Mikrobiologisches Hygiene-Monitoring im Reinraum und Isolator

Mikrobiologisches Hygiene-Monitoring im Reinraum und Isolator

Reinräume und Isolatoren spielen eine immer wichtigere Rolle in der Industrie. In vielen Branchen und Einrichtungen wird eine große Anzahl von Produkten zwischenzeitlich in Reinräumen bzw. Isolatoren hergestellt. Die dadurch erzielbaren Vorteile für eine verbesserte Produktqualität, liegen auf der Hand. Gleichzeitig erreicht man durch diese Maßnahmen auch einen besseren Personenschutz. Um die strikte Einhaltung der Hygieneziele zu erreichen, muss auch die mikrobiologischen Überwachung der Luft und der Oberflächen strikt kontrolliert werden.

Branchen und Einrichtungen in denen Reinräume und Isolatoren genutzt werden:
- Pharmaindustrie
- Lebensmittelindustrie
- Kosmetikindustrie
- Forschungsinstitute
- Krankenhäuser (OP, Intensivstation)

Mikrobiologische Qualitätskontrolle der Luft

Neben den verschiedenen behördlichen Auflagen und den entsprechenden Normen, die eine Überprüfung der Luftqualität vorschreiben (EU-GMP, ISO, USP, FDA), sollte es natürlich im Interesse jeden Betriebsleiters liegen, aktuelle Informationen über den Zustand der Lufthygiene zu haben.

In der VDI 6022 (Hygienische Anforderungen an raumlufttechnische Anlagen in Produktions-, Büro- und Versammlungsräumen) wird zum Beispiel darauf hingewiesen, dass eine gute Luftqualität nicht nur zum allgemeinen Wohlbefinden der Mitarbeiter beiträgt sondern  auch die Qualität der Produkte im Betrieb entscheidend beeinflusst.

Zur Überprüfung der Konzentration an Mikroorganismen in der Luft wurden spezielle Geräte entwickelt, die es durch ihre besondere Bauart ermöglichen, dass Partikel bis ≥1mm gesammelt werden können. Als Methode für die Luftkeimsammlung hat sich das Prinzip des Andersen Air Samplers durchgesetzt. Dabei wird die angesaugte Luft die darin enthaltenen Partikel mit zunehmender Geschwindigkeit auf 6 übereinander liegende Agarplatten, die gleichzeitig als Nährmedium dienen, aufgeschleudert. Die Partikel und damit auch die an ihnen haftenden Keime werden somit je nach ihrer Größe auf die dafür ausgelegte Ebene abgesondert.

Drei solcher Luftkeimsammelgeräte sind im Nachgang beschrieben.

Lufkeimsammelgerät für den mobilen Einsatz

Der MAS-100 NTÒ ist ein mobiles Luftkeimsammelgerät mit einem Gehäuse aus stabilem eloxiertem Aluminium, das auf dem Impaktions-Prinzip des Andersen Air Samplers basiert. Die Luft wird durch einen autoklavierbaren perforierten Deckel (Lochdeckel) angesaugt. Der durch den Düseneffekt resultierende beschleunigte Luftstrom, welcher Partikel und Keime enthält, wird auf die Oberfläche einer Agarplatte geleitet. Nach der Probenahme wird der Nährboden bebrütet, die Kolonien gezählt und als Gesamtkeimzahl (GKZ) ausgewertet. Weil durch diese direkte Methode keine Filtermanipulationen nötig sind, wird die Probenahme vereinfacht und eine Sekundärkontamination praktisch ausgeschlossen.

Der MAS-100 NTÒ arbeitet mit einem Hochleistungsgebläse unter kontinuierlicher Volumenmessung mittels eines eingebauten Massenflusssensors. Damit wird ein konstanter Luftdurchsatz von 100 Litern/Minute gewährleistet. Sollte der Luftstrom durch äußere Einflüsse nicht gleichmäßig fließen, oder durch überfüllte Petrischalen unterbrochen bzw. reduziert werden, wird die Luftmenge automatisch nachgeregelt. Zur Luftkeimmessung wird z. B. im Pharmabereich nach entsprechenden Vorschriften ein Sammelvolumen von max. 1.000 Litern empfohlen.

