در تحقیقات علمی مدرن و آزمایشگاه‌های تحلیلی، پایداری به موضوعی مهم تبدیل شده است که نمی‌توان آن را نادیده گرفت. با افزایش مقررات سختگیرانه زیست‌محیطی و تمرکز جهانی بر سبز شدن، صنایع به دنبال راه‌هایی برای کاهش ضایعات منابع و آلودگی محیط زیست هستند.

ویال‌های سنتیلاسیون، به عنوان یک ماده مصرفی پرکاربرد در آزمایشگاه‌ها، عمدتاً برای نگهداری نمونه‌های رادیواکتیو و آنالیز شمارش سنتیلاسیون مایع استفاده می‌شوند.این ویال‌های سوسوزن معمولاً از شیشه یا پلاستیک ساخته می‌شوند و در بیشتر موارد یکبار مصرف هستند. با این حال، این عمل مقدار زیادی زباله آزمایشگاهی تولید می‌کند و همچنین هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد.

بنابراین، بررسی گزینه‌هایی برای ویال‌های سوسوزن قابل استفاده مجدد، اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده است.

مشکلات ویال‌های سنتی سوسوزن

علیرغم نقش حیاتی ویال‌های سنتیلاسیون در تحقیقات آزمایشگاهی، مدل یکبار مصرف آنها مسائل زیست‌محیطی و منابع متعددی را به همراه دارد. در ادامه چالش‌های اصلی مرتبط با استفاده از ویال‌های سنتی سنتی آمده است:

۱. تأثیر زیست‌محیطی استفاده‌ی یکبار مصرف

• انباشت زبالهآزمایشگاه‌ها هر روز تعداد زیادی ویال سوسوزن را در مناطقی که شامل نمونه‌های رادیواکتیو، تجزیه شیمیایی یا تحقیقات بیولوژیکی هستند، استفاده می‌کنند و این ویال‌ها اغلب بلافاصله پس از استفاده دور ریخته می‌شوند که منجر به تجمع سریع زباله‌های آزمایشگاهی می‌شود.
• مشکل آلودگیاز آنجایی که ویال‌های سنتیلاسیون ممکن است حاوی مواد رادیواکتیو، معرف‌های شیمیایی یا نمونه‌های بیولوژیکی باشند، بسیاری از کشورها الزام می‌کنند که این ویال‌های دور ریخته شده تحت رویه‌های ویژه دفع زباله‌های خطرناک دفع شوند.

۲. مصرف منابع شیشه و مواد پلاستیکی

• هزینه تولید ویال‌های شیشه‌ای سوسوزنشیشه یک ماده تولیدی با مصرف انرژی بالا است، فرآیند تولید آن شامل ذوب در دمای بالا و مصرف انرژی زیادی است. علاوه بر این، وزن بیشتر شیشه باعث افزایش انتشار کربن در حین حمل و نقل می‌شود.
• هزینه‌های زیست‌محیطی ویال‌های پلاستیکی سوسوزنبسیاری از آزمایشگاه‌ها از ویال‌های سوسوزن ساخته شده از پلاستیک استفاده می‌کنند که برای تولید خود به منابع نفتی وابسته هستند، و همچنین پلاستیک‌هایی که چرخه تجزیه بسیار طولانی دارند و برای محیط زیست حتی سنگین‌تر هستند.

۳. چالش‌های دفع و بازیافت

• دشواری در جداسازی و بازیافتویال‌های سنتیلاسیون استفاده‌شده اغلب حاوی رادیواکتیویته یا مواد شیمیایی باقیمانده هستند که استفاده مجدد از آنها را از طریق سیستم بازیافت ترکیبی دشوار می‌کند.
• هزینه‌های بالای دفع زبالهبه دلیل الزامات ایمنی و انطباق، بسیاری از آزمایشگاه‌ها باید برای دفع این ویال‌های دور ریخته شده به یک شرکت تخصصی دفع زباله‌های خطرناک مراجعه کنند که این امر نه تنها هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد، بلکه بار اضافی بر محیط زیست نیز وارد می‌کند.

