Schnelle mikrobiologische Testmethoden

Fortschritte in der Sterilitäts- und Qualitätssicherung

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  • MiniCapt Mobile
  • BioCapt SS
  • Echt-Zeit Laser-Induziertes-Fluoreszenzsystem (BioLaz)

Das letzte Jahrzehnt brachte eine beeindruckende Liste technologischer Fortschritte in der Arzneimittelsicherheit, wie z.B. bei der Sterilität und Qualität neuer Wirkstoffe, biologischer Produkte und medizinischer Geräte, welche neue Behandlungen, Qualitätsverbesserungen und die Verlängerung des Lebens für Millionen von Patienten ermöglichen. Dieser Artikel fasst einige dieser neuen Technologien zusammen und konzentriert sich beispielhaft auf einige von diesen Technologien und Produkten, die dazu beitragen, die Sterilitäts- und Qualitätssicherung bei der Herstellung von Arzneimitteln deutlich zu verbessern.

Es sind nun bereits mehr als zwölf Jahre vergangen seit die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) ihren ersten Fortschrittsbericht einer ihrer wichtigsten Initiativen zur Regelung der Arzneimittelqualität veröffentlichte.
Die Zwei-Jahres-Initiative “Pharmaceutical cGMPs (current Good Manufacturing Practices) for the 21st Century: A Risk-Based Approach” [1].

Am 21. August 2002 ins Leben gerufen und anwendbar auf Human- und veterinärmedizinische Medikamente verfolgte diese mehrere Ziele:

  • Die frühzeitige Einführung und Anwendung von neuen, fortschrittlichen Technologien durch die pharmazeutische Industrie zu fördern.
  • Erleichterung der Anwendung moderner Qualitäts-Management-Techniken einschließlich Umsetzung von Qualitätssystemansätzen, bei allen Aspekten der pharmazeutischen Produktion und Qualitätssicherung.
  • Die Umsetzung risikobasierter Ansätze zu fördern, die sowohl die Aufmerksamkeit der Industrie als auch die der Aufsichtsbehörden auf kritische Bereiche konzentrieren.
  • Sicherzustellen, dass die Prüfung und Inspektion von Regulierungsmaßnahmen auf dem aktuellen „Stand von Wissenschaft und Technik“ basieren.
  • Zur Verbesserung der Konsistenz und Koordination der FDA-Programme zur Sicherung der Arzneimittelqualität durch, zumindest teilweise, Integration von Qualitätssystemansätzen in die Prozesse und regulatorischen Vorgaben zu Überprüfungen und Inspektionstätigkeiten.

Durch die Positionierung frühzeitiger Einführung von neuen, fortschrittlichen Technologien durch die pharmazeutische Industrie an erster Stelle in der Liste der Ziele für diese Initiative (siehe oben), betonte die FDA die Notwendigkeit der Modernisierung der Industrie durch Entwicklung und Einbeziehung neuer Technologien in den Herstellungsprozess.

In den letzten Jahren haben wir etliche bemerkenswerte, fortschrittliche Technologien gesehen, die Sterilität und Qualität einer Vielzahl an neuen Medikaments und biologischen Produkten zu sichern. Diese neuen Produkte wiederum bringen neue Behandlungsmethoden, tragen zur Verbesserung der Lebensqualität und zur Verlängerung des Lebens von Millionen von Patienten bei. Dieser Artikel fasst einige dieser neuen Technologien zusammen und konzentriert sich auf einige Beispiele mit mehr Details.