Neben der beschriebenen Standardmethode ermöglicht der MAS-100 NTÒ zusätzlich eine sequentielle Luftprobenahme (SQS). Es können z. B. 1.000 Liter Luft über mehrere Stunden mit beliebigen Unterbrechungen auf ein Nährmedium geleitet werden. Neben einer 90mm Standard-Petrischale ist auch der Einsatz einer Abklatschplatte möglich.

Beim MAS-100 NTÒ sind über ein großes beleuchtetes Display fünf verschiedene Volumina und eine automatische Startverzögerung einstellbar. Während des Probenahmevorgangs werden das gesammelte Volumen und die verbleibende Zeit ständig angezeigt. Die aktuellen Einstellungen (Volumen, Datum, Uhrzeit, Benutzer) werden in einer Probenliste im Gerät gespeichert und sind am Display oder über einen PC sichtbar. Sollte ein Fehler bei der Probenahme auftreten, findet dieser in einer Alarmliste Eintrag und ist wie vorher beschrieben einzusehen. Eine im Display angezeigte taggenaue Kalibriererinnerung verhindert eine Terminüberschreitung. Die Geräte werden vom Service vor Ort mittels einer automatischen Kalibrierfunktion, welche ein genaues und von Personen unabhängiges reproduzierbares Resultat gewährleistet, rekalibriert und neu zertifiziert.

Ausgestattet ist der MAS-100 NTÒ mit einem wiederaufladbaren Lithium-Ionen Akku mit einer Kapazität von 50.000 Litern und damit einer Laufzeit von 7-8 Stunden. Im Bedarfsfall kann das Gerät aber auch am Netz betrieben werden. Für Luftkeimsammlungen in explosionsgefährdeten Räumen steht ein separates explosionsgeschützes Gerät MAS-100 NT® Ex zur Verfügung.

Die Geräte sind für den Einsatz unter Laminar Flow bestens geeignet, da die Luftansauggeschwindigkeit über dem Lochdeckel 0,45 m/sec beträgt und somit ein Luftstau vermieden wird. Nach dem Durchtritt durch den Lochdeckel (300x0,6 mm Löcher) beträgt die Aufprallgeschwindigkeit auf der Agarfläche von Partikeln und Mikroorganismen in der beschleunigten Luft <20 m/sec. Damit wird mindestens die Stufe 5 des Andersen Air Samplers erreicht. Mit dieser Luftgeschwindigkeit wird gewährleistet, dass Partikel ≥1 µm auf der Agarplatte zurückgehalten werden.

Alle MAS-100Ò Geräte entsprechen den Richtlinien von ISO 14689 Teil I und Teil II und GAMP 4.0 und sind komplett validiert.

Es ist möglich, mit der neuen MAS-100 NTÒ Kommunikations- und Kalibrierungssoftware bis zu 10 Benutzernamen (User) zu definieren. Das Arbeiten in diesem Modus garantiert eine fehlerfreie und automatische Dokumentation aller Probenahmen und kann die letzten 100 im Gerät gespeicherten Daten auf einen PC übertragen. Die Auswertung der Petrischalen wird dann in die freie Spalte der entsprechenden Protokolle eingetragen. Die integrierte Umrechnungstabelle (Feller) korrigiert automatisch die tatsächliche Koloniezahl pro m3 Luftvolumen.

Stationäres Luftkeimsammel-System als Lösung für Reinraum und Isolator

Immer mehr Fertigungsabläufe im Pharma- oder Kosmetikbereich und auch in der Lebensmittelindustrie müssen unter hygienisch besonders einwandfreien Bedingungen stattfinden. Gründe dafür sind erhöhte Ansprüche an die Produkte durch Qualitätsrichtlinien wie GMP, HACCP, DIN ISO etc. oder z. B. der Verzicht auf Konservierungsmittel. 

