Kemajuan pesat ilmu pengetahuan dan teknologi membuat sulit untuk memprediksi keadaan dunia pada akhir abad ini. Namun, berdasarkan beberapa tren utama yang sudah jelas, penilaian tertentu dapat dibuat. Tiga bidang teknologi utama—chip semikonduktor, farmasi, dan bioteknologi—beserta teknologi ruang bersih terkaitnya, menghadapi peluang dan tantangan.

Pada Konferensi Tahunan Asosiasi Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Tiongkok tahun 2001, Profesor Chen-Ning Yang menunjukkan tiga bidang yang akan menjadi kekuatan pendorong perkembangan teknologi—tiga arah strategis utama untuk 30 hingga 40 tahun ke depan:

• Penerapan chip yang luas di hampir semua hal, mulai dari bangunan dan rumah hingga mobil, tubuh manusia, pabrik, dan toko;

• Kemajuan pesat dalam bidang kedokteran dan farmasi;

• Rekayasa hayati.

Produksi chip, salah satu dari tiga arah strategis, membutuhkan lingkungan mikro yang disediakan oleh ruang bersih industri dalam teknologi kebersihan udara. Kedokteran, farmasi, dan rekayasa hayati membutuhkan ruang bersih biologis, dengan kedokteran dan farmasi terutama membutuhkan ruang bersih biologis umum, dan rekayasa hayati terutama membutuhkan ruang bersih biosafety. Terbukti betapa eratnya teknologi lingkungan mikro bangunan bersih terkait dengan tiga arah strategis ini, dan hari ini ia menghadapi tantangan baru dari mereka.

Kecepatan pengembangan chip sirkuit terpadu semikonduktor kemungkinan tidak tertandingi oleh teknologi lain, dengan kepadatan integrasi kira-kira berlipat ganda setiap tiga tahun. Karena kemajuan pesat kecerdasan buatan, terjadi kekurangan chip global, yang menyebabkan berkurangnya produksi mobil karena kurangnya chip otomotif. Saat ini, chip presisi 2nm sudah menjadi tujuan bagi produsen, dan produksi sirkuit terpadu chip membutuhkan kontrol yang lebih ketat terhadap ukuran partikel lingkungan. Tidak diragukan lagi, industri elektronik terus mendominasi persyaratan untuk ruang bersih.

Kedokteran dan farmasi sangat terkait dengan keselamatan dan kesehatan masyarakat. Penerapan pertama ruang bersih biologis dalam kedokteran adalah ruang operasi bersih yang dibangun di Amerika Serikat pada Januari 1966. Ruang operasi bersih menggantikan metode desinfeksi tradisional, seperti sinar ultraviolet, dengan teknologi kebersihan udara untuk memungkinkan kontrol polusi penuh proses. Di lingkungan seperti itu, tingkat infeksi dapat dikurangi lebih dari 90%, secara signifikan mengurangi atau menghilangkan kebutuhan akan antibiotik, yang dapat membahayakan pasien. Misalnya, dari tahun 1989 hingga 1990, Rumah Sakit Changzheng Shanghai melakukan 9.337 operasi Kelas I di ruang operasi bersih tanpa satu pun infeksi. Demikian pula, dari tahun 1995 hingga 1996, Rumah Sakit 301 Beijing melaporkan nol infeksi dalam 16.427 operasi Kelas I. Menurut artikel tahun 2012 di jurnal Tumor, insiden leukemia di Tiongkok adalah 5,17 per 100.000, dengan tingkat kematian 3,94 per 100.000. Akibatnya, pengobatan leukemia dan pengembangan ruang bersih biologis untuk pengobatan tersebut telah mendapatkan perhatian yang meningkat di Tiongkok.

