Folyamatos levegőfertőzöttség-ellenőrzés kritikus környezetekben

Kép 1: képlet

Táblázat 2

Kép 2: Egyenlet

Ábra 1: Aktív levegőszűrő légáram modellje

Ábra 2: Az aktív levegőszűrő geometriája

Táblázat 3

Gilberto Dalmaso, PhD.

Anna Campanella, PhD.

Paola Lazzeri

Összefoglaló

Több mint 10 éve a cGMP irányelvek hangsúlyozzák az elvárásokat a folyamatos mikrobiológiai folyamatlevegő-ellenőrzés tekintetében az A osztályú (ISO 5) és B osztályú (ISO 7) területeken, hivatkozva a sedimentációs tábla módszerére. Mivel azonban ez a módszer a részecskék gravitációs hatásra történő felületen való leülepedésén alapul, a sedimentációs táblákat nem validálható módszernek tekintik.

Bevezetés

A tisztaterek kontrollált területek, ahol a szennyeződés mértékének meg kell felelnie egy meghatározott tisztasági szintnek. A GMP által meghatározott tisztaterekben a mikrobiális szennyeződés kritikus paraméter, amelyet ellenőrizni kell. A steril termékek sterilizálásával biztosítható a sterilitás, ideértve a végső sterilizálást is. Ide tartozik többek között a steril gyógyszerek nagy része, amelyek azonban a hagyományos sterilizálási folyamatok során instabilak, ezért aseptikus feldolgozást igényelnek. A hatóságok elismerik, hogy az aseptikus gyártás nagyobb szennyezési kockázatot jelent a végső sterilizálási folyamathoz képest.

A kockázat csökkentése érdekében a felügyeleti hatóságok sürgősen javasolták a gyógyszergyártóknak, hogy olyan megoldást valósítsanak meg, amelyben a steril termékeket a személyzettől elválasztva kezelik. Ez vezetett a barrier-rendszerekhez, mint amilyenek ma már széles körben alkalmazottak sterilis gyártási környezetben.

Új technológiák segítségével a mikrobiális szennyezés mértéke a tisztatérben folyamatosan és megbízhatóan figyelemmel kísérhető. Azonban a jelenlegi GMP irányelvek a mikrobiális szennyeződések határértékeinek meghatározására továbbra is a 4 órás mintavételű sedimentációs tábla módszerére utalnak, és a hagyományos, növekedésalapú mikrobiológiai megoldások továbbra is a legelterjedtebbek a levegő felügyeletében. A gyógyszergyártók általában sedimentációs táblát alkalmaznak a mikrobiális szennyezés folyamatos mintavétele során, még akkor is, ha a „folyamatos” mintavétel egy köbméter levegő esetében gyakran nem tart tovább 40 percnél. Emellett a növekedési médiumok természetes korlátai miatt a mikrobiális felügyelet gyakran csak rövid ideig tartó lehetőséget ad.

Levegő részecskék eloszlása és a sedimentációs táblák hatékonysága

Az organikus és nem organikus légben szállított részecskék mérete, formája és sűrűsége változó. A légben szállított részecskék standard referenciája hiányában általános megközelítéseket, például a geometriai egyenértékátmérőt alkalmaznak az értékek meghatározására a részecske méretére, formájára és sűrűségére vonatkozóan.
Az egyenértékátmérő ebben az esetben egy gömb átmérőjének felel meg, amely ugyanazzal a geometriai tulajdonsággal rendelkezik, mint a vizsgált részecske, és ugyanazzal a sebességgel ülepedik a levegőben. Ezen becslés alapján határozzák meg a mikrobiális felügyeleti módszerek hatékonyságát, azaz a mikroorganizmusok visszakereshetőségét. Például néhány évvel ezelőtt a sedimentációs tábla hozamát a környezeti levegő statikus körülményeire szabott standardizált paraméterek alapján becsülték. Ezek a paraméterek azonban nem adnak kielégítő képet a kritikus gyógyszerészeti tisztatéri környezetekről, ahol dinamikus körülmények uralkodnak (pl. óránkénti több légcsere a besorolás szerint).