Das MAS-100 ISO NT® System ist eine für den stationären Einbau in Reinräumen und Isolatoren konzipierte Version des mobilen MAS-100 NTâ Luftkeimsammlers und besitzt ebenfalls vorher schon beschriebenen technischen Spezifikationen:
- Luftdurchsatz 100 Liter/min
- Betrieb mit 90mm Petrischale
- Integrierter Massenflusssensor
- Fraktionierte Probenahme über einen bestimmten Zeitraum möglich
- Fünf Volumina individuell einstellbar

Zur weitgehenden Vermeidung von Materialeinschleusungen in Reinräume und Isolatoren, wie elektronische oder mechanische Einheiten, Gebläse etc., ist ein Konzept entstanden, in welchem der Sammelkopf, in der Regel aus Edelstahl gefertigt, an einem fixen Ort im Reinraum oder Isolator eingebaut wird. Die mit jedem Sammelkopf einzeln über ein Edelstahlrohr oder einen H2O2-restistenten Schlauch gekoppelte Elektronik sowie die mechanischen Komponenten des MAS-100 ISO NT® Systems werden außerhalb des kritischen Bereiches montiert. Das Verlegen von langen Ansaugleitungen zu einer zentralen Vakuumpumpe entfällt.

Eine spezielle Doppelventileinheit und eine separate Pumpe ermöglichen die Integration des Sammelkopfes und der Luftansaugleitung in den Sterilisationsprozess des Isolators ohne eine sonst notwendige Manipulation. Die automatische Steuerung der Ventile verhindert auch, dass bei einem Druckabfall im Inneren des Raumes, Luft von Außenbereichen in diesen gelangen kann.

Die Bedienung und Auswahl relevanter Parameter ist über ein eingebautes Display möglich. Die Probenahme kann mit einer Direktauslösetaste nach dem Einsetzen der Agarplatte in den Sammelkopf gestartet werden. Weitere Möglichkeiten zur Steuerungs-, Start- und Datenkommunikation bieten Schnittstellen und Module wie USB, RS232/485, Profibus und Ethernet.

Das MAS-100 ISO NT® System wird in gleicher Funktion auch als RABS-Version ohne Sterilisations-Zyklus, angeboten.

Mit dem MAS-100 ISO NT® System wird eine spezielle Kommunikations- und Kalibrations-Software geliefert. Diese bietet bis zu fünf Zugangsebenen und die individuelle Programmierung des MAS-100 ISO NT® Systems (Windows 95 und höher). 100 Probe- und Alarmlogs können gespeichert und bis zu neun MAS-100 ISO NT® Systeme auf einen PC gelegt werden. Somit ist es dem verantwortlichen Mikrobiologen jederzeit möglich, den Überblick über die getätigten Luftkeimsammelbestimmungen zu haben.

Das MAS-100 ISO NT® System ist vollständig validiert

Mikrobiologische Probenahme von Gasen unter Druck  

Gemäß EN ISO 14698-1 müssen Druckgase routinemäßig auf Anwesenheit von Mikroorganismen geprüft werden. In normaler oder steriler Arbeitsumgebung gehört der Einsatz von Luftkeimsammelgeräten längst zum Standard. Komprimierte Gase werden aufgrund physikalischer Probleme entweder mit unzureichenden Behelfsausrüstungen oder gar nicht auf Keime untersucht.

Die hervorragenden Elemente, wie die Nutzung des Aufprallprinzips (Impaktion) unter Verwendung von Standard-90mm-Petrischalen sowie die einfache Handhabung und der vollautomatische Ablauf des Sammelvorgangs unter Druck, stellen den MAS-100 CGÒ Ex als  bequeme Lösung für diese Anwendung dar.

Die Probenahme unter Druck bewirkt, dass keine Zerstörung der Mikroorganismen durch plötzliche Entspannung des Gasdrucks stattfinden kann. Zudem sind keine zusätzlichen Zeit- und Druckmessungen notwendig.

