Die Wahl des richtigen Containment-Systems – Isolator, mikrobiologische Sicherheitswerkbank (BSC) oder Restricted Access Barrier System (RABS) – hat Einfluss auf die Sterilität, Compliance und Effizienz der aseptischen Herstellung.
Bei der Pharmaproduktion ist strikte Sterilität ein absolutes Muss. Regulierungsrahmen wie Annex 1 of the European Union’s Eudralex Volume 4 unterstreichen, dass zur Vermeidung von Kontamination jeweils die richtige Containment-Technologie gewählt werden muss. Zu den verfügbaren Optionen zählen Isolator, mikrobiologische Sicherheitswerkbank (BSC) und Restricted Access Barrier System (RABS), die bei der aseptischen Verarbeitung alle eine Rolle spielen. Isolatoren gelten jedoch zunehmend als Goldstandard, da sie eine überlegene Sterilitätssicherheit und Betriebseffizienz bieten.
Dieser Artikel beleuchtet die wesentlichen Unterschiede, Vorteile und Einschränkungen dieser drei Technologien und hilft Fachleuten in der Biotechnologie und der Pharmaproduktion, informierte Entscheidungen zu treffen.
Isolatoren: die Containment-Lösung für hohe Leistungen
Was sind Isolatoren?
Isolatoren schaffen eine vakuumdichte Umgebung und schützen den Prozess mittels physischer Barrieren vor Kontamination. Die Bediener interagieren über Eingriffsysteme mit dem Innenraum, wobei eine vollständige Trennung von Personal und aseptischem Bereich gewährleistet wird.
Vorteile von Isolatoren:
- Unübertroffene Sterilitätssicherheit: Isolatoren erreichen ein Sterilitätssicherheitsniveau (SAL) von 10⁻⁶, womit das Kontaminationsrisiko im Vergleich zu BSCs mit einem SAL von 10⁻³ erheblich reduziert wird.
- Regulatorische Compliance: Annex 1 hebt Isolatoren als eine erstklassige Lösung zur Reduzierung der Kontamination durch Personal, Materialien und die Umwelt hervor.
- Geringere Reinraumanforderungen: Im Gegensatz zu BSCs, die einen Reinraum der Reinheitsklasse B erfordern, können Isolatoren in einer Umgebung der Reinheitsklasse C oder einer unklassifizierten Umgebung betrieben werden, wodurch die Betriebskosten sinken.
- Automatisierte Dekontamination: Die meisten Isolatoren nutzen eine validierte Dekontamination mit Wasserstoffperoxiddampf, wodurch eine gleichbleibende und zuverlässige Sterilitätssicherheit gewährleistet wird.
- Betriebskosteneinsparungen: Geringere Anforderungen an HLK und Schutzkleidung sowie eine gesteigerte Personaleffizienz tragen zu langfristigen finanziellen Vorteilen bei.
Einschränkungen:
- Grössere Anfangsinvestition: Die Anfangskosten von Isolatoren sind erheblich, zudem findet die Projektumsetzung auf einer längeren Zeitachse statt.
- Komplexität der Wartung: Eine langfristige luftundurchlässige Abdichtung erfordert spezialisierte Wartungsmassnahmen.
Mikrobiologische Sicherheitswerkbänke (BSCs): zugänglich, aber mit Einschränkungen
Was sind mikrobiologische Sicherheitswerkbänke?
BSCs sind Containment-Systeme mit offener Front, die mithilfe eines Luftstroms aseptische Bedingungen schaffen. Sie sind in unterschiedlichen Klassen (I, II oder III) erhältlich, die jeweils verschiedene Schutzniveaus für Bediener und Produkte bieten.
Vorteile von BSCs:
- Kosteneffizienter Einsatz im kleinen Massstab: BSCs verursachen geringere Anfangskosten und sind somit für aseptische Anwendungen im kleinen Massstab oder unkritischer Art geeignet.
- Einfacher Zugang: Offene Konstruktionen erleichtern Aufgaben, die häufige manuelle Eingriffe erfordern, etwa die Probenahme und Zellkulturen im kleinen Massstab.
Einschränkungen:
- Geringere Sterilitätssicherheit: Mit einem SAL von 10⁻³ sind BSCs anfälliger für Kontamination durch Bewegungen der Bediener sowie Störungen des Luftstroms.
- Hohe Reinraumanforderungen: BSCs erfordern einen Reinraum der Reinheitsklasse B zur Aufrechterhaltung aseptischer Bedingungen, was die Betriebskosten erhöht.
- Manuelle Dekontamination: Die erforderliche manuelle Reinigung bringt Variabilität mit sich und reduziert die Sterilitätskonsistenz.