A levegő részecskék ülepedési sebességének kiszámítása

Egy gömb alakú, töltetlen részecske, amely nem hagy nyomot és állandó sebességgel ülepedik a következő képlet szerint (1): lásd 1. ábra.

Ebben Vc a szennyeződés sebességét jelenti (azaz a KbE ülepedési sebességét), r a részecske sugara, g a gravitációs gyorsulás, p a részecske sűrűsége, pa a levegő sűrűsége, és ɳ a levegő viszkozitása.

2015 és 2016 között Whyte és munkatársai számos cikket publikáltak, amelyek a levegőben szállított részecskék lerakódásával foglalkoztak a tisztaterekben [1-4]. A lerakódás fő mechanizmusai a gravitációs ülepedés, a turbulencia, az elektrosztatikus vonzás, valamint 0,5 µm alatti részecskék esetében a Brown-mozgás voltak. A kisebb részecskék nagyobb valószínűséggel szállítódnak ki a tisztatérből, és kevés idejük van lerakódni, míg a nagyobb részecskék továbbra is a gravitáció hatására ülepednek. A turbulencia növekedése hozzájárulhat ehhez. 5 és 30 µm közötti részecskeméret esetén, és ISO 5-ös osztályra alkalmazva, az ülepedési sebesség ötszörös növekedésével számoltak. 0,3 vagy 0,5 µm-es részecskék esetében kisebb hatást vártak a gravitációtól.

Megállapították, hogy a lerakódási sebesség növekszik a tisztatér tisztaságával. [4] Az eredményeket a 2. táblázat tartalmazza.

Aktív levegő mikroba gyűjtők hatékonysága

A ISO 14698:2003 melléklet B-ben egy módszert írnak le a levegő mikroba gyűjtők gyűjtési hatékonyságának meghatározására két szempontból: fizikai hatékonyság és biológiai hatékonyság.

- A fizikai hatékonyság azt mutatja, hogy a mintavétel során különböző részecskeméreteket mennyire képes elfogni.

- A biológiai hatékonyság a mikroorganizmot tartalmazó részecskék (MCP) visszakeresésének hatékonyságát jelenti.

A fizikai hatékonyság azonos a mikrobiális, mikroorganizmot tartalmazó és légtartó részecskék esetében. A biológiai hatékonyság alacsonyabbnak tekinthető, mivel függ a mikroorganizmusok túlélésétől, valamint a gyűjtő médiumon való növekedésüktől. Az ISO szabvány mellékletében leírt tesztmódszer elsősorban a fizikai hatékonyságot vizsgálja.

A fizikai hatékonyság meghatározására szolgáló kísérleti módszer magában foglal egy tesztrajectóriát, amelyet egy tesztszekrényben hoznak létre és szórnak szét (megadott relatív páratartalom és hőmérséklet mellett). A tesztrajectóriát Bacillus subtilis var. niger (NCTC 10073) spóratartalmú szuszpenzióval, polisztirol golyókkal vagy más nem organikus részecskékkel lehet előállítani. Bár hasonló eredmények érhetők el, figyelembe kell venni, hogy egyes gyűjtőknél nem minden nem organikus részecske kerül felismerésre. Mikroorganizmusok esetén viszont ezek kolonizálódnak, amelyek könnyen láthatók és azonosíthatók.

A biológiai hatékonyság meghatározására alkalmazható a Staphylococcus epidermidis (NCTC11047 – ATCC 14990), amely egy humán szennyező törzset mutat be. A gyűjtési hatékonyság ingadozásai miatt, amelyek a szerek szórásából és a gyűjtési körülményekből adódnak, ez a módszer kevésbé megbízható, mint a fizikai hatékonyság mérésére szolgáló módszer.

Minden tesztet párhuzamosan kell végezni egy referenciarendszerrel (membránszűrő és levegő mikroba gyűjtő), hogy meghatározható legyen a gyűjtő hatékonysága (5): lásd 2. ábra.

