Pulizia sicura e sostenibile delle confezioni farmaceutiche dopo il riempimento

Per garantire che le sostanze eventualmente presenti all'esterno delle fiale durante il riempimento non rappresentino un pericolo per l'uomo e l'ambiente, viene sempre più spesso eseguita una pulizia esterna dei contenitori. (Fonte immagine: Bausch+Ströbel)

Con l'obiettivo di ridurre significativamente il consumo di risorse nella pulizia di prodotti medici e farmaceutici, la compatibilità dei materiali e la citotossicità della pulizia con getto di neve secco quattroClean sono stati studiati con successo in un progetto congiunto. (Fonte immagine: acp Systems)

Le immagini al microscopio di fiale con danni esistenti mostrano che i difetti prima (sinistra) e dopo (destra) la pulizia nel Worst Case con neve di CO₂ non sono cambiati. (Fonte immagine: Fraunhofer IPA)

Risultati delle analisi con diverse sostanze di prova prima e dopo la pulizia. (Fonte immagine: Bausch+Ströbel)

La pulizia esterna dei dispositivi farmaceutici come bottiglie, vials e carpule dopo il riempimento previene che eventuali residui di prodotto aderenti diventino un pericolo per l'uomo e l'ambiente. Questo processo, finora basato sui liquidi, consuma enormi quantità di energia e acqua e comporta costi elevati. Per offrire una soluzione sicura ma più rispettosa delle risorse, un produttore leader di impianti di riempimento e finitura ha partecipato a un progetto collaborativo in cui è stata esaminata l'idoneità della tecnologia di pulizia a spruzzo di neve quattroClean. I risultati dimostrano che il metodo di pulizia sostenibile soddisfa tutti i requisiti dell'industria farmaceutica. Una validazione di base condotta parallelamente semplifica l'approvazione del processo secondo le normative FDA e GMP.

Accogliendo le sfide del mercato globale e rispondendo con le migliori soluzioni dal punto di vista tecnico ed economico, in linea con questo obiettivo aziendale, la Bausch+Ströbel SE + Co. KG dal 1967 progetta, costruisce e distribuisce sistemi di confezionamento e produzione per l'industria farmaceutica e affini. Da iniziali quattro dipendenti, è nata un gruppo internazionale con circa 2.800 dipendenti e oltre il 90% di export, oggi tra i leader mondiali nel settore del confezionamento farmaceutico.

Soluzioni di confezionamento high-tech, inclusa la pulizia esterna dopo il riempimento

Le linee di riempimento e finitura personalizzate consentono di riempire in modo completamente automatico medicinali liquidi e in polvere in vials, bottiglie, siringhe o carpule. Questo processo inizia con la pulizia e la sterilizzazione degli oggetti e si estende all'etichettatura o all'assemblaggio delle siringhe.

“A causa della tendenza all'uso di principi attivi sempre più potenti, esiste la possibilità che le superfici dei contenitori, dopo il riempimento, possano essere contaminate da sostanze potenzialmente pericolose. Per questo, registriamo una domanda crescente di soluzioni per la pulizia esterna post-riempimento. Non solo devono essere soddisfatte esigenze sempre più elevate di qualità di pulizia, ma è anche necessario dimostrare l'eliminazione affidabile dei residui di prodotto”, riferisce Werner Iländer, responsabile del gruppo Ricerca, Tecnologia, Servizi Pharma di Bausch+Ströbel.

Tecnologia di spruzzo di neve a secco invece di acqua altamente pura

Finora, la pulizia esterna avveniva di solito tramite spruzzo di acqua altamente pura e successivo asciugamento con aria compressa. Per questo, si deve preparare una grande quantità di acqua, che richiede energia, e smaltirla come rifiuto speciale a seconda del prodotto riempito. Ciò comporta costi operativi elevati per i clienti e uno spreco di risorsa idrica, già problematico in alcune regioni del mondo. “Per questo motivo, abbiamo cercato un metodo alternativo di pulizia, che possa essere più efficiente in termini di costi e risparmio di risorse, riducendo anche l'impronta di CO2”, spiega Werner Iländer. “Abbiamo già lavorato con la tecnologia di pulizia a spruzzo di neve a secco di acp systems e sapevamo che, a seconda della sostanza da rimuovere, si possono raggiungere livelli di pulizia molto elevati. Tuttavia, non avevamo dati validi sulla compatibilità dei materiali con il metodo”, descrive Werner Iländer la situazione di partenza.

