Đại dịch COVID-19 đã khẳng định vai trò của chuỗi cung ứng thiết bị y tế trong việc chăm sóc sức khỏe đảm bảo an toàn, hiệu quả cho con người. Một phần quan trọng của chuỗi cung ứng này là việc khử trùng thiết bị, được thực hiện chủ yếu thông qua phương pháp ethylene oxide (EO) và chiếu xạ Gamma (sử dụng Cobalt-60). Khử trùng bằng bức xạ Gamma giữ cho chúng ta an toàn và khỏe mạnh đồng thời mang lại những lợi ích kinh tế xã hội quan trọng.
Trong 02 năm xảy ra Đại dịch, áp lực đối với việc cung cấp Cobalt-60 do khả năng sản xuất giảm, cùng với mức nhu cầu tăng cao đã khiến một số người đặt câu hỏi về khả năng tồn tại lâu dài của công nghệ khử trùng bằng Gamma và theo đuổi các phương pháp thay thế khác mà chưa được chứng minh ở quy mô công nghiệp. Việc sản xuất Cobalt-60 trong các lò phản ứng hạt nhân đã có từ những năm 1950. Ban đầu, công nghệ này được sử dụng đối với các thiết bị xạ trị ung thư. Tuy nhiên, vào những năm 1960, công nghệ khử trùng bằng Cobalt-60 ở giai đoạn đầu cuối đối với các thiết bị y tế sử dụng một lần (như ống tiêm, kim tiêm, khẩu trang y tế và thực phẩm) bắt đầu phát triển và trở thành một trong hai phương thức chính hiện nay.
Các sản phẩm y tế được khử trùng bằng bức xạ Gamma
Tia Gamma có tính xuyên thấu rất cao và được phát ra từ một đồng vị phóng xạ (thường là Cobalt-60 hoặc Cesium-137). Cesium-137 được sử dụng trong các cơ sở y tế nhỏ để xử lý máu trước khi truyền máu nhằm ngăn ngừa khả năng truyền nhiễm bệnh. Tuy nhiên, một sự cố ở Decatur, Georgia khi Cesium-137 hòa tan trong nước bị rò rỉ vào bể chứa nguồn đã dẫn đến việc gần như loại bỏ đồng vị phóng xạ này và thay thế bằng Cobalt-60 (không tan trong nước, đắt tiền hơn).
Sự hấp dẫn của khử trùng bằng chiếu xạ Gamma nằm ở sự đơn giản về mặt kỹ thuật so với các công nghệ khử trùng khác. Thiết kế đối với thiết bị và cơ sở chiếu xạ Gamma phát triển không ngừng khi kết hợp với các công nghệ hiện đại, như hệ thống điều khiển để nâng cao tính an toàn và hiệu quả sử dụng. Nguyên lý hoạt động của phương pháp này rất đơn giản khi chỉ cần nhận liều khử trùng thích hợp quanh nguồn phóng xạ. Quá trình vận hành được kiểm soát bởi số lượng nhỏ các tham số, dễ dàng xác định và xác nhận.
Thay vì máy móc công nghệ cao, chiếu xạ gamma sử dụng các thiết bị công nghiệp không phức tạp, có độ tin cậy và thời gian hoạt động cao, giảm yêu cầu về lượng chuyên gia có tay nghề để thực hiện sửa chữa và bảo trì. Bên cạnh đó, kỹ thuật khử trùng sử dụng bức xạ Gamma đã được nghiên cứu kỹ lưỡng với các tiến bộ làm giảm thiểu tác động lên vi sinh vật có lợi, cũng như đặc tính của vật liệu. Các tiêu chuẩn về khử trùng đã được các cơ quan quản lý trên toàn thế giới kiểm chứng, xác nhận và chấp nhận.
Chiếu xạ Gamma thích hợp với việc khử trùng hàng loạt vì cho phép thâm nhập tốt vào nhiều loại vật liệu, sản phẩm và bao bì, đặc biệt hiệu quả để xử lý các sản phẩm dày, mật độ cao và các gói hàng lớn bao gồm cả pallet. Đây là một ưu điểm của chiếu xạ Gamma so với công nghệ chùm tia điện tử (EB). Kết quả của nhiều thập kỷ cải tiến cơ sở hạ tầng, khử trùng bằng Gamma đã đạt được mức độ hiệu quả về mặt kỹ thuật và thị trường mà khó có cơ sở hạ tầng nào sánh được.
