Bình nitơ lỏng & phòng lưu trữ - Điều kiện đạt chuẩn quốc tế
Mục lục
Để đảm bảo chất lượng, mẫu cần được lưu trữ lạnh sâu trong bình nitơ lỏng (LN₂), đồng thời phòng lưu trữ mẫu phải duy trì nhiệt độ và độ ẩm trong giới hạn. Tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế (ISO, ISBER, GMP, AABB) không chỉ đảm bảo tính toàn vẹn của mẫu sinh học mà còn tạo môi trường làm việc an toàn, ổn định. Dựa trên hướng dẫn và thông lệ mới nhất, Biogroup Vietnam sẽ tư vấn chi tiết các điều kiện cần thiết cho bình nitơ lỏng & phòng lưu trữ mẫu đạt chuẩn quốc tế.
Bình nitơ lỏng MVE đạt chuẩn quốc tế
Bình nitơ lỏng (Cryogenic Storage) – Nhiệt độ lưu trữ siêu lạnh
Nhiệt độ lưu trữ
Mẫu sinh học cần được lưu trữ ở nhiệt độ cực thấp để mọi hoạt động sinh học đều ngừng lại hoàn toàn. Theo khuyến cáo, nhiệt độ phải luôn dưới -135 °C. Đây là ngưỡng nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh (glass transition) của nước trong tế bào, dưới mức này mọi chuyển hóa sinh học hầu như dừng lại. Trên thực tế, các ngân hàng tế bào gốc thường đặt nhiệt độ lý tưởng từ -150 °C đến -196 °C, tức là tiệm cận nhiệt độ của nitơ lỏng ở điểm sôi -196°C. Nhiệt độ này đảm bảo mẫu được “đông khô” vĩnh viễn, không xảy ra biến đổi hay thoái hóa theo thời gian.
Lưu trữ pha hơi (vapor phase)
Khi sử dụng bình nitơ lỏng, ưu tiên lưu mẫu trong pha hơi của LN₂ thay vì nhúng trực tiếp vào pha lỏng. Lý do là nếu ống cryovial chứa mẫu bị ngâm trong nitơ lỏng, khí LN₂ có thể thẩm thấu vào bên trong ống. Khi lấy ống ra ngoài môi trường thường, nitơ lỏng bay hơi đột ngột sẽ giãn nở ~700 lần, dễ làm ống vỡ tung và mẫu bắn ra, gây nguy hiểm và nhiễm bẩn. Thêm vào đó, việc nhúng mẫu trong pha lỏng còn tiềm ẩn rủi ro lây nhiễm chéo. Cụ thể, các tạp chất hoặc vi sinh vật trong nitơ lỏng có thể xâm nhập nhiều ống khác nhau. Do đó, hầu hết nhà sản xuất ống đông lạnh đều khuyến cáo bảo quản cryovial trong pha hơi để ngăn chặn nitơ lỏng xâm nhập. Pha hơi của LN₂ (thường ở khoảng -150°C) vẫn đảm bảo giữ mẫu dưới ngưỡng -135°C an toàn, đồng thời loại bỏ nguy cơ kể trên.
An toàn và thiết bị
Để tối ưu hóa an toàn, các trung tâm cần sử dụng loại cryovial chuyên dụng có nắp kín, chịu được nhiệt độ đông lạnh sâu. Khi buộc phải lưu trữ pha lỏng, nên dùng ống bảo vệ hoặc ống bọc chuyên dụng (cryogenic tubing) hàn kín để ngăn nitơ xâm nhập. Người vận hành phải mặc đầy đủ thiết bị bảo hộ (găng tay chống lạnh, kính và mặt nạ bảo hộ, áo lab dày...) khi thao tác với LN₂. Việc tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình chuẩn (SOP) khi cấp phát mẫu từ bình nitơ lỏng sẽ giúp đảm bảo an toàn cho cả nhân viên và mẫu vật.
