De snelle vooruitgang van wetenschap en technologie maakt het moeilijk om de toestand van de wereld tegen het einde van deze eeuw te voorspellen. Op basis van enkele reeds zichtbare trends kunnen echter wel bepaalde conclusies worden getrokken. Drie belangrijke technologische gebieden – halfgeleiderchips, farmaceutica en biotechnologie – en de bijbehorende cleanroomtechnologieën, worden geconfronteerd met zowel kansen als uitdagingen.
Tijdens de jaarlijkse conferentie van de China Association for Science and Technology in 2001 wees professor Chen-Ning Yang op drie gebieden die de drijvende krachten achter technologische ontwikkeling zouden worden: de drie belangrijkste strategische richtingen voor de komende 30 tot 40 jaar:
De wijdverbreide toepassing van chips in bijna alles, van gebouwen en huizen tot auto's, het menselijk lichaam, fabrieken en winkels;
Snelle vooruitgang in de geneeskunde en farmacie;
Bio-engineering.
Chipproductie, een van de drie strategische richtingen, vereist een micro-omgeving die wordt geboden door industriële cleanrooms op het gebied van luchtzuiverheidstechnologie. De geneeskunde, farmacie en bio-engineering vereisen biologische cleanrooms, waarbij de geneeskunde en farmacie voornamelijk algemene biologische cleanrooms nodig hebben, en de bio-engineering voornamelijk biosafety cleanrooms. Het is duidelijk hoe nauw de technologie voor micro-omgevingen in schone gebouwen samenhangt met deze drie strategische richtingen, en deze technologie biedt vandaag de dag nieuwe uitdagingen.
De ontwikkelingssnelheid van chips voor geïntegreerde halfgeleiderschakelingen is waarschijnlijk ongeëvenaard door welke andere technologie dan ook, met een integratiedichtheid die ruwweg elke drie jaar verviervoudigt. Door de snelle vooruitgang van kunstmatige intelligentie is er wereldwijd een tekort aan chips, wat leidt tot een verminderde autoproductie door een gebrek aan autochips. Tegenwoordig zijn chips met een precisie van 2 nm al een doel voor fabrikanten, en de productie van geïntegreerde chipschakelingen vereist een nog strengere controle op de deeltjesgrootte in de omgeving. De elektronica-industrie blijft ongetwijfeld de eisen voor cleanrooms domineren.
Geneeskunde en farmacie zijn nauw verbonden met de openbare veiligheid en gezondheid. De eerste toepassing van een biologische cleanroom in de geneeskunde was een schone operatiekamer, gebouwd in januari 1966 in de Verenigde Staten. Een schone operatiekamer vervangt traditionele desinfectiemethoden, zoals ultraviolet licht, door luchtzuiveringstechnologie om volledige vervuilingsbeheersing tijdens het proces mogelijk te maken. In dergelijke omgevingen kan het infectiepercentage met meer dan 90% worden verlaagd, waardoor de noodzaak van antibiotica, die schadelijk kunnen zijn voor patiënten, aanzienlijk wordt verminderd of zelfs volledig wordt geëlimineerd. Zo voerde het Shanghai Changzheng Ziekenhuis tussen 1989 en 1990 9.337 Klasse I-operaties uit in schone operatiekamers zonder ook maar één enkele infectie. Evenzo rapporteerde het Beijing 301 Ziekenhuis tussen 1995 en 1996 nul infecties bij 16.427 Klasse I-operaties. Volgens een artikel uit 2012 in het tijdschrift Tumor de incidentie van leukemie in China bedroeg 5,17 per 100.000, met een sterftecijfer van 3,94 per 100.000. De behandeling van leukemie en de ontwikkeling van biologische cleanrooms voor dergelijke behandelingen hebben daarom in China steeds meer aandacht gekregen.
