Echtzeitkeimzählung in Pharmawasser. Online-Überwachung von mikrobiellen Verunreinigungen - prozesstechnik online

Online-Überwachung von mikrobiellen Verunreinigungen

Echtzeitkeimzählung in Pharmawasser

Anzeige
LIF-basierende Echtzeitkeimzähler für Wasser ermöglichen eine Überwachung der Keimbelastung kontinuierlich und in Echtzeit. Über diese stetige Online-Überwachung können lückenlose, aussagekräftige, historische Datensätze zum „Trending“ und zur exakten Bewertung der Keimbelastung in Wassersystemen herangezogen werden.

Die derzeitige akzeptierte und hauptsächlich praktizierte Methode um die Qualität des Wassers in Bezug auf Keimgehalt zu überprüfen, ist die klassische wachstumsbasierende Methode. Hierfür werden Entnahmen einzelner Proben an signifikanten Probenahmestellen – den sogenannten points-of-use (POU) – vollzogen. Mit den Ergebnissen nach Inkubation und Auszählung der KBE (Koloniebildenden Einheiten) wird versucht, die Kontrolle über ganze Wassersysteme zu erlangen. Durch den hohen Aufwand dieser Praxis sind periodische Überprüfungen ein und desselben POU häufig nur in größeren Intervallen möglich. Ergebnisse erlauben nur retrospektive Bewertungen der Wasserqualität (bis zu einer Woche nach Entnahme der Probe). Eine zeitnahe Risikobewertung – ganz zu schweigen von einer kontinuierlichen Prozesskontrolle – ist so nahezu unmöglich. Aufgrund der fehlenden Sensitivität der klassischen wachstumsbasierenden Methode sind falsch-negative Ergebnisse zu erwarten; es wächst eben nachweislich nur ein kleiner Anteil der sich im Wasser befindlichen Keime auf den eingesetzten Agar-Komplexnährmedien. Des Weiteren kann das mangelnde Nährstoffangebot in pharmazeutischen Wassersystemen zum extremen Schrumpfen der Keime führen, und auch physikalischer und chemischer Dauerstress ein Heranwachsen zu KBE im Labor verhindern; man spricht hier von den sogenannten VBNC (viable but not culturable). Mögliche falsch-positive Einträge sind auf der anderen Seite durch die vielen händischen Eingriffe von den Probenahmen bis hin zum durchgeführten Ausspateln des Probenaliquots im Labor möglich.

