Das finanzielle Risiko des Containments

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05.10.2020 Für den Schutz von Mitarbeitern, Umwelt und Patienten sind Pharmafirmen auf effizientes Containment angewiesen. Allerdings ist die Technologie kostenintensiv und die Planungssicherheit gering: Meist gehen Medikamentenhersteller bislang nicht davon aus, dass sich die Leistung eines Containment-Systems zuverlässig vorhersagen lässt. Doch das ändert sich.

Entscheider-Facts

  • Pharmaunternehmen sind für Planungssicherheit und wirtschaftliche Investitionsentscheidungen auf zuverlässige Informationen zur Rückhalteleistung von Anlagenbestandteilen angewiesen. Diese sind jedoch nicht immer ohne Weiteres zugänglich.
  • Das risikobasierte Messverfahren Containment Guard nutzt ein standardisiertes Messprotokoll mit reproduzierbarer Methodik, um die Rückhalteleistung einer Anlage unter realen Produktionsbedingungen zuverlässig vorherzusagen.
  • Schnittstellen und Transferprozesse stellen besondere Risikofaktoren beim Containment dar. Daher ist es wichtig, nicht nur die Rückhalteleistung von Einzelkomponenten zu bewerten, sondern die gesamte Anlage zu berücksichtigen.
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Messungen an einer High-Containment-Anlage. Bilder: Fette

Was Containment-Anlagen in der Pharmaproduktion leisten müssen, lässt sich mit dem Alltagsverstand nur schwer fassen. Das liegt daran, dass sich im täglichen Leben praktisch nichts in vergleichbaren Größendimensionen abspielt. Würde man beispielsweise einen handelsüblichen Zuckerwürfel zu Pulver zerreiben und ihn gleichmäßig in der Hamburger Elbphilharmonie verstreuen, entstünde eine Raumluftkonzentration von 5,5 µg/m3. Das ist ein Wert, der in der pharmazeutischen Produktion täglich eingehalten wird. High-Containment-Anlagen müssen sogar Werte von unter 1 µg/m3 erreichen.

Hochaktiver Wachstumsmarkt

Dass effizientes Containment für Pharmaunternehmer immer wichtiger wird, zeigt ein Blick auf aktuelle Marktentwicklungen: Laut Schätzungen des Marktforschungsunternehmens Markets and Markets beträgt das jährliche Marktvolumen für sogenannte HPAPIs (Highly Potent Active Pharmaceutical Ingredients) derzeit etwa 18 Mrd. US-Dollar. Im Jahr 2023 werden es voraussichtlich bereits 27 Mrd. sein. Schon heute werden mehr als die Hälfte aller neu zugelassenen Substanzen als potent eingestuft, jeder vierte in Entwicklung befindliche Wirkstoff gilt als hochpotent. Kein anderes Marktsegment wächst so schnell wie HPAPIs.

Dieses Wachstum ist Ausdruck eines globalen Strukturwandels, der sich seit einigen Jahren in der Pharmabranche vollzieht. Auslaufende Patente sorgen zunehmend dafür, dass sich die pharmazeutische Massenproduktion von Europa nach Asien verlagert. Da auch zahlreiche Medikamente mit hochwirksamen Substanzen den Patentschutz verlieren, erschließen Generikahersteller den HPAPI-Markt.

Im Gegenzug konzentrieren sich Pharmahersteller aus Industrieländern verstärkt auf teure Spezialmedikamente für die boomende Individualmedizin. Im Zen-trum dieser Entwicklung steht die steigende Nachfrage nach Onkologie-Medikamenten und Antikörper-Wirkstoff-Konjugaten. Bedienerschutz und die Vermeidung von Kreuzkontaminationen durch ein lückenloses Containment werden daher für alle Arzneimittelhersteller zum Kernthema.

Um beim Containment Umweltschutz, Bedienersicherheit und Produktqualität auf eine zuverlässige technologische Basis zu stellen, müssen alle Akteure ihr volles Know-how einbringen. Ob dieses Zusammenspiel funktioniert, entscheidet sich vor allem an den Schnittstellen. Die Hersteller gehen in der Regel nicht davon aus, dass Maschinenbauer die Leistung eines Containment-Systems zuverlässig vorhersagen können. Das ist vor allem der Tatsache geschuldet, dass sich die Containment-Performance komplexer Anlagen bislang nur schwer kalkulieren ließ.

Diese Ausgangslage stellt Pharmafirmen vor ein Dilemma: Das Containment-Level einer neuen Anlage muss bereits in einer frühen Projektphase festgelegt werden. Über wie viel Rückhalteleistung ihre neue Anlage tatsächlich verfügt, erfahren Hersteller bisher erst verlässlich durch eigene Messungen, nachdem Maschine und Containment-System bereits am Fertigungsstandort installiert worden sind.

Da Containment-Technologie verhältnismäßig aufwendig ist, sieht sich der Projektleiter bei jeder Neuanschaffung mit einem erheblichen finanziellen Risiko konfrontiert: Entscheidet er sich sicherheitshalber für zu viel Containment, entstehen dem Unternehmen unnötige Kosten. Kalkuliert er knapper, aber auf Basis unzuverlässiger Daten, schafft er unter Umständen eine Anlage mit ungenügender Rückhalteleistung an, die aufwendig nachgerüstet werden muss. Wieder entstehen unnötige Kosten. Besser wäre es, sich auf die Angaben des Maschinenherstellers verlassen zu können und die Containment-Leistung einer Anlage bereits vor der Installation genau zu kennen.