A ISO 14698:2003 melléklet A szerint a levegő mikroba gyűjtő kiválasztása az adott veszélyzónában a mintavétel céljától függ. Emellett a készüléknek olyan becsapódási sebességgel kell rendelkeznie (a levegő sebessége, amely a kultúrára hat), amely kompromisszumot jelent a következők között:

1. olyan sebesség, amely elég magas ahhoz, hogy organikus részecskéket kb. 1 µm-ig elfogjon, és
2. nem túl magas sebesség, hogy megőrizze a részecskék életképességét, elkerülve mechanikus károsodásokat vagy baktériumcsomók vagy mikromikroorganizmusok széttörését.

A Life Science szektorban az ISO szabvány általános ajánlása egy olyan mikroba gyűjtőről szólt, amely kb. 50%-os fizikai hozammal rendelkezik kb. 1 µm-es részecskeméret esetén (d50 érték 1 µm), és a d50 értékű mikroba gyűjtők széles körben elismertek. Ha tudjuk, hogy a mikroba tartalmú részecskék aeroszolokban 10-20 µm-esek, akkor miért fontos a jó teljesítmény akár 1 µm-ig? A kis részecskék nehezebben foghatók el, mint a nagyobb makropartikulák (5 µm-nél nagyobb részecskék), és az 1-3 µm-es méret a leggyakoribb egyedi baktériumok méretének felel meg.

Hogyan érzékelik a részecskéket az aktív mikroba gyűjtők?

Amikor egy gázáram éles irányváltozáson megy keresztül, a szállított részecskék a tömegük arányában egyre inkább hajlamosak arra, hogy a saját lineáris méreteik irányába mozogjanak. A különböző méretű és sűrűségű részecskék különböző pályákat követnek, és külön gyűjthetők össze. Amikor egy levegőáram gyorsan gyorsul egy fúvókában, a benne szállított részecskék ugyanazzal a sebességgel haladnak, mint a környező közeg (levegő), és követik a folyási vonalat. Ha a légáramlás a fúvóka kimeneténél gyorsan változik, a részecskék pályái jelentősen elválhatnak a levegőáramlási vonalaktól a részecskék teherbírása miatt. Más szóval, a részecskék egyenes vonalban haladnak, és ha felülettel találkoznak az útjuk során, meg tudnak tapadni rajta, így elfoghatók.

Az aktív levegő mikroba gyűjtők (impaktorok) úgy vannak kialakítva, hogy a részecskéket a levegőből egy rögzített felülettel való ütközés révén gyűjtsék össze. Az impaktor geometriája (W, T, S) úgy van kialakítva, hogy lamináris áramlás legyen a fúvókában (Re < 2300), a sebesség a lehető legmagasabb, és a d50 érték a lehető legalacsonyabb legyen.

Sedimentációs táblák és alternatívák

A sedimentációs táblák információt nyújtanak mikrobiotartó részecskékről, amelyek átlagos átmérője feltételezhetően meghaladhatja a 10 µm-t. Az ISO 14698-1:2003 C mellékletében a sedimentációs tábla definíciója szerint a passzív levegő mikroba gyűjtők, mint például a sedimentációs táblák, nem mérik a levegőben lévő összes szerves részecske számát, hanem inkább a szerves részecskék felületen történő lerakódásának sebességét.

A sedimentációs táblákat ajánlják folyamatos levegő mikroba felügyeletre kritikus területeken, mivel ezek kevesebb kezelést igényelnek, ellentétben az aktív gyűjtőkkel. Az egyszerűsítés és a kezelési igény csökkentése érdekében, valamint a szennyeződés kockázatának csökkentése érdekében az egyszer használatos impaktorok ideális alternatívát jelentenek. Amennyiben a gyártó betartja az ISO követelményeket és a laboratóriumi legjobb gyakorlatokat, ezek megbízható megoldást jelenthetnek hosszú távú mintavételre is.

A sedimentációs táblák összehasonlítása a folyamatos aktív levegő mikroba gyűjtéssel

A kis érzékenységük és az általuk szolgáltatott adatok kérdésessége miatt nem javasolt sedimentációs táblák alkalmazása az A osztályú területeken. A sedimentációs táblák csak a B, C és D osztályú területeken engedélyezettek, ahol a levegő mozgása (turbulencia) erőteljesebb lerakódást tesz lehetővé a keletkező részecskék és mikroorganizmusok számára.

