HEPA-Filterintegritätstests auf neuem Level

Syntegon InfraSolution FFP Filterscan

Syntegon InfraSolution FFP Filterscan

Syntegon InfraSolution FFP Filterscan

Syntegon InfraSolution FFP Filterscan

Die Autoren: Dr.-Ing. Dorfner und Dr. Kosian

In Sachen Sterilität duldet die pharmazeutische Produktion keine Abstriche. Auch die Funktion von HEPA-Filtern muss regelmäßig überprüft werden. Das ist bei Sterilisationstunneln bereits seit einiger Zeit automatisiert möglich. Warum also nicht die Vorteile dieser Lösung auch auf weitere Bereiche übertragen? Das dachten sich InfraSolution und Syntegon – und haben ein auf Robotik basierendes Filterscan-System für RABS und Isolatoren entwickelt. Die Vorteile: deutlich schnellere, reproduzierbare Ergebnisse in Echtzeit sowie höhere Prozesssicherheit.

HEPA-Filter sind wichtige Garanten für sterile Produktionsbedingungen. In der pharmazeutischen Industrie werden sie für die Aufbereitung oder Filtration der Raumluft von Produktionsräumen eingesetzt. Um die durchgängige Funktionalität der Filter zu gewährleisten, sind pharmazeutische Hersteller im Rahmen ihres Qualitätsmanagements dazu verpflichtet, deren Leistung mithilfe von Filterintegritätstests in regelmäßigen Intervallen zu überprüfen. Ziel ist es, Leckagen zu erkennen, um schwerwiegende Folgen, wie etwa Qualitätseinbußen beim produzierten Medikament zu vermeiden.

Die standardmäßige Vorgehensweise für Filterintegritätstests in Sterilisationstunneln und Barrieresystemen hat sich im Verlauf der letzten Jahrzehnte nicht wesentlich verändert: Die meisten pharmazeutischen Hersteller greifen auf manuelle Verfahren zurück. Während der Untersuchung fährt ein Bediener den gesamten Innenraum mithilfe einer Messsonde manuell ab und scannt die darin verbauten HEPA-Filter. Aus dem Verhältnis der Konzentration des Prüfaerosols vor dem Filterelement und der erfassten Partikelanzahl nach dem Filter lässt sich dessen Güte bestimmen. Ein geringe Partikelanzahl stromab des Filterelements lässt auf den erforderlichen guten Dichtsitz und die Leckagefreiheit schließen.

Manuelle Prozesse mit Verbesserungspotential

Ein Beispiel verdeutlicht die Herausforderungen: Um etwa die gesamte Länge eines Sterilisationstunnels manuell abzuscannen, muss der Bediener ein Modul nach dem anderen untersuchen. Dabei sollte sowohl die Geschwindigkeit der Bewegung als auch der Abstand der Sonde zur Filterfläche konstant bleiben. Die DIN EN ISO Norm 14644-3 gibt etwa vor, dass die Messsonde, in Abhängigkeit der Sondengeometrie, nicht schneller als zehn bis zwölf Zentimeter pro Sekunde bewegt werden darf, wobei sich die mäanderförmigen Messbahnen um mindestens zehn Prozent der Sondenbreite überlappen. Der Abstand zur Filterfläche soll konstant drei Zentimeter oder weniger betragen.

Abgesehen davon, dass diese engen Toleranzen bei manuellen Tests die Wahrscheinlichkeit einer versehentlichen Beschädigung der Filter erhöhen, entstehen durch die manuelle Arbeitsweise unvermeidbare minimale Abweichungen in der Bahnführung der Messsonde. Bedenkt man, dass Tunnellängen von mehreren Metern keine Seltenheit sind, wird schnell klar, wie zeitaufwändig und fehleranfällig manuelle Filterintegritätstests sein können. Auch die Dokumentation der Testergebnisse erfolgt manuell: Ein angeschlossener Partikelzähler erfasst die eingefallenen Partikel für jeden Tunnelabschnitt und druckt pro Minute die kumulierten Messergebnisse auf Thermopapier. Diese Papierstreifen müssen wiederum einzeln beschriftet, annotiert und vervielfältigt werden. Es erfolgt keine Zuordnung der eingefallenen Partikel zur Position der Messsonde; Leckagen im Filtermedium muss der Messtechniker kennen und verifizieren.

Automatisierung auf dem Vormarsch

Dieser Papieraufwand scheint aus der Zeit gefallen, denn er steht in auffälligem Gegensatz zu den effizienten Produktionsabläufen, in denen Roboter längst wichtige Prozessschritte automatisieren. Diese Schieflage hat auch die International Organisation für Normung (ISO) erkannt und erwähnt in der kürzlich überarbeiteten DIN EN ISO Norm 14644-3 nun auch automatisierte Filterintegritätstests – was dem Thema in den kommenden Jahren zu neuem Auftrieb verhelfen könnte. Diese Entwicklung hat InfraSolution antizipiert und hat bereits 2017 RobotScanFlex (RSF) für automatisierte Filterintegritätstests von Deckenfiltern in Reinräumen auf den Markt gebracht. Konkrete Anforderungen führten zur Erweiterung der Produktfamilie und 2019 zur Markteinführung von LinearTwinScan (LTS) für automatisierte Filterintegritätstests in Sterilisationstunneln.