Hoewel het begrip van het bouwen van schone operatiekamers en klasse 100-bloedafdelingen aanvankelijk voortkwam uit internationale ervaringen en de observaties van medisch personeel dat in het buitenland werkt, is de erkenning dat complete ziekenhuisgebouwen schone lucht nodig hebben grotendeels voortgekomen uit binnenlandse ervaringen. Na 2003 was een van de meest kritische overwegingen dat bouwers en ontwerpers zich bij de bouw van ziekenhuizen vaak uitsluitend op het 'gebouw' richtten en de 'luchtkwaliteit' verwaarloosden. Sommige medisch medewerkers gaven voorrang aan contactoverdracht boven aerosoloverdracht van luchtweginfecties, ook al is die laatste explosiever, wijdverspreider en vereist ze lagere infectieuze doses, waardoor ze gevaarlijker is. Bijvoorbeeld:
Voor een infectie zijn 100 miljoen tularemiebacteriën nodig, terwijl het inademen van slechts 10 tot 50 bacteriën koorts kan veroorzaken;
De mediane infectieuze dosis voor geïnhaleerd adenovirus is slechts de helft van die voor weefselkweek;
Bij Q-koorts-rickettsia kan slechts één deeltje dat zich in de luchtwegen nestelt een infectie veroorzaken;
Hoewel men ooit dacht dat Pseudomonas aeruginosa zich niet via de lucht kon verspreiden, heeft de vondst ervan in het stof op de plafonds van brandwondenafdelingen en in de lucht de risico's van overdracht via de lucht benadrukt;
De aerosoltransmissie-eigenschappen van het SARS-virus hebben mensen bewust gemaakt van het belang van luchtzuiveringstechnologie in ziekenhuisgebouwen.
Ziekenhuisgebouwen zonder luchtzuiveringstechnologie zijn verouderd, zo kan worden gesteld. Daarom zou de planning van moderne ziekenhuisgebouwen met luchtzuiveringstechnologie het volgende moeten omvatten:
Operatiekamersystemen : Bouw van schone operatiekamers;
Afdelingssystemen : Schone afdelingen voor leukemie, brandwonden, astma en de zorg voor te vroeg geboren baby's;
Verpleegeenheidssystemen : Intensive care-afdelingen (ICU), orgaantransplantatie-afdelingen en cardiovasculaire zorgafdelingen;
Behandelingsoperatiesystemen : Ruimten voor interventietherapie, ruimten voor de behandeling van leukemie en ruimten voor autopsie van infectieziekten;
Laboratoriumsystemen : Speciale testlaboratoria, klinische medische laboratoria, PCR-laboratoria en laboratoria voor de levenswetenschappen, met de nadruk op biologische veiligheidssystemen;
Instrumentenkamersystemen : Ruimten voor precisie-instrumenten;
Isolatiekamersystemen : Isolatiekamers met negatieve druk voor via de lucht overgedragen ziekten, observatiekamers en operatiekamers met negatieve druk;
Apotheeksystemen : Gespecialiseerde centra voor medicijnbereiding;
Schone hulpkamers : Steriele voorraadkamers en opslag voor wegwerpartikelen;
Niet-schone hulpkamers : Verontreinigde afvalverwerkingsruimten en gangen voor verontreinigd materiaal, waarvoor verontreinigingsbestrijding nodig is om externe transmissie te voorkomen;
Semi-schone gebieden :Wachtkamers, behandelkamers, onderzoekskamers en diagnosekamers met standaard ziekenhuisairconditioning.
De uitdagingen voor reinheidstechnologie in de farmaceutische productie zijn ook ongekend, vooral na de implementatie van GMP. Momenteel handhaaft China GMP (2010) (algemeen bekend als GMP voor humane geneesmiddelen) en de Kwaliteitsbeheer van de productie van diergeneesmiddelen (2020). Cleanrooms zijn tegenwoordig een fundamentele vereiste voor farmaceutische fabrieken.