Behördliche Richtlinien fördern die ­Einführung neuer Technologien zur ­Modernisierung der pharmazeutischen Industrie
Zahlreiche neue und aktualisierte Programme und normative Dokumente folgten in den Jahren nach der Veröffentlichung der oben genannten Initiative im Jahr 2002. Erwähnenswert sind der Abschlussbericht der FDA zur pharmazeutischen cGMP für das 21. Jahrhundert (2004), die FDA-Industrierichtlinien für Sterilproduktion gemäß aseptischer Current Good Manufacturing Practice [2] und die Leitlinien der Europäische Kommission zur Herstellung von sterilen Produkten [3].
Bemerkenswert ist, dass die FDA-Richtlinie [1, aktualisiert 2015] empfiehlt „Qualität in die Produkte einzubauen“ (Quality by Design), durch wissenschaftlich fundiertes Design von Gebäuden, Ausrüstung, Prozessen, sowie aller Systeme in der sterilen Arzneimittelherstellung. Die Richtlinien betonen wiederholt die Bedeutung der Annahme und des Einsatzes neuer technologischer Fortschritte durch die pharmazeutische Industrie. Sie unterstreichen die Vorteile, welche Automatisierungs- und Isolator-/Sicherheitskonzepte für den Schutz exponierter, steriler Arzneimittel bei der aseptischen Herstellung bieten und ermutigen zur Verwendung moderner mi­krobiologischer Testmethoden, die genauer und präziser sind als althergebrachte Methoden. Sie befürworten auch einen risikobasierten Ansatz im Qualitätssystem zur Prävention von Kontaminationen und beschreiben die Rolle von Personal, Design, Umweltkontrollen und Prozessvalidierungen per Media Fill in der aseptischen Produktion.
Ebenso erschienen nach und nach weitere Publikationen, die die Annahme der Standard cGMPs und neuer fortschrittlicher Technologien unterstützen. Vor allem die relevanten Kapitel der US-amerikanischen und der europäischen Arzneibücher zur Validierung und Implementierung von alternativen und schnellen mikrobiologischen Methoden [4-5], Empfehlungen zu neuen Praktiken in der mikrobiologischen Kontrolle aseptisch hergestellter Produkte [7] und der Fachbericht 13 der Parenteral Drug Association [6] spielen eine wichtige Rolle bei der Förderung insbesondere der Annahme der schnellen mikrobiologischen Methoden in zahlreichen Tests der Qualitätskontrolle von Arzneimitteln.
Letztlich, erst im Dezember 2015, veröffentlichte die FDA einen Leitlinienentwurf zur „Weiterentwicklung der Anwendung neuer Technologien zur Modernisierung der pharmazeutischen Herstellung“ [8]. Diese Anleitung diskutiert ein neues FDA-Programm, mit dem Pharmaunternehmen vorab Fragen und Vorschläge zur Verwendung innovativer Technologien an eine Gruppe innerhalb des Centers for Drug Evaluation and Research (CDER), das Emerging Technologies Team (ETT), einreichen können. Das ETT arbeitet mit Pharmaunternehmen an der Bewertung der Vorschläge und dient als primäre Anlaufstelle innerhalb der FDA für Unternehmen die an der Umsetzung neuer Fertigungstechnologien interessiert sind. Um an diesem neuen FDA-Programm teilzunehmen, müssen die Antragsteller einen schriftlichen Antrag für ein Type C-Meeting an CDER-ETT@fda.hhs.gov senden. Anfragen können eine Erklärung eines neuen Tests, Prozesses oder vorgeschlagenen Technologie enthalten.
Die letztgenannte FDA-Initiative bietet Pharmaunternehmen, in eher ungewöhnlicher und direkter Weise, die Unterstützung und Beteiligung eines spezialisierten CDER Teams bei der Bewertung und dem Einsatz neuer Technologien entlang des gesamten Herstellungsprozesses. Diese und die bisherigen Referenzen zeigen nachdrücklich, dass die Zeit reif ist für die Einbeziehung neuartiger Ansätze und Technologien.

Technologische Fortschritte in der ­Herstellung von Arzneimitteln und der Sterilitäts­sicherung
Wie bereits erwähnt, hat die letzte Dekade eine unglaubliche Zunahme der Zahl verfügbarer, neuer oder verbesserter Technologien zur Sterilitätssicherung gebracht. Einige dieser Fortschritte sind unten aufgeführt.

