Vom Reinraum zum Weltraum

APO AMG

Reinraumbekleidung

Raumschiff Enterprise

Astronaut

Isolator

Diese Quantensprünge sind nur möglich, wenn man die Schutz-Bekleidung für das Produkt mit der Bekleidung zum Schutze des Menschen tauscht. Wäre alles so einfach, dann könnten wir unseren Kinderwunsch: Raumfahrer zu werden, alle erfüllen. So einfach ist es leider nicht.

Die Reinraumtechnik hat primär die Aufgabe der Partikelvermeidung; hinzugekommen sind jedoch mit zunehmender Komplexität der reinzuhaltenden Produkte Aspekte der Schadstoffentfernung, der Sterilität, der Produktionstechnik und zahlreicher anderer Disziplinen.

In einschlägigen Untersuchungen wird berichtet, dass 80% aller im Reinraum anzutreffenden partikulären Verunreinigungen von Personen eingeschleppt werden. Die vom Personal ausgehende Kontamination des Reinraumes ist generell dann kritisch, wenn die Emission in Produktnähe erfolgt oder wenn die Partikel durch Treibeffekte („cross contamination“) zum Produkt transportiert werden.

Reinraum: Strömungstechnisch oder mechanisch abgegrenzter Bereich, in dem partikuläre Reinheit der Luft einer bestimmten Reinheitsklasse entspricht. Des Weiteren sind Reinräume dadurch gekennzeichnet, dass sie gegenüber ihrer Umgebung einen Überdruck aufweisen. Ausnahmen bilden Reinräume in der Bio- und Genverfahrenstechnik.

Um im Reinraum arbeiten zu können ist eine Reinraumbekleidung erforderlich.

Reinraumbekleidung: ist eine Schutzbekleidung für das Produkt. Ist es notwendig, dass das Personal unter reinen Bedingungen  arbeitet, so muss Reinraumbekleidung getragen werden (Schuhe, bzw. Stiefel, Kittel oder Overalls, Handschuhe, Kopfbedeckung, Mundschutz etc.). Die Auswahl der Reinraumbekleidung hängt vom Reinraumtyp und den Anforderungen der Fertigung ab, wobei insbesondere die Reinraumklasse und die Luftführungsart von Bedeutung sind. Die Notwendigkeit einer Barriere (Schutzbekleidung für das Produkt) resultiert daraus, dass sich zwischen der Oberfläche des menschlichen Körpers und dem die Außenhaut bildenden Reinraum-Bekleidungsstückes, ein Kleidungs-Luftraum befindet und der aus zwei Quellen stammt:

1. Von der menschlichen Haut, die während einer Trageperiode Millionen von Partikeln (einschließlich Mikroorganismen) freisetzt: Ein Teil dieser Partikel wird in Form luftgetragener Partikel den Luftraum zwischen Reinraum-Bekleidung und körperoberfläche ausfüllen.

2. Die Unter- bzw. Zwischenbekleidung setzen einerseits zeit- und bewegungsabhängig einen Teil der eingefangenen Hautpartikel wieder frei; andererseits emittieren sie Fasern, Faserbruchstücke sowie Partikel, die von anderweitigen Verschmutzungen stammen.

Die vom Personal getragene Reinraum-Bekleidung soll alle derartigen Verschmutzungen zurückhalten, um dem Produktschutz gerecht zu werden.

Unter Good Manufacturing Practice (engl., kurz GMP, dt. „Gute Herstellungspraxis“) versteht man Richtlinien zur Qualitätssicherung der Produktionsabläufe und- Umgebung in der Produktion von  Arzneimitteln und Wirkstoffen, aber auch bei Kosmetika, Lebens- und Futtermitteln, Schutzfunktion der Arbeitsbekleidung. Eine der Hauptgefahrenquellen bei der Keimverschleppung stellt die Kleidung des Personals dar. Natürlich ist von Fall zu Fall zu entscheiden, welche Art von Arbeits-Bekleidung zu tragen ist, ob diese anstelle von oder über den Straßenkleidern getragen werden kann. Gerade aber der Kontakt von Straßenkleidern mit Arbeitskleidung führt zwangsläufig zu einer Keimverschleppung. Der Umfang der Schutzkleidung richtet sich weitgehend nach den zu verrichtenden Arbeiten, er ist am aufwendigsten im aseptischen Bereich und führt zu Abstufungen in anderen, weniger kontaminationsgefährdeten Beschäftigungsbereichen.

