Mikrobiologische Prüfung der Integrität von Primärverpackungen · folgende Artikel soll eine...

6
Container Closure Integrity Test Mikrobiologische Prüfung der Integrität von Primärverpackungen Dr. Timo Krebsbach 1 , Prof. Dr. Christa Schröder 2 , Dr. Carola Matthies 1 1 Labor L+S AG, Bad Bocklet und 2 Hochschule Albstadt-Sigmaringen, Sigmaringen Zusammenfassung Die mikrobiologische Prüfung der Integrität von Primärverpackungen wird insbesondere für sterile Produkte empfohlen. Im Allgemeinen werden hierbei mit flüssigem Nährmedium befüllte Prüfmuster in eine bakterielle Suspension hoher Keimdichte eingetaucht, wobei gleich- zeitig ein Vakuum bzw. ein Überdruck in der Prüfumgebung angelegt wird. Im Anschluss an die Inkubation der mit Nährmedium befüllten Prüfbehältnisse erfolgt die visuelle Auswertung auf Trübung, die bakte- rielles Wachstum anzeigt. Die Auswahl des eingesetzten Testkeimes richtet sich dabei nach den Wachstumsbedingungen, die im Primär- packmittel herrschen. Neben geeigneten Kontrollen sowie Fertilität- sprüfungen der eingesetzten Nährmedien sind Untersuchungen zur Bestimmung des Detektionslimits sowie zum Vergleich mit chemisch- physikalischen Methoden Teil der Studien. Abstract Container Closure Integrity Test / Microbiological integrity testing of primary packaging materials Microbial ingress testing is a method to study the container closure integrity of primary packaging materials for sterile products. Especi- ally, the container closure system is tested for its efficiency as microbial barrier. In general, containers filled with a nutrient medium are immersed in a bacterial suspension. A suitable test organism has to be selected. The immersion can be carried out under alternating cycles of vacuum and overpressure. After the expo- sure, the containers are examined for bacterial growth within the containers. For validation purposes suitable controls and a growth promotion test have to be included in the container closure integrity study. Further validation activities often include studies to determine detection limits and comparative analyses with physical testings, e. g., dye ingress testing. 1. Einleitung Eine wichtige Eigenschaft von Paren- teralia ist ihre Sterilität. Parenteralia werden so hergestellt, dass ihre Steri- lität über das vom Hersteller angege- bene Haltbarkeitsdatum gewährleistet ist. Dies bedeutet, dass eine mikro- bielle Kontamination, die Anwesen- heit von Pyrogenen sowie Wachstum von Mikroorganismen vermieden wer- den. Diese Forderung ist im Europä- ischen Arzneibuch in der Monogra- phie Parenteraliaund im Annex I Manufacture of Sterile Medicinal Pro- ductsdes EU-GMP-Leitfadens nach- zulesen. Hier heißt es Containers should be closed by appropriately va- lidated methods. Containers closed by fusion, e. g. glass or plastic ampoules should be subject to 100 % integrity testing. Samples of other containers should be checked for integrity accor- ding to appropriate procedures. For- derungen nach einem container clo- sure integrity testsind Standardfor- derungen. Sie sind u. a. in der USP und in ISO-Normen zu finden. Die Wahl der Methode und die Durchführung obliegen dem Arzneimittelhersteller und werden in der Regel nicht explizit in der Zulassungsdokumentation be- schrieben, sondern nur in firmeninter- nen Vorschriften. Die U.S. Food and Drug Administration unterstützt die Anwendung von validierten Test- methoden [2] für die Integritätsprü- fung. Anwendung finden neben den mikrobiologischen Methoden auch zahlreiche physiko-chemische wie z. B. von Damgaard et al. [11]. Der nach- folgende Artikel soll eine Übersicht über die Anforderungen an einen container closure integrity testfür Sterilarzneimittel geben und seine mögliche Durchführung mit mikro- biologischen Methoden. 2. Container Closure Integrity Tests Die Aufgaben von Primärpackmitteln sind vielfältig. Hierzu zählen z. B. eine einfache Produktanwendung, die Ver- hinderung unsachgemäßen Ge- brauchs, Lichtschutz, Verschluss des Produktes, Erhaltung einer mikrobio- logischen Barriere bzw. die Aufrecht- erhaltung einer bestimmten Produkt- umgebung. Die Integrität der Primär- verpackung ist unabdingbare Voraus- setzung zur Erhaltung der Produkt- qualität. Sie muss trotz möglicher Wissenschaft und Technik Wissenschaft Pharm. Ind. 76, Nr. 7, 11411147 (2014) © ECV · Editio Cantor Verlag, Aulendorf (Germany) Krebsbach et al. · Container Closure Integrity Test 1 Zur Verwendung mit freundlicher Genehmigung des Verlages / For use with permission of the publisher

Transcript of Mikrobiologische Prüfung der Integrität von Primärverpackungen · folgende Artikel soll eine...