Modern tisztatéri személyzeti ruházaton alkalmazott esetben a mikrobiotartó részecskék mérete 0,5-5 µm között várható. A folyamatos aktív levegő mikroba gyűjtés helyettesíti a sedimentációs táblákat, valamint az egyedi vagy időszakos aktív levegő mikroba gyűjtést az A osztályú területeken. A módszerek összehasonlítását az 3. táblázat tartalmazza.

Az eltérő tisztasági szintek felügyezésének okai

A gyógyszertári tisztatér minősítése kulcsfontosságú a gyógyszergyártásban, ahol a betegbiztonság elsődleges szempont. A mikrobiológiai minősítés során megállapítják, hogy a levegő tisztasága megfelel-e a gyártási folyamat során. A minősítés és pozitív eredmény után a gyógyszergyártóknak ki kell dolgozniuk egy felügyeleti tervet, amely dokumentálja és bemutatja a levegő minőségét a szállítmányozási folyamat során, a validálásnak megfelelően.

A következő szempontokat veszik figyelembe az ISO 5 (kritikus A osztály) és ISO 7 (B osztály) területek felügyeleti kockázatelemzésében az aseptikus gyártásban:

- Az A osztályú területek magukban foglalják a terméket, az anyagokat, amelyek érintkeznek a termékkel, valamint a kontaktfelületeket a környezettel. Különösen kritikus területeket folyamatosan és magas levegőcserével ellenőriznek minden gyártási szakaszban.
- A B osztályú terület a A osztályú környezetek védelmét szolgálja, és személyzet jelenlétét igényli. Ebben az esetben a mikrobiológiai felügyelet más jelentőséggel bír a mérési gyakoriság és a határértékek szempontjából. A felügyelet célja a mikrobiális szennyeződés ellenőrzése a specifikációk és a validálási eredmények keretében. Ezekben a területekben a mikrobiális tendencia mindig állandó vagy enyhén csökkenő kell, hogy legyen, ha ismert vagy előre jelezhető mikroflóra van jelen.

A kritikus A osztályú területeken (ISO 5) folyamatos mikrobiológiai levegő felügyelet már a cGMP irányelvek szerint kötelező, és a teljes részecske monitorozásban is alkalmazzák. Fontos információkat nyújt a levegőben lévő összes részecske mennyiségéről és méretéről, amelyek egy adott mintavételi ponton találhatók. Ide tartoznak:

- Inert részecskék
- Mikroorganizmusokat tartalmazó részecskék felületeiken (ismeretlen számuk)
- Mikroorganizmusok, amelyek részecskék is, így felismerhetők a részecskeszámlálóval

A minőségbiztosításnak mindkét területre validált módszerekkel (pl. gyógyszerkönyv vagy nemzetközi szabványok szerint) kell kidolgoznia stratégiát, hogy támogassa a vizsgálatokat, és lehetővé tegye az események közötti potenciális korreláció meghatározását.

Konklúziók

Az ISO 5 / A osztályú területeken, ahol a légáramlás meghatározott és a szennyeződés kockázata magasabb, a sedimentációs tábla alkalmazása az alacsony érzékenység miatt csak nem megfelelő felügyeleti stratégiát jelent. A sedimentációs táblák nagyobb szerepet kapnak statikus környezetekben, ahol a részecskék és mikroorganizmusok lerakódása valószínűbb.

Folyamatos levegő mikroba felügyeletet kritikus területeken validált módszerekkel, például aktív levegő mikroba gyűjtőkkel kell elérni. Ez a stratégia megfelel a felügyeleti hatóságok előírásainak, jobb folyamatismeretet, megbízhatóbb szennyezés-ellenőrzést és lényegesen magasabb sterilitási biztonságot nyújt a jóváhagyott termékek számára.

Szerzők

Gilberto Dalmaso, PhD
Globális Life Science, tudományos vezető
Gilberto Dalmaso több mint 25 éves tapasztalattal rendelkezik a gyógyszertári mikrobiológiában és sterilizálásban, főként a GlaxoSmithKline (GSK) vállalatnál. 2003-ban a laboratóriumát az amerikai Egészségügyi Hatóság FDA az elsőként kapott engedélyezést nyerte el a PAT-kezdeményezés keretében a gyors mikrobiológiai módszerek (Rapid Microbial Methods, RMM) számára. Jelenleg a globális Life Science tudományos vezetője a részecskemérő rendszerek területén; tagja az European PDA Bizottságnak, számos mikrobiológiai és gyógyszeripari szimpózium előadója Európában, Ázsiában és az Egyesült Államokban, valamint ISO 9001 és HACCP szerinti minőségirányítási auditor.