La pulizia a spruzzo di neve a secco con quattroClean è un metodo di pulizia a secco per applicazioni su superfici piane e localizzate, facilmente integrabile in linee di produzione completamente automatizzate. Il mezzo di pulizia è anidride carbonica liquida, un sottoprodotto di processi industriali, utilizzato anche nell'industria alimentare. La CO2 liquida viene fatta passare attraverso un anello di valvole di due componenti senza usura, che si rilassa all'uscita formando cristalli di neve fini. Questi vengono aggregati da un getto di aria compressa a forma di anello. Accelerato a velocità supersonica, il getto di neve e aria concentrato, quando colpisce la superficie da pulire, sviluppa una combinazione di effetti termici, meccanici, solventi e di sublimazione, alla base dell'azione pulente. Le contaminazioni rimosse vengono aspirate nella cella di pulizia compatta, evitando così la ricontaminazione dei pezzi e l'inquinamento dell'ambiente circostante. Poiché il cristallo di CO2 si sublima completamente durante il processo, le superfici pulite sono prive di residui e asciutte, eliminando i processi di risciacquo e asciugatura complessi e energivori.

Il progetto collaborativo fornisce le prove necessarie

Per questo, Bausch+Ströbel ha deciso di partecipare prontamente a un progetto collaborativo finanziato da Invest BW, coinvolgendo in totale cinque partner industriali e gli istituti Fraunhofer IPA e NMI dell'Università di Tübingen, in cui si è esaminata la compatibilità dei materiali e la citotossicità di questa tecnologia di pulizia su diverse superfici tipiche di prodotti medici e farmaceutici.

“L’obiettivo principale di questo progetto era dimostrare che le forze meccaniche dei cristalli di neve non alterano, compromettono o danneggiano le superfici degli oggetti. Inoltre, dovevamo verificare se il calore generato o le proprietà chimiche dell’anidride carbonica influenzano le superfici o la biocompatibilità dei materiali, ad esempio rilasciando componenti citotossici”, specifica il responsabile del gruppo.

Oltre a vials di vetro, sono stati coinvolti campioni di acciaio inossidabile 1.4301 e 1.4305 con diverse finiture superficiali, nonché materiali come PEEK, PE, POM, Nitinol e Cobalto-Cromo.

Per valutare le serie di test, le superfici dei campioni sono state esaminate tramite microscopia (ottica e/o elettronica a scansione) da Fraunhofer IPA, sia allo stato iniziale sia dopo la pulizia. La pulizia a spruzzo secco è stata condotta in condizioni di worst-case: i campioni sono stati colpiti con il cristallo di CO2 a alta pressione di dodici bar, per dieci secondi, in modo continuo e localizzato, sia al centro sia ai bordi. Durante l’analisi microscopica dei vials di vetro, non sono state riscontrate crepe né la propagazione di crepe esistenti. Con un colorante fluorescente è stato anche possibile dimostrare che i cristalli di neve non generano tensioni aggiuntive nel vetro. Inoltre, il rapido raffreddamento e il successivo riscaldamento delle vials alla temperatura ambiente non hanno causato microcracks. Le analisi in vitro di citotossicità, secondo DIN EN ISO 10993-12: 2021-05 e DIN EN ISO 10993-12: 2021-08, hanno confermato che il cristallo di CO2 non ha effetti negativi sulla vitalità cellulare. Le analisi VOC e SVOC, secondo ISO 16017-1, hanno mostrato valori di Tenax entro o sotto i limiti di rilevabilità.

Procedura conforme a GMP e FDA

Di conseguenza, il metodo possiede tutte le caratteristiche richieste dall’industria farmaceutica in questo settore ed è anche conforme alle normative GMP e FDA in termini di compatibilità dei materiali, rappresentando così una validazione di base. “In questo progetto, siamo riusciti a generare dati fondamentali per i nostri clienti e a sviluppare una soluzione di base. Il prossimo passo sarà la messa in atto di un prodotto pronto per il mercato, che possa ridurre significativamente i costi operativi e il consumo di risorse nella pulizia esterna”, conclude Werner Iländer.