مدل یکبار مصرف ویال‌های سنتی سوسوزن، از بسیاری جهات به محیط زیست و منابع فشار وارد می‌کند. بنابراین، بررسی جایگزین‌های قابل استفاده مجدد برای کاهش ضایعات آزمایشگاهی، کاهش مصرف منابع و افزایش پایداری بسیار مهم است.

تلاش برای ویال‌های سوسوزن قابل استفاده مجدد

در تلاش برای کاهش ضایعات آزمایشگاهی، بهینه‌سازی استفاده از منابع و کاهش هزینه‌های عملیاتی، جامعه علمی به طور فعال در حال بررسی گزینه‌های ویال‌های سوسوزن قابل استفاده مجدد است. این بررسی بر نوآوری در مواد، تکنیک‌های تمیز کردن و استریل کردن و بهینه‌سازی فرآیندهای آزمایشگاهی تمرکز دارد.

۱. نوآوری در مواد

استفاده از این ماده بادوام، کلید قابلیت استفاده مجدد از ویال‌های سوسوزن است.

• شیشه بادوام‌تر یا پلاستیک با مقاومت بالاویال‌های سنتی شیشه‌ای شکننده هستند و ویال‌های پلاستیکی نیز ممکن است در اثر حمله شیمیایی تخریب شوند. بنابراین، توسعه مواد مقاوم‌تر در برابر ضربه و مواد شیمیایی، مانند شیشه بوروسیلیکات یا پلاستیک‌های مهندسی شده، می‌تواند عمر مفید بطری‌های شیشه‌ای را بهبود بخشد.
• موادی که می‌توانند در برابر شستشو و استریلیزاسیون چندگانه مقاومت کنندمواد باید در برابر دماهای بالا، اسیدها و قلیاهای قوی و فرسودگی مقاوم باشند تا از پایداری فیزیکی و شیمیایی آنها پس از چندین چرخه استفاده اطمینان حاصل شود. استفاده از موادی که می‌توانند در برابر استریلیزاسیون دما و فشار بالا یا تمیز کردن اکسیداتیو قوی مقاومت کنند، می‌تواند قابلیت استفاده مجدد آن را بهبود بخشد.

۲. فناوری تمیز کردن و استریل کردن

برای اطمینان از ایمنی ویال‌های سوسوزن قابل استفاده مجدد و قابلیت اطمینان داده‌های تجربی، باید از تکنیک‌های تمیز کردن و استریلیزاسیون کارآمد استفاده شود.

• کاربرد سیستم‌های نظافت خودکارآزمایشگاه‌ها می‌توانند سیستم‌های تمیز کردن خودکار ویال‌های تخصصی را در ترکیب با تمیز کردن اولتراسونیک، تمیز کردن با آب در دمای بالا یا تمیز کردن با معرف‌های شیمیایی برای حذف بقایای نمونه معرفی کنند.
• تمیز کردن شیمیاییبرای مثال، استفاده از محلول‌های اسید-باز، عوامل اکسیدکننده یا محلول‌های آنزیمی برای حل کردن مواد آلی یا از بین بردن آلاینده‌های سرسخت مناسب است، اما ممکن است خطر باقی ماندن مواد شیمیایی وجود داشته باشد.
• تمیز کردن فیزیکیبرای مثال، استریلیزاسیون با اولتراسونیک و اتوکلاو که استفاده از واکنشگرهای شیمیایی را کاهش می‌دهد و سازگارتر با محیط زیست است و برای محیط‌های آزمایشگاهی با آلودگی بالا مناسب است.
• تحقیق در مورد فناوری تمیز کردن بدون باقیماندهبرای نمونه‌های رادیواکتیو یا آزمایش‌های با دقت بالا، تحقیق روی فناوری‌های مؤثرتر رفع آلودگی (مثلاً تمیز کردن با پلاسما، تخریب فوتوکاتالیستی) می‌تواند ایمنی استفاده مجدد از ویال‌ها را بیشتر بهبود بخشد.

۳. بهینه‌سازی فرآیند آزمایشگاهی

ویال‌های قابل استفاده مجدد به تنهایی برای دستیابی به اهداف پایداری کافی نیستند و آزمایشگاه‌ها باید فرآیندهای استفاده خود را بهینه کنند تا امکان استفاده مجدد را تضمین کنند.