Page 1: Mikrobiologische Prüfung der Integrität von Primärverpackungen · folgende Artikel soll eine Übersicht über die Anforderungen an einen „container closure integrity test“

Container Closure Integrity TestMikrobiologische Prüfung der Integrität von Primärverpackungen

Dr. Timo Krebsbach1, Prof. Dr. Christa Schröder2, Dr. Carola Matthies1

1Labor L+S AG, Bad Bocklet und 2Hochschule Albstadt-Sigmaringen, Sigmaringen

Zusammenfassung

Die mikrobiologische Prüfung der Integrität von Primärverpackungenwird insbesondere für sterile Produkte empfohlen. Im Allgemeinenwerden hierbei mit flüssigem Nährmedium befüllte Prüfmuster in einebakterielle Suspension hoher Keimdichte eingetaucht, wobei gleich-zeitig ein Vakuum bzw. ein Überdruck in der Prüfumgebung angelegtwird. Im Anschluss an die Inkubation der mit Nährmedium befülltenPrüfbehältnisse erfolgt die visuelle Auswertung auf Trübung, die bakte-rielles Wachstum anzeigt. Die Auswahl des eingesetzten Testkeimesrichtet sich dabei nach den Wachstumsbedingungen, die im Primär-packmittel herrschen. Neben geeigneten Kontrollen sowie Fertilität-sprüfungen der eingesetzten Nährmedien sind Untersuchungen zurBestimmung des Detektionslimits sowie zum Vergleich mit chemisch-physikalischen Methoden Teil der Studien.

Abstract

Container Closure Integrity Test / Microbiological integritytesting of primary packaging materialsMicrobial ingress testing is a method to study the container closureintegrity of primary packaging materials for sterile products. Especi-ally, the container closure system is tested for its efficiency asmicrobial barrier. In general, containers filled with a nutrientmedium are immersed in a bacterial suspension. A suitable testorganism has to be selected. The immersion can be carried outunder alternating cycles of vacuum and overpressure. After the expo-sure, the containers are examined for bacterial growth within thecontainers. For validation purposes suitable controls and a growthpromotion test have to be included in the container closure integritystudy. Further validation activities often include studies todetermine detection limits and comparative analyses with physicaltestings, e. g., dye ingress testing.

1. Einleitung

Eine wichtige Eigenschaft von Paren-teralia ist ihre Sterilität. Parenteraliawerden so hergestellt, dass ihre Steri-lität über das vom Hersteller angege-bene Haltbarkeitsdatum gewährleistetist. Dies bedeutet, dass eine mikro-

bielle Kontamination, die Anwesen-heit von Pyrogenen sowie Wachstumvon Mikroorganismen vermieden wer-den. Diese Forderung ist im Europä-ischen Arzneibuch in der Monogra-phie „Parenteralia“ und im Annex I„Manufacture of Sterile Medicinal Pro-ducts“ des EU-GMP-Leitfadens nach-

zulesen. Hier heißt es “Containersshould be closed by appropriately va-lidated methods. Containers closed byfusion, e. g. glass or plastic ampoulesshould be subject to 100 % integritytesting. Samples of other containersshould be checked for integrity accor-ding to appropriate procedures“. For-derungen nach einem „container clo-sure integrity test“ sind Standardfor-derungen. Sie sind u.a. in der USP undin ISO-Normen zu finden. Die Wahlder Methode und die Durchführungobliegen dem Arzneimittelherstellerund werden in der Regel nicht explizitin der Zulassungsdokumentation be-schrieben, sondern nur in firmeninter-nen Vorschriften. Die U.S. Food andDrug Administration unterstützt dieAnwendung von validierten Test-methoden [2] für die Integritätsprü-fung. Anwendung finden neben denmikrobiologischen Methoden auchzahlreiche physiko-chemische wie z.B.von Damgaard et al. [11]. Der nach-folgende Artikel soll eine Übersichtüber die Anforderungen an einen„container closure integrity test“ fürSterilarzneimittel geben und seinemögliche Durchführung mit mikro-biologischen Methoden.

