Biopharmazeutika sind Arzneimittel, die mithilfe von Biotechnologie hergestellt werden, wie beispielsweise biologische Präparate, Bioprodukte und Biopharmaka. Da Reinheit, Aktivität und Stabilität der Produkte während der Herstellung von Biopharmazeutika gewährleistet sein müssen, ist Reinraumtechnologie im Produktionsprozess unerlässlich, um Produktqualität und -sicherheit zu gewährleisten. Die Planung, der Bau und der Betrieb von GMP-konformen Reinräumen für Biopharmazeutika erfordern die strikte Einhaltung der GMP-Vorgaben. Dies umfasst die Kontrolle von Luftreinheit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druckdifferenz und weiteren Parametern sowie das Management von Personal, Ausrüstung, Materialien und Abfällen im Reinraum. Gleichzeitig sind fortschrittliche Reinraumtechnologien und -ausrüstungen wie HEPA-Filter, Luftduschen und Reinraumwerkbänke erforderlich, um sicherzustellen, dass die Luftqualität und die mikrobiellen Belastungen im Reinraum den Anforderungen entsprechen.
Die Gestaltung eines GMP-konformen pharmazeutischen Reinraums
1. Reinraumplanung kann den tatsächlichen Produktionsanforderungen nicht immer gerecht werden. Bei neuen Reinraumprojekten oder umfangreichen Reinraumsanierungen beauftragen Auftraggeber in der Regel etablierte Planungsbüros. Bei kleineren und mittleren Reinraumprojekten schließen Auftraggeber aus Kostengründen meist einen Vertrag mit einem Ingenieurbüro ab, das dann die Planung übernimmt.
2. Um Missverständnisse bezüglich des Zwecks von Reinraumtests zu vermeiden: Die Leistungsprüfung und -bewertung von Reinräumen ist ein unerlässlicher Schritt, um zu messen, ob die Designanforderungen erfüllt sind (Abnahmeprüfung) und den ordnungsgemäßen Betrieb des Reinraums nach dessen Fertigstellung sicherzustellen (regelmäßige Prüfung). Die Abnahmeprüfung umfasst zwei Phasen: die vollständige Inbetriebnahme und die umfassende Bewertung der Gesamtleistung des Reinraums.
3. Probleme im Reinraumbetrieb
① Die Luftqualität entspricht nicht den Standards
② Betrieb mit unregelmäßigem Personal
③ Die Wartung der Ausrüstung erfolgt nicht rechtzeitig.
④ Unvollständige Reinigung
⑤ Unsachgemäße Abfallentsorgung
⑥Einfluss von Umweltfaktoren
Bei der Planung von GMP-konformen Reinräumen für pharmazeutische Produkte sind mehrere wichtige Parameter zu beachten.
1. Luftreinheit
Das Problem der korrekten Parameterauswahl in der Fertigung von Kunsthandwerksprodukten ist von grundlegender Bedeutung. Je nach Produktart stellt die richtige Wahl der Designparameter eine zentrale Herausforderung dar. Die GMP-Richtlinien definieren wichtige Indikatoren, insbesondere die Luftreinheitsgrade. Die folgende Tabelle zeigt die in den GMP-Richtlinien meines Landes von 1998 festgelegten Luftreinheitsgrade. Die WHO (Weltgesundheitsorganisation) und die EU (Europäische Union) haben hingegen unterschiedliche Anforderungen an die Reinheitsgrade. Die oben genannten Werte geben klar Auskunft über Anzahl, Größe und Zustand der Partikel.
Es zeigt sich, dass die Reinheit bei hoher Staubkonzentration gering und bei niedriger Staubkonzentration hoch ist. Der Reinheitsgrad der Luft ist der zentrale Indikator für die Bewertung einer sauberen Raumluft. Beispielsweise stammt der Standard von 300.000 aus einer neuen Verpackungsspezifikation des Medizinischen Amtes. Er ist derzeit für den Hauptproduktionsprozess ungeeignet, eignet sich jedoch gut für den Einsatz in bestimmten Nebenräumen.
