normativo è stata posta sulle buone pratiche di distribuzione, che prescrivono come devono essere trasportati i prodotti regolamentati.  Fortunatamente, l'emergere delle GDP ha creato una catena del freddo solida e valida appena in tempo per gestire l'elevato volume di spedizioni di vaccini a temperatura controllata necessarie per combattere il COVID-19. 

Il vaccino Pfizer, ad esempio, ha specifiche di conservazione di -70 °C ed è uno dei casi di più alto profilo delle nuove sfide che deve affrontare la distribuzione a temperatura controllata.  Gli attuali canali di distribuzione non erano attrezzati per gestire prodotti a -70°C.  La maggior parte dei centri di distribuzione non dispone di congelatori a temperatura ultrabassa e i nostri camion e aerei non possono essere mantenuti così freddi.  Ciò ha rappresentato un problema per la distribuzione di un vaccino che richiede temperature estremamente basse.  

A causa della pandemia è necessaria una soluzione di trasporto a bassissima temperatura 

La risposta è stata trovata nel container termico. 

Un container termico è essenzialmente la combinazione di una scatola di spedizione e di un contenitore refrigerato dotato di pacchi freddi che mantengono il contenuto alla temperatura corretta.  La versione di Pfizer era piuttosto ingegnosa, con un isolamento del pannello sottovuoto altamente efficiente e pacchi di ghiaccio secco. I container contengono inoltre un data logger di temperatura abilitato per GPS per tenere traccia di temperature e posizione.  Nessuno di questi articoli è economico.  Tuttavia, data la natura critica dei vaccini, un efficace container a bassissima temperatura era un'innovazione necessaria.    

Un container completamente imballato contiene quasi 5000 dosi di vaccino, con un prezzo per dose di circa 20 USD.  Con prodotti del valore di 100.000 USD in ogni scatola, il costo per data logger, isolamento e pacchi freddi diventa nominale.  

Tuttavia, i data logger possono non funzionare, sia a causa di un problema tecnico del logger, sia per un errore umano nella distribuzione.  Questa incertezza crea la necessità di qualificare i container termici per dimostrare che sono idonei all'uso previsto.  

Anatomia di un container termico 

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Per comprendere come qualificare un container termico, è utile esaminarne l'anatomia di base. Sullo strato più esterno, è semplicemente una scatola di cartone resistente; solitamente a triplo strato e resistente all'acqua.  Poiché un container può costare fino a 100 USD al pezzo, le scatole devono essere resistenti per poter essere riutilizzate.   

Lo strato successivo è l'isolamento.  Nel diagramma mostrato, questi sono i pannelli bianchi. Per una normale spedizione refrigerata, questo sarebbe solo polistirolo espanso. Per una spedizione a bassissima temperatura, Pfizer si è affidata a pannelli coibentati sottovuoto.    

Lo strato successivo contiene i pacchi freddi.  Nel diagramma mostrato, questi sono i pannelli color argento.  Per una normale spedizione refrigerata, questo sarebbe un pacco freddo di una miscela alcolica progettata per avere un cambiamento di fase (per passare da solido a liquido) alla temperatura target del prodotto.  La temperatura del cambio di fase è importante, perché il pacco freddo rimarrà alla temperatura del cambio di fase fino al completamento del cambio di fase. Ad esempio, i normali vecchi impacchi di ghiaccio hanno un cambiamento di fase a 0 °C e la temperatura non aumenta finché non si è sciolto tutto il ghiaccio.  Per il container a bassissima temperatura di Pfizer, i pacchi freddi sono realizzati con ghiaccio secco, che cambia fase da solido a gas a -78 °C. 

Lo strato più interno del container contiene le scatole del prodotto.  Tenere presente che il prodotto effettivo occupa solo una piccola percentuale dello spazio disponibile.  Di norma, meno del 20% del volume di un container termico ben progettato per il trasporto refrigerato convenzionale sarà generalmente disponibile per il prodotto.   

Qualificazione: dimostrare che funziona 

La convalida dimostra che un processo raggiunge il risultato previsto.  Qualificazione è il termine utilizzato per convalidare un'attrezzatura.  Pertanto, allo stesso tempo, quando qualifichiamo il container termico, convalidiamo anche la procedura operativa standard per l'imballaggio del container. 

Per illustrare un processo di qualificazione, prenderemo ad esempio un container destinato al trasporto di un prodotto refrigerato in un viaggio di quattro giorni in estate. L'intervallo di temperatura consentito del prodotto è compreso tra -10 °C e -30 °C.  