Anna Campanella, PhD.
Globális sterilizálásbiztonság és tanácsadás, részecskemérő rendszerek
Anna Campanella, PhD, a globális sterilizálásbiztonság és tanácsadás szakértője a részecskemérő rendszerek területén. Szakterületén tapasztalatát felhasználva együttműködik gyógyszergyártókkal, tanácsokat adva és tudományos stratégiákat, felügyeleti elveket, valamint a kémiai, fizikai és mikrobiológiai állapotok irányítását és fejlesztését kialakítva. Széleskörű tapasztalattal rendelkezik a gyógyszeriparban, többek között molekuláris orvostani PhD fokozattal, QA/QC folyamatokban, kémiai és mikrobiológiai módszerek validálásában, steril gyártási folyamatok validálásában, valamint mikrobiológiai szempontból az aseptikus gyártási folyamatokban.

Paola Lazzeri
GMP szakértő az Sterilizálásbiztonsági csapatban, Life Sciences terület
Paola Lazzeri tapasztalattal rendelkezik a gyógyszergyártók támogatásában a szennyezésellenőrzésben, beleértve a tisztítási és fertőtlenítési stratégiákat. Tapasztalata 2005-ben kezdődött egy tisztatéri szennyezésellenőrző rendszer forgalmazó vállalatnál.
Jelenleg a Paola a GMP szakértő a sterilizálásbiztonsági csapatban a részecskemérő rendszerek területén. Szerepében együttműködik gyógyszergyártókkal, tanácsokat adva a mikrobiológiai szennyeződés felügyeleti és kontroll elveinek kidolgozásában és bevezetésében, tudományos tisztítási és fertőtlenítési stratégiák fejlesztésével.

Irodalomjegyzék

[1] W. Whyte, K. Agricola és M. Derks (Glasgowi Műszaki Egyetem, UK; VCCN, Holland Szennyezésellenőrző Társaság, Leusden, Hollandia; Lighthouse Benelux BV, Boven-Leeuwen, Hollandia) „Levegőben szálló részecskék lerakódása a tisztaterekben: a termék szennyeződésének számítása és a szükséges tisztatéri osztály” - Clean Air and Containment Review, 26. szám, 2016 április.

[2] W. Whyte, K. Agricola és M. Derks „Levegőben szálló részecskék lerakódása a tisztaterekben: lerakódási mechanizmusok” - Clean Air and Containment Review – (2015) 24. szám, 4-9. oldal.

[3] W. Whyte, K. Agricola és M. Derks „Levegőben szálló részecskék lerakódása a tisztaterekben: a lerakódási sebesség és a levegőben lévő koncentráció közötti kapcsolat” - Clean Air and Containment Review - (2016) 25. szám, 4-10. oldal.

[4] W Whyte (Glasgowi Műszaki Egyetem, Glasgow G12 8QQ) és T Eaton (AstraZeneca, Macclesfield, Cheshire, SK10 2NA) „Levegőben lévő mikroba hordozó részecskék lerakódási sebessége” - European Journal of Parenteral & Pharmaceutical Sciences 2016; 21(2): 45-49.

Fogalmak és definíciók

Aktív levegő mikroba gyűjtő (Impaktor): Olyan eszköz, amely részecskéket gyűjt a levegőből vagy más gázokból azok ütközése révén egy rögzített felülettel.

Aktív levegő mikroba gyűjtés: A környezeti levegő felügyelete aktív mikroba gyűjtővel (Impaktor).

Passzív levegő felügyelet: A környezeti levegő felügyelete sedimentációs táblákkal. A részecskék követik a környezeti levegőáramlást és leesnek az agar táblákra.

Organikus részecskék: Olyan részecskék, amelyek egy vagy több élő mikroorganizmusból állnak vagy ezeket támogatják. [21]