Điều kiện phòng lưu trữ mẫu – Nhiệt độ phòng & Độ ẩm tương đối
Một phòng lưu trữ mẫu sinh học đạt chuẩn không chỉ cần nhiệt độ cực thấp trong bình LN₂, mà còn phải chú ý đến nhiệt độ môi trường và độ ẩm không khí xung quanh. Các yếu tố này ảnh hưởng đến độ ổn định dài hạn của mẫu, cũng như an toàn của thiết bị và nhân sự. Dưới đây là các khuyến nghị chính:
Nhiệt độ phòng lưu trữ mẫu (Ambient / Controlled Room Temperature – CRT)
Nếu phòng lưu trữ có người vận hành làm việc thường xuyên cạnh bên bình LN₂, nhiệt độ môi trường nên được duy trì trong khoảng dễ chịu và an toàn. Tiêu chuẩn USP <659> định nghĩa Controlled Room Temperature (CRT) là khoảng 20–25 °C, cho phép dao động từ 15 °C đến 30 °C. Điều này có nghĩa là phòng có thể đôi lúc xuống tới 15°C hoặc lên tối đa 30°C, miễn sao nhiệt độ trung bình theo thời gian không vượt quá ~25°C (tính theo mean kinetic temperature). Trong điều kiện lý tưởng, nhiều phòng lưu trữ lựa chọn kiểm soát chặt hơn ở mức 20–25°C để đảm bảo tính ổn định. Việc duy trì nhiệt độ phòng ổn định trong ngưỡng CRT góp phần tránh sốc nhiệt cho mẫu khi di chuyển ra vào tủ đông sâu, đồng thời tạo môi trường thoải mái cho nhân viên làm việc.
Lưu ý rằng hệ thống kiểm soát nhiệt độ nên có báo động khi nhiệt độ ra ngoài khoảng cho phép. Các giới hạn cảnh báo (alert) có thể đặt ở ngưỡng 20°C và 25°C, còn giới hạn hành động (action) đặt ở 15°C và 30°C. Cách cài đặt này giúp phát hiện kịp thời nếu nhiệt độ phòng trồi sụt bất thường, từ đó có biện pháp xử lý trước khi vượt quá giới hạn.
Độ ẩm phòng lưu trữ mẫu tương đối (Relative Humidity – RH)
Độ ẩm trong phòng lưu trữ cần được khống chế ở mức vừa phải để tránh các tác hại lâu dài. Theo thông lệ, dải độ ẩm chấp nhận được thường nằm trong khoảng 30% đến 60% RH. Tuy nhiên, với các phòng lưu trữ mẫu nhạy cảm hoặc tuân thủ cGMP nghiêm ngặt, người ta thường duy trì RH ở mức 30%–40% để đảm bảo môi trường khô ráo, ổn định dài hạn. USP <659> cũng đưa ra khái niệm “Dry place” (nơi khô ráo) cho bảo quản dược phẩm, tức là nơi có độ ẩm trung bình không quá 40% ở 20°C. Giá trị RH có thể dao động lên một chút (tối đa ~45%) trong thời gian ngắn, nhưng trung bình cần giữ ≤ 40%. Áp dụng vào phòng lưu trữ mẫu, mục tiêu nên là giữ độ ẩm quanh mức 35%±5%.
Giữ RH thấp có lợi ích lớn
Độ ẩm thấp giúp hạn chế tối đa sự phát triển của nấm mốc và vi khuẩn theo thời gian. Môi trường ẩm ướt trên 60% sẽ tạo điều kiện cho nấm mốc sinh sôi, đe dọa mẫu lưu trữ và gây ăn mòn thiết bị kim loại. Thực tế cho thấy, đa số vi sinh vật khó phát triển khi độ ẩm không khí dưới ~60%. Đặc biệt, với phòng lưu trữ khô (dry storage), các hướng dẫn thiết kế còn khuyến nghị giữ RH chỉ 30–40%, tối đa 45% như đã nêu. Do đó, việc kiểm soát độ ẩm chặt chẽ ở mức thấp sẽ đảm bảo môi trường khô thoáng, bảo vệ mẫu và trang thiết bị trong suốt quá trình lưu trữ lâu dài.
Tổng hợp điều kiện phòng lưu trữ mẫu Biogroup đề xuất
Dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế và khuyến nghị chuyên ngành, dưới đây là tóm tắt các điều kiện môi trường mà Biogroup Vietnam đề xuất áp dụng cho phòng lưu trữ mẫu sinh học/tế bào gốc:
Nhiệt độ phòng: Duy trì khoảng 20 °C – 25 °C (theo chuẩn CRT), cho phép dao động từ 15 °C – 30 °C trong ngắn hạn.