• اتخاذ یک فرآیند بازیافت و استفاده مجدد استانداردیک فرآیند در سطح آزمایشگاهی برای مدیریت بازیافت، مرتب‌سازی، تمیز کردن و استفاده مجدد از ویال‌ها ایجاد کنید تا اطمینان حاصل شود که استفاده زیاد، الزامات آزمایشگاهی را برآورده می‌کند.
• اطمینان از یکپارچگی داده‌ها و پیشگیری و کنترل آلودگی متقابلآزمایشگاه‌ها برای جلوگیری از تأثیر آلودگی متقاطع ویال‌ها بر داده‌های آزمایشگاهی، نیاز به ایجاد یک سیستم کنترل کیفیت دارند، مانند استفاده از بارکد یا RFID برای مدیریت ردیابی.
• تحلیل امکان‌سنجی اقتصادی: ارزیابی سرمایه گذاری اولیه (مثلاً خرید تجهیزات، هزینه های تمیزکاری) و مزایای بلندمدت (مثلاً کاهش هزینه های تهیه، کاهش هزینه های دفع زباله) برنامه ویال های قابل استفاده مجدد برای اطمینان از اقتصادی بودن آن.

از طریق نوآوری در مواد، بهینه‌سازی تکنیک‌های تمیز کردن و استریل کردن و مدیریت استاندارد آزمایشگاهی، محلول‌های ویال‌های قابل استفاده مجدد در کاهش ضایعات آزمایشگاهی، کاهش اثرات زیست‌محیطی و بهبود پایداری آزمایشگاهی مؤثر هستند. این اکتشافات پشتیبانی مهمی برای ساخت آزمایشگاه‌های سبز در آینده فراهم می‌کنند.

شیوه‌های موفق

۱. تحلیل مزایای زیست‌محیطی و اقتصادی

• مزایای زیست‌محیطیکاهش مصرف پلاستیک و شیشه یکبار مصرف، کاهش ردپای کربن در آزمایشگاه. کاهش هزینه‌های دفع زباله و کاهش وابستگی به محل‌های دفن زباله و تأسیسات سوزاندن. کاهش تولید زباله‌های خطرناک (به عنوان مثال، آلاینده‌های رادیواکتیو یا شیمیایی) و افزایش انطباق با الزامات زیست‌محیطی برای آزمایشگاه‌ها.
• مزایای اقتصادیعلیرغم سرمایه‌گذاری اولیه در تجهیزات نظافت و فرآیندهای مدیریتی بهینه، هزینه‌های خرید مواد مصرفی آزمایشگاهی می‌تواند در درازمدت ۴۰ تا ۶۰ درصد کاهش یابد. کاهش هزینه‌های دفع زباله، به ویژه برای مدیریت ویژه زباله‌های خطرناک. بهبود بهره‌وری عملیاتی و کاهش زمان از کارافتادگی آزمایش با بهینه‌سازی مدیریت آزمایشگاهی.
• ISO14001 (سیستم مدیریت محیط زیست)بسیاری از آزمایشگاه‌ها در حال حرکت به سمت انطباق با استاندارد ISO14001 هستند که کاهش ضایعات آزمایشگاهی و بهینه‌سازی استفاده از منابع را تشویق می‌کند. برنامه ویال‌های قابل استفاده مجدد، الزامات این جنبه از سیستم مدیریت را برآورده می‌کند.
• GMP (شیوه‌نامه صحیح تولید) و GLP (شیوه‌نامه صحیح آزمایشگاهی)در صنعت داروسازی و آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، استفاده مجدد از هرگونه ماده مصرفی باید مطابق با استانداردهای سختگیرانه تمیزکاری و اعتبارسنجی باشد. ویال‌های قابل استفاده مجدد از طریق فرآیندهای علمی تمیزکاری و استریلیزاسیون و همچنین سیستم‌های ردیابی داده‌ها، این الزامات مدیریت کیفیت را برآورده می‌کنند.
• مقررات ملی مدیریت پسماندهای خطرناکبسیاری از کشورها مقررات سختگیرانه‌تری در مورد زباله‌های آزمایشگاهی وضع کرده‌اند، مانند RCRA (قانون حفاظت و بازیابی منابع) در ایالات متحده و دستورالعمل چارچوب زباله (2008/98/EC) در اتحادیه اروپا که کاهش زباله‌های خطرناک را تشویق می‌کند و برنامه ویال‌های قابل استفاده مجدد نیز در همین راستا است.