Sterilisation und Desinfektion
Ein erhöhter regulatorischer Fokus bei den Sterilisationspraktiken fordert Pharma- und Medizintechnikhersteller, ihre Sterilisationsmethoden erneut zu überprüfen, nicht nur um regulatorisch konform zu bleiben, sondern auch um einen wirksamen und sicheren Herstellungsprozess zu garantieren. Sterilisation und Desinfektion sind kritische Prozesse für die Herstellung von Arzneimitteln und berühren viele Aspekte der Fertigung, wie Materialien, Verpackungen, Prozessanlagen, Isolatoren, medizinische Geräte und Reinräume [9]. Dampf- und Trockensterilisation werden für Prozessanlagen und sterile Arzneimittel eingesetzt, aber diese Prozesse können potenziell temperatur- oder feuchtigkeitsempfindliche Materialien schädigen. Das Aufkommen neuartiger Sterilisationstechnologien wie VHP (dampfförmiges Wasserstoffperoxid), Gamma-, Röntgen- und Elektronenbestrahlung sowie Ethylenoxid-Sterilisation bieten die Möglichkeit zu Innovationen bei Sicherheit und Wirksamkeit von Pharma- oder Medizintechnikprodukten.
Andere Technologien mit Vorteilen für bestimmte Anwendungen sind gerade in der Entwicklung, wie z. B. (1) Stickstoffdioxid (NO2) Generatoren für Isolator-Dekontamination und Reinraum-Anwendungen, (2) Chlordioxid (ClO2) das zur Dekontamination in einer Vielzahl von Situation in der Arzneimittelherstellung, von Isolatoren oder Prozessanlagen bis hin zu Reinräumen und ganzen Einrichtungen verwendet werden kann und (3) Kohlendioxid (CO2), das für Präzisionsreinigung und Desinfektion für medizinische Instrumente und Geräte und die Reinigung von Silikonkautschuk und Polymeren vor dem Verkleben, Beschichten oder dem Zusammenbau für den Einsatz in kontrollierten Umgebungen, z. B. Reinräume, biomedizinische Geräte oder Luft-und Raumfahrt, verwendet wird.
Ein entscheidender Vorteil von CO2 bei der Sterilisation ist, dass es eine Oberfläche sowohl reinigen als auch desinfizieren kann, während andere Prozesse Rückstände hinterlassen, die auch biologische Endotoxine [9] einschließen können. Darüber hinaus sind Mitarbeiter der Sterilitäts- und Qualitätssicherung (Ingenieure und Mikrobiologen) immer motiviert, ihre Methoden durch Zyklus-Optimierung und zuverlässige Risiko-Management-Programme zu verbessern.

Automation und Robotik
Automation wird ein zunehmend wichtiger Teil der pharmazeutischen Produktion. Die vielen Vorteile der Automatisierung sind Effizienz, Schutz der Arbeitnehmer vor gefährlichen Umgebungen/Stoffen od er Durchführung immer gleicher, sich wiederholender Aufgaben. Letzteres reduziert überzogenen Trainingsaufwand, beugt menschlichen Fehlern vor und erhöht Durchsatz und Reproduzierbarkeit. Darüber hinaus profitieren Inspektionen und Verpackungsprozesse und, ganz wichtig in Reinräumen, vermindert oder eliminiert Automation das Potential für Verunreinigung durch menschliche Aktivitäten [10].
Ein Roboter-System ist eine Art der Automatisierung, die mehrere Bewegungsachsen besitzt und programmiert werden kann eine bestimmte Aufgabe durchzuführen.Gemäß dieser Definition und verschiedener Entwicklungen gibt es derzeit Roboter, die spezialisiert sind auf Füllung, Prüfung, Verpackung und Produktion von personalisierten Immuntherapien. Darüber hinaus eignet sich die Robotertechnologie für Reinraum-Prozesse, wie z.B. die aseptische Abfüllung, weil Roboter das menschliche Kontaminationsrisiko eliminieren. Auf der Ebene des Mikrobiologie-Labors wurde eine Robotik-Plattform erfolgreich entwickelt und eingesetzt zur automatischen Verarbeitung der Inkubation von Agar-Platten, der Früherkennung und Zählung der Kolonie-bildenden Einheiten [11].

