VOLLGAS FÜR DIE IMPFSTOFFABFÜLLUNG

Im Frühjahr 2020 begann die Pharmaindustrie, an der Entwicklung von Impfstoffen gegen COVID-19 zu arbeiten. Beinahe zur selben Zeit tauchte dabei die Frage nach den Herstellungs- und Verpackungskapazitäten auf. Thermo Fisher Scientific erweiterte daraufhin seine Vertragsentwicklung und -herstellung, um die Produktion von Therapieprodukten und Impfstoffen zu unterstützen. Von Zulieferern wie Optima wurde verlangt, neue Fülllinien mit Isolatoren bereitzustellen. Ziel war der sofortige Start der Produktion, sobald Notfallzulassungen vorlagen. Nun besteht die Möglichkeit, die Abfüllkapazitäten innerhalb kurzer Zeit weiter zu erhöhen. Im Mittelpunkt stehen dabei neue, sehr schnelle Abfüllanlagen von Optima mit technologisch neuen Vials von Corning. Vertreter der beteiligten Unternehmen haben dazu eine sorgfältige Untersuchung durchgeführt.

 

Whitepaper Impfstoffabfüllung

Seit dem Ausbruch der Pandemie hat Optima Pharma alles unternommen, um bestehende Abfüllanlagen für Impfstoffe anzupassen und neue Anlagen zu bauen. Und zwar so schnell wie möglich. „Unsere Mitarbeiter sind weltweit extrem gefordert und liefern Höchstleistungen“, so Jürgen Rothbauer, Managing Director der OPTIMA pharma GmbH. Ein Beispiel für eine erfolgreiche Zusammenarbeit in der Pandemie ist die Kooperation mit Thermo Fisher (Hauptsitz in Waltham, Massachusetts, USA).

Dessen Geschäftsbereich Pharma Services bietet Entwicklungs- und Herstellungsleistungen. Dazu gehört die sterile Abfüllung von Covid-19-Impfstoffen und anderen wichtigen Medikamenten für Pharmaunternehmen weltweit. Optima verfügt über das technologische Know-how und die Ressourcen für die End-to-end-Entwicklung und Herstellung von Wirkstoffen und Arzneimitteln. Als strategischer Partner hilft Optima deshalb, die Abfüllkapazitäten für Impfstoffe an mehreren Standorten von Thermo Fisher so schnell wie möglich zu erhöhen.
Abfüllstation
Abbildung 1: Der Impfstoff wird mehrstellig in die Vials dosiert. (Optima)

In Rekordzeit von der Anlagenlieferung zum Produktionsstart

Optima Pharma scheut keine Anstrengungen, um die Lieferzeiten so kurz wie möglich zu halten: „Der Ausbau der weltweiten Impfstoffabfüllung rettet Leben. Wir haben deshalb alle Hebel in Bewegung gesetzt, um die Fertigstellung und Lieferung der Abfülllinien für Thermo Fisher zu beschleunigen“, erklärt Rothbauer. Neben dem großen Engagement der Mitarbeiter trug ein ganzes Maßnahmenbündel zu den extrem schnellen Produktionsstarts bei. Dazu zählen das CSPE-Verfahren (Comprehensive Scientific Process Engineering), die schnelle Anpassung bereits im Bau befindlicher Anlagen sowie die gleichzeitige
Entwicklung von Impfstoffen und Abfüllanlagen. Die Nutzung digitaler Methoden und Werkzeuge im Rahmen des CSPE-Verfahrens hat viel Zeit gespart. Von Anfang an wurden effektive und hochwertige Anlagen projektiert. Bereits die 3D-Modelle und Simulationen erreichten eine hohe Präzision und dies setzte sich bei der Installation fort. Eine weitere wesentliche Zeitersparnis brachte die Montage des Isolators und der kompletten Abfüllanlage im CSPE-Center von Optima in Schwäbisch Hall. Dort wurde die komplexe Technologie gründlich getestet.