Genetische manipulatie is een cruciaal onderdeel van bio-engineering. Sinds de succesvolle overdracht van genetisch materiaal van een kokken naar E. coli in 1973 heeft de recombinante genetische technologie zich snel ontwikkeld. Gezien het immense potentieel ervan is de groei ervan in de nieuwe eeuw grenzeloos. Een aanzienlijk deel van de bio-engineering brengt echter potentiële risico's met zich mee, met name het biologische gevaar van de verspreiding van potentieel onbekende toxische micro-organismen. Het miltvuurincident in de Verenigde Staten en de wereldwijde SARS-uitbraak zijn voorbeelden van dergelijke ernstige biologische gevaren. Deze gebeurtenissen: een waarschuwing aan iedereen: dit gevaar kan iedereen treffen. Voor een land als het onze met een grote bevolking en internationale handel zijn biosafety-conforme micro-omgevingen in gebouwen essentieel voor epidemiepreventie, onderzoek naar plant- en diersoorten en -producten, en ziektebestrijding. Onder invloed van de nieuwe coronavirusepidemie beleeft de bouw van biosafety cleanrooms (laboratoria) in mijn land een ongekende impuls. Onderzoeksinstellingen, ziekenhuizen, vaccinfabrikanten, inspectie- en quarantaine-instanties, instanties voor de preventie en bestrijding van dier- en plantenziekten, en ziektebestrijdingscentra op alle niveaus hebben dringend behoefte aan laboratoria voor bioveiligheid. Volgens onvolledige statistieken hebben de Verenigde Staten 12 van de P4-laboratoria van het hoogste niveau, terwijl mijn land er slechts twee heeft; er zijn meer dan 1500 P3-laboratoria, terwijl mijn land er ongeveer 80 heeft. Naast genetische manipulatie vereisen ook biowetenschappen en bepaalde veredelingsprojecten in de landbouw en bosbouw een schone omgeving.
Biologische risico's worden internationaal geclassificeerd volgens het systeem van de National Institutes of Health (NIH), variërend van P1 tot P4 (laag naar hoog). Faciliteiten die biologisch materiaal op P3- en P4-niveau verwerken, moeten bioveiligheidsmaatregelen implementeren. Na 1972 verplaatsten de VS enkele faciliteiten van het onderzoek naar biologische wapens naar het National Cancer Institute (NCI) en zetten ze een speciaal onderzoeksprogramma voor tumorvirussen op om kankeronderzoek te bevorderen, met bioveiligheidsmaatregelen als hoeksteen. Het Apollo-programma ontwikkelde bioveiligheidsconcepten verder door astronauten die uit de ruimte terugkeerden te testen op onbekende micro-organismen. Om de menselijke gezondheid te beschermen en vaccins te ontwikkelen, is het noodzakelijk om te werken met bacteriën en virussen, met name die welke een ernstige bedreiging vormen voor mens en vee. Onderzoek naar ernstige en zeldzame pathogenen (waaronder vectorinsecten) moet worden uitgevoerd in cleanrooms (laboratoria) met passende veiligheidsvoorzieningen voor bioveiligheid.
Biologische farmaceutica vormen een nieuwe klasse geneesmiddelen die met behulp van biologische processen worden geproduceerd. Deze biologisch actieve stoffen moeten onder steriele omstandigheden worden geproduceerd en omdat ze na productie vaak niet gesteriliseerd kunnen worden, is volledige controle van de micro-omgeving tijdens het proces essentieel. Een aanzienlijk deel van deze producten vereist ook bioveiligheidsmaatregelen. Deze geneesmiddelen worden voornamelijk gebruikt voor de behandeling van ernstige ziekten zoals kanker, hart- en vaatziekten, aids en genetische aandoeningen, die moeilijk met conventionele methoden te behandelen zijn. De wereldwijde markt voor biologische farmaceutica kent een gemiddelde jaarlijkse groei van 12%. Meer dan 70% van de Amerikaanse biotechnologiebedrijven en meer dan 50% van de Europese bedrijven houden zich bezig met onderzoek en ontwikkeling van medisch-biologische producten. In sommige opzichten kan de directe impact van biotechnologie op de mensheid in de 21e eeuw die van chips overtreffen, en de ontwikkeling ervan is onlosmakelijk verbonden met vervuilingsbeheersing en luchtzuivering – de kernfuncties van luchtzuiveringstechnologie.
EN
AR
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
PT
ES
RU
TL
ID
UK
VI
TH
HU
TR
MS
LA
BN
MN
MY
UZ
KK