Einweg-Technologien
Vor- und nachgelagerte Fertigungsprozesse, Herstellung von Pufferlösungen und Zellkultur-Medien, können von Einweg-Systemen profitieren, in dem diese den Zeitaufwand für die Reinigung und Reinigungsvalidierung reduzieren. Sie ermöglichen auch, einen schnelleren Wechsel von einem Produkt zum anderen oder von einem Batch zum nächsten. Darüber hinaus minimieren Einweg-Systeme Wartezeiten und ermöglichen eine kontinuierliche Fertigung. Zu guter Letzt hat der Einsatz von Einweg-Systemen gezeigt, dass sie allgemeine Betriebskosten reduzieren durch die Eliminierung der Reinigung/Desinfektion am Einsatzort (cleaning in place/CIP; sterilisation in place/SIP) und Kostenreduzierung analytischer Qualitätskon­trollen sowie Verbesserung der Nutzungsdauer von Anlagen.
Die Prozesse, die vom Einsatz von Single-Use Technologien am meisten profitieren sind diejenigen rund um Reinigung und Kontamination durch Verringerung des Wasserverbrauchs, der Möglichkeit zur Produktion unterschiedlicher Produkte in der gleichen Anlage und kleinen kommerziellen Produktionen mit einer geringen Anzahl von Chargen pro Jahr [12]. Vor kurzem wurde ein Impaktor in Kombination mit einer integrierten sterilen Nährbodenplatte in den Handel gebracht. Dieses Produkt (BioCapt SU, [13]) wird im nächsten Abschnitt beschrieben.

Einweg-Impaktoren im ISO 5 ­Umgebungsmonitoring
Das Umgebungs- oder Environmental-Monitoring (EM), insbesondere in der aseptischen pharmazeutischen Produktion, umfasst sowohl physikalische als auch mikrobiologische Testmethoden. Im Folgenden (Tabelle 1) sind die am häufigsten verwendeten Geräte und Instrumente gelistet um mikro­biologische Luftkeimsammlung durchzuführen.
Einer der am gebräuchlichsten Instrumente für aktive Luftkeimsammlung ist der einstufige Sieb Impaktor. Hierbei wird die Luft durch eine perforierte Platte auf eine Agar-Oberfläche geleitet, auf der jede mögliche mikrobielle Verunreinigung in der Luft sich ablagert und anschließend durch Inkubation vermehrt, gezählt (als KBE) und identifiziert werden kann (für eine vollständige Beschreibung dieser Instrumente siehe Referenz 13).

Einstufige Sieb-Impaktoren
(Luft wird durch eine perforierte Platte auf das Medium geleitet): Die Probe der Luft wird mit Hilfe einer Vakuumpumpe durch Schlitze oder Löcher im Probenahmekopf gezogen. Mitgeführte Mikroorganismen treffen auf der Agar-Oberfläche auf und verbleiben dort. Der Luftstrom beträgt 25, 50 oder 100 Liter pro Minute (l/min). Die Abluft ist idealerweise HEPA gefiltert um einen Einsatz der Geräte auch in Reinraumklassen A und B zu ermöglichen. Mobile und ortsfeste Geräte, Zubehör zur Messung von Druckgasen und in Isolatoren sowie Anschlüsse für den Ferneinsatz mit Edelstahl oder Einweg-Sammelköpfen sind kommerziell erhältlich.
Sterilisierbarer (Edelstahl)-Sammelkopf: Das Gerät besteht aus einem Kopf mit 20 Schlitzen, einer Basis mit Haltevorrichtung für eine Nährbodenplatte und einem Anschluss für eine Vakuumpumpe. Diese Köpfe müssen vor dem Einsatz autoklaviert werden.
Sterile Einweg-Sammelköpfe (Polystyrol, integrierter Impaktionskopf mit Agar-Platte): Die integrierte Nährbodenplatte kann durch den Anwender nicht versehentlich berührt werden und verringert oder beseitigt so das Risiko einer Kontamination durch unsachgemäße Handhabung (falsch-positive Ergebnisse) und kostspielige Untersuchungen.