Aseptische Bereiche sind sowohl für die Herstellung steriler Arzneimittel als auch im Krankenhaus, so z.B. für den Operationsbereich (OP), die Transplantationseinheit (TE) und die Intensivpflegestation (IP), erforderlich. Obwohl die Asepsis klar definiert ist, gibt es jedoch zwangsläufig Unterschiede in den Möglichkeiten zur Durchführung. Zweifellos ist die Abschirmung gegen mögliche Keimkontaminationen am konsequentesten bei der aseptischen Herstellung von flüssigen, nicht sterilisierbaren Arzneimitteln, denn hierbei geht es nicht nur um die Ausschaltung von Infektionskeimen, sondern auch von Saprophyten, die sich sonst in dem Produkt vermehren und dieses verderben würden. Denn nicht immer ist es möglich, diese Gefahr durch Zusatz eines geeigneten Konservierungsmittels zu bannen.

Die strengsten Anforderungen herrschen in den aseptischen Bereichen, wo nur das Tragen von Sterilbekleidung erlaubt ist. Die für diesen Zweck geeignete Bekleidung muss daher:

- sterilisierbar (Autoklavensterilisation bei 121°C bzw. 134°C) oder desinfizierbar sein,
- haltbar sein, d.h. gute Reiß- und Scheuerfestigkeit zeigen,
- wenig Partikel (Flusen) an die Umwelt abgeben,
- gute Hautverträglichkeit und angenehme Trageeigenschaften aufweisen.

Die Auswahl des Textilgewebes hängt weitgehend von dem Einsatzbereich ab. In „reinen Räumen“ kommt es darauf an, dass die Partikelabgabe durch das Textilgewebe möglichst gering ist. Diese Partikel wirken als „Raumfähren“ für die Mikroorganismen und erhöhen somit die Kontaminationsgefahr. Textilien aus 100% Synthesefasern, wie z.B. aus Trevira texturé (Polyester) zeigen hier zweifellos die besten Eigenschaften und werden für Sterilkleidung in reinen Räumen der Reinraumklasse 5 nach DIN EN ISO 14644-1 bzw. VDI Richtlinie 2083 3 empfohlen.

Es gibt eine Vielzahl von Materialien, aus denen Reinraumbekleidung gefertigt wird.

Bei der Gewebeauswahl ist die Reinraumbekleidung auf die geforderte Klassifizierung des überwachten Bereichs abzustimmen. Dabei sind Einflussfaktoren wie Arbeitsplatzbedingungen (körperliche Arbeit, Temperatur, Feuchte usw.), besondere Schutzfuktionen (z.B. Schutz vor Chemikalien) und räumliche Gegebenheiten (z.B. Personal- oder Umkleideschleusen) mit zu berücksichtigen.

Ein hohes Rückhaltevermögen gegenüber luftgetragenen und mechanisch durch das Gewebe hindurch transportierten Verunreinigungen ist die wesentliche Anforderung an das System Reinraumbekleidung.

Mehrweg-Reinraumbekleidung wird hier der Einweg-Reinraumbekleidung vorgezogen. Die jedoch muss zum Wiedereinsatz wiederaufbereitet (partikelfrei) gemacht werden.