Wege zu höherer Abfüllkapazität

Vials aus Valor Glass
Abbildung 2: Vials aus Valor Glass (Corning)
Sowohl schnelle Projektabläufe als auch die Wahl des Primärpackmittels bieten Potenzial für höhere Abfüllkapazitäten. Mit der Covid-19-Pandemie stieg auch die weltweite Nachfrage nach Primärverpackungsmaterialien an. Führenden globalen Lieferkettenanbietern zufolge stellen Vials eine Schwachstelle der Lieferkette dar. Dies gilt für Covid-19-Produkte ebenso wie für andere Produkte [1].

Ein neuer Leitfaden der FDA (US Food and Drug Administration) hebt diesen Aspekt hervor. Er zeigt Wege auf, um Änderungen an Vials und Stopfen zu erleichtern [2]. Die FDA verweist hierbei auf Vergleichbarkeitsprotokolle (CPs). Diese seien für Änderungen der Vials geeignet (wie der Wechsel zu Valor® Glass von Corning). CPs unterstützen Änderungen im breiteren Sinne, auch wenn mehrere Produkte denselben Behälter verwenden (z. B. gruppenweise Ergänzungen, trans-BLAs). Der neue Leitfaden fordert Hersteller auf, in bestimmten Fällen mit der FDA Kontakt aufzunehmen. Das gilt für modifizierte Meldekategorien nach der Zulassung und andere risikobasierte Ansätze.

Bis zu 50 % höhere Anlageneffizienz

„Corning hat seine beschichteten Vials auf zahlreichen Kundenanlagen getestet. Dabei wurde wiederholt demonstriert, dass die Anlageneffizienz im Vergleich zu herkömmlichen Vials um 20 bis 50 Prozent zugenommen hat”, so Brendan Mosher, General Manager bei Corning. Corning (Hauptsitz in Corning, NY, USA) beschäftigt weltweit mehr als 50.000 Mitarbeiter.

Die Zusammenarbeit zwischen Thermo Fisher, Corning und Optima Pharma hat dies bestätigt. Corning Valor Glass wurde bei Optima Pharma in Deutschland getestet. Dabei ging es darum, zwei Situationen zu beurteilen: Einerseits die Nachrüstung bestehender Optima Abfüllanlagen, um mit Vials aus Corning Valor Glass höhere Geschwindigkeiten zu erreichen. Andererseits neue, noch schnellere Anlagen, ohne Abstriche bei etablierten Qualitätsfeatures. Solche Features sind beispielsweise 100 %-In-Prozesskontrollen oder Technologien für eine maximale Produktausbeute wie Re-dosing, Re-stoppering und Re-capping.

Höhere Produktionssicherheit und Produktqualität

Beim Testen der Vials aus Valor® Glass kam es zu keinem Glasbruch, nicht einmal unter provozierten Worst-Case-Bedingungen. Tobias Dombrowski, Project Engineering Manager bei Optima Pharma, berichtet: „Mit ihrer reibungsarmen Oberfläche und Festigkeit besitzen die Vials hervorragende Eigenschaften.“ Für die kritischen Situationen beim Abfüllen mit höchster Geschwindigkeit hat dies mehrere Vorteile. Kosmetische Beeinträchtigungen, Bruch und statische Aufladung werden vermieden. Außerdem zeigen Anlagenkomponenten wie Führungen und Sternräder weniger Verschleiß. Verglichen mit herkömmlichem Borosilikatglas sind weniger Eingriffe erforderlich und die Verarbeitbarkeit ist besser. Das ergibt eine höhere Anlageneffizienz.

70 % höhere Anlagen-Ausbringung

„Allein die Verwendung der Valor Vials anstelle der herkömmlichen Vials bringt im Betriebsablauf sofort Vorteile“, erläutert Mosher. Illustriert wird dies durch die Differenz zwischen den Punkten 1 und 2 in Abbildung 3. Er ergänzt: „Bei herkömmlichen Vials haben wir häufig beobachtet, dass die Anlageneffizienz rasch absinkt. Dies ist auf zunehmende Stillstandszeiten zurückzuführen.“ Valor Vials zeichnen sich durch besseres Verhalten im Produktionsfluss, Beständigkeit gegen Beschädigung und weitere Eigenschaften aus. Dies ermöglicht einen effizienten Betrieb mit bis zu 750 Fläschchen pro Minute. Siehe Punkt 3 in Abbildung 3.