Der Einsatz des BioCapt Single-Use Luftkeimimpaktors bietet einige Vorteile. Mit seinem einzigartigen Impaktor-Design (radiale Schlitze) erfüllt das Produkt die Anforderungen der ISO 14698-1. Das Produkt wird einsatzfähig und sterilisiert durch Gammabestrahlung geliefert, d.  h. es entfallen sämtliche sonst üblichen Vorbereitungen und Handgriffe des Anwenders vor und während der Probenahme. Die Probenahme erfolgt mit minimalem Einfluss auf den Luftfluss mit 25 oder 50 l/min.

Schnelle mikrobiologische Methoden
Echt-Zeit Überwachung von luftgetragenen Partikeln und mikrobiellen Kontaminationen
Die Überwachung physikalischer (zellfreier) Partikel- und mikrobiologischer Kontaminationen wird zur Bewertung des Design und zur Steuerung einer cGMP-Produktionsumgebung eingesetzt. Das Partikelmonitoring spielt eine wichtige Rolle, da es routinemäßig verwendet wird, um die Aufrechterhaltung der Luftreinheit zu überprüfen. Es ist eine allgemeine Annahme, dass bei einer geringeren totalen Partikelzahl in einem Reinraum es unwahrscheinlicher ist, dass Mikroorganismen in der Luft vorhanden sein werden. Dies gilt jedoch nur, wenn Menschen die wichtigste Quelle für Partikel in der Luft sind. Jedoch ist es nicht möglich, eine klare Unterscheidung zwischen Hintergrund-Kontamination, weitgehend durch mechanische Vorgänge erzeugt, und der Partikelkontamination, die durch das Personal beigesteuert wird, zu treffen.
Deshalb ist es Routine für Reinraumonitoring-Programme eine totale Partikel Komponente und eine mikrobiologische Komponente zu erfassen. Es sei hier darauf hingewiesen, dass die mikrobiologische Kontrolle in einem Monitoring keine genauen Angaben zur Quantität und Qualität der Mikroorganismen in der Fertigung liefert. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass ein großer Teil an Mikroorganismen vorhandenen ist, die aber nicht in der Lage sind auf den eingesetzten Medien zu wachsen. Aus diesem Grund werden diese Mikroorganismen, bekannt als lebensfähig aber nicht kultivierbarer (VBNC – viable but not culturable) mit den traditionellen Methoden nicht erkannt. Darüber hinaus gibt es die mehr praktischen Umstände, dass traditionelle Methoden nicht überall und zu jeder Zeit eingesetzt werden können. Diese traditionellen Methoden liefern nur Daten aus einem begrenzten Beobachtungszeitfenster. Infolgedessen stellen diese mikrobiologischen Überwachungsprogramme keinen Weg dar die Sterilität einer bestimmten Charge zu garantieren. Jedoch helfen sie zu zeigen, dass der Herstellungsprozess sich unter kontinuierlicher Kontrolle befindet.

Echt-Zeit Laser-Induzierte-Fluoreszenzsysteme:
Diese Art von Gerät überwacht kontinuierlich lebensfähige (mikrobiologische) und nicht-lebensfähige Partikel in Echtzeit. Extrem em­pfindlich, liegt die Nachweisgrenze bei 1 Zelle, und das Gerät zählt die Gesamt-Partikelzahl und die Zahl mikrobiologischer Partikel.