2. Container ClosureIntegrity Tests

Die Aufgaben von Primärpackmittelnsind vielfältig. Hierzu zählen z.B. eineeinfache Produktanwendung, die Ver-hinderung unsachgemäßen Ge-brauchs, Lichtschutz, Verschluss desProduktes, Erhaltung einer mikrobio-logischen Barriere bzw. die Aufrecht-erhaltung einer bestimmten Produkt-umgebung. Die Integrität der Primär-verpackung ist unabdingbare Voraus-setzung zur Erhaltung der Produkt-qualität. Sie muss trotz möglicher

Wissenschaft und Technik

Wissenschaft

Pharm. Ind. 76, Nr. 7, 1141–1147 (2014)© ECV · Editio Cantor Verlag, Aulendorf (Germany) Krebsbach et al. · Container Closure Integrity Test 1

ZurVerw

endungmitfreundlicher

Genehmigung

desVerlages

/For

usewith

permission

ofthepublisher

Page 2: Mikrobiologische Prüfung der Integrität von Primärverpackungen · folgende Artikel soll eine Übersicht über die Anforderungen an einen „container closure integrity test“

Stresssituationen wie z.B. hohe/tiefeTemperatur oder Über-/Unterdrucküber den Gesamtzeitraum zwischenHerstellung bis hin zum Gebrauchaufrechterhalten werden, so dass so-wohl Sterilität als auch Stabilität si-chergestellt sind. Eine effektive Bar-riere gegenüber dem Eintritt von Mi-kroorganismen, gegenüber potentiellreaktiven Gasen (z.B. Sauerstoff oderWasserdampf) oder auch zur Erhal-tung eines Vakuums soll mit Hilfe ei-nes für das Produkt geeigneten Ver-schlusssystems erreicht werden.

Um die Verpackungsintegrität zubestimmen, wird das Produkt zu fest-gelegten Zeitpunkten zuerst simu-lierten Umgebungs- sowie Hand-lings-Bedingungen ausgesetzt unddann mit einer geeigneten Leckage-Detektions-Methode untersucht. Auchwenn keine allgemein gültigen regula-torischen Anforderungen an ein hier-für geeignetes Prüfdesign bestehen, soexistieren doch einige Guidelines, diefür die Entwicklung eines geeignetenTestdesigns herangezogen werdenkönnen. Zu nennen sind hier:. USP <1207> Sterile Product Pa-ckaging – Integrity Evaluation [1]

. Guidance for Industry – Containerand Closure System Integrity Tes-ting in Lieu of Sterility Testing as aComponent of the Stability Pro-tocol for Sterile Products (2008) [2]

. PDA Technical Report No. 27(1998) [3]

In diesen Regelwerken werden wederspezifische Testmethoden noch Akzep-tanzkriterien vorgeschlagen. Das Test-design sollte sich hiernach aber prin-zipiell an drei Faktoren orientieren:. dem Verschlusssystem. der Produktformulierung. der Art der AnwendungDie Integritätsprüfung der Primär-packmittel bietet viele Vorteile:. Detektion von Fehlern im Ver-schlusssystem bevor eine Pro-duktkontamination entsteht

. Einsparung von Prüfmustern fürandere Stabilitätsprüfungen

. Reduktion der Prüfdauer

. Reduktion falsch positiver Test-ergebnisse im Vergleich zur Prü-fung auf Sterilität

3. Prüfzeitpunkte

Während der Entwicklungsphase istein genaues Verständnis des Ver-schlusssystems wichtig für das Designeiner geeigneten Primärverpackungund die Auswahl des Verpackungs-materials. Die Integritätsprüfungen,die während der Verpackungsent-wicklung gemacht werden, könnenTests einschließen, die nur nach Lecksund deren Lokalisierung suchen, aberes sollten auch solche betrachtet wer-den, die an den spezifizierten Detek-tionslimits messen.

Verpackungs- und Prozess-parameter werden unter Extrembe-dingungen geprüft, um sicher zu stel-len, dass die Verpackung fähig ist,den potentiellen Belastungen desProzesses, des Vertriebs sowie desGebrauchs standzuhalten. KritischeFaktoren mit Einfluss auf das Ver-schlusssystem stellen z.B. dar:. Verpackungskomponenten bzgl.Zusammensetzung, Dimension

. Verschlussvariablen bzgl. Zeit,Temperatur, Druck

. Waschen, Trocknen, Silikonisie-rung, Sterilisation

3.1 Entwicklung derPrimärverpackungBei der Entwicklung der Primärver-packung sind physikalische und mi-krobiologische Tests zur Bestim-mung der Integrität der Primärver-packung erforderlich. Hier solltenvergleichende Informationen überdiese beiden Testvarianten erhaltenwerden. Der Prüfumfang ist hier in-tensiv. Ein geeignetes Verpackungs-design wird ausgewählt und die Her-stellungsvariablen werden bestimmt.

In dieser Entwicklungsphase wer-den auch die physikalischen Metho-den bestimmt, die später für die Rou-tine- und Stabilitätsprüfung eingesetztwerden. Vergleichende Untersuchun-gen sollen zeigen, ob die Primärver-packung den festgelegten physika-lischen Bedingungen in der Routine-produktion standhalten kann. Oftmalserfolgt hier der Einsatz von mit Nähr-medium befüllten Behältnissen an-statt von Produkt-befüllten Mustern.

