Es sind vor allem biotechnologisch hergestellte Medikamente, die den Markt verändern. Von den 45 im Jahr 2017 in der EU neu zugelassenen Medikamenten waren bereits 23 Biopharmazeutika, davon zehn Biosimilars (Nachfolger von Original-Biologika nach Ablauf des Patentschutzes). Zehn Jahre zuvor waren von 40 zugelassenen Medikamenten zehn biotechnologisch hergestellt, darunter zwei Biosimilars. Gleichzeitig ist in der Forschung ein klarer Trend zu individualisierten Produkten zu beobachten. Dabei geht die Chargengröße im Extremfall bis auf eins herunter wie bei dem von Novartis für die Behandlung von Blutkrebs zugelassenen Produkt Kymriah.
Momentan sind bei der Herstellung bzw. der Abfüllung solcher Medikamente noch vorwiegend manuelle oder halbautomatische Lösungen vorherrschend – mit allen Nachteilen, die das mit sich bringt. Hier sind nun die Anlagenbauer gefragt, mit einem höheren Automatisierungsgrad und technischen Antworten auf die speziellen Anforderungen, die die Herstellung von Biopharmazeutika stellen, deren Verarbeitung sicherer, schneller und kostengünstiger zu machen.
Verlustfreies An- und Leerfahren
Dies beginnt bereits damit, dass unterschiedlichste Dosiersysteme zur Verfügung stehen – abgestimmt auf die jeweiligen Anforderungen. Wichtig sind hier zum Beispiel Dosiersysteme, die verlustfrei oder verlustarm an- und leerfahren können. Anders als bei preiswerteren Medikamenten, bei denen es nicht so ins Gewicht fällt, wenn beim Anfahren und Beenden des Prozesses nicht korrekt gefüllte Objekte entstehen, die verworfen werden müssen, will man dies bei kleinen Chargen und vor allem bei personalisierten Medikamenten tunlichst vermeiden. So wird hier durch Mehrfachdosierung direkt auf einer Waage sichergestellt, dass möglichst nichts verworfen werden muss.
Ein weiterer wichtiger Punkt: Alle Dosiersysteme müssen mit Single-Use-Systemen kombiniert werden können. Verbesserungen in diesem Bereich sorgen für größere Prozesssicherheit und einfachere Handhabung. Als Beispiel ist hier etwa die Einschlauch-Peristaltikpumpe zu nennen. Diese Peristaltikpumpe der neuen Generation kommt mit nur einem Schlauch statt wie bisher üblich zweien aus: Für jede Dosierstelle führt nur ein Produktschlauch vom Produktbehälter zur Dosiernadel. Sie ist deshalb ideal für „Disposable Systeme“ geeignet. Ohne Y-Verteiler ist der Produktstrang äußerst übersichtlich und einfach. Das erhöht die Prozesssicherheit weiter. Das Einlegen des Schlauches ist denkbar einfach und mit einer Hand zu bewerkstelligen – also auch über Handschuheingriffe bestens zu meistern. Was gerade für die Verarbeitung im Isolator wichtig ist.
Isolatoren und Maschinenmodule
Denn Biopharmaceuticals sind in der Regel sensible Stoffe, die während des gesamten Prozesses einem erhöhten Risiko der Kontamination mit Mikroorganismen unterliegen – was die Verwerfung der gesamten Charge und damit enorme finanzielle Belastung zur Folge hätte. Hier werden ganz besondere Anforderungen an die Reinraumproduktion gestellt, die zur Folge haben, dass in diesen Fällen trotz hoher Investitionskosten vermehrt Isolatortechnologie eingesetzt wird.
In der Regel sind Isolator und Abfüllmaschine fest miteinander verbunden – eine gute Lösung für mittlere und große Chargen. Damit sich die Anschaffung von Isolatortechnologie auch für kleine Chargen rechnet, sind inzwischen standardisierte Isolatoren auf dem Markt, um die Kosten
zu senken. Doch in Sachen Flexibilität ist die Technik nun schon einen Schritt weiter. So kann heute schon ein standardisierter Isolator sogar für verschiedene Packmittel und Prozesse verwendet werden. Die speziellen Produktionsmodule können hier ganz einfach wie ein Arbeitstisch aus dem Isolator herausgefahren und durch ein anderes ersetzt werden.
Gerade die problemlose Erweiterung der Anlage ist ein wichtiger Punkt für die Pharmahersteller. Neue Arzneimittel werden derzeit oft von jungen Unternehmen produziert, das Thema Investitionskosten ist hier ein zentraler Faktor. Je nach Einsatzbereich stehen deshalb Maschinenmodule in verschiedenen Automatisierungsgraden zur Verfügung – für die manuelle, teilautomatisierte oder vollautomatische Prozessverarbeitung. Selbst die Umrüstung von einer Laboranlage mit manuellen Handling-Schritten, hin zu einer vollautomatischen Produktionslinie oder andersherum ist jederzeit möglich.
Mit Sicherheit bieten Reinraumroboter künftig noch weit größere Einsatzmöglichkeiten. Derzeit beschränkt sich der Einsatz weitgehend auf das Handling und das Bereitstellen bzw. den Transport von Packmitteln. Denkbar ist deren Einsatz aber auch für weitere Prozesse etwa das Biomonitoring, für Reinigung oder Formatwechsel.
Module für mittlere Leistungen
Geht es um den nächsthöheren Leistungsbereich, wählen Anlagenbauer eine andere Herangehensweise: Um vor allem im mittleren Leistungsbereich den Pharmazeuten eine hohe Flexibilität und ein schnelles Reagieren zu ermöglichen, setzen sie auf aus Modulen zusammengesetzte Anlagen. Dank des modularen Aufbaus ist die Anlage schnell und einfach an die speziellen Bedürfnisse des Kunden anpassbar – was die Realisierungszeit eines Anlagenprojekts deutlich beschleunigt, ohne dass der Anwender dabei auf speziell auf seinen Prozess zugeschnittene Anpassungen verzichten müsste.
Alle von den Anlagenbauern entwickelten flexiblen Systeme werden sich – in Anlehnung an neue Prozesse bei den Pharmazeuten – kontinuierlich weiterentwickeln. Als ein Beispiel sei hier die neue Forderung aus dem Annex 1 zu nennen, zukünftig moderne Nachweisverfahren zur Erkennung von mikrobiologischen Kontaminationen auf den Produktionsanlagen einzusetzen. Denn mittlerweile ist es sowohl möglich, lebende Keime in Luftproben in Echtzeit per Laserdetektion zu erkennen, als auch die Identifizierung von gefundenen Keimen mit moderner Analytik wie z. B. Next Generation Sequencing schneller und kostengünstiger zu bewerkstelligen.
Flexibilität beschränkt sich damit längst nicht mehr auf den eigentlichen Abfüll- und Verschließprozess, sondern geht weit darüber hinaus. Im Bereich Wartung und Unterhaltung einer Anlage bieten bereits heute digitale Werkzeuge wie etwa Virtual Reality und Augmented Reality interessante Einsatzmöglichkeiten, etwa als Unterstützung bei Wartungsarbeiten. Ein weiterer wichtiger Baustein sind offene modulare Plattformen, die die Daten der einzelnen Anlagenkomponenten bündeln, auswerten und damit nutzbar machen – und die speziell für pharmazeutische Anwendungen konzipiert sind. Über eine zentrale Schnittstelle lassen sich permanent Maschinen- und Prozessparameter aller in der Anlage integrierten Maschinen erfassen und über eine Cloud oder das Firmennetzwerk weltweit verfügbar machen.
Suchwort: Bausch+Ströbel
Autor: Peter Kitschmann
Principal Consultant, Pharma, GMP-Compliance and Processes,
Bausch+Ströbel
Autorin: Tanja Bullinger
Leitung Unternehmenskommunikation,
Bausch+Ströbel