Hiện trạng ứng dụng khử trùng bằng bức xạ Gamma
Ước tính sơ bộ hiện nay tỷ lệ các phương thức khử trùng được sử dụng là 50% thiết bị sử dụng một lần được khử trùng bằng ethylene oxide, 40% bằng Gamma và 10% với các phương thức khác, chủ yếu là sử dụng công nghệ EB (một phương pháp chiếu xạ khác). Lịch sử ghi nhận, sự tăng trưởng của thị trường Cobalt-60 đạt khoảng 2-3%, phần lớn được thúc đẩy nhờ sự tăng trưởng thị trường khử trùng thiết bị y tế, chiếm 80% lượng Cobalt-60 sử dụng trên toàn cầu. Mạng lưới với gần 300 cơ sở chiếu xạ Gamma đã được thành lập, tham gia vào hàng loạt chuỗi cung ứng sản phẩm phục vụ chăm sóc sức khỏe con người. Ngoài ra, có hơn 20 cơ sở chiếu xạ mới đã được xây dựng ở 10 quốc gia từ năm 2015 đến nay, bằng chứng này cho thấy việc mở rộng thị trường khử trùng bằng Gamma đang diễn ra mạnh mẽ.
Quy trình kín với sản phẩm khử trùng bằng chiếu xạ Gamma
Lượng Cobalt-60 được lắp đặt trong hệ thống chiếu xạ là một trong những yếu tố quyết định khối lượng sản phẩm được xử lý. Nếu thêm nhiều Cobalt-60 thì khối lượng sản phẩm khử trùng có thể tăng lên. Lợi ích của việc này là cơ sở chiếu xạ gamma có thể mở rộng quy mô và Cobalt-60 có thể được điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu mà không cần đầu tư đầy đủ công suất tối đa của thiết bị chiếu xạ ở giai đoạn đầu hoạt động. Doanh nghiệp chiếu xạ Gamma có thể bắt đầu với một khoản đầu tư nhỏ và sau đó tăng lên khi doanh nghiệp phát triển.
Cơ sở khử trùng bằng bức xạ Gamma có khả năng mở rộng lớn. Có nghĩa là, một cơ sở bắt đầu với lượng nhỏ Cobalt sẽ có thể tăng công suất theo thời gian bằng cách bổ sung thêm nguồn. Hiện tại, có khoảng 400 triệu Curies (MCi) Cobalt được sử dụng trên toàn cầu, nhưng công suất được cấp phép ước tính đã vượt quá 600 MCi. Xét về chuỗi cung ứng Cobalt-60, hiện có 5 nhà sản xuất nguồn Cobalt-60 kín, đa dạng về mặt địa lý. Mỗi nhà sản xuất này đều hợp tác với các lò phản ứng, các “hot-cell” để sản xuất thành phẩm theo hệ thống chất lượng đã được phê duyệt và vận chuyển các nguồn kín đến cơ sở sử dụng.
Tiềm năng ứng dụng khử trùng bằng bức xạ Gamma
Cobalt-60 là cốt lõi của quy trình và chuỗi cung ứng quan trọng trong việc đảm bảo đáp ứng nhu cầu về các thiết bị y tế vô trùng. Cobalt-60 hiện được sản xuất trong 19 lò phản ứng hạt nhân và được chế tạo thành nguồn bức xạ bởi một số nhà cung cấp rất chuyên biệt. Trên thực tế, do các nguồn cung cấp Cobalt giảm và chảy theo thời gian, nên các lò phản ứng mới được đưa vào hoạt động nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường. Hiện nay, các nhà cung cấp trên thế giới đã thực hiện rất nhiều chính sách và chiến lược đối với nguồn Cobalt-60 nhằm kéo dài, mở rộng và phát triển quy mô ứng dụng công nghệ này.
– Mở rộng: Mở rộng hợp đồng cung cấp với các nhà cung cấp đối tác; cải tiến lại các lò phản ứng để đảm bảo việc sản xuất Cobalt có thể tiếp tục trong 25-30 năm; sử dụng các lò phản ứng hiện có để chuyển đổi sang các lò phản ứng hiện không sản xuất Cobalt. Điều này tạo ra nhiều cơ hội và đa dạng hóa hơn nữa nguồn cung ứng về mặt địa lý.
