Luftkeimsammlung ist ein wichtiger Bestandteil des Umgebungs-Moni­torings in der pharmazeutischen ­Industrie, da die Abwesenheit mikro­biologischer Kontaminationen ein kritisches Qualitätsattribut darstellt.

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Die Sicherheit und Wirksamkeit pharmazeutischer Produkte kann, direkt oder indirekt, durch Keime beeinträchtigt werden. Methoden zur Luftkeimsammlung sind schon seit etlichen Jahren etabliert und standardisiert. Allerdings ist seit langem bekannt, dass mikrobiologische Methoden nicht sensitiv genug sind. Einzelresultate geben nur eine Indikation über den Reinraumstatus und haben selten einen direkten Bezug zwischen der ermittelten Keimzahl und dem Kontaminationsrisiko.

Regulatorischer Hintergrund

Sammelfrequenz
ISO Normen werden in der pharmazeutischen Industrie immer wichtiger als regulatorische Standards. Im EU GMP Annex 1 werden ISO / EN Normen sogar referenziert. In der ISO 14698 wird darauf hingewiesen, dass bei der Auswahl eines Systems für eine bestimmte Anwendung Faktoren wie die erwartete Konzentration lebender Partikel, sowie die Möglichkeit auch niedrige Level von Bio-Kontaminationen, sowie die Zeit und Dauer der Probenahme berücksichtigt werden sollen.
Der Annex 1 spricht von häufiger Monitoring-Frequenz und in den US Regularien, wie dem „FDA Aseptic Filling guide“ findet man Hinweise darauf, dass ein angemessenes Probevolumen, um auch niedrige Kontaminationen zu detektieren, gewählt werden soll. Partikel Monitoring wird in diesem Zusammenhang schon seit einigen Jahren kontinuierlich durchgeführt, wobei man immer wieder darauf hinweisen muss, dass mit Partikeln die Gesamtheit inerter, wie auch biologischer Partikel gemeint ist.
Aus den oben genannten Gründen sollte man schlussfolgern, dass in kritischen Umgebungen (ISO 5) ein kontinuierliches Monitoring mit ausreichender statistischer Signifikanz durchgeführt werden sollte.

Sammelrisiko
Pharmazeutische Hersteller unterliegen einem großen Dilemma: Einerseits soll die Probenahme möglichst nah an kritischen Kontrollpunkten erfolgen, andererseits aber nicht über Sekundärkontaminationen den Prozeß oder die Sicherheit des Produkts beeinflussen.
Sedimentationsplatten
Luftkeimsammlung bei Sedimentation war seit jeher die einzige Möglichkeit einen Prozess über eine längere Zeit zu überwachen. Die Methode bietet keine Möglichkeit sie zu validieren, vor allen Dingen unter so unterschiedlichen Bedingungen, wie laminaren oder turbulenten Luftströmungen, sowie unterschiedlichen Partikelgrößen welche im Luftstrom verbleiben oder sich ablagern.
Der Wert dieser Messungen steht immer zur Disposition, wenn man weiß, dass die meisten positiven Resultate in Reinräumen auf Operator-Fehlern beruhen.

Echtzeitmethoden
Schnelltestmethoden werden bereits seit mehr als 20 Jahren von den Behörden in der Einführung protegiert und bekamen durch Initiativen der FDA wie PAT Anfang der 2000er Jahre einen Schub.
Die Adoptionsrate alternativer Methoden bleibt langsam, vor allen Dingen durch zögerliches Verhalten in der Industrie, Unsicherheiten und langen Validierungsprozessen. Andere Faktoren sind die Schwierigkeiten eine Rendite in den Projekten zu finden. Allerdings sind die größten Vorteile typischerweise in der Reduzierung der Kosten für schlechte Qualität zu finden. Tiefere Einblicke in die Gesamtkostenstruktur sind nötig, um den gesamten Einfluß von kritischen Verbesserungen zu verstehen.
Die Echtzeitluftkeimsammlung bietet hier ein hervorragendes Feld, da Messungen in Echtzeit sofort das Risiko von Keimen auf den Prozess darstellen und sofortige Reaktionen ermöglichen.

Probenahme

ISO 8 / Klasse D
ISO 8 Reinräume sind typischerweise die erste Schutzbarriere für das kritische Herz der aspetischen Abfüllung. Allerdings gibt es unterschiedlichste Keimbelastungen an den Sammelstellen, aus diesem Grund sind Handgeräte mit einem guten Probenmanagement über die Firmware gefragt. Bereits in diesen Bereichen sollte darauf geachtet werden die Kontrollpunkte nicht durch die Probenahme zu verunreinigen.