Echt-Zeit Erfassung mikrobiologischer Partikel durch Einsatz von Echt-Zeit Laser-Induzierten-Fluoreszenzsystemen (LIF)
Die Verwendung von Trypton-Soja-Agar (TSA) Platten stellt eine gängige Praxis bei der mikrobiologischen Überwachung in der Pharmazeutik dar. Die Ergebnisse werden, nach ausreichend langer Inkubationszeit, durch visuelle Erfassung und Zählung der auf dem Medium gewachsenen Kolonien gewonnen. Diese Daten werden dann als Koloniebildende Einheiten (KBE) oder Colony Forming Units (CFU) pro Volumen oder Masse dokumentiert. Aufgrund der Länge der notwendigen Inkubationszeit ist die traditionelle TSA Platten-basierte Methode deutlich im Nachteil im Vergleich zur Erfassung physikalischer Partikel, die kontinuierlich ausgeführt werden kann und Ergebnisse in Echtzeit liefert. Darüber hinaus ist bekannt, dass eine große Anzahl von Mikro­organismen, die in natürlichen und menschen-gemachten Umgebungen (z. B. Fertigungsbereichen) vorkommen nicht unbedingt auf den im Arzneibuch empfohlenen Medien und den gewählten Inkubationsbedingungen wachsen.
Auf den richtigen Medien und unter den richtigen Bedingungen würden viele dieser Mikroorganismen aber wachsen können. Ein Messgerät zu haben, das in der Lage ist eine Vielzahl von mikrobiologischen Verunreinigungen (einschließlich beschädigter, gestresster, ruhender sowie VBNC-Zellen), die in der Regel nicht auf den in den Leitlinien beschriebenen Medien wachsen, aber als eine opportunistische Infektion unter besonderen Bedingungen bei einem klinischen Patienten wachsen könnten, wäre der Idealfall.
Die Entwicklung solcher Instrumente, die in der Lage sind eine mikrobiologische Überwachung kontinuierlich und in Echt-Zeit durchzuführen wurde durch die Anwendung der laserinduzierten Fluoreszenz (LIF) ermöglicht. LIF-Instrumente nutzen eine Lichtquelle hoher Intensität (z.B. 405 nm Laser) um Streulicht an Partikeln und zusätzlich die Fluoreszenz von Teilchen, die potentiell lebensfähige Zellen enthalten, zu messen. Der Echt-Zeit-Nachweis gelingt für Bakterien, Hefe und Schimmelpilze.
Die Probe wird durch die Optikkammer geleitet und von einer 405 nm-Laserquelle beleuchtet. Lichtstreuung tritt auf, wenn ein beliebiges Partikel den Laserstrahl im Inneren der Messzelle kreuzt. Nur Partikel mit fluoreszierenden Molekülen jedoch geben auch am zweiten Detektor ein Signal. Interferenz-Filter gewährleisten, dass nur die Fluoreszenz der relevanten Wellenlänge am zweiten Detektor erkannt wird und dass die rein physikalischen Partikel und deren Streulicht das Signal nicht stören.
Die Fluoreszenz geht von Molekülen wie NADH und Riboflavinen aus, die in allen Zellen zu finden sind. Dipicolinsäure (DPA), ein Molekül, das in Sporen enthalten ist, wird ebenfalls von dieser Technologie erkannt. In der Regel werden Partikel im Bereich von 0,5 µm bis 50 µm detektiert. Einige der Vorteile von LIF-Geräten sind:

  • Ergebnisse werden als Bio-/Fluoreszenz-Counts gezählt, nicht als KBE.

- Wenn jedoch ein Trend in der mikrobiologischen Luftkeimüber­wachung existiert, wird dieser wahrscheinlich schon sehr viel früher (in Echtzeit) im LIF-Monitor beobachtet werden
- Die Nachweisgrenze eines LIF Instruments liegt bei nur 1 Zelle pro Messvolumen von Luft oder Flüssigkeit
- Beide Methoden, KBE-basierte Agar-Platte und die Überwachung mit LIF-Geräten sollten parallel ausgeführt werden (mindestens während der Implementierung und Validierung)

  • Veränderungen der Umweltbedingungen sind viel offensichtlicher, da Daten kontinuierlich und in Echtzeit generiert werden

- Maßnahmen können sofort ergriffen werden
- LIF hilft, Risiken zu verringern und beschleunigt Untersuchungen sowie Trainingsmaßnahmen

Vorteile eines Echt-Zeit Monitoring-Systems: Ein Ereignis, das nur 27 Sekunden dauerte, verursacht durch einen menschlichen Eingriff, konnte erkannt werden.
Einige besonders zu betonende Punkte bei der Verwendung von LIF Technologien und Echtzeit-Monitoring sind:

  • Die Pharmazeutische Industrie setzt mehr und mehr auf kontinuierliche Herstellung und Steuerung um ein umfassendes Verständnis für die aseptischen Herstellungsprozesse-und die Produktqualität zu gewährleisten.
  • Trendanalysen beim Umweltmonitoring bieten eine bessere Möglichkeit, Veränderungen zu erkennen, bevor sie sich auf das Produkt auswirken.
  • In Verbindung mit mikrobiologischen Schnellverfahren, kann wertvolle Prozessinformationen in Echtzeit oder in sehr kurzer Zeit gewonnen werden.