Die Mehrweg-Reinraumbekleidung für definierte Ausgangsbedingungen muss bereits vor dem ersten Tragezyklus gewaschen und dekontaminiert werden, weil herstellungsbedingte Verunreinigungen vorhanden sind. Die Mehrweg-Reinraumbekleidung wird außerdem beim Tragen im Reinraum verunreinigt. Zur Verunreinigung tragen partikuläre und flüssige Verunreinigungen des Körpers, der Unterziehbekleidung und der Umgebung bei. Das übergeordnete Ziel einer Dekontaminationsbehandlung ist eine geringe Restkontamination des Stoffes; d.h. die speichernde Stoff-Barriere soll entleert und oberflächlich anhaftende Kontaminationssubstanzen sollen abgelöst sein. Im Hinblick auf Qualitätssicherungs-Maßnahmen spielt deshalb das Restkontaminationsniveau eine zentrale Rolle. Ein Partikelstandard gemäß ASTM F51-68 ist das Ziel der Maßnahme.

“Der Weltraum, unendliche Weiten. Wir schreiben das Jahr 2200. Dies sind die Abenteuer des Raumschiffs Enterprise, das mit seiner 400 Mann starken Besatzung 5 Jahre unterwegs ist, um fremde Galaxien zu erforschen, neues Leben und neue Zivilisationen. Viele Lichtjahre von der Erde entfernt dringt die Enterprise in Galaxien vor, die nie ein Mensch zuvor gesehen hat.“

Mit diesen Worten beginnt jede Folge einer der legendärsten Fernsehserien aller Zeiten. „Raumschiff Enterprise“ spielt im 23. Jahrhundert, zu einer Zeit, in der die Menschheit den Dritten Weltkrieg hinter sich hat und sich in friedlicher Koexistenz mit anderen außerirdischen Lebensformen zur „Vereinigten Föderation der Planeten“ zusammengeschlossen hat.

So, oder so ähnlich hat auch die Entwicklung der Raumfahrt begonnen. Ohne Reinraum evtl. auch keine Raumfahrt. Durch eine hohe Innovationsdynamik unserer Wirtschaft und der rasche Fortschritt bei Entwicklung und Forschung haben die technische Entwicklung der Reinraumtechnik in den letzten 20-25 Jahren positiv verändert. Nur so war es möglich, die Raumfahrttechnik, die auch von dieser Technologie profitierte, zu verändern. Hätte man nicht unter Reinraumbedingungen im µ -Bereich die gesamte Struktur der Raumfahrttechnik wie z.B. der Bereich der Automatisierungs- und Steuerungstechnik verändern können, wäre auch die gesamte Raumfahrttechnik auf der Strecke geblieben.. Durch die Verkleinerung der Schalt- und Steuerungssysteme sowie deren Schutzummantellungen war eine viel kompaktere Bauweise und somit auch Gewichts-Reduzierung möglich. Ich hatte beruflich die Möglichkeit, mir vor über 15 Jahren in Bremen ein Bild davon zu machen wie die zweite Trägerstufe der Ariane 5 Rakete unter Reinraumbedingungen hergestellt wurde. Reinräume in dem Ausmaß sind faszinierend.

Der Raumanzug der Astronauten ist so konzipiert, dass man ihn als Schutzbekleidung und darüber als technisches Textil bezeichnen kann. In seiner Funktionalität als Schutzanzug beinhaltet er die gesamte Luftversorgung, die Steuerungselemente, die Sprechverbindung zum Raumschiff usw.  Individuell sind auch für den jeweiligen Einsatz spezielle lebenswichtige, technische Eigenschaften integriert. Wegen eines defekten Raumanzugs mussten zwei Astronauten der US-Raumfähre „Endeavour“ ihren Außeneinsatz an der Internationalen Weltraumstation (ISS) vorzeitig beenden. DavidWolf und Christopher Cassidy kehrten sicher in die ISS zurück. Die Kontrollstation ordnete das vorzeitige Ende des Einsatzes nach sechs Stunden an, weil in Cassidys Raumanzug einAnstieg des Kohlendioxidwerts  gemessen worden  war. Diese Stoffe werden auch als technisches Gewebe bezeichnet.