- Herausforderungen bei der Compliance: Häufig sind zusätzliche Infrastruktur und Verfahrenskontrollen erforderlich, um die Standards gemäss Annex 1 zu erfüllen.
Restricted Access Barrier System: ein flexibler Kompromiss
Was ist ein RABS?
RABS bilden mithilfe starrer Barrieren und eines kontrollierten Luftstroms ein halbgeschlossenes System. Bediener haben im Notfall Zugriff auf den aseptischen Bereich, was im Hinblick auf das Kontaminationsrisiko eine gewisse Variabilität bedingt.
Vorteile von RABS:
- Verbessertes Containment im Vergleich mit BSCs: RABS bieten im Vergleich mit BSCs eine bessere Trennung zwischen Personal und aseptischen Bereichen.
- Geringere Kapitalkosten als Isolatoren: Wenngleich sie nicht so robust sind wie Isolatoren, stellen RABS eine Kompromisslösung mit geringeren Investitionskosten dar.
Einschränkungen:
- Unbeständige Dekontamination: Manuelle oder halbautomatische Reinigung ist weniger zuverlässig als die vollautomatische Dekontamination, die bei Isolatoren zum Einsatz kommt.
- Eingriffsrisiken: Das Öffnen der Systemtüren im Betrieb erhöht Kontaminationsrisiken, besonders bei eingriffsintensiven Prozessen.
- Regulatorische Faktoren: In Annex 1 werden Isolatoren für die aseptische Verarbeitung bevorzugt und RABS als sekundäre Option eingeordnet.
Betriebliche Überlegungen
| Faktor | BSCs | RABS | Isolatoren |
|---|---|---|---|
| Sterilitätssicherungslevel (SAL) | 10⁻³ SAL (3-Log-Reduktion) | 10⁻⁴ SAL (4-Log-Reduktion) | 10⁻⁶ SAL (6-Log-Reduktion) |
| Annex 1-Compliance | Herausforderungen bei Transfers | Teilweise nachweisbare Compliance | Nachweisbare Compliance |
| Desinfektion | Manuelles Abwischen | Manuell bis halbautomatisch | Automatisierte Dekontamination |
| Datenmanagement | Manuelle Protokollierung | Teilautomatische Protokollierung | Automatisierte GMP-Daten |
| Geräteintegration | Einfach / Tischgeräte | Mittlere Integration | Vollständig integriert |
| Betriebskosten | Höher | Mittel | Niedriger |
| Investitionskosten | Geringer pro Einheit | Mittel pro Einheit | Höher pro Einheit |
Warum gelten Isolatoren als Goldstandard?
Regulatorische Compliance
Annex 1 priorisiert Isolatoren, weil sie die Kontamination durch Personal und Umwelteinwirkungen minimieren. Ihre validierten Designs und automatisierten Systeme machen sie zur ersten Wahl für Hochrisiko-Anwendungen.
Betriebseffizienz
Isolatoren reduzieren die Anforderungen an HLK und Schutzkleidung sowie die Reinraum-Wartungskosten. Zwar ist die Anfangsinvestition grösser, mit der Zeit ergeben sich so jedoch deutliche kumulierte Einsparungen.
Sicherheit und Leistung
Mit dem höchsten Sterilitätssicherheitsniveau (10⁻⁶ SAL) und Kapazitäten sowohl für den Umgang mit Gefahrstoffen als auch für empfindliche aseptische Prozesse sind Isolatoren die optimale Wahl für die Pharmaproduktion und fortschrittliche Therapien.
Fazit: eine strategische Wahl
Die Wahl zwischen Isolatoren, BSCs und RABS ist abhängig von den jeweiligen regulatorischen Anforderungen, dem betrieblichen Massstab und langfristigen Investitionsüberlegungen.
Für die hochvolumige Herstellung oder eine stringente Sterilitätssicherheit sind Isolatoren die deutlich überlegene Option. Sie entsprechen den Leitlinien von Annex 1, reduzieren die langfristigen Kosten und bieten eine unübertroffene Kontaminationskontrolle.
Für Anwendungen im kleineren Massstab oder mit geringerem Risiko sind BSCs oder RABS ausreichend – dabei sind jedoch Zugeständnisse in puncto Sterilitätssicherheit und regulatorische Compliance erforderlich. Mit der Weiterentwicklung der Branche und zunehmenden regulatorischen Erwartungen werden Isolatoren voraussichtlich eine dominierende Rolle bei der aseptischen Herstellung einnehmen und die höchsten Qualitäts- und Sicherheitsstandards für pharmazeutische und biotechnologische Anwendungen gewährleisten.
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