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Ein einziger Zuckerwürfel, verteilt in der Hamburger Elbphilharmonie: Derartig geringe Raumluftkonzentrationen müssen in der Pharmaproduktion täglich eingehalten werden.

Standardisiertes Messprotokoll

Um dieses Problem zu lösen, hat Fette Compacting den Containment Guard entwickelt. Dieses risikobasierte Messverfahren orientiert sich an den Kriterien der International Society for Pharmaceutical Engineering (ISPE) und ist dank einer reproduzierbaren Messmethodik in der Lage, die Rückhalteleistung einer Anlage unter realen Produktionsbedingungen zuverlässig vorherzusagen. Dafür folgt der Containment Guard einem standardisierten Messprotokoll, das Fehlerszenarien berücksichtigt und Arbeitsschritte einbezieht, die zuvor nicht analysiert wurden.

Für die Messungen durchlaufen alle Anlagen eine feste Reihenfolge von sieben Messszenarien, sogenannten Cycles. Dafür werden Tablettenpressen und Prozess-Equipment in unterschiedlichen Konstellationen aufgebaut und unter reproduzierbaren Bedingungen in einer festen Reihenfolge auf ihre Rückhalteleistung getestet. Unter anderem wird die Rückhalteleistung beim Ein- und Ausschleusen von Werkzeug sowie im Falle eines Stromausfalls ermittelt. Die Ergebnisse der Containment Guard-Messungen unterzieht der Hersteller schließlich dem Praxistest. Um die eigenen Daten zu validieren und auf ihre Anwendbarkeit im Produktionsalltag zu überprüfen, vergleicht sie der Maschinenbauer mit den Vorortmessungen namhafter Pharmafirmen. In der Regel offenbart dieser Abgleich eine fast perfekte Übereinstimmung zwischen Containment Guard-Werten und Praxisdaten.

Jedes neue Wissen über Containment verbessert langfristig die Arbeitssicherheit. Dieses Wissen wächst mit jedem weiteren Datenaustausch. Von einer Zusammenarbeit profitieren beide Seiten: Die Maschinenhersteller erhalten die Möglichkeit, ihr Wissen über Containment weiter zu vertiefen. Im Austausch bekommen Pharmafirmen die Gelegenheit, ihre eigenen Messergebnisse mit einem externen Partner zu spiegeln. Das Vieraugenprinzip stärkt die Gewissheit, richtig gemessen zu haben und keine Überraschungen befürchten zu müssen. Aus diesem Grund sind die meisten Betreiber bereit, ihre Daten mit dem Anbieter des Messystems zu teilen.

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Erkenntnis aus vielen Jahren Forschung und Entwicklung: Transferprozesse entscheiden maßgeblich über die Rückhalteleistung einer Containment-Anlage.

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Der Abgleich mit Containment-Messwerten aus der realen Produktion bestätigt die Annahme, dass Transferprozesse maßgeblich über die Rückhalteleistung einer Anlage mitentscheiden. Je weniger Schnittstellen zwischen den einzelnen Prozessschritten existieren, desto weniger Wirkstoff tritt aus der Maschine aus. Das An- und Abdocken von Containern ist fehleranfällig, weil es nach wie vor oft manuell durchgeführt wird. Selbst wenn menschliche Fehler ausbleiben, entsteht zwangsläufig Exposition. Je mehr Komponenten im laufenden Prozess an- und abgedockt werden, desto mehr Wirkstoff wird freigesetzt. Eine weitere Erkenntnis ist, dass eine sinnvolle Beurteilung der Rückhalteleistung sich nicht auf Einzelkomponenten einer Containment-Anlage fixieren darf. Es ist wichtig, das System als Ganzes zu betrachten. Beispielsweise spielt das Airmanagement, also die Kontrolle der Luftführung der Gesamtanlage, eine zentrale Rolle.

Die Ergebnisse aus mehreren Jahren Forschung und Entwicklung zum Thema Containment hat Fette Compacting mittlerweile in einem Handbuch zusammengefasst. Der komplexen Thematik nähert man sich aus Sicht des Maschinenherstellers, der theoretisches Wissen mit praktischen Kenntnissen über Stoffausbreitung vereint. Das Containment-Handbuch beschreibt die Grundlagen und Randbedingungen eines systematischen Messverfahrens und skizziert, in welcher Reihenfolge die relevanten Systemzustände eines Tablettiersystems erfasst werden müssen, um die Rückhalteleistung einer Anlage zuverlässig vorherzusagen. Das erklärte Ziel besteht darin, sein gesammeltes ContainmentWissen öffentlich zur Verfügung zu stellen. Dieser Ansatz soll den fachlichen Dialog vorantreiben und so letztlich der gesamten Branche zugutekommen.

Heftausgabe: Pharma+Food Oktober 2020
Dr.-Ing. Martin Schöler, Head of Engineering & Design bei Fette Compacting

Über den Autor

Dr.-Ing. Martin Schöler, Head of Engineering & Design bei Fette Compacting
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