Contaminatievrije steriliteitstests

Materiaalpoort met H2O2-begassing

Steriliteitstestisolator met H₂O₂

Sebastian Lamprecht

Decontaminatie door H2O2-begassing in isolatoren is uitgegroeid tot de technische standaard. Onder de gebruikelijke begasmethoden toont de nevelmethode in de praktijk grote voordelen voor steriliteitstests in de farmaceutische industrie.

In de sector van medicijnproductie en productiecontrole gelden bijzonder strenge hygiënemaatregelen. Daarom ligt de nadruk sterk op de steriliteitstests voor medische producten, waarmee de productkwaliteit regelmatig wordt gecontroleerd door steekproeven. Dit maakt het noodzakelijk dat ook de testomgeving steriel is om contaminatie met deeltjes en micro-organismen of kruiscontaminatie met andere meetreeksen te voorkomen.

Steriliteitstests worden daarom uitgevoerd in isolatoren die als overdrukkamers van klasse A (ISO 5) zijn ontworpen. De omgevingslucht — doorgaans een klasse D (ISO 8) cleanroom — wordt door het ventilatiesysteem van de isolator aangezogen, via stoffilters naar klasse A gebracht en voor maximale productbescherming unidirectioneel door de gebruiksruimte geleid. Permanente deeltjesmeting en luchtbewaking in de isolator zorgen daarbij voor een schone werkomgeving.

Biodecontaminatie met H2O2

Voor de tests wordt de noodzakelijke biodecontaminatie van mogelijke micro-organismen op de oppervlakken van productverpakkingen en testuitrusting uitgevoerd. Hierbij kunnen zowel afzonderlijke werkgebieden, zoals sluizen, als de gehele binnenruimte worden behandeld. H2O2-begassing wordt beschouwd als de actuele en toekomstige standaard, en er zijn twee verschillende methoden beschikbaar:
– Droogproces
– Nevelproces

Duidelijke procesverschillen

Bij het droogproces wordt waterstofperoxide in gasvorm gegenereerd en in de atmosfeer van de isolator ingebracht. Bij het nevelproces wordt ofwel een geconcentreerde H2O2-oplossing op een heet oppervlak verdampt en in de kamers verdeeld — ook wel VHP-technologie (vaporized hydrogen peroxide) genoemd — of wordt de oplossing zeer fijn gesproeid via speciale spuitmonden in de kamer. In beide gevallen vormt zich een microbiologisch effectieve film op de oppervlakken, die wordt aangeduid als micro-condensatie.

In de praktijk blijken er verschillen te zijn die direct invloed hebben op proceskosten en inzetbaarheid. Bij het droogproces heersen in de werkruimte temperaturen van 40°-60°C, waardoor de toepassingsmogelijkheden beperkt zijn tot temperatuur-ongevoelige producten. Voor een effectief proces is een luchtvochtigheid onder de 30% noodzakelijk, wat een extra stap in het ontvochtigen vereist. Een ander punt is de condensatie van H2O2 op metalen of glazen oppervlakken van de isolatoren. De wanden moeten daarom vaak worden uitgerust met verwarmingslussen, wat de bedrijfskosten verhoogt.

„Hoe lang duurt dat?”

De centrale factor voor gebruikers is de tijd, die de grootste invloed heeft op proceskosten, efficiëntie en beschikbaarheid van de installatie. Bij de uitgebreide cyclus „Belading — H2O2-productie en concentratieopbouw — Decontaminatie — Steriliteitstest — Ventilatie — Uitloop” zijn de wachttijden voor de concentratieopbouw, de decontaminatie en de ventilatie de tijdbepalende fasen. Omdat zo'n cyclus niet alleen routinematig 's nachts wordt uitgevoerd, maar ook vóór elke productinvoer en volgens procesgerichte voorschriften, is een snelle cyclus met betrouwbare decontaminatie de basis voor een efficiënte tijdsplanning in het testlaboratorium.

Onder de begasmethoden toont de nevelmethode met spuittechniek duidelijke voordelen, waardoor Carlo Erba Reagents bij hun isolatoren uitsluitend op dit proces vertrouwt. De grootste invloed heeft de directe inspuiting van H2O2, dat praktisch onmiddellijk de biologisch effectieve dosis in de isolatoren opbouwt, terwijl beide alternatieve methoden aanzienlijk meer tijd vergen. Tegelijkertijd wordt in totaal minder H2O2 gebruikt, wat de doorlopende kosten van het systeem verlaagt. Een regeling van de luchtvochtigheid is niet nodig, tenzij de medicijnen dit zelf niet vereisen.
Moet slechts één sluis worden gedesinfecteerd, bijvoorbeeld bij constante productseries, beschikt de isolator over een snelle begassing. Deze duurt meestal minder dan 15 minuten.

Gevorderde filtersystemen

De ventilatie hangt af van of de werkruimte is uitgerust met een afvoersysteem. Als dit niet het geval is, wordt de atmosfeer van de isolator eerst via een katalysator geleid, die H2O2 splitst in water en zuurstof, voordat de lucht in de ruimte wordt afgevoerd. Bij bestaande afvoersystemen wordt de atmosfeer van de isolator direct en tijdbesparend in deze geleid.

De invloed van de filtersystemen op de ventilatiefase wordt momenteel nog onderschat. De meeste isolatoren gebruiken HEPA-filters van glasvezel. Deze hebben de eigenschap om H2O2 tijdens het begasproces te adsorberen en bij het ventileren uit te gassen. Carlo Erba Reagents voorziet alle apparaten van ePTFE-filters. Deze slaan geen H2O2 op en maken een tijdbesparende ventilatie mogelijk. Het filtermateriaal is met een standtijd van ongeveer 10.000 bedrijfsuren bovendien duurzamer, wat de systeembeschikbaarheid verhoogt en de doorlopende kosten verlaagt.

Volledig geïntegreerd besturingssysteem

Elk begasmethode vereist een eigen generator voor de H2O2-productie. In principe zou het mogelijk zijn om bestaande isolatoren uit te rusten met externe generatoren en via interfaces te integreren in de isolatorbesturing. In de praktijk kan dit leiden tot stuurfouten of het niet volledig automatisch verlopen van alle stappen.

In de systeemoplossingen zijn de componenten vanaf het begin geïntegreerd en wordt de volledige besturing gebruiksvriendelijk bediend via één bedieningspaneel. De besturing beschikt daarom ook over automatische veiligheidsfuncties, zodat bijvoorbeeld de sluistüren niet kunnen worden geopend zolang de geïntegreerde meetsystemen nog te hoge H2O2-concentraties meten.

Constructie afgestemd op cleanroom

Een ander voordeel komt voort uit de systeemopbouw: de H2O2-generator is in een behuizing ingebouwd. Dit helpt aanzienlijk om de klasse van de cleanroom te behouden, deeltjesbronnen te minimaliseren en tijdsbesparende onderhouds- en reinigingswerkzaamheden mogelijk te maken. Ook bij service of regelmatige validaties is slechts één aanspreekpunt nodig. Dit minimaliseert de stilstandtijd van het systeem en vereenvoudigt de procedures.

Alle systemen worden geleverd met een compleet validatiepakket, inclusief Design Qualification (DQ), Factory Acceptance Test (FAT), Installation Qualification (IQ) en Operational Qualification (OQ). Of het nu gaat om een serieproduct of een op maat gemaakte configuratie volgens klantwensen, de isolatoren worden opgebouwd op basis van 2D-ontwerpen en 3D-modellen, zodat aan de technische eisen en de gewenste H2O2-cyclusduur optimaal wordt voldaan.