ISO 7 / Klasse C
ISO 7 Reinräume sind die letzten Bereiche, in denen Mikroorganismen toleriert werden. Der Raum sollte bereits in der Klassifizierung effizient gemappt werden. Dies geht vor allen Dingen sehr gut mit Echtzeitmesssystemen (wie z. B. über Laser-induzierte Fluoreszenz), welche vor allen Dingen während des Betriebes und beim Ankleideprozeß für die kritischen Bereiche wertvolle Daten liefern können. Während des Monitorings dieser Räume können verlängerte Messzeiten, über niedrigere Fließraten (50 LPM biete sich an) sehr hilfreich dabei sein einen vernünftigen zeitlichen Abriß über den Kontaminationsverlauf zu erhalten.

ISO 5 / Klasse B
Bereits in der Reinraumklasse B sind Mikroorganismen nicht mehr erwünscht, obwohl gerade noch in niedrigen Levels akzeptiert. Das Risiko Kontaminationen in die kritischen Bereiche mit einzuschleppen ist enorm hoch, so dass hohe Monitoring-Frequenzen und Volumina bevorzugt sind, um eine Kontrolle über den Bereich zu ermöglichen. In diesen Bereichen sollte eine Kontamination der Kontrollpunkte absolut vermieden werden. Unkontrolliert ausgeblasene, nicht filtrierte Abluft von Geräten stellt hier ein großes Problem dar.
Sind Sammelpunkte als sehr kritisch eingestuft, sollte man auch in diesem Fall bereits über Echtzeitmessungen nachdenken.

ISO 4.8 / Klasse A
Wie oben im regulatorischen Teil angesprochen, wird in den kritischen Bereichen eine häufige bis kontinuierliche Probenahme, sehr nah an den kritischen Kontrollpunkten ohne das Risiko von Sekundärkontamination für den Herstellungsprozess erwartet.
Deshalb sollten in keinem Fall Handgeräte eingesetzt werden, sondern immer ferngesteuerte Lösungen mit sanitisierbaren Sammelköpfen. Im Idealfall kann hier die Nutzung von Einwegsystemen das Risiko sehr stark reduzieren. Traditionelle Luftkeimsammlung bietet hier leider den Nachteil nur Schnappschüsse des Herstellungsprozesses zu erhalten und nur wenig relevante Monitoring-Daten, welche mit den bekannten Schwierigkeiten der traditionellen Mikrobiologie, wie Sensitivität und Kultivierbarkeit der Organismen behaftet sind.
Das BioCapt Single Use Konzept mit einer validierten Sammeldauer bietet hier enorme Vorteile, indem man quasi einen gesamten Prozess mikrobiologisch darstellen kann. In Kombination mit einer Echtzeitmessung, wie dem BioLaz , kann der Hersteller nun den gesamten Prozeß unter Kontrolle bringen. Dies entspricht natürlich den modernen Anforderungen an das Monitoring und an Herstellungskontrolle wie von den Behörden erwartet.

Kostenersparnisse
Pharmazeutische Hersteller legen einen enormen Fokus auf die Verbesserung der Sicherheit und Effizienz ihrer Herstellungsmethoden. Allerdings werden diese modernen Verfahren heutzutage mit Methoden aus der „Steinzeit“ kontrolliert. Häufig ist die Antriebsfeder hier die Tatsache, dass traditionelle Methoden aufgrund ihrer Limitierungen nur wenige mikrobiologische Ereignisse messen und dem Hersteller damit einen perfekten Prozess vorspielen. Es ist lange bekannt, dass mit moderneren Methoden, wie kontinuierliche oder Echtzeit-Messung eine sorgfältigere Überwachung möglich ist. Vielfach fällt es allerdings schwer, Investitionen allein durch Einsparungen in der Messtechnik zu begründen. Es ist unbedingt erforderlich bei diesen Betrachtungen einen ganzheitlichen Ansatz zu verfolgen, sowie die Gesamtkosten minderer Qualität zu berücksichtigen, die auch durch moderne Luftkeimsammelmethoden stark gesenkt werden können. Vor allen Dingen Kosten für Nachforschungen, Dokumentation und Produktquarantäne sind von diesen Ansätzen betroffen. Keinesfalls ist es nach heutigem Stand der Technik erlaubt zu sagen „Ich finde nichts, also ist mein Prozess unter Kontrolle“.

Fazit
Bei der Wahl der Luftkeimsammlung sind viele Aspekte wichtig. Veraltete Ansätze, die eine gemeinsame Lösung für alle Anwendung nutzen, sind in diesem Fall nicht zielführend. Zur Risiko-und Kostenminimierung müssen pharmazeutische Hersteller sich mit den folgenden Theme befassen:

• Kontinuierliche vs Infrequente Probenahme
• Echtzeit vs Traditionell
• Ferngesteuerte Sammlung vs Einsatz von Handgeräten
• Klassifizierung oder Überwachung / Monitoring