In der chemischen und wirkstoffherstellenden Industrie werden die eingesetzten Stoffe immer aktiver und damit auch gefährlicher. Bei vielen dieser Stoffe sind Grenzwerte von OEB 5 (Occupational Exposure Band) einzuhalten, um das Personal effektiv vor Folgeschäden zu schützen. Das bedeutet, dass eine Umgebungskontamination von maximal <1 µg/m3 nicht zu überschreiten ist. Zur Verdeutlichung: Um dieses Level einzuhalten, darf sich zum Beispiel im gesamten Gebäudekomplex des Empire State Buildings maximal die Stoffmenge von 0,04 Teelöffeln befinden. Das untermauert, wie gering diese Grenzwerte sind. Als hochaktive oder hochgefährliche Substanzen werden Zytostatika, kanzerogene, mutagene, teratogene Stoffe sowie Hormone und Antibiotika bezeichnet. All diese Stoffe fordern einen aktiven Bedienerschutz sowie ein hohes Maß an Reinigung. Somit bleibt oft nur die Möglichkeit, die Stoffe mit einem Isolator zu handeln.
Starre Containment-Systeme oder Mehrwegsysteme für den Personen- oder Produktschutz werden in der heutigen Zeit jedoch immer unattraktiver für Hersteller von gefährlichen Substanzen. Die Gründe hierfür sind zum einen der hohe Preis und die intensive Wartung, um Verschleiß vorzubeugen, zum anderen aber auch die mangelnde Flexibilität bei der Produktion. Es gilt, Alternativen zu finden, die auf der einen Seite die nötigen Containment- und Hygieneansprüche einhalten und auf der anderen Seite die nötige Flexibilität in der Produktion eines modernen Herstellungsbetriebs bieten.
Bislang glänzt es noch in den Wirkstoff- und Pharmabetrieben. Zur Herstellung und Verarbeitung wurden bisher starre geschlossene Edelstahlsysteme eingesetzt, meist Isolatoren. Diese bieten zwar eine sichere Handhabung im Umgang mit gefährlichen Stoffen, jedoch nur, wenn die nötigen Wartungsintervalle eingehalten wurden. Des Weiteren sind diese Systeme auf ein Produkt beschränkt. Eine Mehrfachproduktion ist nur unter gewissen Umständen möglich, da es unumgänglich ist, eine Kreuzkontamination zu vermeiden. Auch kann auf die steigende Flexibilisierung der Produktion kaum reagiert werden.
Auf dem Weg zu Disposable Facilities
Immer mehr sogenannte Single Use Systems oder Einwegsysteme dringen daher in diesen Bereich vor. Edelstahlisolatoren werden durch Einwegfolie ersetzt. Beutel ersetzen Fässer oder sogar Container. Die Biotechindustrie macht es vor. Noch vor zehn Jahren wurden fast ausschließlich Edelstahlapparate in der pharmazeutischen Biotechnologie eingesetzt. Die heutige Realität sieht anders aus, es werden überwiegend flexible Foliensysteme eingesetzt. Gründe für diesen Trend sind die enorme Kosteneinsparung und Flexibilität in der Produktion. Mit Single-Use-Technologien konnten Herstellungskosten auf 30 bis 40 Prozent reduziert werden. In den USA arbeiten Unternehmen sogar schon an Disposable Facilities – vollständige Einweg-Herstellprozesse –, um Herstell- und Reinigungskosten zu senken. Weitere Vorteile: Es gibt keine Produktrückstände und Kreuzkontaminationen sind nicht mehr möglich.
Heutige Einwegtechnologien
Die nötige Flexibilität in der Produktion bietet der Ansatz mit Folienisolatoren, da sie nach Gebrauch ausgetauscht werden. Kostspielige Reinigungsvalidierungen gehören bei vielen Systemen somit der Vergangenheit an. Die Sicherheit ist durch die Foliensysteme stets gewährleistet.
Speziell im Bereich des Feststoff-Transfers zum Befüllen sowie zum Entleeren der Prozesse gibt es bereits Einwegtechnologien, die eingesetzt werden. Im Herstellprozess in einem Pharma- oder Wirkstoffbetrieb findet der erste Kontakt mit der Substanz bei der Warenannahme statt. Dort werden die Produkte bemustert und Proben zur Analyse und Kontrolle entnommen. Um diesen Arbeitsschritt auszuführen stehen zum Beispiel Einwegisolatoren zur Verfügung, die es auch in der Verwiegung zur Vorbereitung der Produktion gibt. In Forschung und Entwicklung (F&E) werden die Systeme ebenfalls bereits eingesetzt.