Der MAS-100 CGÒ Ex arbeitet mit zwei Sensoren, die Masse und Druck der Gase ständig messen und daraus einen konstanten Durchfluss von 50 bzw.100 Liter/Minute bei einem möglichen Gasdruck zwischen 1,5 und 10 bar aufrecht erhalten. Danach erfolgt eine langsame Dekomprimierung der Gase.

Faktoren folgender in der Industrie meist verwendeten Druckgase, sind zur Auswahl vorprogrammiert: Luft, Kohlendioxyd, Stickstoff, Sauerstoff und Argon. 5 weitere Gas-Typen können vom Benutzer bestimmt und im Speicher des MAS-100 CG® Ex  werkseitig programmiert werden.

Der Akku-Betrieb macht den Einsatzort des MAS-100 CG Ex unabhängig von Stromquellen. Zudem stellt die Verwendung des Gerätes in explosionsgefärdeten Räumen aufgrund des Ex-Schutzes kein Problem dar.

Der spezielle Sammelkopf ist druckgeprüft und kann zusammen mit dem Gaszuleitungsschlauch (Metallflex) autoklaviert werden.

Der MAS-100 CG® Ex erfüllt wichtige Forderungen, um die Sicherheit des Benutzers und der Ergebnisse zu gewährleisten:
- Eingebautes Sicherheitsüberdruckventil > 10 bar
- Unabhängige Druckanzeige
- Blinkende LED, wenn das Gerät unter Druck steht
- Explosionsgeschütztes Gerät
- Automatische langsame Gas-Dekomprimierung
- Low air flow Anzeige
- Kalibrierfähiges Gerät

Mikrobiologische Hygienkontrollen von Oberfächen

Neben dem Luftmonitoring ist die mikrobiologische Oberflächenkontrolle ebenfalls durch nationale und internationale Regelwerke und Normen (EU-GMP, USP, ISO, FDA) vorgeschrieben. In die Überprüfung einbezogen werden sollten z. B. kritische Kontrollpunkte (CCP) im Rahmen des HACCP-Konzeptes, Oberflächen im Produktionsbereich (GMP) oder in Schutzzonen (Intensivstation, OP).

- Flächen mit Produktberührung
- Boden
- Wände
- Türgriffe
- Personal
- Textilien
- Handschuhe

Dazu sind sogenannte Abklatschplatten die Methode der Wahl. Diese 55mm Petrischalen (25 cm2 Fläche) sind mit einem konvex gegossenen Nährmedium befüllt, welches nach einem festgelegten Zeitraum (5-10 Sekunden) auf die zu prüfende Oberfläche gedrückt wird. Danach wird die Platte mit dem Deckel wieder verschlossen und zur Bebrütung in den Inkubator gebracht. Empfohlen wird die Probenahme hauptsächlich für die Bestimmung der Gesamtkeimzahl (GKZ) mit Caso-Agar (Casein-Sojamehl-Pepton-Agar). Für den Nachweis von z. B. Hefen und Schimmelpilzen, können natürlich auch speziell zusammengesetzte Nährmedien verwendet werden.

Die eingesetzten Abklatschplatten sollten doppelt bis dreifach verpackt, Gamma bestrahlt und bei Raumtemperatur mehrere Wochen lagerbar sein. Da man auf Oberflächen sehr oft mit Desinfektionsmittelrückständen rechnen muss, sind, zu deren Inaktivierung, den Nährmedien sogenannte Enthemmer zugesetzt. Bewährt hat sich die Kombination aus Tween, Lecithin, Hystidin und Na-Thiosulfat.

Die Instruktionen der Nährmedienhersteller sollten entsprechend beachtet werden. Umweltbakterien werden über 24 bis 68 Stunden bei 30°C, Hefen und Schimmelpilze bei 25°C über mindestens 7 Tage inkubiert. Als Ergebnis werden die ausgezählten Kolonien auf 100 cm2 hochgerechnet.

(Vortrag von Eckart Baumgärtner, VWR International Darmstadt, gehalten anlässlich der Reinraum Lounge 2010 in Karlsruhe) Kontakt: VWR International email: mibio@de.vwr.com oder telefonisch unter 06151-3972-406