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Pharmazeutische Reinräume nutzen heute hochentwickelte technische Lösungen, um alles fernzuhalten, was die Arzneimittelqualität beeinträchtigen könnte. Die HEPA-Filter in diesen Räumen fangen nahezu alle Partikel bis zu einer Größe von 0,3 Mikrometern ab, was beeindruckend ist, wenn man bedenkt, dass sie etwa 99,97 % der durchströmenden Partikel zurückhalten. Die meisten Anlagen sorgen für 20 bis 40 Luftwechsel pro Stunde, wodurch die Luft frisch genug gehalten wird, um die Sauberkeitsstandards ISO 5 bis 7 einzuhalten. All diese Schutzschichten arbeiten zusammen, um zu verhindern, dass Mikroben eindringen und bei der Herstellung steriler Produkte Probleme verursachen. Aktuelle Forschungsergebnisse, veröffentlicht im Journal of Pharmaceutical Innovation, belegen dies: Unternehmen mit effektiver Kontaminationsschutzkontrolle verzeichneten einen erheblichen Rückgang an fehlerhaften Chargen – etwa zwei Drittel weniger Probleme als Einrichtungen, die nicht ordnungsgemäße Protokolle befolgen.
Reinräume werden unter Überdruck gehalten, damit sie verhindern können, dass Schadstoffe von außen eindringen, wodurch injizierbare Arzneimittel und biologische Produkte vor Kontamination geschützt bleiben. Um sicherzustellen, dass alle Vorschriften eingehalten werden, verwenden Einrichtungen Echtzeit-Partikelzähler zusammen mit mikrobiellen Luftprobenahmegeräten. Die FDA und die EMA haben hier sehr spezifische Anforderungen, insbesondere bei sterilen Produkten der Kategorie 1. Bereits das Vorhandensein weniger koloniebildender Einheiten (CFUs) reicht aus, um eine Untersuchung einzuleiten. Was in diesen kontrollierten Räumen geschieht, ist von großer Bedeutung für die Patienten. Laut dem WHO-Bericht zur Arzneimittelsicherheit aus dem Jahr 2022 waren kontaminierte Injektionspräparate im vergangenen Jahr für nahezu vier von zehn arzneimittelbezogenen unerwünschten Ereignissen verantwortlich.
Menschen verursachen trotz aller automatisierten Systeme weiterhin etwa 72 % aller Kontaminationen in Reinräumen, wie im neuesten Qualitätsbericht zur Fertigung aus dem Jahr 2024 festgestellt wurde. Wenn Unternehmen strenge Bekleidungsvorschriften gemäß den ISO 14644-7-Richtlinien durchsetzen, obligatorische Luftduschen an Eingangsbereichen installieren und regelmäßige Schulungen zum korrekten Verhalten in diesen kontrollierten Umgebungen anbieten, gelingt es ihnen, Hautschuppen und Tröpfchen aus der Atmung in ISO-5-Reinräumen um nahezu 90 % zu reduzieren. Laut tatsächlicher Branchendaten aus dem PDA Journal des vergangenen Jahres traten in Einrichtungen, die umfassende Kontaminationskontrollprogramme eingeführt hatten, ungefähr halb so viele Probleme bei der Freigabe steriler Produkte auf wie in solchen ohne entsprechende Maßnahmen – konkret zeigte sich eine Reduktion um 53 % über einen Zeitraum von drei Jahren.
Um die Standards der FDA, EMA und cGMP zu erfüllen, durchlaufen pharmazeutische Reinräume eine Reihe von Zertifizierungen und Validierungen. Die meisten Aufsichtsbehörden bestehen auf regelmäßigen Prüfungen, einschließlich jährlicher Audits, kontinuierlicher Umweltüberwachung und umfangreicher Dokumentation darüber, wie gut die Kontamination kontrolliert wird. Was die Datenintegrität betrifft, legt die FDA besonderen Wert auf detaillierte Aufzeichnungen, die über die Zeit hinweg jede gezählte Partikel verfolgen. Europäische Hersteller hingegen müssen den Vorschriften der EMA folgen, die ausdrücklich Luftprobenahmeverfahren fordern, die den ISO-14644-1-Standards entsprechen. Diese Anforderungen sind keine bloßen Papierübungen, sondern beeinflussen direkt den täglichen Betrieb der Einrichtungen und wirken sich auf alles aus, von Wartungsplänen für Geräte bis hin zu Schulungsprogrammen für das Personal.
Die ISO-Normen legen im Wesentlichen den Standard fest, was als akzeptable Leistung gilt, wenn es darum geht, Produkte auf Märkte weltweit zu bringen. Für sterile Injektionen müssen Unternehmen die Anforderungen der ISO-Klasse 5 erfüllen, was bedeutet, dass die Partikelanzahl gemäß EU-Anhang 1 unter 3.520 pro Kubikmeter liegen muss. Inzwischen gelten die weniger strengen, aber dennoch wichtigen ISO-Klassen 7 bis 8 hauptsächlich für die Herstellung oraler Feststoffmedikamente. Diese Klassifizierungsstufen tauchen auf etwa 8 von 10 Inspektionslisten sowohl der FDA- als auch der EMA-Aufsichtsbehörden auf. Wenn Hersteller die Vorschriften nicht einhalten, drohen ihnen oft Produktrückrufe, die basierend auf aktuellen Branchendaten aus dem Jahr 2023 typischerweise jeweils rund 2,3 Millionen US-Dollar kosten.