Für die Installation sind maximal zehn Minuten und wenige Handgriffe nötig. Dazu schließt der Bediener das System an die Anschlussstutzen des zu scannenden Tunnelabschnitts an, um den Aerosolfluss während des Tests zu regeln, und setzt die Linearschiene in der jeweils angepassten Länge auf das Transportband. Mittels zwei Partikelzählern und zwei Messonden wird die Partikelanzahl je Tunnelabschnitt automatisch gemessen. Die integrierte Auswertungssoftware visualisiert die Ergebnisse in Echtzeit samt gemessenen Leckagen mittels einer Heatmap auf dem angeschlossenen Tablet PC. So lässt sich Abschnitt für Abschnitt die gesamte Länge des Sterilisationstunnels automatisch abscannen.

Einsatz in Barrieresystemen dank Robotik

Wer sich für automatisierte Alternativen entscheidet, erhöht die Prozesssicherheit und erreicht zuverlässigere Messungen in deutlich geringerer Zeit. Bei Sterilisationstunneln hat sich etwa die Auswertungszeit für die Integritätstests halbiert – und das bei 100-prozentiger Filtermessung. Zudem liefert das LTS-System reproduzierbare Ergebnisse mit hoher Datenintegrität: Im Anschluss an die Filtertests erstellt die Auswertungssoftware ein digitales Messprotokoll als PDF mitsamt elektronischer Signatur, welches die Daten aller geprüften Filter in einem Dokument vereint und den FDA- sowie GMP-Vorgaben entspricht. Das reduziert nicht nur den Dokumentationsaufwand für den Bediener, sondern erleichtert auch die Datenspeicherung und Qualitätssicherung.

Doch HEPA-Filter sind nicht nur in Sterilisationstunneln im Einsatz. Gerade bei Barrieresystemen wie RABS, cRABS oder Isolatoren ist die händische Filterintegritätsprüfung nicht nur aufwändig, sondern auch oft mit dem ungewollten Einsatz von Bedienern in den sicherheitskritischen Bereichen verbunden. Dem setzen InfraSolution und Syntegon jetzt mit der Weiterentwicklung des LTS-Systems ein Ende. Kernstück der neuen Lösung ist ein Roboterarm mit Namen „integrated RobotScanFlex“ (iRSF), der die Integritätsprüfung der Filter automatisch übernimmt. Der besondere Clou für Unternehmen, die das LTS-System bereits für ihre Sterilisationstunnel einsetzen: Der Roboterarm ist auch einzeln erhältlich, denn die Basisausstattung – der Tablet PC und die beiden Kontrollboxen – bleibt unverändert.

Fokus auf Sicherheit

Gerade bei Barrieresystemen, die den Kontakt zwischen Mensch und Produkt auf ein Minimum beschränken oder ganz eliminieren sollen, ist der geringere personelle Aufwand ein wichtiges Kriterium: Ein Bediener reicht aus, um den Roboterarm in die Scheibe des zu prüfenden Isolators oder RABS einzuhängen. Dann verläuft der Filterscan vollautomatisch. Ein kinematisches Simulationstool ermittelt anhand der Dimensionen des Barrieresystems die idealen Befestigungspositionen für den Roboter und simuliert im Vorfeld den kompletten Bewegungsablauf des Roboterarms.

So lassen sich beim manuellen Filterintegritätstest eventuell nicht berücksichtigte Stellen abdecken; blinde Flecken gehören der Vergangenheit an. Der Abstand zu den Filtern sowie die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboterarms bleiben konstant. Ermittelt das System eine Leckage, wird die betroffene Filterposition erneut abgefahren, um die erforderliche Nachmessung mit ruhender Messsonde durchzuführen und zu speichern. Das erhöht die Prozesssicherheit und sorgt für sichere, reproduzierbare Ergebnisse in Echtzeit. Wie bei den Sterilisationstunneln wird die Dokumentation auch bei der Anwendung in Barrieresystemen erheblich vereinfacht, was wiederum zu signifikanter Zeitersparnis führt.

Erste Anwendung: Versynta FFP

Als weltweit erstes Pilotprojekt wurde die Versynta Flexible Filling Platform (FFP) von Syntegon ausgewählt. Die neue, modulare Small Batch-Lösung ist eine individuell konfigurierbare Maschine mitsamt integriertem Isolator für die Abfüllung aseptischer und hochpotenter flüssiger Wirkstoffe. Sie verarbeitet unterschiedliche Behältnisse wie Vials, Spritzen und Karpulen mit einer Ausbringung von bis zu 3.600 Behältnissen pro Stunde mit 100-prozentiger In-Prozess-Kontrolle. Für den RSF-Piloten waren die einfache Geometrie der Anlage, deren zukunftsgerichtetes Gesamtkonzept sowie die stetig steigenden Ansprüche an Produktions- und Prozessqualität ausschlaggebend.

Das Filterscan-System wurde speziell auf die Anforderungen des geschlossen Isolators der Versynta FFP angepasst. Durch den Zusammenschluss zweier Experten mit langjähriger Expertise in Barrieresystemen und Prozesstechnik (Syntegon) sowie technischer Anlagenausrüstung, Softwareanwendungen und Robotik (InfraSolution) ist eine Lösung entstanden, die neue Maßstäbe in der Integritätsprüfung von HEPA-Filtern setzt. Das System wird laufend weiterentwickelt und künftig für die Anwendung in allen Isolatoren, RABS und cRABS zur Verfügung stehen.

Autoren
Dr. Thomas Kosian
Senior Expert Barrier Systems
Syntegon Technology
Thomas.Kosian@syntegon.com

Dr.-Ing. Christian Dorfner
Leiter F&E
InfraSolution AG
c.dorfner@infrasolution.ag