Pakowane farmaceutyczne po napełnieniu bezpiecznie i oszczędnie w zakresie zasobów czyścić

Aby zapewnić, że substancje mogące dostać się na zewnątrz fiolki podczas napełniania nie stanowią zagrożenia dla ludzi i środowiska, coraz częściej przeprowadza się czyszczenie zewnętrznych powierzchni pojemników. (Źródło zdjęcia: Bausch+Ströbel) / To ensure that any substances which may have contaminated the outside of vials during filling do not pose a risk to humans or the environment, the exterior surfaces of containers are increasingly being cleaned. (Photo credit: Bausch+Ströbel)

Z celem znacznego zmniejszenia zużycia zasobów podczas czyszczenia produktów medycznych i farmaceutycznych, skutecznie przebadano zgodność materiałową i cytozgodność suchego procesu czyszczenia strumieniem śnieżnym quattroClean w ramach projektu partnerskiego. (Źródło obrazu: acp Systems)

Zdjęcia mikroskopowe próbówek z istniejącymi uszkodzeniami pokazują, że defekty nie zmieniły się przed (po lewej) i po (po prawej) czyszczeniu w najgorszym przypadku za pomocą suchego lodu CO₂. (Źródło obrazu: Fraunhofer IPA)

Wyniki badań z różnymi substancjami testowymi przed i po oczyszczeniu. (Źródło obrazu: Bausch+Ströbel)

Przestrzeganie czystości zewnętrznej opakowań farmaceutycznych, takich jak butelki, fiolki i karpule po napełnieniu, zapobiega, aby ewentualne pozostałości produktu mogły stanowić zagrożenie dla ludzi i środowiska. Dotychczasowy proces oparty na cieczy zużywa ogromne ilości energii i wody oraz generuje wysokie koszty. Aby móc zaoferować bezpieczne, ale bardziej oszczędne pod względem zasobów rozwiązanie, zaangażował się wiodący producent linii do napełniania i zamknięcia w ramach projektu partnerskiego, w którym badano przydatność technologii strumienia śnieżnego quattroClean. Wyniki potwierdzają, że zrównoważona metoda czyszczenia spełnia wszystkie wymagania przemysłu farmaceutycznego. Równoczesna walidacja podstawowa upraszcza uzyskanie zatwierdzenia metody zgodnie z regulacjami FDA i GMP.

Przyjmując wyzwania globalnego rynku i odpowiadając na nie najlepszymi rozwiązaniami technicznymi i ekonomicznymi, zgodnie z tym celem firmy, Bausch+Ströbel SE + Co. KG od 1967 roku projektuje, buduje i sprzedaje systemy pakowania i produkcji dla przemysłu farmaceutycznego i pokrewnych branż. Z początkowo czterech pracowników wyrosła międzynarodowa grupa przedsiębiorstw zatrudniająca około 2800 pracowników, z udziałem eksportu przekraczającym 90 %, która dziś należy do światowych liderów w dziedzinie opakowań farmaceutycznych.

Wysokotechnologiczne rozwiązania pakowania, w tym czyszczenie zewnętrzne po napełnieniu

Na specjalnie dostosowanych do klienta liniach do napełniania i zamknięcia automatycznie napełnia się wysokiej jakości leki płynne i w postaci proszków do fiol, butelek, strzykawek lub karpuli. Proces obejmuje od czyszczenia i sterylizacji obiektów, aż po etykietowanie lub montaż strzykawek.

„W związku z trendem stosowania coraz bardziej silnie działających substancji czynnych istnieje ryzyko, że zewnętrzne powierzchnie po napełnieniu mogą być pokryte potencjalnie niebezpiecznym materiałem. Dlatego obserwujemy rosnące zapotrzebowanie na rozwiązania do czyszczenia zewnętrznego po napełnieniu. Wymagania dotyczące jakości czyszczenia rosną, a jednocześnie konieczne jest udowodnienie skuteczności usuwania pozostałości produktu” – mówi Werner Iländer, kierownik grupy ds. badań, technologii i usług farmaceutycznych w Bausch+Ströbel.

Technologia suchego strumienia śnieżnego zamiast wysokiej czystości wody

Dotychczas czyszczenie zewnętrzne odbywało się zwykle na bazie cieczy, przez spryskiwanie wysokiej czystości wodą i suszenie sprężonym powietrzem. Wymagało to dużej ilości energii do przygotowania wody i jej utylizacji jako odpadów specjalnych, w zależności od produktu napełnianego. Prowadziło to zarówno do wysokich kosztów operacyjnych dla klientów, jak i do marnotrawstwa zasobów wodnych, co w niektórych regionach świata stanowi poważny problem. „Z tych powodów poszukiwaliśmy alternatywnej metody czyszczenia, która byłaby bardziej opłacalna, oszczędzająca zasoby i mająca mniejszy ślad węglowy. Od jakiegoś czasu pracujemy z technologią suchego strumienia śnieżnego quattroClean od acp systems i wiedzieliśmy, że w zależności od usuwanej substancji można osiągnąć bardzo wysokie poziomy czystości. Jednak nie mieliśmy wiarygodnych danych na temat zgodności materiałowej tej metody” – opisuje Werner Iländer sytuację wyjściową.