Eine kontinuierliche Überwachung gewährleistet die langfristige Einhaltung durch Echtzeit-Partikelzähler (Erfassung von 0,5 µm-Verunreinigungen), Differenzdrucksensoren (Aufrechterhaltung von 10–15 Pa-Stufen) und mikrobiologische Luftprobenahmegeräte zur Detektion von KBE. Der GMP-Rahmen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) verlangt vierteljährliche Leistungsqualifizierungen (PQ), um die konsequente Einhaltung der ISO-Klassifizierungen über alle Produktionszyklen hinweg zu überprüfen.
HEPA-Filter entfernen 99,97 % der Partikel mit einer Größe von 0,3 Mikrometern und ermöglichen so die Schaffung von ISO-Klasse-5-Umgebungen, die für aseptische Verfahren unerlässlich sind. Luftwechsel pro Stunde (ACH) im Bereich von 20 bis 40 sorgen für eine kontinuierliche Verdünnung luftgetragener Verunreinigungen. Untersuchungen zeigen, dass Einrichtungen mit 30 ACH die mikrobiellen Zahlen um 72 % reduzieren können im Vergleich zu Bereichen mit geringerer Belüftung.
Laminarluftströmungssysteme leiten gefilterte Luft gleichmäßig von der Decke zum Boden und minimieren so Turbulenzen, die Partikel verbreiten könnten. Dieses Konzept entspricht den von der FDA empfohlenen Praktiken zur Aufrechterhaltung von Druckdifferenzen zwischen Reinraumbereichen. Merkmale wie Luftschleusen und gestufte Druckgradienten isolieren hochriskante Bereiche von weniger kontrollierten Umgebungen und verbessern so die gesamte Kontaminationskontrolle.
Pharmazeutische HLK-Systeme regeln gleichzeitig drei kritische Parameter:
Echtzeitsensoren und automatisierte Klappen ermöglichen sofortige Anpassungen bei Abweichungen der Umgebungsbedingungen und bewahren so die Prozessintegrität.
Ein guter Reinraumdesign beruht auf Materialien, die keine Partikel abgeben oder Schadstoffe aufnehmen, wie Oberflächen aus Edelstahl und speziellen antimikrobiellen Wandpaneelen. Diese Materialien erleichtern die Reinigung und verringern das Risiko einer Kreuzkontamination während der Produktionsprozesse. Auch die Bauweise selbst ist wichtig. Fußböden sollten geschweißte Fugen anstelle von Fugenmörteln aufweisen, in denen sich Staub verbergen kann, und Beleuchtungskörper benötigen geeignete Dichtungen, um Luftlecks zu verhindern. Viele Anlagen installieren zudem unidirektionale Luftstromsysteme, die luftgetragene Partikel von empfindlichen Bereichen wie Arzneimittelfüllstationen wegführen. Für Unternehmen, die mehrere Produkte im selben Raum herstellen, bieten modulare Reinräume eine intelligente Lösung. Sie gewährleisten notwendige Dichtungen und ermöglichen gleichzeitig eine Umgestaltung, wenn sich die Produktlinien im Laufe der Zeit ändern. Die meisten seriösen Hersteller halten sich an strenge Materialzertifizierungen gemäß Richtlinien wie den ISO 14644-5-Standards. Dieser Ansatz hält nicht nur die Aufsichtsbehörden zufrieden, sondern spart langfristig auch Geld durch reduzierte Ausfallzeiten und weniger Qualitätsprobleme.
Sensornetzwerke in der gesamten Anlage verfolgen luftgetragene Partikel bis hin zu 0,5 Mikron und erkennen zudem lebende Mikroorganismen. Laut einer Studie des Ponemon Institute des vergangenen Jahres gehen etwa acht von zehn Kontaminationsproblemen tatsächlich auf Änderungen der Luftfeuchtigkeit oder Temperaturschwankungen zurück. Die gesammelten Daten fließen direkt in das Gebäudemanagementsystem ein, welches Warnungen ausgibt, sobald die Anzahl der Partikel den unter ISO-Klasse-7-Standards zulässigen Grenzwert überschreitet (das sind 3.520 Partikel pro Kubikmeter). Solch unmittelbare Informationen ermöglichen es dem Personal, innerhalb von nur 15 Minuten auf Probleme zu reagieren. Für Unternehmen, die injizierbare Arzneimittel herstellen, ist dies von großer Bedeutung, da ein einzelner Fehler bei der Aufrechterhaltung steriler Bedingungen Hersteller typischerweise jeweils rund 740.000 USD kostet.
Reinraum-Druckkaskadensysteme halten den Luftdruckunterschied typischerweise im Bereich von 10 bis 15 Pascal zwischen verschiedenen Bereichen aufrecht, wodurch verhindert wird, dass unerwünschte Luft zurückströmt, wenn Materialien bewegt werden. Auch die Art und Weise, wie das Personal sich durch diese Räume bewegt, spielt eine Rolle. Bereiche mit hohem Verkehrsaufkommen werden von kritischen Zonen getrennt gehalten, in denen das Kontaminationsrisiko am höchsten ist. Gleichzeitig passen intelligente Lüftungssysteme den Luftstrom je nach tatsächlich vorhandener Personenzahl in jedem Bereich an. Für Einrichtungen mit wechselnden Produktionsanforderungen bringen umkonfigurierbare Vorzimmer, die mit verriegelten Durchreicheklappen ausgestattet sind, einen erheblichen Vorteil. Studien zeigen, dass sie im Vergleich zu herkömmlichen festen Layouts die Einschleppung von Mikroben in sensible Bereiche um etwa zwei Drittel reduzieren. Diese Art von Flexibilität bietet in sich ständig weiterentwickelnden Fertigungsumgebungen einen deutlich besseren Schutz vor Kontaminationsgefahren.