Meskipun pemahaman tentang pembangunan ruang operasi bersih dan bangsal darah Kelas 100 awalnya berasal dari pengalaman internasional dan pengamatan staf medis yang bekerja di luar negeri, pengakuan bahwa seluruh bangunan rumah sakit memerlukan kebersihan udara sebagian besar berasal dari pengalaman domestik. Setelah tahun 2003, salah satu refleksi paling kritis adalah bahwa, dalam pembangunan rumah sakit, pembangun dan perancang sering kali hanya berfokus pada "bangunan" sambil mengabaikan "kualitas udara." Beberapa staf medis memprioritaskan penularan kontak daripada penularan aerosol infeksi pernapasan, meskipun yang terakhir lebih eksplosif, meluas, dan membutuhkan dosis infeksi yang lebih rendah, sehingga membuatnya lebih berbahaya. Misalnya:

• Menelan 100 juta bakteri tularemia diperlukan untuk infeksi, sementara menghirup hanya 10–50 dapat menyebabkan demam;

• Dosis infeksi median untuk adenovirus yang dihirup hanya setengah dari kultur jaringan;

• Untuk rickettsia demam Q, hanya satu partikel yang mengendap di saluran pernapasan dapat menyebabkan infeksi;

• Meskipun Pseudomonas aeruginosa pernah dianggap tidak mungkin menular melalui udara, deteksinya dalam debu di langit-langit bangsal luka bakar dan di udara telah menyoroti risiko penularan melalui udara;

• Karakteristik penularan aerosol virus SARS telah membuat orang benar-benar menyadari pentingnya teknologi kebersihan udara di bangunan rumah sakit.

Dapat dikatakan bahwa bangunan rumah sakit tanpa teknologi kebersihan udara sudah ketinggalan zaman. Oleh karena itu, perencanaan bangunan rumah sakit modern yang menggabungkan teknologi kebersihan udara harus mencakup:

• Sistem Ruang Operasi: Pembangunan ruang operasi bersih;

• Sistem Bangsal: Bangsal bersih untuk leukemia, luka bakar, asma, dan perawatan bayi prematur;

• Sistem Unit Perawatan: Unit perawatan intensif (ICU), unit transplantasi organ, dan unit perawatan kardiovaskular;

• Sistem Operasi Perawatan: Ruang terapi intervensi, ruang pengobatan leukemia, dan ruang otopsi untuk penyakit menular;

• Sistem Laboratorium: Laboratorium pengujian khusus, laboratorium medis klinis, laboratorium PCR, dan laboratorium ilmu hayati, dengan penekanan pada sistem biosafety;

• Sistem Ruang Instrumen: Ruangan untuk instrumen presisi;

• Sistem Ruang Isolasi: Ruang isolasi tekanan negatif untuk penyakit yang ditularkan melalui udara, ruang observasi, dan ruang operasi tekanan negatif;

• Sistem Apotek: Pusat persiapan obat khusus;

• Ruang Tambahan Bersih: Ruang pasokan steril dan penyimpanan barang sekali pakai;

• Ruang Tambahan Non-Bersih: Ruang pengolahan limbah yang terkontaminasi dan koridor bahan yang terkontaminasi, yang memerlukan pengendalian polusi untuk mencegah penularan eksternal;

• Area Semi-Bersih: Ruang tunggu, ruang perawatan, ruang pemeriksaan, dan ruang diagnostik menggunakan penyejuk udara rumah sakit standar.

Tantangan untuk teknologi kebersihan dalam produksi farmasi juga belum pernah terjadi sebelumnya, terutama setelah implementasi GMP. Saat ini, Tiongkok memberlakukan GMP (2010) (umumnya dikenal sebagai Human Drug GMP) dan Manajemen Kualitas Produksi Obat Hewan (2020). Ruang bersih sekarang menjadi persyaratan mendasar untuk pabrik farmasi.

