Verdampftes H2O2 (VHP) als Dekontaminations- verfahren in Produktion und Forschung

Verdampftes H2O2 (VHP) als Dekontaminations- verfahren in Produktion und Forschung

Neben den bekannten thermischen Sterilisationsverfahren mit Dampf- oder Heißluft-Sterilisatoren werden zunehmend in der pharmazeutischen Produktion sowie in Forschung und Entwicklung Niedrigtemperatur- bzw. Gassterilisationsverfahren benötigt. Gründe sind die höheren Anforderungen an die Sterilitätssicherheit und die zunehmende Anzahl von Anwendungen bei denen temperaturempfindliche Stoffe und Materialien sowie elektrische oder elektronische Geräte einer Bio-Dekontamination unterzogen werden sollen oder müssen. Die Anforderungen an die Sterilisations- und Desinfektionsverfahren sind im Allgemeinen: mikrobiologische Wirksamkeit, kurze Verfahrenszeit, sichere Anwendung, gute Materialverträglichkeit, Validierbarkeit und eine geringe Umweltbelastung und nicht zu letzt die Wirtschaftlichkeit des eingesetzten Verfahrens.

Aspekte bei Verfahrensauswahl
Insbesondere haben sich bei den automatisierten Verfahren, Verfahren mit Wasserstoffperoxid durchgesetzt. Dabei unterscheidet man 3 Verfahren:
- Wasserstoffperoxid vernebelt
- Wasserstoffperoxid verdampft (Vaporized Hydrogen Peroxide, VHP)
- Wasserstoffperoxid verdampft und mit Vakuumpulsen (VHP-MD)

Für die Auswahl des für seine Anwendung am besten geeigneten H2O2-Verfahrens muss der Anwender seine Anforderungen gewichten. Die Verfahren unterscheiden sich insbesondere durch Materialverträglichkeit, Zykluszeit und Durchdringung von Verpackungsmaterialien.

H2O2-Verfahren die mit Generator arbeiten, die einen Wasserstoffperoxidnebel erzeugen, sind eine gerätetechnisch weniger aufwendige und damit kostengünstige Lösung. Allerdings können diese nur dann zufrieden stellend eingesetzt werden, wenn alle Materialien des zu begasenden Volumens auch gegenüber kondensiertem Wasserstoffperopxid beständig sind. Die für die Absaugung des Wasserstoffperoxids benötigte Zeit nach Sterilisationsphase ist bei diesen ?nassen? Verfahren um vieles länger als bei dem so genannten ?trockenen? Verfahren (VHP).

Bei dem trockenen H2O2-Verfahren (VHP) wird im Generator ein Gas erzeugt, dass in dem zu begasenden Raum nicht als Nebel sichtbar ist. Durch die Berücksichtigung der niedrigsten Temperatur im Raum, dem Raumvolumen und der Beladungsdichte kann durch eine geeignete Einstellung der Zyklusparameter die Wasserstoffperoxidkonzentration immer unter dem Sättigungspunkt gehalten werden. Für die Aufrechterhaltung dieses Zustandes sind die entscheidenden Zyklusparameter das Verhältnis H2O2-Einspritzrate / Luftstrom und die Raumtemperatur. Da durch das Verfahren Kondensation vermieden werden kann, ist die Entfernung des Wasserstoffperoxids nach der Sterilisationsphase und das Erreichen des MAK-Wertes (zulässige maximale Arbeitsplatzkonzentration) von 1 ppm in kurzer Zeit möglich.

Die Materialverträglichkeit des Verfahrens ist so überzeugend, dass bereits Labore mit Laborgeräten und auch Fahrzeuge (Krankenwagen) sowie Flugzeuge mit diesem ?trocken? H2O2-Verfahren dekontaminiert werden. Mittlerweile wurde auch der Nachweis erbracht (Raumbegasungen beim MPI in Berlin), dass Tuberkulose Mikrobakterien durch das Verfahren abgetötet werden. Die umfangreichen Erfahrungen mit diesem Verfahren, resultierend aus vielen Anwendungen in der aseptischen Produktion von Arzneimitteln und darüber vorliegenden Veröffentlichungen unterstützen den Anwender bei der Validierung.

Bestandteil der Validierung ist beim H2O2-Verfahren eine Zyklusentwicklung, die Raum- / Isolator- / und Oberflächentemperaturen der zu sterilisierenden Geräte einbezieht. Für die Überprüfung der Gasverteilung werden dazu chemische Indikatorstreifen eingesetzt, die bei der Anwesenheit von Wasserstoffperoxid einen Farbumschlag zeigen. Eine optimale Gasverteilung ist gegeben, wenn alle Indikatoren im Containment ungefähr zeitgleich beginnen sich zu verfärben. Für den Nachweis der biologischen Wirksamkeit der H2O2-Verfahren werden üblicherweise Sporen Geobacillus Stearothermophilus 105 oder 106 eingesetzt. Durch Vergleichsstudien mit anderen Sporenbildnern, Vieren, Bakterien und Pilzen ist vielfach belegt, dass diese bei Beaufschlagung mit  Wasserstoffperoxid die längsten D-Werte hervorrufen. Im Weiteren gehört zu einer Zyklusvalidierung der Nachweis, dass nach einem Dekontaminationszyklus der Arbeitsplatzgrenzwert sicher erreicht wird. Die Überprüfung dazu kann z.B. mit H2O2-Dräger-Röhrchen vorgenommen werden.

Bei allen H2O2-Verfahren ist eine gute Umweltverträglichkeit gegeben, da sich das Wasserstoffperoxid über die Zeit auch ohne Katalysator selbsttätig abbaut und dies ohne toxische Rückstände geschieht. Dieser Prozess wird allerdings durch den Einbezug der in den Generatoren integrierten Katalysatoren unterstützt um kurze Zykluszeiten zu erhalten.