3.2 RoutineproduktionWird das Produkt kommerziell her-gestellt, sind In-Prozess-Kontrollender kritischen Produktionsschrittenötig. Die Prozesse, die sich in derEntwicklungsphase als sehr kritischherausgestellt haben, sollten auchdiejenigen sein, die für In-Prozess-Kontrollen eingesetzt werden. MitIn-Prozess-Kontrollen sollen Lecka-gen erkannt werden, die durch Stö-rungen im Verpackungsprozess ent-standen sind. Mikrobiologische Un-tersuchungen sind an dieser Stellenicht vorgesehen.

3.3 HaltbarkeitsstudieDie Prüfung der Integrität des Primär-packmittels ist am Beginn sowie amEnde der Haltbarkeit vorgesehen.Auch hier werden physikalische Prü-fungen bevorzugt. Die FDA-Guidance[2] empfiehlt anstelle der Prüfung aufSterilität im Rahmen von Stabilitäts-untersuchungen, die Integritätsprü-fung der Primärverpackungen durch-zuführen. Eine neue Prüfung der Inte-grität des Primärpackmittels ist im-mer im Anschluss an bedeutende De-sign-, Material- oder Herstellungs-/Sterilisationsveränderungen im Sinneder Gesetzgebung, wie z.B. in derCommission Regulation (EC) No1234/2008 of 24 November 2008concerning the examination of varia-tions to the terms of marketing autho-risations for medicinal products forhuman use and veterinary medicinalproducts (Official Journal L 334, 12/12/2008, p. 7 – 24) beschrieben, erfor-derlich. In europäischen Leitlinien istkein Hinweis auf die Art der Durch-führung von Integritätstests des Pri-märpackmittels im Rahmen einer Sta-bilitätsstudie zu finden. Weder in dereuropäischen „Note for Guidance onStability Testing: Stability Testing ofNew Drug Substances and Products”(CHMP/ICH/2736/99) noch in der„Guideline on Stability Testing: Stabi-lity Testing of Existing Active Substan-ces and Related Finished Products“(CHMP/QWP/122/02, rev 1 corr) gibtes eine konkrete Anweisung, wie dieIntegrität des Packmittels nachgewie-sen werden soll. Auch die Guideline

Wissenschaft und Technik

Wissenschaft

Pharm. Ind. 76, Nr. 7, 1141–1147 (2014)© ECV · Editio Cantor Verlag, Aulendorf (Germany)2 Krebsbach et al. · Container Closure Integrity Test

ZurVerwendung

mitfreundlicherGenehm

igungdesVerlages/Forusewith

perm

ission

ofthepublisher

Page 3: Mikrobiologische Prüfung der Integrität von Primärverpackungen · folgende Artikel soll eine Übersicht über die Anforderungen an einen „container closure integrity test“

„Quality of Biotechnological Products:Stability Testing of Biotechnological /Biological Products“ (CHMP/ICH/138/95) gibt keine näheren Hinweisezur Durchführung.

4. Methodenspektrum zurPrüfung der Integrität von

Primärverpackungen

Alle sterilen pharmazeutischen Pri-märverpackungen müssen den Ein-tritt von Mikroorganismen verhin-dern. Für die meisten sterilen pharma-zeutischen Verpackungen ist die Spe-zifikation der Leckage-Rate so ge-wählt, dass der Eintritt von Mikroor-ganismen verhindert wird. Diese Ver-packungen müssen qualifiziert wer-den, damit sichergestellt ist, dass sieeinen Schutz gegenüber luft- oderflüssigkeitsgetragenen Mikroorganis-men darstellen. Die mikrobiellen Bar-riereeigenschaften der Verpackungkönnen durch mikrobiologische Chal-lenge-Tests oder physikalische Tests,die mit dem Eintritt von Mikroorga-nismen korrelieren, ermittelt werden.

Die Auswahl der physikalischenund mikrobiologischen Methodenhängt vom Design des Behältnisses,der Herstellungsmethode, sowie demSterilisationsprozess ab. Beispielhaftseien folgende physikalische Prüf-methoden genannt:. Immersionstest mit einem Färbe-mittel

. Headspace-Analyse

. Helium Leckage-Test

. Gas-Ionisierung von evakuiertenBehältnissen

. Hochspannungs-Leckage-Test

. Visuelle Prüfung auf Glasbruch

. Gas-Leckage-TestEine physikalische Testmethode kannauch zur Validierung einer mikrobiel-len Verpackungsbarriere eingesetztwerden. Ist eine hinreichend sensitiveTestmethode verfügbar, die kompati-bel mit dem Produkt-Verpackungs-System ist, mag es unter Umständenauf lange Sicht ökonomischer sein, ei-nen physikalischen Test zu ent-wickeln. Physikalische Tests könnendanach ausgesucht werden, ob einqualitatives oder quantitatives Ergeb-

nis gewünscht wird oder das Leck lo-kalisiert werden soll.

