Coltura cellulare: Come scegliere il gas adatto?

Highlights

• Gas per colture cellulari: scelta del gas (CO2, O2, N2) in base alle linee cellulari e alle normative (GMP).
• Conformità: grado di purezza dei gas richiesto da BPL, GMP e HACCP.
• Prevenzione: impianto di distribuzione a tenuta e stoccaggio in sicurezza.

La coltura cellulare permette di far crescere le cellule al di fuori del loro ambiente di origine, nell'ambito di ricerche di laboratorio o studi clinici per farmaci o trattamenti. I gas utilizzati sono diversi a seconda del tipo di coltura (aerobica, anaerobica) e delle apparecchiature associate come incubatori, bioreattori e microscopi.

La scelta della qualità del gas dipende anche dal tipo di cellule e dalla loro resistenza alla contaminazione. Anche le normative rappresentano un fattore importante in funzione degli usi e dell'ambiente delle colture. Le buone pratiche, le norme e la tracciabilità da rispettare saranno diverse nell'ambito degli esperimenti di ricerca e sviluppo o della produzione farmaceutica.

Scegliere il tipo di gas adatto alla coltura cellulare

La coltura cellulare viene realizzata in condizioni operative precise di temperatura stabile e omogenea, controllo del pH, concentrazione di Diossido di Carbonio (CO₂) controllata e umidità relativa elevata, intorno al 95%. È possibile utilizzare diverse molecole, quali il Diossido di Carbonio (CO₂), l'Ossigeno (O₂), l'Azoto (N₂) e le miscele (CO₂/N₂, CO₂/O₂, CO₂/Aria).
La CO₂ viene utilizzata ad esempio per regolare il pH al fine di ricostituire le condizioni in vivo delle cellule. L'Ossigeno viene iniettato nei bioreattori nel caso di colture aerobiche e l'Azoto viene impiegato per ricreare condizioni di coltura anaerobica o eliminare la CO₂ in eccesso. Le sonde per la misurazione del contenuto di Ossigeno possono essere calibrate con una miscela che contiene Ossigeno e Azoto.

Qualità del gas: le diverse gamme disponibili 

A seconda dell’uso che se ne fa, la scelta della qualità del gas sarà diversa e dipenderà da aspetti normativi e tecnici. In particolare, i requisiti in termini di tracciabilità saranno meno severi per le prove di ricerca e sviluppo in laboratorio rispetto ai casi di sperimentazioni cliniche di un farmaco o di gas che si trovano a contatto con gli alimenti. Per rispondere alle diverse esigenze personali in fatto di specifiche e requisiti tecnici, il fornitore di gas potrà proporre gas industriali o di maggiori purezza (ALPHAGAZ™ 1 precisione da % a ppm o ALPHAGAZ™ 2 - precisione da ppm a ppb) che soddisfino tali requisiti di qualità in conformità con la normativa HACCP o la Farmacopea.

Qualità del gas: la guida alla scelta

I requisiti riguardanti la qualità del gas d’uso e la sua tracciabilità sono principalmente legati all'attività svolta e alle cellule con cui il gas è a contatto. La stesura di precise specifiche tecniche permette di verificare il livello di qualità richiesto.

• Nell'ambito dei test di ricerca e sviluppo, le Buone Pratiche di Laboratorio (BPL) assicurano che il laboratorio applichi una serie di buone pratiche durante l'esecuzione dei test, al fine di garantire dei livelli maggiori di qualità dei risultati, di riproducibilità e di integrità. In questo contesto, la purezza del gas in uso costituisce un criterio importante per la riproducibilità dei risultati e la loro qualità.
• L'industria alimentare deve garantire la sicurezza dei consumatori e rispettare le Buone Pratiche di Fabbricazione (GMP) e gli standard HACCP (Hazard Analysis Critical Control Point). Qualsiasi prodotto a contatto con gli alimenti deve soddisfare criteri specifici. Ad esempio, la qualità del gas utilizzato deve garantire il rispetto della norma HACCP.
• L'industria farmaceutica richiede il monitoraggio delle Buone Pratiche di Fabbricazione (GMP) e l'applicazione degli standard della Farmacopea. Qualsiasi prodotto a contatto con il farmaco durante tutto il processo di fabbricazione deve soddisfare i requisiti di qualità, sicurezza e conformità. Il gas a contatto con il mezzo di coltura e il suo utilizzo rientrano quindi in questo quadro normativo.

Prima della messa in funzione dell'impianto e successivamente con regolarità, è necessario effettuare una verifica per ll'assenza di perdite, per evitare eventuali rilasci di gas in laboratorio così come qualsiasi tipo di contaminazione dei campioni.

Anche la formazione degli operatori sulla manipolazione e l'utilizzo dei gas è essenziale per garantire la sicurezza, ma anche la qualità dei test o della produzione di colture cellulari.

L'implementazione del gas in tutta sicurezza

Il tipo di gas utilizzato e la sua qualità richiedono l’installazione di un piano adeguato, al fine di garantire la sicurezza degli operatori, così come la purezza, il flusso e la pressione del gas nel mezzo di coltura e il rispetto degli standard in base alla singola attività.

A seconda delle esigenze è possibile anche implementare una rete di soluzioni differenti con l'impiego di bombole e pacchi bombole di gas compresso, l'installazione di un generatore di Azoto in loco o l'erogazione di gas liquido.

La scelta delle apparecchiature per l'implementazione del gas e la sua connessione (tipo di valvola, materiali, regolatore di pressione, posizione delle valvole, tubazioni, ecc.) sono importanti tanto quanto la sua qualità e purezza; l'obiettivo è che le bombole del gas non generino nel punto di utilizzo impurità o contaminazioni, tali da produrre effetti negativi sul risultato ottenuto.

Infine, la manipolazione delle bombole di gas e il loro stoccaggio devono anche seguire le regole che garantiscono la sicurezza di persone e cose. Lo stoccaggio delle bombole  all'interno del laboratorio o al di fuori, in locali dedicati, richiede un'analisi preliminare dei rischi basata, tra l'altro, sulla tossicità o sul volume del gas collegato all'impianto (con un formato della bombola piccolo e dalla dimensione ridotta oppure con una fornitura liquida) e la messa in atto di misure per ridurre i rischi identificati, quali l'affissione delle istruzioni di sicurezza, l'installazione di un dispositivo di rilevamento dei gas o di un sistema di estrazione dedicato.