Verpakken van geneesmiddelen

© AdobeStock/94397352/Kadmy

© iStock/1170911724/Dilok Klaisataporn

© AdobeStock/407222280/Rattanachat

© DEAG

Ook na het afnemen van de COVID-pandemie blijft de vraag naar geneesmiddelen toenemen. Maar de eisen veranderen – en dat heeft gevolgen voor de productielijnen. Machines voor het verpakken van medicijnen blijven daar niet van uitgesloten. En de fabrikanten worden daar alleen maar meer door aangespoord.

Biopharmaca zijn de echte mimosen: hitte, vocht, zuurstoftoegang of simpelweg het verkeerde licht kunnen ertoe leiden dat de gevoelige medicijnen, die uit levende organismen of cellen worden geproduceerd, hun werking verliezen. Dit werd vooral duidelijk tijdens de COVID-pandemie: de nieuwe mRNA-vaccins van BioNTech-Pfizer en Moderna vereisen uitgekiende verpakkings- en logistieke concepten, om bijvoorbeeld opslagtemperaturen tussen -60 en -80 °C veilig te stellen. En hoewel de fabrikanten ijverig en succesvol werken aan minder gevoelige werkzame stoffen – blijft de verpakking een essentieel onderdeel in de strijd tegen de afgelopen en toekomstige pandemieën.

Het voorbeeld van de vaccins werpt slechts een licht op het belang van geneesmiddelenverpakkingen. Elk tweede nieuw goedgekeurd medicijn in de EU wordt inmiddels genetisch geproduceerd, is bijzonder gevoelig voor omgevingsinvloeden en moet daarom op uitgebreide wijze worden verpakt. Daarnaast komen de toenemende eisen van de regelgeving aan de productietechniek, zoals bijvoorbeeld de in 2022 definitief vastgestelde Annex 1 van de Good Manufacturing Practice (GMP-richtlijn): hierin worden de sterilisatie en het vullen en verpakken van geneesmiddelen opnieuw geregeld – met als doel de risico’s op contaminatie voor het medicijn te verminderen.

Farmamarkt groeit, machinemarkt nog sterker

Geen wonder dus dat de markt voor farmaceutische verpakkingsmachines disproportioneel groeit – sterker nog dan de geneesmiddelenmarkt in zijn geheel. Zo verwachten marktonderzoekers van Evaluate Pharma dat de wereldwijde farmaceutische industrie tussen 2022 en 2028 jaarlijks met 6% zal groeien tot 1,6 biljoen dollar. Tegelijkertijd zal de markt voor farmaceutische verpakkingen met 8,24% en die voor farmaceutische verpakkingsmachines met 7,5% per jaar toenemen – zo stelt het marktonderzoeksbureau Mordor Intelligence.

De toenemende inspanningen voor het vullen, verpakken en etiketteren van medicijnen treffen tegelijkertijd op dalende inkomsten bij de geneesmiddelenproducenten. Na de vaccinatietsunami van de COVID-jaren kampen farmabedrijven niet alleen met omzetdaling, maar ook met de kostenexplosie door de energiecrisis. De marktwaarde van biotechbedrijven is gehalveerd op de beurs, terwijl de prijzen voor grondstoffen – waaronder chemische voorproducten – in 2022 aanzienlijk zijn gestegen. De farmaceutische industrie staat onder grote druk, omdat ze – bijvoorbeeld in de EU – haar producten soms tegen vaste prijzen moet afstaan.

Deze en andere trends zijn inmiddels ook terug te zien in de aanvragen en specificaties voor verpakkingsmachines: Waar vroeger bijvoorbeeld vul- en sluitmachines met hoge capaciteit en specifiek voor één medicijn ontworpen lijnen werden gevraagd, overheerst nu de wens naar flexibele lijnen die snel – en liefst automatisch – kunnen worden omgeschakeld op nieuwe producten en andere verpakkingsformaten. De trend naar kleinere partijen speelt hierbij net zo’n rol als een eenvoudiger handling. Opvallend is dat de wens naar flexibele productieprocessen inmiddels niet meer alleen wordt geuit door contractfabrikanten, zogenaamde CMOs, maar ook door originele fabrikanten.