Độ ẩm tương đối: Giữ trong khoảng 30% – 60% RH; ưu tiên kiểm soát ở 30% – 40% RH để đảm bảo ổn định lâu dài và môi trường “khô ráo”.
Giám sát môi trường: Trang bị cảm biến nhiệt độ và độ ẩm theo dõi liên tục. Thiết lập hệ thống cảnh báo khi nhiệt độ vượt quá ±5 °C so với ngưỡng đặt, hoặc khi độ ẩm vượt quá 45% RH.
Hệ thống HVAC & lưu thông không khí: Sử dụng hệ thống HVAC (sưởi, thông gió và điều hòa không khí) có khả năng kiểm soát độ ẩm và duy trì nhiệt độ ổn định. Đảm bảo có lọc khí và lưu thông không khí tốt trong phòng, tránh khí tù đọng. Hệ thống thông gió cần đủ công suất để ngăn tích tụ hơi nitơ và duy trì nồng độ oxy an toàn cho người làm việc.
Bảo trì và vệ sinh: Phòng lưu trữ phải được duy trì sạch sẽ, tránh hiện tượng ngưng tụ hơi nước trên tường trần. Định kỳ bảo dưỡng hệ thống HVAC, kiểm tra bộ lọc, vệ sinh để đảm bảo các thiết bị luôn vận hành hiệu quả. Đồng thời, duy trì hồ sơ log theo dõi nhiệt độ, độ ẩm hằng ngày như một phần của hệ thống quản lý chất lượng (QMS).
(Những điều kiện trên nhằm đảm bảo phòng lưu trữ mẫu luôn đáp ứng các yêu cầu khắt khe nhất về môi trường lưu trữ theo tiêu chuẩn quốc tế.)
Tại sao cần kiểm soát nghiêm ngặt nhiệt độ và độ ẩm phòng?
Việc đầu tư kiểm soát môi trường phòng lưu trữ mẫu chặt chẽ mang lại nhiều lợi ích thiết thực cả về chất lượng mẫu lẫn vận hành:
Bảo vệ chất lượng mẫu: Nhiệt độ phòng ổn định giúp tránh cho mẫu sinh học khỏi sốc nhiệt khi chuyển từ bình nitơ lỏng ra môi trường ngoài. Nếu phòng quá nóng hoặc quá lạnh so với khoảng CRT, mẫu có thể bị biến đổi đột ngột, ảnh hưởng đến tính toàn vẹn sinh học. Độ ẩm thấp (dưới 40%) thì phòng luôn khô ráo, ngăn ngừa nấm mốc hay vi khuẩn phát triển làm nhiễm bẩn mẫu qua thời gian. Môi trường ổn định cũng hạn chế hiện tượng ngưng tụ nước trên bề mặt bình chứa hay ống mẫu (vốn có thể dẫn đến tạp nhiễm hoặc ăn mòn thiết bị). Nói cách khác, kiểm soát tốt nhiệt độ và độ ẩm chính là đang “ủng hộ” cho tuổi thọ và độ tin cậy của mẫu lưu trữ.
An toàn cho thiết bị và con người: Phòng đạt chuẩn nhiệt độ/độ ẩm giúp thiết bị cryo (bình LN₂, cảm biến, máy móc liên quan) vận hành hiệu quả, bền bỉ hơn. Ví dụ, độ ẩm quá cao có thể gây gỉ sét, ăn mòn các chi tiết kim loại trong bình chứa hoặc giá kệ, cũng như làm giảm tuổi thọ linh kiện điện tử của hệ thống cảnh báo. Ngược lại, độ ẩm trong mức 30-40% sẽ hạn chế các hư hại này. Thêm vào đó, môi trường dễ chịu (20–25°C, không quá ẩm) tạo điều kiện an toàn và thoải mái cho nhân viên làm việc lâu trong phòng. Điều này đặc biệt quan trọng vì nhân viên cần tập trung thao tác chính xác với mẫu quý giá; một môi trường làm việc lý tưởng sẽ giảm thiểu rủi ro tai nạn do trơn trượt (nếu ngưng tụ nước) hay ảnh hưởng sức khỏe do nấm mốc.