Metoda czyszczenia strumieniem śnieżnym quattroClean to sucha technologia czyszczenia do zastosowań na powierzchniach całych i lokalnych, którą można łatwo zintegrować z w pełni zautomatyzowanymi liniami produkcyjnymi. Medium czyszczące to ciekły, recyklingowany dwutlenek węgla, powstający jako produkt uboczny w procesach przemysłowych i wykorzystywany między innymi w przemyśle spożywczym. Ciekły CO2 jest prowadzony przez bezzużyciową dwuskładnikową dyszę pierścieniową i rozpręża się przy wylocie do drobnych kryształków śniegu. Tworzy je oddzielny, pierścieniowy strumień sprężonego powietrza. Przyspieszony do prędkości naddźwiękowej, dobrze skupialny strumień śniegu i powietrza podczas uderzenia w powierzchnię do czyszczenia tworzy kombinację efektów termicznych, mechanicznych, rozpuszczalnikowych i sublimacji, na których opiera się skuteczność czyszczenia. Usunięte zanieczyszczenia są odsysane w kompaktowej komorze czyszczącej, co zapobiega ponownemu zanieczyszczeniu elementów i środowiska. Ponieważ kryształowy dwutlenek węgla podczas procesu całkowicie sublimuje, powierzchnie czyszczone bez pozostałości są suche – eliminując konieczność kosztownych i energochłonnych procesów płukania i suszenia.

Projekt partnerski dostarcza niezbędne dowody

Dlatego Bausch+Ströbel nie zwlekał z decyzją o udział w projekcie partnerskim finansowanym przez Invest BW, obejmującym pięciu partnerów przemysłowych oraz instytuty Fraunhofer IPA i NMI Uniwersytetu Tübingen, w którym badano zgodność materiałową i cytotoksyczność tej technologii czyszczenia na różnych, typowych dla produktów medycznych i farmaceutycznych powierzchniach.

„W tym projekcie chodziło głównie o dowód, że siły mechaniczne kryształów śniegu nie zmieniają, nie naruszają ani nie uszkadzają powierzchni obiektów. Ponadto należało ustalić, czy obciążenie termiczne i/lub właściwości chemiczne dwutlenku węgla wpływają na powierzchnie lub biokompatybilność materiałów, na przykład poprzez uwalnianie związków cytotoksycznych” – wyjaśnia kierownik grupy.

Do badań włączono próbki z fiolami szklanymi, próbki ze stali nierdzewnej 1.4301 i 1.4305 o różnych właściwościach powierzchniowych oraz z polieteroketonu (PEEK), polietylenu (PE), poliacetal (POM), niklu tytanowego (Nitinol) i kobaltu-chromu.

Do oceny serii testów powierzchnie próbek były badane mikroskopowo (przez światło i/lub skaningową mikroskopię elektronową) przez Fraunhofer IPA w stanie wyjściowym i po czyszczeniu. Czyszczenie suchym strumieniem przeprowadzano w warunkach ekstremalnych: próbki były lokalnie i centralnie naświetlane wysokim ciśnieniem dwunastu barów przez dziesięć sekund. Podczas mikroskopowej analizy fioli szklanych nie stwierdzono powstawania pęknięć ani rozprzestrzeniania się istniejących rys. Za pomocą fluorescencyjnego środka penetrującego wykazano, że kryształy śniegu nie wywołują dodatkowych naprężeń w szkle. Również nagłe ochłodzenie i późniejsze ogrzewanie fioli do temperatury otoczenia nie spowodowały mikropęknięć. Ponadto badania in vitro cytotoksyczności zgodnie z DIN EN ISO 10993-12: 2021-05 i DIN EN ISO 10993-12: 2021-08 wykazały brak negatywnego wpływu dwutlenku węgla w postaci śniegu na żywotność komórek. Analizy VOC i SVOC zgodnie z ISO 16017-1 wykazały wartości Tenax na poziomie granic pomiarowych lub poniżej nich.

Procedura zgodna z GMP i FDA

W ten sposób metoda spełnia wszystkie wymagania przemysłu farmaceutycznego w tym zakresie i jest zgodna z GMP i FDA pod względem zgodności materiałowej, co oznacza, że można ją uznać za podstawową walidację. „W tym projekcie udało nam się wygenerować kluczowe dane dla naszych klientów i opracować podstawowe rozwiązanie. Kolejnym krokiem będzie wdrożenie tego w produkt gotowy do rynku, co pozwoli na znaczące obniżenie kosztów operacyjnych i zużycia zasobów przy czyszczeniu zewnętrznym” – dodaje Werner Iländer.