Hausarbeit vom April 1987

Die chemische Sterilisation beruht sowohl auf dem Einsatz von Gasen, als auch von Flüssigkeiten. Sie führt zu einer Denaturalisierung der Eiwißstruktur der Mikroorganismen. Das heißt, in den meisten Fällen lagert sich ein Radikal durch vorheriges Lösen einer Doppelbindung an das Eiweißmolekül an. Es entsteht somit ein völlig neues Eiweiß mit neuer Struktur und neuen Eigenschaften. Die Mikroorganismen sind dann nicht mehr lebensfähig. Der Sterilisierungserfolg hängt von vielen schwerüberschaubaren Faktoren ab, wie zum Beispiel Art und Ausgangskonzentration der Keime, Temperatur, Feuchtigkeit, Gaskonzentration und Gasdruck.

Entscheidende Bedeutung für die Keimabtötungsrate ist das Eindringvermögen (Diffusionsvermögen) des Sterilisationsmittels in das zu sterilisierende Material. Das Leutoxieren von Sbstanzen mit Äthylenoxid ist die häufigste Form der Gassterilisisation im pharmazeutischen Bereich. So word auch in der PA Bereich Antibiotika dieses Verfahren angewendet. Die Leutoxierung wird im aseptischen Bereich aber getrennt von der Abfülleinheit durchgeführt. Bei der Arbeit mit Äthylenoxid gelten besondere Arbeits- und Brandschutzbestimmungen. Da es sich hier um ein Gift der Abteilung 1 handelt, welches bei einer Konzentration von 100-200 mg/l Atemluft auf den Menschen tödlich wirkt, dürfen beim Sterilisationsvorgang keine Personen im Rauzm sein. Äthylenoxid ist ein loses sehr reationsfreudiges Gas, das mit Luft in Konzentraionen ab 3 Vol. % explosive Gemische bildet.

Durch diese Verbindung werden die Atemwege gereizt und in höheren Konzentrationen treten Übelkeit, Kpfschmerzen und Erbrechen auf. Zur Sterilisation werden Äthylenoxid-CO₂ Gemische eingesetzt. Die gebäuchliste Mischung besteht aus 90 Vo. % Äthylenoxid und 10% CO₂. In Konzentrationen zwischen 800 bis 1500 mg/l wirkt Äthylenoxid tödlich auf Bakterien, Pilze, Viren und auch auf Sporen. Eine optimale Abtötungsrate wird bei 20 - 40% nach anderen Angaben mindestens 50% relative Feuchte zwischen 20°C - 70°C erreicht. Durch Temperatur- und Druckerhöhung kann der Abtötungseffekt noch erhöht werden. Die Begasung der zu sterilisierenden Substanz mit Äthylenoxid erfolgt im Küppermischer unter 0,5 atü. Die Substanz wird mindestens 7 Stunden begast. Nach der Sterilisation werden verbleibende Äthylenreste durch Einblasen keimfiltrierter Luft ausgetrieben. Anschließend muß das sterile Gut gelagert werden.

Eine weitere chemische Sterilisationsmethode ist das Foralinisieren. Bei der Sterilisation mittels Formalin gibt es zwei Methoden. Die erste nutzt Formaldehyddämpfe und die zweite die Formaldehydlösung zur Keimabtötung. Beide Setilisationsarten werden in der aseptischen Abfülleinheit durchgeführt. Bei der Gassterilisation mittels Formalin werden nach Schtende, wenn sich keine Personen mehr im aseptischen Bereich aufhalten, Formaldehyddämpfe in den Raum geblasen. Das geschieht, indem 90 Minuten Formaldehyddämpfe durch die Belüftungsanlage geschickt werden.

In dieser Zeit werden die regativen Formen der Mikroorganismen in der luft abgetötet. Die Belüftungsanlage bleibt nach der Sterilisation weiterhin in Betrieb. Laut Lieeratur (Mikrobilogisches Praktikum; Helga Schröder, Volk und Wissen Berlin 1980) wird die Formalinisierung als Desinfektion bezeichnet. (Seite 34 "Desinfektion der Raumluft") Jedoch im Artikel über die chemische Sterilisation im "Lehrbuch der pharmazeutischen Technologie" (3. Auflage, Verlag Volk und Wissen Berlin 1979, Seite 611, 3. Absatz) wird die Formalinisierung als Sterilisationsmethode erwähnt. In der Abteilung PA5 Bereich Antibiotika wird weiterhin die Sterilisation durch Alkohol angewandt. Verwendet wird hierbei 70%iges Äthanol. Um der Entfettung der Haut vorzubeugen, werden dem Äthanol 1% Glyzerin zugegeben. Es wirkt wasserentziehend und dadurch stark schädigend auf den Mikroorganismus. Vegetative Keime sterben in 0,5 min ab, Sporen benötigen längere Einwirkzeit. Die Methode wird überall da angewandt, wo kurze Einwirkzeit, geringe Mengen und nach kurzter Zeit wieder Trockenheit herrschen muß. Zum Beispiel werden Wände, Maschinen und Arbeitsflächen mit Alkohol gereinigt. Da der Alkohol schnell verdunstet, sind die sterilisierten Flächen nie lange feucht und gleichzeitig werden auch noch Keime der Lauft abgetötet. Deshalb bildet Alkohol ein vorzügliches Sterilisationsmittel.