Schnelle mikrobiologische Methoden
Probenahme auf Oberflächen in ISO 5 ­Umgebung
Oberflächenproben von Anlagen, Einrichtungen und Personal sind wichtige Bestandteile des Programms zur mikrobiologischen Überwachung in kritischen Produktionsbereichen. Sowohl Kontaktplatten als auch Wischtester (Swabs) werden häufig für die Probenahme eingesetzt [7]. Der Einsatz von Swabs hat mehrere Vorteile gegenüber der Verwendung von Kontaktplatten, vor allem in einem ISO-5 / Klasse A Bereich. Da die Kontaktplatten Agar-Rückstände auf den getesteten Oberflächen hinterlassen und diese danach gereinigt werden müssen, wird eine Reinigungsvalidierung nötig, die in der Regel für Swabs bei Probenahme nicht benötigt wird. Darüber hinaus sind Wischtester besonders nützlich für die Probenahme an oftmals unregelmäßigen Oberflächen in Klasse A-Bereichen (z. B. in Füllmaschinen). Die Vorteile der Verwendung einer auf Wischtechnik basierenden Methode gegenüber dem Einsatz von Kontaktplatten werden offensichtlich bei der Durchführung einer Risikoanalyse des kritischen Punktes für den Herstellungsprozesses in einer Klasse A-Umgebung. Interessanterweise ist eine schnelle mikrobiologische Methode (RMM), die den Einsatz von Swabs mit der Erkennung einer mikrobiellen Kontamination durch Sauerstoff-Verbrauch kombiniert vor kurzem auf den Markt gebracht worden.

Probenahme von Mikroorganismen auf Oberflächen und Schnelltests
SurCapt ist ein mikrobiologischer Schnelltest für Oberflächen in Reinräumen, basierend auf Sauerstoff induzierter Phosphoreszenz-Unterdrückung. Weitere mögliche Anwendungen dieser Technologie beinhalten Tests der mikrobiellen Keimbelastung (Bioburden) in Rohstoffen, Hilfsstoffen, Arzneimitteln, Pharmawasser und Umweltmonitoring in der pharmazeutischen Industrie. Das System erkennt mikrobiologische Verunreinigungen basierend auf Messungen des durch mikrobiologischem Wachstum verursachten Sauerstoffverbrauchs während der Zeit der Inkubation in flüssigen Nährmedien wie z. B. TSB. Die Technologie funktioniert wie folgt:

  • Bakterien in einem SurCapt-Röhrchen inkubiert und verbrauchen den im Nährmedium gelösten Sauerstoff.
  • Ein Polymer-Sensor auf der Innenseite der Probenflasche reagiert auf den Sauerstoffverbrauch.
  • Die Menge des bakteriellen O2-Verbrauchs entspricht der mikrobiologischen Belastung der Probe. Je größer die anfängliche Menge, desto schneller das Resultat. Eine Erhöhung der O2-Konzentration, verursacht eine reversible Abnahme des Phosphoreszenzsignals. Umgekehrt, wenn durch die mikrobiologische Belastung Sauerstoff verbraucht wird, erzeugt der Sensor erzeugt ein stärkeres Phosphoreszenzsignal.

Die grafische Darstellung des Phosphoreszenz­signals gegen die Zeit stellt eine typische Wachstumskurve dar.
Validierungsstudien zeigen, dass diese schnelle Technologie zur Erfassung mikrobiologischer Kontaminationen zuverlässig und sensibel, sowie mit den Standard-Tests vergleichbar ist.

Einige Vorteile dieser schnellen Methode sind unten aufgeführt.