Tuân thủ tiêu chuẩn & nâng cao uy tín: Các tiêu chuẩn quốc tế như ISO 20387 (biobanking), ISBER Best Practices, GMP hay AABB đều yêu cầu cơ sở lưu trữ sinh học phải có hệ thống kiểm soát môi trường phù hợp. Việc duy trì phòng lưu trữ trong ngưỡng nhiệt độ CRT và độ ẩm chuẩn là bằng chứng cho thấy đơn vị tuân thủ nghiêm ngặt quy định chuyên môn. Điều này giúp tăng uy tín chuyên nghiệp cho khách hàng. Đặc biệt, khi làm việc với các tổ chức quốc tế hoặc trải qua các cuộc đánh giá, thẩm định (audit), một phòng lưu trữ đạt chuẩn CRT/USP sẽ đáp ứng các yêu cầu kiểm định dễ dàng hơn. Nói cách khác, kiểm soát tốt nhiệt độ và độ ẩm không chỉ vì chất lượng mẫu, mà còn để khẳng định thương hiệu và độ tin cậy của đơn vị lưu trữ.
Công cụ và thực hành triển khai kiểm soát môi trường
Để đạt được những điều kiện lý tưởng nêu trên, các trung tâm lưu trữ mẫu cần áp dụng đồng bộ cả về công nghệ lẫn quy trình vận hành:
Hệ thống HVAC hiện đại: Đầu tư lắp đặt hệ thống HVAC có khả năng kiểm soát cả nhiệt độ và độ ẩm trong phòng. Hệ thống này nên bao gồm máy lạnh hoặc máy sưởi để duy trì nhiệt độ phòng trong khoảng 20-25°C, đi kèm là bộ giảm ẩm (dehumidifier) hoặc hệ thống hút ẩm kiểu hấp phụ (desiccant dryer) để giữ RH ở mức 30-40%. Thiết kế HVAC cần tính toán lưu lượng trao đổi không khí phù hợp, đảm bảo toàn bộ không gian phòng đều được điều hòa đồng đều, không có góc chết về lưu thông khí. Ngoài ra, nên trang bị bộ lọc HEPA trong hệ thống thông gió để loại bỏ bụi bẩn và vi sinh vật, giữ cho không khí luôn sạch.
Giám sát liên tục với cảm biến và báo động: Triển khai các cảm biến nhiệt độ và độ ẩm độc lập, đặt tại nhiều vị trí trong phòng để theo dõi chính xác. Các cảm biến này cần được kết nối với hệ thống trung tâm hoặc phần mềm giám sát. Khi nhiệt độ hoặc RH vượt quá ngưỡng cho phép, hệ thống sẽ kích hoạt báo động (âm thanh, ánh sáng, thậm chí gửi tin nhắn/email) để nhân viên kịp thời ứng phó. Thông thường, mức cảnh báo có thể cài đặt khi nhiệt độ phòng lệch quá ±5°C so với giá trị thiết lập, và khi độ ẩm vượt quá 45% RH (vì 45% là giới hạn trên cho phép ngắn hạn). Việc cảnh báo sớm giúp ngăn chặn các sự cố môi trường trước khi chúng ảnh hưởng đến mẫu.
Hiệu chuẩn và kiểm định định kỳ: Tất cả thiết bị đo lường (nhiệt kế, ẩm kế) và hệ thống HVAC cần được hiệu chuẩn (calibration) và bảo trì định kỳ. Lịch kiểm định có thể là mỗi 6 tháng hoặc hàng năm tùy theo yêu cầu. Việc này đảm bảo các cảm biến luôn cho kết quả chính xác, tránh trường hợp sai số khiến phòng bị lệch khỏi điều kiện tiêu chuẩn mà không được phát hiện. Song song, tiến hành kiểm tra định kỳ hệ thống lưu thông không khí, độ kín cửa phòng, các van cấp nitơ… nhằm phát hiện kịp thời điểm bất thường (như rò rỉ hơi lạnh, lọt khí ẩm từ ngoài vào). Mọi hoạt động kiểm tra, bảo trì nên được ghi chép đầy đủ vào nhật ký vận hành để phục vụ công tác quản lý chất lượng và làm bằng chứng khi đánh giá.