– Phát triển: Phát triển công nghệ lò phản ứng mới để sản xuất Cobalt với các thiết kế lò phản ứng khác nhằm cải thiện khả năng mở rộng như Lò phản ứng nước nhẹ (LWR) (80% trong số ~ 440 lò phản ứng đang hoạt động trên toàn cầu là LWR).
– Kéo dài: Tận dụng năng lực sản xuất bên ngoài chuỗi cung ứng của từng nhà cung cấp để đưa Cobalt đến thị trường có thể không thể tiếp cận được do thiếu cơ sở hạ tầng giao thông và hỗ trợ. Ngoài việc tăng nguồn cung dài hạn, các nhà điều hành cơ sở gamma đang thực hiện các biện pháp để cải thiện hiệu quả công nghệ, làm giảm nhu cầu tổng thể. Các biện pháp đó bao gồm nâng cấp thiết bị, lập lịch trình sử dụng tốt hơn và sử dụng mô hình toán học để giảm thời gian “chết để tải” Cobalt-60 và chất lượng sản phẩm.
Thách thức !
Như với hầu hết các công nghệ, đều có sẵn các lựa chọn thay thế và cho đến nay, lựa chọn để khử trùng hàng loạt thiết bị y tế là Gamma hoặc EO. Công nghệ chiếu xạ thay thế hiện có là EB đã được sử dụng để khử trùng một số thiết bị y tế. Tuy nhiên, độ xuyên thấu thấp đã làm giới hạn công nghệ thay thế này.
Gần đây, các cơ sở khử trùng đã quan tâm đến việc sử dụng chiếu xạ tia X để khử trùng các thiết bị y tế. Bức xạ tia X được coi là có độ phổ biến tương đương với bức xạ Gamma về mặt hiệu suất do độ xuyên thấu cao và một số nghiên cứu cho thấy rằng nó có thể mang lại lợi thế kỹ thuật so với Gamma. Nhiều nghiên cứu cũng chỉ ra rằng tia X để xử lý bức xạ đã đến thời kỳ phát triển và việc đầu tư vào công nghệ này đã bắt đầu, dự kiến sẽ tăng tốc trong ngắn hạn đến trung hạn. Sự đầu tư sẽ được thực hiện khi có quy trình rõ ràng và cải thiện được độ tin cậy của thiết bị sử dụng, đồng thời có sự hạn chế về năng lực khử trùng bằng Gamma và EB.
Ngoài ra, khử trùng bằng tia X cần phải hoàn thiện rất nhiều quy trình thẩm định phức tạp trước khi có thể mở rộng số lượng vật liệu và sản phẩm. Điều này tiêu tốn về thời gian và chi phí để cơ sở hạ tầng tia X phát triển và có tính khả dụng của công nghệ, bao gồm cả nguồn cung và dự phòng. Do đó, công nghệ khử trùng bằng tia X vẫn chưa phải là một giải pháp thay thế rộng rãi cho chiếu xạ Gamma.
Tính bền vững của chiếu xạ Gamma đối với các ứng dụng chăm sóc sức khỏe
Ngành công nghiệp chăm sóc sức khỏe dựa vào chiếu xạ gamma đã có từ những năm 1960 khi nhu cầu về công nghệ khử trùng bắt đầu tăng lên. Trong khi đó, những tiến bộ trong công nghệ y tế, khả năng tiếp cận chăm sóc sức khỏe nhiều hơn và dân số già đí với tuổi thọ kéo dài, tất cả tạo ra nhu cầu bền vững đối với các sản phẩm y tế vô trùng. Ngành công nghiệp chăm sóc sức khỏe tiếp tục phát triển cũng như nhu cầu về công nghệ để đáp ứng các yêu cầu khử trùng đó.
Không phải tất cả các công nghệ khử trùng đều phù hợp với tất cả các thiết bị y tế và người ta thừa nhận rằng Gamma, tia điện tử, tia X và EO đều có vị trí riêng. Tuy nhiên, do sự phổ biến của bức xạ Gamma trong khử trùng thiết bị y tế, không có công nghệ nào khác hoặc sự kết hợp của các công nghệ khác hiện nay có thể đáp ứng nhu cầu khử trùng toàn cầu đó. Người ta chỉ cần xem xét những mối quan tâm do việc đóng cửa một số ít cơ sở khử trùng EO. Chiếu xạ Gamma tiếp tục là nền tảng của công nghệ khử trùng thiết bị y tế.
Từ khóa: Chiếu xạ khử trùng; Gamma; tia X; EB; EO; khử trùng bức xạ;
– CMD&DND –