Die Auswahl an mikrobiologi-schen Testmethoden ist viel geringer.Es kommen in Frage:. Aerosol-Test. Immersions-TestBeim Aerosol-Test wird das zuprüfende Behältnis in eine Prüfkam-mer eingebracht und dann einermikrobiellen Belastung in Aerosol-Form ausgesetzt. Dieser Test ist weitweniger bedeutsam und verbreitetals der nachfolgend beschriebeneImmersions-Test.

5. MikrobiologischerImmersions-Test

Das Eindringen von Mikroorganis-men ist prinzipiell nur dann möglich,wenn die Leckage so groß ist, dassFlüssigkeiten hindurch gelangenkönnen. Obwohl die mikrobielle Prü-fung der Integrität von Primärver-packungen relativ unsensibel und ar-beitsaufwendig ist, uneinheitliche Er-gebnisse liefern kann und zudem vielLagerplatz für die Inkubation undlange Testzeiten erfordert, gibt eszahlreiche Gründe, die mikrobiologi-sche Prüfung durchzuführen:. Es gibt keine vernünftige physika-lische Alternativmethode.

. Für Verpackungen, die ein Ge-winde besitzen, das den Eintragvon luftgetragenen Partikeln ver-hindern soll, gibt es keine physi-kalische Testmethode.

. Das Verpackungsdesign eignet sichnicht für hinreichend sensitivephysikalische Testmethoden (z.B.hält das Primärpackmittel demhohen Differenzdruck während derPrüfung nicht stand).

. Dem Hersteller fehlen die Res-sourcen oder die Erfahrung zurEntwicklung und Validierung eineralternativen physikalischen Test-methode.

. Das Produkt ist nur für einen engumrissenen Vertrieb vorgesehen,so dass ein extensives physika-lisches Validierungsprogrammnicht gerechtfertigt ist.

5.1 TestablaufAktuell gibt es zwar kein in der Lite-ratur beschriebenes Design für einenStandardtest, jedoch sind in den ver-schiedenen Guidelines [1–3] zumin-dest einige Voraussetzungen, die andie Testdurchführung zu stellen sind,beschrieben:

Auswahl des MikroorganismusFür die Prüfung ist ein Bakterium aus-zuwählen, das im Vergleich zu den üb-rigen Bakterien geringe Abmessungenaufweist. Je kleiner, schlanker und da-mit beweglicher das Bakterium ist,desto leichter ist ein Eindringen durchkleine Leckagen möglich. Weiterhinmuss die Anforderung gestellt werden,dass die Bakterienart in der Lage ist,eine visuell sehr gut sichtbare Bakte-rienpopulation bis zum Testende zuentwickeln. Stark verbreitet ist derEinsatz von: Escherichia coli, Serratiamarcescens, Clostridium sporogenes,Pseudomonas aeruginosa, Staphylococ-cus epidermidis und Brevundimonasdiminuta. Die Auswahl eines aerobenbzw. anaeroben Testkeims richtet sichnach den Wachstumsbedingungen,die im Testbehältnis vorliegen und sollfalsch negative Ergebnisse vermeiden.

Auswahl des Nährmediums zurAnzucht des MikroorganismusJe nach Auswahl des Nährmediumsfür die Anzucht von Mikroorganis-men lassen sich unterschiedlicheFormen und Größen der Testkeimeerreichen. Soll z.B. Brevundimonasdiminuta als Testkeim eingesetztwerden, so lassen sich durch An-zucht in Casein-Sojapepton-Bouillonkurze Stäbchen mit einer Länge von1,5 – 1,8μm und einem Durchmesservon 0,56μm erzielen, während nachder Anzucht in Saline-Lactose-Bouil-lon Kokken mit einem Durchmesservon 0,54μm entstehen.

PositivkontrollenWährend des Tests muss die generelleWachstumsfähigkeit von Mikroorga-nismen unter den Testbedingungengezeigt werden, um die Validität derErgebnisse zu belegen. Hierzu werdenPositivkontrollen in Form von (selbst)hergestellten fehlerhaften Verpackun-

Pharm. Ind. 76, Nr. 7, 1141–1147 (2014)© ECV · Editio Cantor Verlag, Aulendorf (Germany) Krebsbach et al. · Container Closure Integrity Test 3

ZurVerw

endungmitfreundlicher

Genehmigung

desVerlages

/For

usewith

permission

ofthepublisher

Page 4: Mikrobiologische Prüfung der Integrität von Primärverpackungen · folgende Artikel soll eine Übersicht über die Anforderungen an einen „container closure integrity test“

gen eingesetzt. Zur Herstellung vonPositivkontrollen z.B. für Durchstich-flaschen (vials) stehen mehrere Mög-lichkeiten zur Verfügung:. Die Insertion einer sehr dünnenKanüle oder Glas-Kapillare (durchDurchstechen des Gummistop-fens)

. Die Verwendung eines Metall-plättchens mit definierter, zentra-ler Leckage anstatt eines unver-sehrten Gummistopfens

. Die Insertion eines sehr dünnenKupferfadens, der zwischen Be-hältnis und Gummistopfen ange-legt wird.