LIF-Methode
Die Echtzeitkeimzählung auf der Basis der laserinduzierten Fluoreszenz (LIF) in pharmazeutischen Wasseranlagen bietet ein großes Potenzial zur signifikanten Verbesserung sowohl bezüglich der Kontrolle über den mikrobiellen Zustand der Wassersysteme als auch in Bezug auf den nötigen Energieaufwand zum Erhalt der Keimfreiheit.
Die Echtzeitkeimzählung bedient sich der hochsensitiven, spektroskopischen Methode der Laserinduzierten Fluoreszenz (LIF). Durch Einsatz eines Lasers werden Metabolite des Zellstoffwechsels in Keimen zur Fluoreszenz angeregt. Man spricht hier von der Erzeugung intrinsischer Fluoreszenz; im Gegensatz zu verwandten Labormethoden, die ebenfalls zu den LIF´s gehören, aber der Beigabe und Markierung der Zellen mit Fluorophoren bedürfen, um eine Fluoreszenzantwort zu erhalten (Durchflusszytometrie) oder einen Inkubationsschritt erfordern, um eine ausreichende Menge an intrinsischer Fluoreszenz zu erhalten (Growth-based Autofluoreszenzmethoden). Der Einsatz von hochenergetischen Lasern (405 nm) zur Anregung macht eine Detektion von geringsten Mengen an intrinsischer Fluoreszenz möglich, ohne vorhergehende Probenvorbereitungen wie Färbungen und Inkubationsschritte. Typische Zellmetabolite die durch LIF eine Anregung erfahren sind Tryptophan, NADH, und Flavine. Die Anregungswellenlänge von 405 nm ist zugleich abgestimmt auf die Anregungsspektren dieser Zielmetabolite, wodurch eine hohe Anzahl von nicht biologischem Material von der Anregung ausgeschlossen werden kann. Dennoch gibt es eine Reihe von nicht biologischen Stoffen wie Gummi, Plastiken und Cellulose, die ebenfalls in diesem Spektrum fluoreszieren. Diese gilt es, durch Diskriminierung mittels Software Algorithmen und geeignetem Detektor Design effizient auszublenden.
Detektor- und Software-Design
Der IMD-W-Echtzeitkeimzähler für Wasser auf LIF-Basis ermöglicht die sofortige Detektion von Keimen (in Echtzeit); man spricht auch von Online Water Bioburden Analyzer (OWBA). Der Einsatz von Verbrauchsmaterialien und die Limitierungen der klassischen mikrobiologischen Methoden, wie zuvor erwähnt, entfallen. Der OWBA nutzt einen Laser bei 405 nm Wellenlänge für die Anregung der intrinsischen Fluoreszenz und zur Erzeugung von MIE-Streulicht gleichzeitig. Zur Detektion der Signale werden eine Photodiode – zur Bewertung des MIE-Streulichtsignals – und zwei Photomultiplier (PMT) bei unterschiedlichen Detektionsbereichen zur Detektion der Fluoreszenzantworten eingesetzt. Über diese drei Signale (Photodiode, PMT-1, PMT-2) und deren Auswertung über gesetzte Algorithmen erfolgt eine sehr effiziente Diskriminierung zwischen inerten Partikeln und Keimen. Über die MIE-Streulicht-Detektion können Aussagen über die Größe der Partikel/Keime getroffen werden. Systeme die nur einen PMT besitzen können diese effiziente Diskriminierung zwischen Keim und Interferenten (Eliminierung von falsch positiven Befunden) nicht gleichermaßen leisten.
Ein weiterer wichtiger Aspekt in Bezug auf die mikribielle Überwachung ist die Überwachung und Kontrolle von Sterilfiltern in Wassersystemen. Keime in pharmazeutischen Wassersystemen haben oftmals, aufgrund des mangelnden Nährstoffangebots, die Tendenz stark zu schrumpfen, womit sie in der Lage wären, einen 0,2 µm Sterilfilter zu passieren. Daher ist es für die absolute Prozesskontrolle der Wassersysteme und das Monitoring der Leistung von Sterilfiltern essentiell, einen OWBA mit entsprechender Sensitivität einzusetzen. Die Detektion von Partikeln und Keimen ab 0,2 µm muss möglich sein.

Ricco Scheibel
Chief Marketing Officer,PMT

Prozesskontrolle, Risikoreduktion, Einsparpotenziale

Echtzeitkeimzähler auf LIF-Basis

Die Prozesskontrolle und damit die Reaktionsfähigkeit auf Überschreitung von Grenzwerten kann durch die kontinuierliche Echtzeitüberwachung in Wasser extrem gesteigert werden. Hieraus ergeben sich ein höheres Maß an Prozessverständnis, eine verbesserte Produktqualität, Risikoreduktion und Einsparpotentiale beim Energieverbrauch.
Die Verwendung eines IMD-W-Echtzeitkeimzählers auf LIF-Basis bietet folgende Vorteile in puncto Energieeffizienz, Laboraufwand sowie Produktqualität und Prozesskontrolle:
  • Reduktion von Sanitisierungszyklen und Chemikalieneinsatz
  • Reduktion der Temperatur von Heiß-wassersystemen und/oder Reduktion der Aufheizzyklen
  • Verminderte Frequenz der Probenahme und des klassischen mikrobiologischen Laboraufwands durch kontinuierliches Online Monitoring und Optimierung
  • Produktqualität und Prozesskontrolle
  • Verbesserte Reaktionsfähigkeit auf mikrobielle Entartungen
  • Echtzeitfreigabe von wässrigen Prozessmedien
  • Höheres Prozessverständnis und Prozesskontrolle
Anzeige

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Pharma-Lexikon

Online Lexikon für Pharma-Technologie

Prozesstechnik-Videos

Hier finden Sie alle aktuellen Videos

Prozesstechnik-Kalender

Alle Termine auf einen Blick

Top Produkt

Wählen Sie Ihr Top-Produkt und gewinnen Sie monatlich einen unser attraktiven Preise.
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de