Einweg-System zum Bemustern
Zum Bemustern im Wareneingang nutzt man in der pharmazeutischen- oder Wirkstoffherstellung häufig Laminar-Flow-Einheiten (LF). Diese LF-Einheiten bieten während der Bemusterung einen Schutz des Produkts durch Hepa-gefilterte Luft. Diese LF-Einheiten schützen jedoch den Bediener nur bedingt. Durch das Arbeiten an offenen Gebinde kommt der Bediener auch mit dem Produkt in Kontakt. Gerade bei hochaktiven oder gefährlichen Substanzen muss dies vermieden werden. Ein Einweg-Probenahme-System (EPS) schließt diese Lücke.
Die zu bemusternden Gebinde werden über eine Folientechnologie an den im EPS integrierten Einwegisolator angeschlossen. Die Bemusterung findet innerhalb des Isolators statt. Der Bediener ist somit zu jeder Zeit vor dem Produkt geschützt. Durch die geschlossene Proben-Entnahme werden weder der Raum, noch andere Gebinde kontaminiert. Die Reinigung sowie Dekontamination des Raumes und Bedieners wird beschleunigt und reduziert. Der Einwegisolator wird nach der Bemusterung entsorgt. Eine aufwendige Reinigung wie etwa bei Edelstahlisolatoren entfällt.
Einweg-Isolator zur Einwaage
Nach der Bemusterung und Freigabe wird der Einsatzstoff vor der Produktion in die geforderte Menge portioniert. Dies geschieht in einem Wägebereich. Auch hier muss der Schutz stets gewährleistet werden. Die Gebinde werden ähnlich wie beim Probenahme-System über ein Foliensystem an den Isolator angedockt. Eine zusätzliche Hubvorrichtung für die Gebinde erleichtert die Entnahme des Produktes im Folienisolator.
Neu ist hier die aktiv-passiv Wägetechnik. Durch diese innovative Technologie können erstmals Produkte in einem Isolator gewogen werden, ohne dass sich die Wägeplattform im Isolator befindet. Die Firma Hecht Technologie hat eine Technik entwickelt, bei der die Wägeplattform außerhalb des Isolators befestigt und durch eine spezielle Durchführung im Isolator mit einer Schale verbunden ist. Genauigkeiten von +/-1 Gramm können hiermit erreicht werden. Eine spezielle Membrantechnologie an der Isolatordurchführung kompensiert mögliche Druckunterschiede im Isolator. Die Beeinflussung der Waage ist ausgeschlossen. Ein integrierter Einweg-Hepa-Filter unterstützt das System zusätzlich.
Folientechnologie in der Herstellung
Durch die Kooperation von Hosokawa Alpine und Hecht Technologie wurde der weltweite erste Herstellprozess als Einwegsystem entwickelt: das Mikronisieren eines Wirkstoffs durch eine Einweg-Luftstrahl-Mühle. Abgesichert wird dieser Prozess durch einen Einwegisolator. Eingesetzt wird diese Technologie zuerst in der Forschung und Entwicklung, bei der häufige Produktwechsel an der Tagesordnung stehen. Gerade in F&E sind in der frühen Produktentwicklung keine verlässlichen Toxitätsdaten vorhanden. Ein optimaler Mitarbeiterschutz muss trotz allem immer gewährleistet sein. Die in den Isolator integrierte Einweg-Luftstrahl-Mühle handelt all diese Anforderungen.
Einweg lohnt sich
Die Anforderungen an die Reinigung wachsen mit dem Einsatz von hochaktiven, hochreinen oder gefährlichen Stoffen. Einwegtechnologien bieten Sicherheit, da diese nur einmal verwendet werden und es dadurch zu keinen Rückständen oder Kreuzkontaminationen kommen kann. Kosten für teure Reinigungsmedien und deren Entsorgung entfallen. Die Reinigungsvalidierung kann entfallen, auch die Produktwechselzeiten werden reduziert, von der Reduzierung der Kosten ganz zu schweigen. Alles in allem eine lohnende Sache.