Die physikalische Sterilisation beruht vorwiegend auf der Einwirkung von Hitze auf die Mikroorganismen. Sie kann deshalb nicht bei temperaturempfindlichen Substanzen eingesetzt werden. In der Antibiotika Abteilung wird zum einen die Heißluftsterilisation und zum anderen die Dampfsterilisation eingesetzt.

Bei der Heißluftsterilisation können Materialien wie Glas, Porzellan und Metallgegenstände sterilisiert werden. Im Sterilisierungstunnel werden gerinigte Glasflaschen aus dem Spülraum sterilisiert und in den aseptischen Abfüllbereich eingeschlust. Nach der Aufgabe der Flaschen passieren diese die Einlaufzone des Tunnels. Dort werden sie vom Förderband weitertranportiert zur Trockenzone. Diese Zone dient zum Trockenen der Injektionsflaschen. Infrarotquarzglasstrahler dienen als Heizquelle. Danach passieren die Flaschen die Sterilisationszone. Diese durchlaufen sie 20 Minuten bei einer Temperatur von 280°C. Auch hier werden als Heizquelle Infrarotqurzglasstrahler eingesetzt. Diese Strahler besitzen vergoldete Reflektoren. Durch diese wird die Wärmestrahlung gerichtet, um eine optimale Ausbeute zu erzielen. Es folgt dann die Kühlzone umd die Auslaufzone. Durch Vorfilter und eine Hosch-Filter (Hochleistungsschwebestofffilter) - Dusche wird nach dem Laminar-flow-Prinzip ein senkrecht nach unten gerichteter Frischluftstrom geringer Geschwindigkeit erzeugt. Dieser bewegt sich durch das Transportband hindurch und wird unterhalb von einem Abluftkanal nach außen abgeführt. Somit erreicht man eine partikelarme Atmosphäre im Berich des gerinigten und sterilisierten Gutes. Die steril-filtrierte Luft aus der Kühlzone wird weiterhin durch die Gebläse zur Luftschleuse in die Einlaufzone geführt. Eine weitere Form der Sterilisation ist die Dampfsterilisation. Bei der Dampsterilisation kommt gespannter, gesättigter und im allgemeinen luftfreier Wasserdampf zur Anwendung. Das heißt ein Dampf von etwa 120°C bei einem Druck von 0,2 MPa, der mit Wasser unmittelbar in Berührung steht. Diese Sterilisation wird in Autoklaven durchgeführt. Beim Anheizen bleibt das Dampfventil geöffnet, so kann die gesamte Luft entweichen und nach dem Schließen liegt dann ein luftfreier Dampf vor. Die Entfernung der Luft ist notwendig, da der Dampf nicht nur als Wärmeüberträger dient, sondern sein Kondensat auch in die Poren des Stoffes eindringt. Dampf und Kondensat üben hierbei eine direkte keimtötende Wirkung aus, die bei Luftanwesenheit gemindert werden würde. Außerdem ist die Luft ein schlechter Wärmeleiter und es könnten sich "Kälteinseln" bilden. Durch die Wirkung des Wasserdampfes wird zunächst die Zellwand der Mikroorganismen aufgelockert, danach kann dann die Hitze direkt auf die Kernsubstanz einwirken und sie zuerstören. Bei der Dampfsterilisation werden bereits nach 8 Minuten sogar Sporen sicher zerstört. Im Sterilisator befinden sich Sporenerdepäckchen an verschiedenen Meßorten, die nach der Autoklavierung auf Sterilistät geprüft werden.

Zur Strahlensterilisation können UV, ? und ?strahlen verwendet werden. Wobei es sich bei ? Strahlen und UV Strahlen um Teilchenstrahlen und bei ? Strahlen und UV-Strahlen um elektromagnetische Strahlen handelt. In der Antibiotikaabteilung werden nur die UV-Strahlen zur Sterilisiation benutzt. Sie dienen zur Keimminderung der Raumluft. Ihre Rolle ist von untergeordneter Bedeutung. Eine alleinige Sterilisation durch UV-Bestrahlung kann nicht zu sterilen Bedingungen führen. Der größte keimtötende Effekt tritt auf, wenn UV-Strahlen von ca. 254-281 nm eingesetzt werden. Die UV-Strahlung besitzt eine sehr geringe Tiefenwirkung.

Hierunter ist die mikrobiologische Reinheit der Ausgangsstoffe zu verstehen. Der Hersteller von Arzeneimitteln ist verpflichtet, sich bei den Herstellern bzw. Lieferanten der Ausgangsstoffe über bereits durchgführte Maßnahmen dieser Art zu informieren. Der Lieferant ist gleichzeitig verpflichtet, eine entsprechende Dokumentation zu übergeben.