برنامه ویال‌های سوسوزن قابل استفاده مجدد تأثیر مثبتی بر حفاظت از محیط زیست، کنترل هزینه‌های اقتصادی و کارایی عملیات آزمایشگاهی داشته است. علاوه بر این، پشتیبانی از استانداردها و مقررات صنعتی مربوطه، جهت و حفاظت از توسعه آزمایش‌های پایدار را فراهم می‌کند. در آینده، با بهینه‌سازی مداوم فناوری و پیوستن آزمایشگاه‌های بیشتر به این حوزه، انتظار می‌رود این روند به یک روند عادی جدید در صنعت آزمایشگاه تبدیل شود.

چشم‌اندازها و چالش‌های آینده

انتظار می‌رود برنامه‌ی ویال‌های سوسوزن قابل استفاده‌ی مجدد، با پیشرفت مفهوم پایداری آزمایشگاهی، به‌طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار گیرد. با این حال، هنوز چالش‌های فنی، فرهنگی و نظارتی در اجرا وجود دارد. جهت‌گیری‌های آینده بر نوآوری در مواد، پیشرفت در فناوری تمیز کردن و اتوماسیون و بهبود در مدیریت آزمایشگاهی و استانداردهای صنعتی متمرکز خواهد بود.

۱. دستورالعمل‌هایی برای پیشرفت‌های تکنولوژیکی

برای افزایش امکان‌سنجی ویال‌های قابل استفاده مجدد، تحقیقات و توسعه فناوری آینده بر حوزه‌های زیر متمرکز خواهد بود:

• ارتقاء موادتوسعه شیشه یا پلاستیک‌های مهندسی بادوام‌تر، مانند شیشه سیلیکات با مقاومت بالا در برابر لمس، PFA (فلوروپلاستیک) مقاوم در برابر دمای بالا و مواد شیمیایی و غیره، برای افزایش طول عمر تکرارپذیر ویال‌ها.
• فناوری کارآمد نظافت و استریلیزاسیوندر آینده، می‌توان از مواد نانوپوشش برای آبگریز یا روغن‌گریز کردن دیواره داخلی ویال‌ها استفاده کرد تا میزان آلودگی باقی‌مانده کاهش یابد. علاوه بر این، فناوری‌های نوینی مانند تمیز کردن با پلاسما، تخریب فوتوکاتالیستی و تمیز کردن با سیال فوق بحرانی ممکن است در فرآیند تمیز کردن آزمایشگاه به کار گرفته شوند.
• سیستم‌های نظافت و ردیابی خودکارآزمایشگاه‌های آینده ممکن است از سیستم‌های مدیریت هوشمند، مانند سیستم‌های تمیزکننده رباتیک، خطوط استریلیزاسیون خودکار و ردیابی با RFID یا کد QR استفاده کنند تا اطمینان حاصل شود که استفاده، تمیز کردن و کنترل کیفیت هر ویال می‌تواند به صورت بلادرنگ کنترل شود.

۲. فرهنگ آزمایشگاهی و مسائل مربوط به پذیرش

اگرچه پیشرفت‌های فناوری، راه‌حل‌های ویال‌های سوسوزن قابل استفاده مجدد را ممکن ساخته است، اما تغییرات در کشت آزمایشگاهی و عادات استفاده همچنان یک چالش است:

• سازگاری کارکنان آزمایشگاهکارکنان آزمایشگاه ممکن است ترجیح دهند از مواد مصرفی یکبار مصرف استفاده کنند و نگران این هستند که استفاده مجدد از ویال‌های شیشه‌ای ممکن است بر نتایج آزمایش تأثیر بگذارد یا حجم کار را افزایش دهد. برای بهبود پذیرش، آموزش و استانداردسازی شیوه‌ها در آینده مورد نیاز خواهد بود.
• قابلیت اطمینان داده‌ها و نگرانی‌های مربوط به آلودگی متقابلکارکنان آزمایشگاه ممکن است نگران این باشند که ویال‌های سنتیلاسیونِ استفاده‌شده‌ی مجدد، منجر به آلودگی نمونه شوند یا بر دقت داده‌ها تأثیر بگذارند. بنابراین، فرآیندهای دقیق تمیز کردن، استریلیزاسیون و اعتبارسنجی باید اجرا شوند تا اطمینان حاصل شود که کیفیت آنها با ویال‌های سنتیلاسیون یکبار مصرف قابل مقایسه است.
• ملاحظات هزینه و بازگشت سرمایه: بسیاری از آزمایشگاه‌ها ممکن است نگران هزینه بالای سرمایه‌گذاری اولیه باشند و بنابراین نیاز به ارائه یک گزارش امکان‌سنجی اقتصادی دارند که مزایای صرفه‌جویی در هزینه‌ها در درازمدت را برای افزایش پذیرش توسط مدیریت آزمایشگاه نشان دهد.

۳. بهبود بیشتر استانداردهای نظارتی و ایمنی

در حال حاضر، مدیریت استاندارد مواد مصرفی آزمایشگاهی قابل استفاده مجدد هنوز در مراحل اولیه است و مقررات و استانداردهای صنعتی آینده در جهت سختگیرانه‌تر و بهبود یافته‌تر تدوین خواهند شد:
ایجاد استانداردهای کیفی برای ویال‌های سوسوزن قابل استفاده مجدد: برای اطمینان از ایمنی استفاده مجدد، باید استانداردهای بین‌المللی یا صنعتی تدوین شود.

• انطباق با الزامات آزمایشگاهی و مقرراتدر صنایعی که الزامات ایمنی بالایی دارند، مانند داروسازی، آزمایش مواد غذایی و آزمایش‌های رادیولوژی، سازمان‌های نظارتی ممکن است نیاز به شفاف‌سازی دامنه کاربرد، الزامات تمیز کردن و الزامات انطباق برای ویال‌های قابل استفاده مجدد داشته باشند.
• تشویق به اخذ گواهینامه آزمایشگاه سبزدر آینده، دولت‌ها یا سازمان‌های صنعتی ممکن است سیستم‌های صدور گواهینامه آزمایشگاه سبز را برای تشویق به پذیرش راه‌حل‌های آزمایشگاهی پایدار از نظر زیست‌محیطی، از جمله کاهش پلاستیک‌های یکبار مصرف، بهینه‌سازی مدیریت پسماند و افزایش نسبت مواد مصرفی قابل استفاده مجدد، پیاده‌سازی کنند.

نتیجه‌گیری

در توسعه‌ای که پایداری آزمایشگاه یک نگرانی رو به رشد است، راه‌حل‌های ویال‌های قابل استفاده مجدد از نظر فنی امکان‌پذیر بوده و مزایای زیست‌محیطی، اقتصادی و عملیاتی آزمایشگاهی قابل توجهی را ارائه می‌دهند.

پایداری آزمایشگاه فقط به حداقل رساندن ضایعات مربوط نمی‌شود، بلکه در نظر گرفتن مسئولیت‌پذیری و مزایای بلندمدت نیز هست.

انتظار می‌رود در آینده، با پیشرفت مداوم فناوری و اصلاح استانداردهای صنعت، ویال‌های سوسوزن قابل استفاده مجدد به انتخاب اصلی در صنعت آزمایشگاه تبدیل شوند. با اتخاذ استراتژی‌های مدیریت منابع آزمایشگاهی کارآمدتر و سازگارتر با محیط زیست، آزمایشگاه‌ها نه تنها قادر به کاهش اثرات زیست‌محیطی خود خواهند بود، بلکه می‌توانند کارایی عملیاتی را بهبود بخشیده و تحقیقات و صنعت را در جهت پایدارتری هدایت کنند.