Herausforderungen und Lösungen im modernen Containment

Lange Zeit wurde Containment primär als technische Notwendigkeit betrachtet, die sich auf die Undurchlässigkeit einzelner Maschinen im regulären Produktionsbetrieb konzentrierte. Doch die Realität in den Produktionsräumen hat sich verändert, da bei hochaktiven pharmazeutischen Wirkstoffen bereits Mengen im Mikrogramm- bis Nanogrammbereich sicherheitsrelevant sind. Insbesondere  durch Fortschritte in Onkologie und Präzisionsmedizin wächst der Markt für hochaktive pharmazeutische Wirkstoffe (HPAPIs) weiter stark.

„Wir sprechen über Wirkstoffkonzentrationen, die man sich schwer vorstellen kann“, erklärt Marcel Issmer, Group Lead Platform Management bei Fette Compacting. „Zermahlt man einen einzigen Zuckerwürfel und verteilt den Staub gleichmäßig in der gesamten Hamburger Elbphilharmonie, entsteht eine Raumluftkonzentration von etwa 5,5 Mikrogramm pro Kubikmeter. Und selbst diese Menge ist für manche Wirkstoffe bereits zu viel.“ Während moderne Produktionsanlagen diesen Grenzwert täglich sicher einhalten müssen, gelten für High-Containment-Anlagen noch strengere Anforderungen. In speziellen Fällen müssen sie sogar Höchstgrenzen gewährleisten, die bis in den Nanobereich reichen.

Strengere Regeln, neue Blickwinkel

Die im Dezember 2024 in Kraft getretene Novellierung der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) reagiert auf die zunehmenden hochaktiven Wirkstoffe mit konkreten Vorgaben: Für krebserzeugende, mutagene und reproduktionstoxische Stoffe (CMR-Stoffe) sind geschlossene Systeme als Schutzmaßnahme vorgeschrieben, sofern dies technisch umsetzbar ist. Verbindliche Expositionsgrenzwerte legen fest, welche Konzentrationen akzeptabel sind. Zudem müssen diese nicht nur im laufenden Produktionsbetrieb, sondern auch während Wartung, Reinigung und Umbauten eingehalten und nachgewiesen werden. Parallel dazu hat die International Society for Pharmaceutical Engineering (ISPE) ihren SMEPAC-Leitfaden überarbeitet. Auch hier hat sich der Fokus verschoben: Die Richtlinie empfiehlt erstmals die Betrachtung des gesamten Lebenszyklus komplexer Produktionssysteme und berücksichtigt nun auch kontinuierliche Herstellprozesse.

OEL und OEB: Was die Containment-Klassen aussagen

Wer hochaktive Wirkstoffe sicher verarbeiten will, braucht eine verlässliche Einstufung des Expositionsrisikos. Diese toxikologischen Grundlagen sind die Basis für moderne Containment-Konzepte. Wir erklären, wie OEL/OEB entstehen und was sie bedeuten.

Weniger Schnittstellen, weniger Risiko

Continuous Manufacturing entwickelt sich zu einem Schlüsselfaktor für modernes Containment. Während die kontinuierliche Produktion oft wegen Effizienz und Geschwindigkeit gelobt wird, bietet sie auch aus Sicht des Arbeits- und Umweltschutzes einen entscheidenden systemischen Vorteil: die Minimierung kritischer Transferschnittstellen.

In der klassischen Batch-Produktion stellt jeder Materialtransfer zwischen einzelnen Prozessschritten ein potenzielles Risiko für eine Wirkstofffreisetzung dar. Ein durchgängig geschlossener, kontinuierlicher Prozess reduziert viele dieser kritischen Schnittstellen von vornherein. Continuous Manufacturing unterstützt somit einen stabilen Expositionsschutz, da das Produkt im Idealfall vom Rohstoff bis zur fertigen Tablette im geschlossenen System verbleibt.

Saubere Rohrleitungen auf Knopfdruck

Neben dem Prozessdesign rückt das Airmanagement, also die Steuerung der Luftströme innerhalb der Anlage und in Zu- und Ableitungen, zunehmend in den Fokus der Sicherheitsbetrachtung. Während Wash-in-Place-Systeme (WiP) die Pressräume automatisch reinigen, blieb die Reinigung der Rohrleitungen, Filterkammern und Ventile des Airmanagements eine Herausforderung. Oft mussten Anlagenbediener diese Bereiche manuell reinigen, oder automatisierte Prozesse erledigten die Reinigung nicht zufriedenstellend. „Was bei konventionellen Substanzen tolerierbar ist, wird bei HPAPIs zum Sicherheitsrisiko“, sagt Issmer. Zudem erschweren unzugängliche Bereiche in der Luftführung die Validierung der Reinigungsprozesse – eine Anforderung, die sowohl die Gefahrstoffverordnung als auch SMEPAC explizit stellen.

Hier setzen Innovationen wie das waschbare Airmanagement von Fette Compacting an. Eine vollautomatisierte Reinigung der gesamten Luftführung im WiP-Prozess befreit Rohrleitungen, Filterkammern und Ventile zuverlässig von Rückständen. Technisch wird dies durch eine strömungsoptimierte Positionierung der Reinigungsdüsen realisiert. Stäube und hochaktive Partikel werden ohne manuelle Eingriffe gebunden und entfernt, sämtliche Prozessparameter lückenlos dokumentiert. „Die Rückmeldungen aus der Praxis zeigen, dass der Ansatz aufgeht: Die ersten Kunden, die das System nutzen, sind sehr zufrieden“, berichtet Issmer.

Messbare Sicherheit

Um Containment zu einer objektiv bewertbaren Systemeigenschaft zu machen, sind standardisierte Messverfahren unerlässlich. Mit dem Containment Guard hat Fette Compacting bereits 2017 ein Verfahren etabliert, das die Rückhalteleistung von Anlagen unter praxisnahen Bedingungen und in verschiedenen definierten Szenarien messbar macht. „So können wir die Containment-Performance bereits beim Factory Acceptance Test gemeinsam mit dem Kunden prüfen“, sagt Issmer. Pharmaunternehmen erhalten damit noch vor der Inbetriebnahme die Gewissheit, dass die Anlage den spezifischen Anforderungen an den Umgang mit ihren Wirkstoffen gewachsen ist.

Wirksames Containment erfordert eine ganzheitliche Betrachtung der Herstellung. Die Kombination aus Continuous Manufacturing, innovativen Reinigungskonzepten wie dem waschbaren Airmanagement und validierten Messverfahren macht den Schutz vor hochpotenten Wirkstoffen planbar. Wenn Mikrogramme über die Sicherheit von Mitarbeitenden und Umwelt entscheiden, muss der Schutz über die Einzelmaschine hinausgehen und den gesamten Lebenszyklus der Anlage umfassen.

Reinraumklassen im Überblick

Die Anforderungen an die Luftreinheit steigen in der modernen Industrie kontinuierlich. Regelwerke wie ISO 14644 und GMP-Richtlinien kontrollieren Partikellast und mikrobiologische Sicherheit. Aber was bedeuten die darin festgelegten Reinraumklassen?