Thiết kế vật liệu phòng chống ẩm: Về mặt cơ sở vật chất, phòng lưu trữ nên sử dụng vật liệu chống thấm và cách nhiệt tốt. Ví dụ: tường nên sơn loại sơn epoxy chống ẩm mốc, sàn nhà và trần nên làm bằng vật liệu không thấm nước, dễ lau chùi. Tránh dùng các vật liệu hút ẩm hoặc có bề mặt xốp trong phòng (vì chúng có thể tích tụ hơi nước và vi sinh). Đảm bảo không có bề mặt nào đọng sương khi bình nitơ lỏng hoạt động – điều này đạt được nhờ cách nhiệt tốt và kiểm soát RH thấp. Ngoài ra, cần bố trí phòng có thoát nước sàn hoặc biện pháp chống tràn hợp lý đề phòng trường hợp rò rỉ LN₂ hoặc nước ngưng tụ.
Quy trình thao tác chuẩn: Cuối cùng, xây dựng và đào tạo nhân viên tuân thủ quy trình thao tác chuẩn (SOP) khi ra vào phòng lưu trữ mẫu. Ví dụ: hạn chế mở cửa phòng quá lâu (để tránh trao đổi nhiệt/ẩm quá mức với bên ngoài), đóng nắp bình LN₂ cẩn thận sau khi lấy mẫu (để giảm bay hơi nitơ gây tăng ẩm cục bộ), lau khô dụng cụ trước khi đặt vào phòng, v.v. Thực hiện vệ sinh phòng thường xuyên, không để nguồn nước, dung dịch hở trong phòng (tránh tăng độ ẩm). Nếu có sự cố như đổ vãi nitơ lỏng, cần xử lý theo đúng hướng dẫn an toàn. Một môi trường được duy trì tốt không chỉ nhờ máy móc mà còn đòi hỏi kỷ luật vận hành của con người.
Kết luận điều kiện để bình nitơ lỏng & phòng lưu trữ mẫu đạt chuẩn quốc tế
Tóm lại, để lưu trữ mẫu sinh học và tế bào gốc an toàn lâu dài, các trung tâm cần đảm bảo cả điều kiện bảo quản đông lạnh lẫn môi trường phòng đều đạt chuẩn:
Bình nitơ lỏng: Luôn giữ mẫu ở pha hơi của LN₂, với nhiệt độ dưới -135°C (tối ưu khoảng -150°C đến -196°C) nhằm ngưng mọi hoạt động sinh học. Điều này ngăn ngừa biến tính mẫu và loại bỏ nguy cơ nhiễm chéo do nitơ lỏng xâm nhập.
Phòng lưu trữ mẫu: Duy trì nhiệt độ phòng 20–25°C (dao động tối đa 15–30°C) và độ ẩm 30–40% RH ổn định. Sử dụng hệ thống HVAC tích hợp kiểm soát ẩm, cùng cảm biến môi trường và báo động để giám sát liên tục. Phòng luôn khô thoáng, không mốc meo, không đọng nước, đảm bảo thiết bị và mẫu đều an toàn.
Tuân thủ tiêu chuẩn: Những điều kiện trên hoàn toàn phù hợp với hướng dẫn của các tổ chức uy tín như ISO, ISBER, GMP, AABB. Áp dụng nghiêm ngặt các tiêu chuẩn này không chỉ bảo vệ mẫu vật quý giá mà còn khẳng định uy tín chuyên môn của cơ sở lưu trữ.
Biogroup Vietnam tự hào đồng hành cùng các trung tâm liệu pháp tế bào và ngân hàng mô/tế bào gốc trong việc thiết lập môi trường lưu trữ đạt chuẩn quốc tế. Với sự tư vấn chuyên sâu và chi tiết, chúng tôi tin rằng việc duy trì bình nitơ lỏng đúng cách và phòng lưu trữ đạt chuẩn sẽ góp phần bảo quản tối ưu những tài sản sinh học vô giá cho tương lai. Hãy luôn ưu tiên chất lượng môi trường lưu trữ – bởi đó chính là nền tảng cho sự thành công bền vững trong ngành công nghệ sinh học.
ISO/ISBER Best Practices, USP <659>, hướng dẫn AABB, tiêu chuẩn GMP, cùng các tài liệu kỹ thuật về cryo bảo quản mẫu sinh học. (Chi tiết trích dẫn được đề cập trong bài viết)
.png)