Um nochmals auf die Reinraumtechnik zurück zu kommen, darf nicht verschwiegen werden, dass es auch bei der Pharmaindustrie, die ebenfalls ihre Produkte unter „reinen Bedingungen“ herstellen muss, die Reinraumbekleidung teils als Produktschutz sowie Schutz vor dem Menschen Verwendung findet.

Hier soll noch die Produktion von Parenteralia behandelt werden. (Bedeutung: (griechisch) pará = neben, énteron = Darm wörtlich: „am Darm vorbei“ bzw. „unter Umgehung des Magen-Darm-Traktes“.

Im Arzneibuch ist dazu folgendes vermerkt: „sterile Zubereitungen, die zur Injektion, Infusion oder Implantation in den menschlichen oder tierischen Körper bestimmt sind“) und Zytostatika: Eine  Gruppe von Wirkstoffen zur Behandlung von Krebserkrankungen (Chemotherapie) oder zur Immunsuppression (z. B. bei Autoimmunerkrankungen). Bei der Herstellung dieser beiden Präparate ist nicht der Produktschutz: (Vorbeugung und Vermeidung eines Kontaktes mit der toxischen Substanz sowie deren Freisetzung in die Umgebung) sondern auch der Personenschutz: (Vorbeugung und Vermeidung der Verunreinigung des hergestellten Medikaments mit Fremdstoffen (Partikel, Mikroorganismen, andere Wirksubstanzen) aus der Umgebung eine sehr wichtige Forderung.

Wichtige Regularien zur aseptischen Herstellung von Medikamenten sind unabdingbar, hier sind einige Gesetze und Verordnungen vermerkt:

Im Apothekenbetrieb:        

• Apothekengesetz (ApoG)
• Arzneimittelgesetz (AMG)
• Apothekenbetriebsordnung (ApBetrO) neu!
• Leitlinien und Kommentare der Bundesapothekerkammer (BAK-LL) neu! Apotheken mit Herstellungserlaubnis nach AMG (§ 13) zusätzlich:
• Arzneimittel- und Wirkstoffherstellungsverordnung (AMWHV)
• EG-Leitfaden der Guten Herstellungspraxis (GMP-Leitfaden) außerdem:
• PIC/S Guide to Good Practices for the Preparation of Medicinal Products in Healthcare Establishments

Da mittlerweile auch Apotheker, Parenteralia, Zytostatika als auch Zweitverblisterung vornehmen dürfen, sind diese an die Apotheker-Betriebsordnung ApoBetrO gebunden. Hier ein paar wesentliche Auszüge aus der ApoBetrO § 35.

Herstellung von Arzneimittel zur parenteralen Anwendung (die zur Injektion, Infusion oder Implantation in den menschlichen oder tierischen Körper bestimmt sind“)

Voraussetzungen:
-    nur qualifiziertes und geschultes Personal darf eingesetzt werden
-    die Produktion erfolgt in einem separaten Herstellungsraum
-    der Zugang zum Herstellungsraum ist nur über eine Schleuse erlaubt
-    der Raum soll eine angemessene Größe (spezifische Arbeitsbereiche) aufweisen
-    die Belüftung des Raumes ist nur über Filtermedien mit angemessener Wirksamkeit erlaubt
-    ebenfalls muss der Raum eine leichte Reinigbarkeit von Boden, Wänden und Oberflächen aufweisen

Zusätzliche Anforderungen (Auszug ):

Die Zubereitung und Abfüllung darf nur in bestimmten Zonen bzw. Bereiche erfolgen:
• Lokaler Zone der Reinheitsklasse A
• Umgebung der Reinheitsklasse B
oder
Umgebung der Reinheitsklasse C
bei nachweislicher Gewährleistung der Arzneimittelqualität und entsprechender
Validierung des Verfahrens
oder
Umgebung der Reinheitsklasse D beim Einsatz eines Isolators