. Die Durchbohrung des Behältnis-ses mit einem Laser (z.B. geeignetfür Kunststoff-Behältnisse).

Statistisch relevante AnzahlDie Anzahl der eingesetzten Test-muster soll ausreichend sein, um sta-tistische Aussagen treffen zu können.

Worst-case-BehältnisseUnterscheiden sich Verpackungen inder Größe, variieren aber nicht imDesign oder in den einzelnen Kom-ponenten, so ist die Prüfung vonworst case-Behältnissen anzuraten(z.B. größtes und kleinstes Behältnis).

VerschlusssystemSofern das Behältnis mehrere Dich-tungen besitzt, müssen diese einzelnauf Integrität geprüft werden.

Positionierung während des TestsDer Verschluss der für den Test ein-gesetzten Behältnisse muss während

der Durchführung in die Mi-kroorganismen-Kultur ein-getaucht sein.

Weitere TestbedingungenDie Nährmedien, die Inku-bationsbedingungen sowiedie Challenge-Bedingungenbzgl. Zeit und Druck müssenpraxisrelevant gewählt sein.

Behältnis-InhaltWennmöglich, sollte das mitProdukt befüllte Behältnisverwendet werden, weil

durch das Produkt potentiell die Ver-schlussintegrität beeinflusst seinkönnte.

Bei der Testdurchführung werdendie Verpackungseinheiten zunächstfür einen definierten Zeitraum ineine Bakteriensuspension gegeben(s. Abb. 1) und dabei extremen Drü-cken ausgesetzt, um den Herstel-lungsprozess sowie den Vertrieb zusimulieren. Eine Konzentration von106 Kolonie-bildenden Einheiten/mlin der Bakteriensuspension ist geeig-net, um am Ende einer 7-tägigen In-kubation deutlich sichtbares Wachs-tum in fehlerhaften Behältnissen in-klusive der Positivkontrollen zu er-möglichen.

Die Parameter für den anzulegen-den Über- bzw. Unterdruck bei derPrüfungsdurchführung referenzierenauf den Kabinendruck im Flugzeug,der bei 0,75 bar liegt. Dieser Bezugs-punkt soll den Transport der Behält-nisse im Flugzeug simulieren.

Verbreitete Para-meter für das Anle-gen eines Überdrucksliegen im Bereich von1,1 – 1,5 bar und füreinen Unterdruck imBereich von 0,9 –0,5 bar. In der Regelsind die Behältnissemit Nährmedium be-füllt, es kann aberauch Produkt abge-füllt sein, voraus-gesetzt, das Produktermöglicht Wachs-tum des Testkeimes.

Im nächsten Schritt erfolgen die Ent-nahme der Primärpackmittel aus derSuspension und die äußere Desinfek-tion der Behältnisse. Der Verbleib derBehältnisse in der Suspension kannbis zu einer Stunde andauern, es kön-nen auch mehrere Zyklen unter Ein-wirkung von Über- und Unterdruckdurchgeführt werden. Abb. 2 zeigtbeispielhaft eine Apparatur zur Er-zeugung von Vakuum bzw. Über-druck.

Nun werden die Primärpackmittelfür den vorgesehenen Zeitraum, üb-lich sind 7-14 Tage, inkubiert und derInhalt nach Abschluss der Inkuba-tion visuell auf Trübung kontrolliert(s. Abb. 3).

Die Sensitivität des Tests hängtvon den eingesetzten Positivkontrol-len ab. Die gewonnene Aussage istrein qualitativ, eine Aussage zur Lo-kalisation der Leckage ist mit diesemTest nicht möglich.

5.1 Grenzen der MethodenDie Sensitivität des Tests und damitdie Nachweisgrenze hängt von deneingesetzten Positivkontrollen ab.Abhängig davon, ob Metallplättchenmit definierter zentraler Leckage, Ka-pillaren in den Gummistopfen einge-bracht oder Kupferdrähte am Randdes Vials platziert werden.

Detektionslimit beim Einsatz vonMetallplättchenZur Bestimmung des Detektions-limits wurden Vials aus Glas mitGummistopfen ausgewählt. Anstelle

Wissenschaft und Technik

Wissenschaft

Pharm. Ind. 76, Nr. 7, 1141–1147 (2014)© ECV · Editio Cantor Verlag, Aulendorf (Germany)4 Krebsbach et al. · Container Closure Integrity Test

Abb. 1: Befüllung des Immersionsbades mit Bakte-riensuspension (alle Abbildungen von den Autoren).