Das Verpackungsmaterial muß so beschaffen sein, daß eine Kontaminiation der Ausgangsstoffe vermieden wird. Sind die Verpackungen der Ausgangsstoffe beschädigt, verschmutzt oder durchfeuchtet, so werden die Ausgangsstoffe gegebenenfalls von der Verwendung ausgeschlossen. Müssen Ausgangsstoffe umgefüllt werden, darf deren Reinheitsgrad dabei nicht beeinträchtigt werden. Die Lagerung der Ausgangsstoffe darf nur in Räumen erfolgen, die in ordentlichen und sauberem Zustand sind. Über die notwendigen Reinigungsmaßnahmen ist ein Nachweis zu führen. Die zur Lagerung benutzten Räume dürfen nicht für andere, produktionsfremde Zwecke genutzt werden und es dürfen keine Durchgangsräume sein. Die Ausgangsstoffe müssen nach den jeweils gültigen TGL angegebenen Aufbewahrungsbedingungen gelagert werden. Dabei muß die Raumtemperatur und Luftfreuchtigkeit der Lagerräume täglich kontrolliert und registriert werden. Die Stabilität der Ausgangsstoffe darf durch die Lagerung nicht beeinträchtigt werden.

Hinsichtlich des erfoderlichen Reinheitsgrades der Produktionsräume werden die Reinheitsstufen 1 bis 4 unterschieden. Die Reinheitsstufen der Räume werden durch unterschiedliche Farbgebung deutlich sichtbar gekennzeichnet:

Diese Sicherheitsfarben erfolgen nach TGL - Normen.

Abgesehen von den bereits genannten Bestimmungen für die Kennzeichnung der Produktionsräume durch Sicherheitsfarben sind weitere Kriterien zu beachten. Auf einige der wichtigsten will ich in meinen Ausführungen eingehen.

Der Reinheitsgrad von Personen und Materialien ist durch das Passieren von Schleusen von einer geringeren in die jeweils erforderliche höhere Reinheitsstufe zu heben. Dabei sind für Produktionsräume mit Reinheitsstufen 1b - 3 voneinander getrennte Personen- und Materialschleusen erforderlich. Bei den Personenschleusen unterscheiden wir je nach Reinheitsstufen Doppelschleusen und Einfachschleusen.

Doppelschleusen werden vor Produktionsräumen der Reinheitsstufen 1b und 2 benutzt. Sie bestehen aus einer Vorschleuse und einer Sterilschleuse. In der Vorschleuse wird die Wegekleidung abgelegt und in der Sterilschleuse, die Sterilkleidung angelegt. In der jeweiligen Schleuse müssen Aufbewahrungsmöglichkeiten für die Bekleidungen sein. Außerdem muß die Möglichkeit der gründlichen Reinigung und Desinfektion der Hände und Unterarme bestehen. Vor Produktionsräumen der Reinheitsstufe 3 sind Einfachschleusen vorhanden. Hier wird die Wegekleidung abgelegt und die Hygienekleidung angelegt.

Materialien, die in die Produktionsräume einzuschleusen sind, werden durch Materialschleusen befördert. Hier wird durch geeignete Methoden, die hygienische Reinigung durchgeführt, zum Beispiel durch Entfernung des Verpackungsmaterials, der Desinfektion der Verpackung, durch Besprühen, Begasung oder durch UV-Strahler.

Weitere Anforderungen, die an Produktionsräume für Antibiotika gestellt werden:

Durch geeignete Ausrüstung und Verfahren ist zu gewährleisten, daß eine Kontamination der Produkte vermieden wird. Ebenfalls muß die Vermehrung der eventuell in den Ausgangsstoffen enthaltenen mikrobiellen Verunreinigungen verhindert werden oder eine Reduktion der Keimzahl erfolgen. Der Herstellungsprozeß ist möglichst geschlossen zu halten und die für das Wachstum von Mikroorganismen günstigen Bedingungen zu vermeiden.

Beim Wägen der Ausgangsstoffe darf keine Beeinträchtigung der Reinheit erfolgen, Die Maschinen und Geräte, die beim Herstellungsprozeß benötigt werden, müssen regelmäßig nach betrieblichen Vorschriften gereinigt, desinfiziert oder sterilisiert werden. Dabei müssen die Vorschriften dazu am Arbeitsplatz vorliegen. Auch die Aufbewahrung von Halbfertigprodukten hat so zu erfolgen, daß keine Beeinträchtigung ihrer Reinheit zustande kommt.

Alle Personen, die mit der Herstellung von Arzneimitteln beschäftigt sind, unterliegen den Festlegungen der 13. Durchführungsbestimmung zum Arzneimittelgesetz. Ferner sind folgende Richtlinien für beschäftigte Personen in der Antibiotikaherstellung maßgebend:

Kontrollen werden nach betrieblich festgelegten Plänen durchgefürt. Die Ergebnisse der Kontrollen müssen dokumentiert werden und so lange aufbewahrt werden, bis die Verwendbarkeitsdauer der kontrollierten Stoffe abgelaufen ist.

Es werden folgende Kontrollen durchgeführt: