De snelle vooruitgang van wetenschap en technologie maakt het moeilijk om de toestand van de wereld aan het einde van deze eeuw te voorspellen. Op basis van enkele reeds duidelijke belangrijke trends kunnen echter bepaalde oordelen worden geveld. Drie belangrijke technologische gebieden - halfgeleiderchips, farmaceutica en biotechnologie - en de bijbehorende cleanroomtechnologieën, staan voor 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 van technologische ontwikkeling zouden worden - de drie belangrijkste strategische richtingen voor de komende 30 tot 40 jaar:

• De wijdverspreide toepassing van chips in bijna alles, van gebouwen en huizen tot auto's, het menselijk lichaam, fabrieken en winkels;

• Snelle ontwikkelingen in medicijnen en farmaceutica;

• Bio-engineering.

De productie van chips, een van de drie strategische richtingen, vereist een micro-omgeving die wordt geboden door industriële cleanrooms in luchtzuiveringstechnologie. Medicijnen, farmaceutica en bio-engineering vereisen biologische cleanrooms, waarbij medicijnen en farmaceutica voornamelijk algemene biologische cleanrooms nodig hebben, en bio-engineering voornamelijk biosafety cleanrooms. Het is duidelijk hoe nauw de micro-omgevingstechnologie van schone gebouwen verband houdt met deze drie strategische richtingen, en vandaag de dag staat het voor nieuwe uitdagingen van hen.

De ontwikkelingssnelheid van geïntegreerde schakelingen van halfgeleiders is waarschijnlijk ongeëvenaard door enige andere technologie, waarbij de integratiedichtheid ruwweg elke drie jaar verviervoudigt. Vanwege de snelle vooruitgang van kunstmatige intelligentie is er een wereldwijd chiptekort, wat leidt tot een verminderde autoproductie door een gebrek aan autochips. Tegenwoordig is 2nm precisiechips al een doel voor fabrikanten, en de productie van chip geïntegreerde schakelingen vereist nog strengere controle over deeltjesgroottes in de omgeving. Ongetwijfeld blijft de elektronica-industrie de eisen voor cleanrooms domineren.

Medicijnen en farmaceutica zijn nauw verbonden met de openbare veiligheid en gezondheid. De eerste toepassing van een biologische cleanroom in de geneeskunde was een schone operatiekamer die in januari 1966 in de Verenigde Staten werd gebouwd. Een schone operatiekamer vervangt traditionele desinfectiemethoden, zoals ultraviolet licht, door luchtzuiveringstechnologie om volledige procesvervuilingscontrole mogelijk te maken. In dergelijke omgevingen kunnen infectiepercentages met meer dan 90% worden verlaagd, waardoor de behoefte aan antibiotica, die schadelijk kunnen zijn voor patiënten, aanzienlijk wordt verminderd of geëlimineerd. Zo voerde het Shanghai Changzheng Hospital van 1989 tot 1990 9.337 klasse I-operaties uit in schone operatiekamers zonder één enkele infectie. Evenzo rapporteerde het Beijing 301 Hospital van 1995 tot 1996 nul infecties in 16.427 klasse I-operaties. Volgens een artikel uit 2012 in het tijdschrift Tumor, was de incidentie van leukemie in China 5,17 per 100.000, met een sterftecijfer van 3,94 per 100.000. Bijgevolg hebben de behandeling van leukemie en de ontwikkeling van biologische cleanrooms voor dergelijke behandelingen in China steeds meer aandacht gekregen.

Hoewel het begrip van het bouwen van schone operatiekamers en klasse 100 bloedafdelingen aanvankelijk afkomstig was van internationale ervaringen en de observaties van medisch personeel dat in het buitenland werkte, is de erkenning dat hele ziekenhuisgebouwen luchtzuivering vereisen grotendeels afkomstig van binnenlandse ervaringen. Na 2003 was een van de meest kritische reflecties dat bouwers en ontwerpers zich bij de bouw van ziekenhuizen vaak uitsluitend concentreerden op het "gebouw" en de "luchtkwaliteit" verwaarloosden. Sommige medewerkers van de medische staf gaven de voorkeur aan contactoverdracht boven aërosoloverdracht van luchtweginfecties, hoewel de laatste explosiever, wijdverspreider is en lagere infectieuze doses vereist, waardoor het gevaarlijker is. Bijvoorbeeld:

• Het innemen van 100 miljoen tularemie-bacteriën is vereist voor infectie, terwijl het inademen van slechts 10-50 koorts kan veroorzaken;

• De mediane infectieuze dosis voor ingeademde adenovirus is slechts de helft van die van weefselkweek;

• Voor Q-koorts rickettsia kan slechts één deeltje dat in de luchtwegen terechtkomt, infectie veroorzaken;

• Hoewel Pseudomonas aeruginosa ooit als onwaarschijnlijk werd beschouwd om via de lucht te worden overgedragen, heeft de detectie ervan in stof op plafonds van brandwondenafdelingen en in de lucht de risico's van overdracht via de lucht benadrukt;

• De aërosoloverdrachtskenmerken van het SARS-virus hebben mensen echt bewust gemaakt van het belang van luchtzuiveringstechnologie in ziekenhuisgebouwen.

Er kan worden gezegd dat ziekenhuisgebouwen zonder luchtzuiveringstechnologie verouderd zijn. Daarom moet de moderne planning van ziekenhuisgebouwen met luchtzuiveringstechnologie het volgende omvatten:

• Operatiekamersystemen: Constructie van schone operatiekamers;

• Afdelingssystemen: Schone afdelingen voor leukemie, brandwonden, astma en premature babyzorg;

• Verpleegeenheidensystemen: Intensive care units (ICU), orgaantransplantatie-eenheden en cardiovasculaire zorg-eenheden;

• Behandelingsoperatiesystemen: Interventietherapiekamers, leukemiebehandelingskamers en autopsiekamers voor infectieziekten;

• Laboratoriumsystemen: Speciale testlaboratoria, klinische medische laboratoria, PCR-laboratoria en life science-laboratoria, met de nadruk op biosafety-systemen;

• Instrumentruimtesystemen: Kamers voor precisie-instrumenten;

• Isolatieruimtesystemen: Negatieve druk isolatieruimtes voor luchtwegziekten, observatiekamers en negatieve druk operatiekamers;

• Apotheeksystemen: Gespecialiseerde medicijnvoorbereidingscentra;

• Schone hulpruimtes: Steriele voorraadkamers en opslag van wegwerpitems;

• Niet-schone hulpruimtes: Verontreinigde afvalverwerkingsruimtes en verontreinigde materiaalcorridors, die vervuilingscontrole vereisen om externe overdracht te voorkomen;

• Semi-schone ruimtes: Wachtkamers, behandelkamers, onderzoeksruimtes en diagnostische kamers met behulp van standaard ziekenhuisairconditioning.

De uitdagingen voor reinheidstechnologie in de farmaceutische productie zijn ook ongekend, met name na de implementatie van GMP. Momenteel handhaaft China GMP (2010) (algemeen bekend als Human Drug GMP) en de Veterinary Drug Production Quality Management (2020). Cleanrooms zijn nu een fundamentele vereiste voor farmaceutische fabrieken.

Genetische manipulatie is een cruciaal onderdeel van bio-engineering. Sinds de succesvolle overdracht van genetisch materiaal van een coccus naar E. coli in 1973, heeft de recombinant-genetische technologie zich snel ontwikkeld. Gezien het immense potentieel is de groei in de nieuwe eeuw grenzeloos. Een aanzienlijk deel van bio-engineering brengt echter potentiële risico's met zich mee, met name het biologische gevaar van de verspreiding van potentieel onbekende giftige micro-organismen. Het miltvuurincident in de Verenigde Staten en de wereldwijde SARS-uitbraak zijn voorbeelden van dergelijke ernstige biologische gevaren. Deze gebeurtenissen Een waarschuwing voor iedereen: dit gevaar kan iedereen treffen. Voor een land als het onze met een grote bevolking en internationale handel zijn biosafety-conforme micro-omgevingen voor gebouwen essentieel voor epidemiepreventie, onderzoek naar planten- en diersoorten en -producten, en ziektebestrijding. Onder invloed van de nieuwe coronavirus-epidemie ervaart de bouw van biosafety cleanrooms (laboratoria) in mijn land een ongekende impuls. Onderzoeksinstituten, ziekenhuizen, vaccinproducenten, inspectie- en quarantainebureaus, agentschappen voor de preventie en bestrijding van dier- en plantenziekten en centra voor ziektebestrijding op alle niveaus hebben dringend behoefte aan biosafetylaboratoria. Volgens onvolledige statistieken heeft de Verenigde Staten 12 laboratoria van het hoogste niveau P4, terwijl ons land er slechts twee heeft; er zijn meer dan 1.500 P3-laboratoria, terwijl ons land er ongeveer 80 heeft. Naast genetische manipulatie vereisen life sciences en bepaalde fokprojecten in de land- en bosbouw ook schone omgevingen.

Biologische risico's worden internationaal geclassificeerd volgens het National Institutes of Health (NIH)-systeem, variërend van P1 tot P4 (laagste tot hoogste). Faciliteiten die biologische materialen op P3- en P4-niveaus verwerken, moeten biosafety-maatregelen implementeren. Na 1972 verplaatste de VS enkele faciliteiten van onderzoek naar biologische wapens naar het National Cancer Institute (NCI) en richtte een speciaal tumorvirusonderzoeksprogramma op om kankeronderzoek te bevorderen, met biosafety-maatregelen als hoeksteen. Het Apollo-programma ontwikkelde biosafety-concepten 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, vooral die welke ernstige bedreigingen vormen voor mensen en vee. Onderzoek naar ernstige en ongebruikelijke pathogenen (waaronder vectorinsecten) moet worden uitgevoerd in biosafety cleanrooms (laboratoria) met de juiste veiligheidsvoorzieningen.

Biologische farmaceutica vertegenwoordigen een nieuwe klasse geneesmiddelen die worden vervaardigd met behulp van biologische processen. Deze biologisch actieve stoffen moeten onder steriele omstandigheden worden geproduceerd, en aangezien ze vaak niet na de productie kunnen worden gesteriliseerd, is volledige procesmicro-omgevingscontrole essentieel. Een aanzienlijk deel van deze producten vereist ook biosafety-maatregelen. Deze geneesmiddelen worden voornamelijk gebruikt om belangrijke ziekten te behandelen, zoals kanker, cardiovasculaire en cerebrovasculaire aandoeningen, aids en genetische aandoeningen, die moeilijk met conventionele methoden kunnen worden aangepakt. De wereldwijde markt voor biologische farmaceutica handhaaft een gemiddelde jaarlijkse groei van 12%. Meer dan 70% van de Amerikaanse biotechnologiebedrijven en meer dan 50% van de Europese bedrijven zijn betrokken bij het onderzoek en de ontwikkeling van medische biologische producten. Dus 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 vervuilingscontrole en luchtzuivering - de kernfuncties van luchtzuiveringstechnologie.