  • Das SurCapt Kit und das GreenLight System stellen zusammen einen zuverlässigen und sensitiven mikrobiologischen Schnellnachweis für Oberflächentest dar.
  • Das SurCapt-Kit besteht aus geflockten Swabs mit hoher Rückgewinnungsrate, einem Sauerstoff-Sensor und den traditionellen TSB Flüssigmedien für Einweg-Fertigtests.
  • Die geflockten Swabs garantieren eine hohe Rückgewinnung und optimale Abgabe von mikrobiologischen Oberflächenverunreinigungen an das Medium.
  • Objektive Detektionsgrenze liegt bei 1 KBE (cfu).
  • Das automatische Auslesen mit dem Greenlight System eliminiert menschliche Fehler beim Ablesen der Ergebnisse. Es kann nacheinander bis zu sechs Karussells mit jeweils 24 Proben auslesen.
  • Verbesserte Rückverfolgbarkeit von Proben und Karussells mit dem integrierten Barcode-Leser des GreenLight-Gerätes.
  • Die Methode ist nicht destruktiv, damit sind Identifizierungen der Kontaminanten möglich.
  • Die Zeit bis zum Erreichen eines voreingestellten Schwellensignals ist wesentlich kürzer als bei anderen Methoden, so dass Präsenz-/Abwesenheits- bzw. ja/nein Ergebnisse in der Regel innerhalb von 24 Stunden für Proben aus einem Klasse A / ISO 5 Bereich vorliegen.

Fazit
Die pharmazeutische Industrie wurde durch ständig erhöhte globale regulatorische Anforderungen, besonders in den letzten 10 Jahren, aufgefordert kontinuierlich ihre Standards zur Sterilitätssicherung zu verbessern. Zum Beispiel erwarten verschiedene Aufsichtsbehörden eine schnellere und vollständigere mikrobiologische Überwachung und Kontrolle.
Als Reaktion auf diese Anforderungen, haben Zulieferer eine Vielzahl von Ansätzen und Lösungen gefunden, diese Bedürfnisse in einer Weise, die sowohl regulatorischen Anforderungen genügt als auch den Pharmaproduzenten hilft Zeit und letztlich Geld bei der Kontaminationskontrolle zu sparen, zu erfüllen. Die besten Lösungen für die pharmazeutische Kontaminationskontrolle erfüllen mindestens eines der folgenden Kriterien: Sterilitätssicherung, Automatisierung und einmaliger Gebrauch (Einweg-Produkte).

Literatur
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Food and Drug Administration (FDA) (2004) “Guidance for Industry - Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing - Current Good Manufacturing Practice”, Maryland (MD 20993), USA.
European Commission (2008) “Manufacture of Sterile Medicinal Products” In EudraLex - The Rules Governing Medicinal Products in the European Union (EU), Volume 4 EU Guidelines to Good Manufacturing Practice - Medicinal Products for Human and Veterinary Use - Annex 1: Manufacture of Sterile Medicinal Products, Brussels, Belgium.
USP. (2015). <1223> “Validation of Alternative Microbiological Methods”. United States Pharmacopeia Convention. USP 38/NF33:1439. Rockville, MD 20852-1790, USA
Ph. Eur. (2006). Chapter 5.1.6 “Alternative Methods for Control of Microbiological Quality, European Pharmacopeia, European Directorate for the Quality of Medicines & HealthCare”. 5.5:4131. EDQM - Council of Europe,, Strasbourg, France
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United States Pharmacopoeia (USP) (2013) “Microbiological Control and Monitoring of Aseptic Processing Environments” In: USP Vol 36, Chapter 1116, Rockville, Maryland, USA Rockville, MD 20852-1790, USA
FDA (2015) Draft Guidance, “Advancement of Emerging Technology Applications to Modernize the Pharmaceutical Manufacturing Base” Silver Spring, Maryland, USA
Markarian, J. (2013)  “Emerging Sterilization and Disinfection Technologies Offer Alternative Solutions”, PharmTech.com, 16/Oct/2013 issue
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Haigney, S. (2016) "Integrating Single-Use Systems in Pharma Manufacturing," Pharmaceutical Technology 40 (6).
Particle Measuring Systems website
(www.pmeasuring.com ).

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