Abb. 2: Apparatur zur Erzeugung von Vakuum bzw.Überdruck.

ZurVerwendung

mitfreundlicherGenehm

igungdesVerlages/Forusewith

perm

ission

ofthepublisher

Page 5: Mikrobiologische Prüfung der Integrität von Primärverpackungen · folgende Artikel soll eine Übersicht über die Anforderungen an einen „container closure integrity test“

des unversehrten Gummistopfenswurden Metallplättchen mit ver-schieden großen Leckagen eingesetzt(5μm – 50μm im Durchmesser).

Die Befüllung der Behältnisse er-folgte mit Nährmedium, nicht mitProdukt. Brevundimonas diminutawurde als repräsentativer Testkeimausgewählt. Jeweils 20 Vials wurdenin die Bakteriensuspension mit Bre-vundimonas diminuta gegeben, ei-nem Unterdruck von 0,2 bar für 5 Mi-nuten ausgesetzt und verblieben imAnschluss für weitere 30 Minuten un-ter atmosphärischem Druck. Nach7-tägiger Inkubation erfolgte die vi-suelle Auswertung. Die nachfolgen-den Ergebnisse in Tab. 1 belegen,dass das Detektionslimit bei 10μmliegt:

Detektionslimit beim Einsatz vonGlas-KapillarenZur Bestimmung des Detektions-limits wurden erneut Vials aus Glasmit Gummistopfen ausgewählt. DerGummistopfen wurde mit Glas-Ka-pillaren unterschiedlichen Durch-messers durchstochen (2μm –100μm im Durchmesser, s. Abb. 4).

Die Befüllung der Behältnisse er-folgte mit Nährmedium, nicht mitProdukt. Brevundimonas diminutawurde als repräsentativer Testkeimausgewählt. Die Vials wurden in eine

Bakteriensuspension mit Brevundi-monas diminuta gegeben, einem Un-terdruck von 0,2 bar für 5 Minutenausgesetzt und verblieben im An-schluss für weitere 30 Minuten unteratmosphärischem Druck. Nach 14-tägiger Inkubation erfolgte dann dievisuelle Auswertung. Die nachfolgen-den Ergebnisse in Tab. 2 belegen,dass das Detektionslimit bei 10μmliegt:

Die nachfolgende Tab. 3 fasst dieerhaltenen Ergebnisse mit den ver-fügbaren Literaturdaten zu den De-tektionslimits für den mikrobiologi-

Pharm. Ind. 76, Nr. 7, 1141–1147 (2014)© ECV · Editio Cantor Verlag, Aulendorf (Germany) Krebsbach et al. · Container Closure Integrity Test 5

Tabel le 1

Detektionslimits bei Einsatz von Metallplättchen.

Studie Leckage-Typ Mikroorganismus Detektionslimit (μm)

Labor L+S Metallplättchen Serratia marcescens 10

Leckage-Größe Testanzahl nach Inkubation (7d)

5μm 20 50 % Wachstum

10μm 20 100 % Wachstum

15μm 20 100 % Wachstum

20μm 20 100 % Wachstum

30μm 20 100 % Wachstum

40μm 20 100 % Wachstum

50μm 20 100 % Wachstum

Negativ-Kontrolle 10 0 % Wachstum

Abb 3: Visuelle Kontrolle auf Trübung.Links: Prüfbehältnis mit Leckage: gutsichtbare Trübung, die bakteriellesWachstum belegt. Rechts: Intaktes Prüf-behältnis: keine Trübung, kein bakteriellesWachstum.

Abb 4: Positivkontrolle: Insertion einerGlas-Kapillare.

Tabel le 2

Detektionslimits bei Einsatz von Glas-Kapillaren.

Studie Leckage-Typ Mikroorganis-mus

Detektionslimit(μm)

Labor L+S . Glas-Kapillare. Flexible Kapillare. 1 cm lang. in der Mitte des Gummi-stopfens eingebracht

. Einstichstelle der Kapillarewurde mit Silikon abge-dichtet

Brevundimonasdiminuta

10

Leckage-Größe nach Inkubation (14d)

2μm < 100 % Wachstum

5μm < 100 % Wachstum

10μm 100 % Wachstum

15μm 100 % Wachstum

20μm 100 % Wachstum

… 100 % Wachstum

100μm 100 % Wachstum

ZurVerw

endungmitfreundlicher

Genehmigung

desVerlages

/For

usewith

permission

ofthepublisher

Page 6: Mikrobiologische Prüfung der Integrität von Primärverpackungen · folgende Artikel soll eine Übersicht über die Anforderungen an einen „container closure integrity test“

schen Immersions-Test bei der Prü-fung von Durchstichflaschen (Vials)zusammen.