Iniziamo assemblando il container termico secondo il SOP.  Il SOP includerà specifiche, come il tipo di pacco freddo, nonché il tempo e la temperatura di condizionamento necessari per il pacco freddo prima dell'assemblaggio.  Posizioniamo i pacchi freddi condizionati e carica i container del prodotto con un prodotto placebo condizionato.  Successivamente, poiché stiamo qualificando il container, aggiungeremo i sensori di temperatura all'area del prodotto.   Ricordare che lo spazio è prezioso in queste scatole, pertanto anziché inserire interi data logger nella scatola, verranno utilizzate sonde remote su cavi.  Una sonda a termistore è una scelta valida per questa applicazione in quanto è piccola e precisa e disponibile in diversi intervalli operativi e intervalli di misurazione calibrati.  Un buon esempio è il Vaisala VL-1416, piuttosto che un data logger con sensori interni, come il Vaisala VL-1000.   

La chiave per la qualifica del container è imballare la scatola seguendo il SOP come se fosse una spedizione effettiva.  Le uniche differenze sono che il prodotto è un placebo e  che abbiamo incluso sensori di temperatura nel carico. 

Posizioniamo il container imballato in una camera ambientale che possa simulare le possibili temperature durante il trasporto.  Poiché simuliamo una spedizione estiva in un camion non refrigerato, potremmo impostare la camera a 40 °C per 12 ore per rappresentare una giornata di sole e abbassarla a 15 °C per la notte. Ripetiamo questo ciclo per quattro giorni per simulare una spedizione di quattro giorni. 

Dopo questa sfida di quattro giorni nella camera ambientale, esaminiamo i dati di temperatura dai data logger.  Osserviamo se i sensori nel prodotto placebo sono rimasti entro le specifiche di temperatura (da -10 °C a -30 °C) per tutti e quattro i giorni.  In tal caso, possiamo essere certi che il container termico, se imballato secondo il SOP di imballaggio, può mantenere il prodotto entro le specifiche per un viaggio di quattro giorni in estate con temperature massime diurne di 40 °C.  Uno studio non è sufficiente, quindi il processo viene ripetuto per altri due cicli di quattro giorni.  Con tre risultati positivi, il container termico è idoneo. 

La scelta della durata del test e delle temperature di sfida viene effettuata in base alle rotte di spedizione previste e all'analisi dei modelli meteorologici previsti.  Potrebbe essere necessario qualificare un container termico e il SOP per l'estate e un container e il SOP diversi per l'inverno.  

La qualificazione offre sicurezza 

Il risultato finale di un container qualificato è la certezza che il prodotto sarà alla giusta temperatura durante il trasporto.  Anche con un sensore di temperatura integrato, Pfizer aveva comunque bisogno di un container qualificato.  Doveva dimostrare che il singolo sensore rappresentava accuratamente le condizioni dell'intera area di prodotto.  Doveva inoltre avere la certezza che il container potesse mantenere le temperature necessarie se il sensore integrato si fosse guastato o i dati fossero andati persi.  In uno scenario più convenzionale con un prodotto meno critico, qualificare un container può consentire una distribuzione con un monitoraggio minore.  Anziché monitorare la temperatura del container con costosi logger, possiamo controllare le previsioni del tempo e assicurarci che le spedizioni arrivino entro i limiti di tempo qualificati.   

L'attenzione sulle buone pratiche di distribuzione ha fornito una catena del freddo più solida e sono nate nuove tecnologie per supportarla.  Molte spedizioni possono ora essere monitorate direttamente con data logger economici e monouso, che pur avendo una bassa precisione, sono ancora sufficientemente buoni per questa applicazione.  Tuttavia, le tempistiche di spedizione dei prodotti sensibili alla temperatura non sono cambiati.  Lo abbiamo osservato senza dubbio con lo sviluppo del container termico di Pfizer.   

I vaccini COVID-19 a bassissima temperatura sono un ottimo esempio del ruolo di qualifica dei container termici e della loro continua rilevanza.  Nel caso di Pfizer, anche se ha incluso sensori di temperatura abilitati per GPS nei container, la qualifica era comunque necessaria. Doveva dimostrare l'efficacia del container nel caso in cui un sensore di temperatura non funzionasse.  La qualifica ha dato la certezza che il container termico fosse stato progettato correttamente.  Doveva avere la certezza che i SOP di imballaggio fossero appropriati per l'uso previsto e che le proprie procedure di ricarica del ghiaccio secco fossero efficaci.  

In Nord America, SoftBox Systems ha creato il container termico per questi vaccini.  Questo articolo include un video interessante che descrive in dettaglio gli sforzi per sviluppare il container.  Nel video è presente un'immagine termica delle scatole sottoposte a test in una camera ambientale: i cavi dei sensori di temperatura (possibilmente termocoppie) possono essere visti uscire dalle scatole che sono fisicamente testate essendo conservate capovolte e sui lati. 

"Softbox supporta con successo Pfizer nella distribuzione globale della catena del freddo dei vaccini COVID-19" 

In Europa, CSafe Global ha sviluppato il container termico utilizzato con il vaccino Pfizer/BioNtech. Per ulteriori informazioni sul design CSafe, ecco un breve articolo sul relativo container. 

"CSafe Global fornisce protezione termica per le spedizioni di vaccini COVID-19 dalla struttura BioNTech" 

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