Rekayasa genetika adalah bagian penting dari rekayasa hayati. Sejak keberhasilan transfer materi genetik dari kokus ke E. coli pada tahun 1973, teknologi genetik rekombinan telah berkembang pesat. Mengingat potensi besarnya, pertumbuhannya di abad baru tidak terbatas. Namun, sebagian besar rekayasa hayati melibatkan potensi risiko, khususnya bahaya biologis penyebaran mikroorganisme toksik yang berpotensi tidak diketahui. Insiden antraks di Amerika Serikat dan wabah SARS global adalah contoh dari bahaya biologis yang serius. Peristiwa ini Peringatan kepada semua orang: bahaya ini dapat memengaruhi semua orang. Untuk negara seperti kita dengan populasi yang besar dan perdagangan internasional, lingkungan mikro bangunan yang sesuai dengan biosafety sangat penting untuk pencegahan epidemi, penelitian tentang spesies dan produk tumbuhan dan hewan, dan pengendalian penyakit. Di bawah pengaruh epidemi virus korona baru, pembangunan ruang bersih (laboratorium) biosafety di negara saya mengalami momentum yang belum pernah terjadi sebelumnya. Lembaga penelitian, rumah sakit, produsen vaksin, lembaga inspeksi dan karantina, lembaga pencegahan dan pengendalian penyakit hewan dan tumbuhan, dan pusat pengendalian penyakit di semua tingkatan sangat membutuhkan laboratorium biosafety. Menurut statistik yang tidak lengkap, Amerika Serikat memiliki 12 laboratorium P4 tingkat tertinggi, sementara negara saya hanya memiliki dua; ada lebih dari 1.500 laboratorium P3, sementara negara saya memiliki sekitar 80. Selain rekayasa genetika, ilmu hayati dan proyek pemuliaan tertentu di bidang pertanian dan kehutanan juga membutuhkan lingkungan yang bersih.

Risiko biologis diklasifikasikan secara internasional sesuai dengan sistem National Institutes of Health (NIH), mulai dari P1 hingga P4 (terendah hingga tertinggi). Fasilitas yang menangani bahan biologis pada tingkat P3 dan P4 harus menerapkan tindakan biosafety. Setelah tahun 1972, AS memindahkan beberapa fasilitas dari penelitian senjata biologis ke National Cancer Institute (NCI) dan mendirikan program penelitian virus tumor khusus untuk memajukan penelitian kanker, dengan tindakan biosafety sebagai landasan. Program Apollo selanjutnya mengembangkan konsep biosafety dengan menguji astronot yang kembali dari luar angkasa untuk mikroorganisme yang tidak diketahui. Untuk menjaga kesehatan manusia dan mengembangkan vaksin, perlu bekerja dengan bakteri dan virus, terutama yang menimbulkan ancaman serius bagi manusia dan ternak. Penelitian tentang patogen yang parah dan tidak umum (termasuk serangga vektor) harus dilakukan di ruang bersih (laboratorium) biosafety dengan fasilitas keselamatan yang sesuai.

Farmasi biologis mewakili kelas obat baru yang diproduksi menggunakan proses biologis. Agen aktif biologis ini harus diproduksi di bawah kondisi steril, dan karena seringkali tidak dapat disterilkan pasca-produksi, kontrol lingkungan mikro penuh proses sangat penting. Sebagian besar produk ini juga memerlukan tindakan biosafety. Obat-obatan ini terutama digunakan untuk mengobati penyakit utama seperti kanker, penyakit kardiovaskular dan serebrovaskular, AIDS, dan kelainan genetik, yang sulit diatasi dengan metode konvensional. Pasar global untuk farmasi biologis mempertahankan tingkat pertumbuhan tahunan rata-rata sebesar 12%. Lebih dari 70% perusahaan bioteknologi AS dan lebih dari 50% perusahaan Eropa terlibat dalam penelitian dan pengembangan produk biologis medis. Dengan demikian, dalam beberapa hal, dampak langsung bioteknologi terhadap umat manusia di abad ke-21 mungkin melampaui chip, dan perkembangannya tidak terlepas dari pengendalian polusi dan kebersihan udara—fungsi inti dari teknologi kebersihan udara.