6. Schlussbemerkung

Zur mikrobiologischen Prüfung derIntegrität von Primärverpackungenfindet auf Grund der in Abschnitt 5aufgezählten Gründe überwiegenddie Immersions-Methode Anwen-dung. In den Regelwerken und auchin der Literatur ist kein Standard-De-sign für den Test beschrieben. Viel-mehr wird vom Hersteller erwartet,dass er das Verschlusssystem bzw.die Verschlusssysteme des Primär-packmittels im Detail versteht undunter Berücksichtigung des abgefüll-ten Produktes sowie der vorgesehe-nen Anwendung auf Integrität prüft.Die mikrobiologische Prüfung machtinsbesondere in der Entwicklungs-

phase des Primärpackmittels Sinnund kann im weiteren Zeitverlaufdurch physikalische Prüfmethodenergänzt bzw. ersetzt werden, z.B.durch den Blaubad-Test. Das Detek-tionslimit der mikrobiologischenPrüfung ist abhängig von den einge-setzten Positivkontrollen und derenspezifischer Präparation.

L ITERATUR

[1] United States Pharmacopoeia, <1207>,Sterile Product Packaging – IntegrityEvaluation.

[2] Container and Closure System IntegrityTesting in Lieu of Sterility Testing as aComponent of the Stability Protocol forSterile Products. http://www.fda.gov/cder/guidance/index.htm. 2008.

[3] PDA Technical Report No. 27; 1998.[4] Morrical BD et al. Leak Testing in Paren-

teral Packaging: Establishment of DirectCorrelation between Helium Leak RateMeasurements and Microbial Ingress for

Two Different Leak Types. PDA J PharmSci Technol. 2009;61:226-236.

[5] Presentation by Dr. Post (Merz Group).2011 PDA Conference, PharmaceuticalMicrobiology.

[6] Burrell LS et al. Development of a DyeIngress Method to Assess Container-Clo-sure Integrity: Correlation to MicrobialIngress. PDA J Pharm Sci Technol.2000;54:449-455.

[7] Wolf H et al. Vacuum Decay Container/Closure Integrity Testing Technology. Part2. Comparison to Dye Ingress Tests. PDA JPharm Sci Technol. 2009;63:489-498.

[8] Kirsch LE et al. Pharmaceutical contai-ner/closure integrity. II: The relationshipbetween microbial ingress and heliumleak rates in rubber-stoppered glass vials.PDA J Pharm Sci Technol. 1997;51:195-202.

[9] EudraLex. The Rules GoverningMedicinalProducts in the European Union, Volume4. EU Guidelines to Good ManufacturingPractice, Medicinal Products for Humanand Veterinary Use, Annex 1 Manufactureof Sterile Medicinal Products. Brussels,Belgium: European Union, EuropeanCommission, DG Enterprise and Industry– Pharmaceutical Unit, November 25,2008 (rev).

[10] International Standard, ISO 8362-2 (1988).Injection containers for injectables andaccessories: annex C-Test method forclosure / container integrity and self-sealing.

[11] Damgaard R, Rasmussen M, Buus P, et al.High-Voltage Leak Detection of a Paren-teral Proteinaceous Solution Product Pa-ckaged in Form-Fill-Seal Plastic LaminateBags. Part 1. Method Development andValidation. PDA J Pharm Sci Technol.2013;67:634-651.

Korrespondenz:Dr. Timo Krebsbach, MBALabor L+S AGMangelsfeld 4, 5, 697708 Bad Bocklet (Germany)e-mail: [email protected]

Wissenschaft und Technik

Wissenschaft

Pharm. Ind. 76, Nr. 7, 1141–1147 (2014)© ECV · Editio Cantor Verlag, Aulendorf (Germany)6 Krebsbach et al. · Container Closure Integrity Test

Tabel le 3

Detektionslimits.

Studie Leckage-Typ Mikroorganismus Detektionslimit (μm)

Labor L+S Metallplättchen Serratia. marcescens 10

Morrical et al. [4] Metallplättchen Serratia marcescens > 15

Labor L+S Glas-Kapillare Brevundimonasdiminuta

10

Dr. Post [5] Glas-Kapillare Brevundimonasdiminuta

20

Morrical et al. [4] Kupferdraht Serratia marcescens 28/60

Chefredaktion: Claudius Arndt. Sekretariat: Gudrun Geppert. Verlag: ECV · Editio Cantor Verlag für Medizin und Naturwissenschaften GmbH, Baendelstockweg 20,88326 Aulendorf (Germany). Tel.: +49 (0) 75259400, Fax: +49 (0) 7525940180. e-mail: [email protected]. http://www.ecv.de. Herstellung: Rombach Druck- undVerlagshaus GmbH & Co. KG / Holzmann Druck GmbH & Co. KG. Alle Rechte vorbehalten.

ZurVerwendung

mitfreundlicherGenehm

igungdesVerlages/Forusewith

perm

ission

ofthepublisher