Flexibele vul- en verpakkingsprocessen geëist

Deze ontwikkeling wordt duidelijk zichtbaar bij injecteerbare preparaten, de zogenaamde injectabilia. Al in de jaren voor de pandemie hadden machinefabrikanten een sterk groeiende vraag naar kant-en-klare spuiten geregistreerd. De enorme behoefte aan vaccins in de jaren 2020 tot 2022 zorgde recentelijk wel voor een revival van bulkverpakkingen zoals vials, maar inmiddels neemt het aandeel van de ‘klaar-voor-gebruik’-spuiten (RTU) weer duidelijk toe. Bij RTU-spuiten wordt het medicijn bijvoorbeeld direct in een steriele spuit gevuld. Hierdoor neemt niet alleen het risico op besmetting bij voorbereiding en toediening af, maar kunnen ook doseringsfouten worden voorkomen.

De klantwens om betere verpakkingsoplossingen voor minder geld te vinden, drijft de machinefabrikanten aan. En een kernwoord dat door de meeste nieuwe ontwikkelingen loopt, is flexibiliteit. Zo heeft bijvoorbeeld Syntegon het flexibele vul-systeem Versynta ontwikkeld als platform, waarmee biopharmaca zowel in RTU-spuiten als in bulk-verpakkingen in een isolator kunnen worden gevuld. Om de doorlooptijden aanzienlijk te verkorten, zet de leverancier Groninger met het Flexfill-concept eveneens in op flexibiliteit, maar combineert dit met gestandaardiseerde modules die eveneens in de isolator of RABS kunnen worden ondergebracht. Ook Bausch+Ströbel kiest voor modulariteit en heeft bij de nieuwe CombiSys-lijn het aantal formatonderdelen drastisch verminderd. Hierdoor kan de machine relatief eenvoudig worden omgeschakeld, bijvoorbeeld van vials naar RTU-verpakkingen.

Nieuwe transportsystemen en digitale technologieën

Bausch+Ströbel slaat met een nieuw magnetisch transportsysteem, waarmee de verpakkingsmaterialen door de machine worden vervoerd, twee vliegen in één klap: in tegenstelling tot gangbare aandrijvingen is geen vaste takt meer nodig, wat de flexibiliteit verhoogt. Tegelijkertijd maakt de magneetwerking afstrepers en vouwbalgafdichtingen overbodig en elimineert daarmee een oorzaak van contaminaties in het steriele gebied. Ook Optima heeft zich beziggehouden met het transport van verpakkingsmaterialen in de machine: met het nieuwe, formatteilloze transportsysteem FillCell moet vooral de productopbrengst worden verhoogd. Want vooral bij dure werkzame stoffen is het belangrijk om verliezen bij het opstarten van machines te voorkomen.

De machinefabrikanten spelen in op deze eisen met nieuwe doseer- en vulsystemen, maar ook met geoptimaliseerde transport-, bewakings- en etiketteringsoplossingen. Digitale technologieën krijgen daarbij een steeds grotere rol: dat begint bij het trainen van operators met virtual reality-brillen op gedigitaliseerde installaties, loopt via de naadloze registratie van productieparameters in het productieproces tot het analyseren en visualiseren van kerncijfers zoals de Overall Equipment Effectiveness (OEE), die in de groeiende concurrentie binnen de farmaceutische industrie steeds belangrijker worden.

Zo heeft bijvoorbeeld de Körber-groep zich op dit thema toegelegd: met haar Manufacturing Execution System (MES) analyseert ze de operationele efficiëntie van biopharma-productieprocessen op basis van verschillende, tot nu toe niet-verbonden gegevens. Hierdoor worden onder andere biopharma-fabrikanten in staat gesteld om hun marktintroductietijden aanzienlijk te versnellen. Uhlmann Pac-Systeme verbindt machines en volledige installaties van verschillende fabrikanten via interfaces met een nieuwe software (Pexcite), waardoor gecentraliseerd toezicht en controle mogelijk worden. Naast het bekijken van de efficiëntie van de installaties en het plannen van omsteltijden, kunnen hiermee ook regelgevende verplichtingen eenvoudiger worden nageleefd.