Um diese Erkenntnisse auf Thermo Fisher anzuwenden, führte das gemeinsame Expertenteam von Corning, Thermo Fisher und Optima Pharma noch gründlichere Untersuchungen durch. Ziel des Projekts waren höchste Geschwindigkeit und Qualität für die sterile Endabfüllung bei Thermo Fisher.

Für Pharmaunternehmen spielen neben den Investitionskosten auch die Betriebskosten eine große Rolle. Deshalb wurde bei diesem Projekt großer Wert auf die Abschätzung des benötigten Platzbedarfs (Reinraum und Isolator) gelegt. Während die Geschwindigkeit um fast 70 % anstieg (von 450 auf 750 Fläschchen pro Minute), nahm der Platzbedarf nur um 25 % zu. Die Zugänglichkeit der Anlage wurde dabei nicht beeinträchtigt. Abbildung 4 zeigt, dass die von Corning erwarteten Ergebnisse durch die gründlichen Untersuchungen bestätigt wurden.
Diagramm Corning Vials
Abbildung 3: Die Effizienz von Abfüllanlagen mit herkömmlichen Vials nimmt mit zunehmender Verarbeitungsgeschwindigkeit häufig rasch ab. Im Vergleich dazu bieten Corning Valor® Vials eine hohe Anlageneffizienz, selbst bei wesentlich höherer Geschwindigkeit. (Corning)
Luca Andretta, Sr. Director im Pharma Services Technical Operations Team bei Thermo Fisher, kommentiert die technischen Versuche: „Die Versuche mit Corning Glass haben ergeben, dass dessen Qualität höher ist. Dank dem niedrigeren Reibungskoeffizienten durch die Beschichtung ist das Risiko von Glasdefekten wesentlich geringer als normal. Weniger Ausschuss ergibt höheren Durchsatz. Das erlaubt den Betrieb unserer Abfüllanlagen mit höherer Geschwindigkeit und bewirkt eine verbesserte Anlagenleistung. Anhand unserer Erfahrungen mit Corning Glass sind wir zu dem Schluss gelangt, dass erhebliche Betriebs- und Qualitätsverbesserungen erreichbar sind. Die Auswirkungen hinsichtlich Qualifikation und Regulierung sind dabei gering.“ [2].
Line Speed Tabelle
Abbildung 4: Zunahme der abgefüllten Vials pro Minute (vpm) und des Platzbedarfs mit Corning Valor® Vials auf einer Abfüllanlage von Optima. (Optima)

Neue Vials als Nachrüstoption

Anhand einer Analyse von bestehenden Abfüllanlagen bei Thermo Fisher wurden die Anforderungen an eine Nachrüstung definiert. Die durch Nachrüstung verursachten Stillstandszeiten sollten dabei so kurz wie möglich sein. Eine Erweiterung ganzer Stationen oder Anlagenteile kommt nicht in Frage und hätte Folgewirkungen wie eine Revalidierung des Dekontaminationszyklus für den Isolator. Mit gut durchdachten, minimalen Eingriffen in die bestehende Anlage erhöht sich, abhängig vom jeweiligen System, die Leistung um 10 bis 20 %. Mosher fasst es folgendermaßen zusammen: „Die höhere Effizienz (bis zu 50 %) bei höheren Betriebsgeschwindigkeiten führt zu einer markanten Verbesserung der pharmazeutischen Produktionskapazität.“

Primärpackmittel und Highspeed-Abfüllanlagen als Game Changer

Stephen Closs, Vice President im Pharma Services Technical Operations Team bei Thermo Fisher, betont: „Die Pharmaindustrie und unsere Kunden sind darauf angewiesen, dass wir die Abfüllkapazität hochfahren. Sie muss an die wachsenden Bedürfnisse der Patienten angepasst werden. Das gilt sowohl für die Covid-19-Pandemie und Notfallmedikamente als auch für viele lebensrettende mRNA- und andere Therapien. Corning Valor® Vials auf Hochgeschwindigkeits-Abfüllanlagen von Optima sind geeignet, die Qualität, den Durchsatz und die Kapazität zu erhöhen. Wir betrachten dies als eine bahnbrechende Lösung, um Patienten besser versorgen zu können.“



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