2. Luftaustausch
Die Luftwechselrate in einer herkömmlichen Klimaanlage liegt bei nur 8 bis 10 Mal pro Stunde, während sie in einem industriellen Reinraum mindestens 12 Mal und maximal mehrere hundert Mal beträgt. Dieser Unterschied in der Luftwechselrate bedingt einen erheblichen Unterschied im Energieverbrauch. Bei der Planung muss daher, basierend auf der präzisen Festlegung der Reinheitsanforderungen, eine ausreichende Luftwechselrate sichergestellt werden. Andernfalls entsprechen die Betriebsergebnisse nicht den Standards, die Störfestigkeit des Reinraums ist gering, die Selbstreinigungskapazität verlängert sich entsprechend, und die damit verbundenen Probleme überwiegen die Vorteile.
3. Statische Druckdifferenz
Es gelten diverse Anforderungen, beispielsweise muss der Abstand zwischen Reinräumen unterschiedlicher Reinraumklassen und Nicht-Reinräumen mindestens 5 Pa betragen, und der Abstand zwischen Reinräumen und Außenbereich muss mindestens 10 Pa betragen. Die statische Druckdifferenz wird hauptsächlich durch die Zufuhr eines bestimmten Überdruckvolumens reguliert. Üblicherweise werden hierfür Restdruckventile, elektrische Differenzdruck-Volumenregler und an den Abluftauslässen installierte Luftdämpfungsschichten eingesetzt. In den letzten Jahren hat sich jedoch die Methode durchgesetzt, bei der Inbetriebnahme auf Überdruckvorrichtungen zu verzichten, indem das Zuluftvolumen größer als das Abluft- und Rückluftvolumen ist. Ein entsprechendes automatisches Steuerungssystem kann denselben Effekt erzielen.
4. Luftstromorganisation
Die Luftstromführung in Reinräumen ist entscheidend für die Einhaltung des Reinheitsgrades. Die in der aktuellen Konstruktion häufig gewählte Form der Luftstromführung richtet sich nach dem Reinheitsgrad. So nutzen Reinräume der Klasse 300.000 beispielsweise oft eine Zuluftführung von oben und eine Abluftführung von oben, Reinräume der Klassen 100.000 und 10.000 verwenden in der Regel eine seitliche Zuluftführung von oben und eine seitliche Abluftführung von unten, und Reinräume höherer Reinheitsklassen nutzen eine horizontale oder vertikale unidirektionale Luftströmung.
5. Temperatur und Luftfeuchtigkeit
Neben speziellen Technologien ist aus Sicht der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik vor allem die Aufrechterhaltung des Bedienerkomforts, d. h. eine angemessene Temperatur und Luftfeuchtigkeit, von Bedeutung. Darüber hinaus sind verschiedene Indikatoren zu berücksichtigen, wie beispielsweise die Querschnittswindgeschwindigkeit im Düsenkanal, der Geräuschpegel, die Beleuchtungsstärke und das Frischluftvolumenverhältnis. Diese Aspekte dürfen bei der Planung nicht außer Acht gelassen werden.
Reinraumdesign für die Biopharmabranche
Biologische Reinräume werden im Wesentlichen in zwei Kategorien unterteilt: allgemeine biologische Reinräume und biologische Sicherheitsreinräume. HLK-Planer sind üblicherweise mit ersteren befasst, bei denen die Belastung des Personals durch lebende Partikel im Vordergrund steht. In gewisser Weise handelt es sich um industrielle Reinräume, die zusätzlich Sterilisationsprozesse beinhalten. Bei industriellen Reinräumen ist die Kontrolle des Reinheitsgrades in der professionellen HLK-Anlagenplanung ein wichtiges Mittel zur Aufrechterhaltung des Reinheitsgrades durch Filtration und Überdruck. Bei biologischen Reinräumen müssen neben den gleichen Methoden wie bei industriellen Reinräumen auch die Aspekte der biologischen Sicherheit berücksichtigt werden. Manchmal ist der Einsatz von Unterdruck erforderlich, um eine Kontamination der Umwelt durch Produkte zu verhindern.
Veröffentlichungsdatum: 25. Dezember 2023