Robots in handschoenloze isolatoren, schaalbare parenteralia-productie

Een onderdeel van de automatiseringsstrategie van veel fabrikanten is inmiddels het inzetten van robots – niet alleen aan het einde van de lijn, om bijvoorbeeld verpakte geneesmiddelen op pallets te stapelen, maar al in de steriele isolator. Daarbij profiteren de machineontwikkelaars ervan dat het aanbod van reinraumgeschikte robots voortdurend toeneemt, terwijl de kosten voor robotica gestaag dalen. Steeds vaker vervangen geautomatiseerde oplossingen op deze wijze ook de anders noodzakelijke handschoenhandelingen in de isolator. Want in de veeleisende steriele productie van hoogwaardige medicijnen worden menselijke ingrepen steeds meer als storend ervaren en vervangen door technische oplossingen.

Bij machinefabrikant IMA wordt het handschoenloze aseptische proces in de isolator onder de naam ‘Injecta’ verder ontwikkeld. Maar ook de eerder genoemde machinefabrikanten volgen de trend van aseptisch vullen zonder menselijke tussenkomst met eigen oplossingen. De ontwikkeling volgt daarbij consequent de eisen van de nieuwe GMP-annex 1. Dit omvat onder andere het afzien van de uitgebreide sterilisatie van de primaire verpakking, door gebruik te maken van steriel aangeleverde verpakkingsmaterialen.

Over het algemeen is de verpakking van steriele preparaten voor injectie en infusie (parenteralia) zeer veeleisend, en de machinetechniek daarvoor is kostbaar. Dit wordt vooral problematisch wanneer het succes van een medicijn en de benodigde hoeveelheid nog niet vaststaan. De vouwdoosproducent Faller Packaging lost dit samen met machinefabrikant Schubert-Pharma op met een schaalbare aanpak: die begint bij de aanvankelijk handmatige belading van voorgevormde vouwdozen. Zodra de vraag toeneemt, worden cobots ingezet, totdat het proces uiteindelijk wordt overgeschakeld op een volledig automatische top-load machine.

Duurzaamheid wordt belangrijk

Maar niet alleen de ontwikkeling van de processen rondom de primaire verpakking van geneesmiddelen volgt de nieuwe eisen van de farmaceut. Ook bij de secundaire verpakking in vouwdozen, trays en kartons blijft de ontwikkeling niet stilstaan. Belangrijke trends hier zijn naast flexibiliteit en productveiligheid ook het optimaliseren van hulpbronnen en lage CO2-uitstoot. Want via CSR- en ESG-criteria krijgt het thema duurzaamheid ook steeds meer ingang binnen farmaceutische bedrijven.

Om de recyclebaarheid van verpakkingen te verbeteren, zet bijvoorbeeld Uhlmann sterk in op verpakkingen van monomateriaal. Met het Parenteral Tray Center heeft de fabrikant recent ook een flexibele ‘Direct-in-Carton’-oplossing geïntroduceerd, waarmee ampullen, vials en spuiten zowel in monomateriaal kartonnen trays als in gebruikelijke kunststof klapverpakkingen kunnen worden verpakt. Recyclebare verpakkingen stellen nieuwe eisen aan machinefabrikanten. Een nauwe afstemming tussen machine- en verpakkingsleveranciers is daarom essentieel. Bij de specialist in vouwdozen, Faller Packaging, heet de aanpak bijvoorbeeld 3R: Redesign, Reduce, Recycle: naast het gebruik van nieuwe recyclebare monomaterialen hoort daarbij ook het beoordelen van bestaande producten en processen, met als doel het minimaliseren van grondstof- en energieverbruik.

Ook de etiketteringstechniek ontwikkelt zich verder. Waar deze in het afgelopen decennium vooral werd gedomineerd door de strijd tegen namaakmedicijnen, komen nu meer eisen voor biopharmaca naar voren. Een trend is de ontwikkeling van nieuwe etiketteringsoplossingen met sensorfuncties. De zogenaamde ‘Smart Labels’ gebruiken bedrukbare indicatoren waarmee de juiste opslag en toepassingstemperatuur van een medicijn kunnen worden bewaakt. Als de warmte- of UV-lichtbelasting van het medicijn een bepaalde grens overschrijdt, verandert de indicator op de verpakking van kleur. Een bijkomend puzzelstuk om ook biopharma-mimosen veilig in de praktijk te kunnen beheersen.