Prozessanalytik in der pharmazeutischen Industrie

Fragen Sie sich, warum manche pharmazeutischen Prozesse unter Kontrolle bleiben, während andere erst nach Fertigstellung der Charge versagen?

Für viele Betriebe liegt die Antwort in der Transparenz, über die sie während der Herstellung verfügen. Die Prozessanalytik (PAT) in der pharmazeutischen Industrie verlagert den Schwerpunkt der Qualitätskontrolle von der Endproduktprüfung hin zum Echtzeit-Prozessverständnis.

Anstatt auf Fehler zu reagieren, erkennen Hersteller Abweichungen bereits bei ihrem Auftreten und beheben sie, bevor sie zu einem Problem hinsichtlich der Einhaltung von Vorschriften oder der Qualität werden. Um Ihnen dabei zu helfen, die Vorschriften einzuhalten, erklären wir Ihnen alles, was Sie über PAT wissen müssen und wie es eine vorschriftsmäßige Fertigung unterstützt.

Was versteht man unter Prozessanalytik in der pharmazeutischen Industrie?

Die Prozessanalysetechnik (PAT) ist ein Rahmenkonzept, das in der pharmazeutischen Produktion zur Analyse, Überwachung und Steuerung von Produktionsprozessen in Echtzeit eingesetzt wird. Damit wird die Qualitätssicherung weg von der alleinigen Abhängigkeit von Endproduktprüfungen hin zur Qualitätssicherung während des Herstellungsprozesses verlagert.

Die Aufsichtsbehörden haben diesen Ansatz offiziell anerkannt und gefördert, als die Die US-amerikanische FDA hat veröffentlicht seine Leitlinien zur Prozessanalysetechnik aus dem Jahr 2004.

Seitdem ist PAT eng mit „Quality by Design“ (QbD) und modernen pharmazeutische Herstellung Strategien.

Wesentliche Bestandteile eines PAT-Rahmenwerks

Ein PAT-Framework ist kein einzelnes Werkzeug oder Instrument. Es handelt sich vielmehr um eine Kombination aus Technologien, Systemen und Verfahren. All diese Elemente wirken zusammen, um Herstellern Echtzeit-Transparenz und Kontrolle über ihre Prozesse zu ermöglichen.

Zu diesen Schlüsselkomponenten gehören:

1. Tools zur Prozessüberwachung

Prozessüberwachungstools bilden die Grundlage jedes PAT-Systems. Diese Tools messen während des laufenden Prozesses kritische Prozessparameter und Materialmerkmale. Je nach Anwendungsfall kann die Überwachung in-line, on-line oder at-line erfolgen.

Zu den üblichen Überwachungsparametern zählen der Feuchtigkeitsgehalt, die Homogenität der Mischung, die Partikelgröße, die Temperatur und die Beschichtungsdicke.

2. Analytische Messtechniken

PAT stützt sich auf Analysetechnologien, die schnelle und zuverlässige Daten liefern können, ohne die Produktion zu unterbrechen. Diese Technologien werden entsprechend dem jeweiligen Prozess und dem zu überwachenden Qualitätsmerkmal ausgewählt.

Das Ziel besteht nicht darin, herkömmliche Laboruntersuchungen zu ersetzen, sondern diese durch Echtzeit-Einblicke zu ergänzen.

3. Datenverwaltungssysteme

Die mit PAT-Tools erfassten Daten müssen auf kontrollierte Weise erfasst, gespeichert und verwaltet werden. Dies erfolgt über Datenerfassungssysteme, die in Fertigungsanlagen sowie Steuerungsplattformen.

Darüber hinaus müssen Datenverwaltungssysteme eine sichere Datenspeicherung, angemessene Zugriffskontrollen, Prüfpfade und Rückverfolgbarkeit gewährleisten.

4. Datenanalyse und Prozessmodelle

Rohdaten allein reichen in der Regel nicht aus. Hier kommen PAT-Frameworks ins Spiel, die Datenanalyse-Tools und Prozessmodelle enthalten, die bei der Interpretation der Daten helfen. Diese Modelle ermitteln Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und Produktqualität.

Durch den Einsatz statistischer und multivariater Analysen gewinnen Hersteller nicht nur Messwerte, sondern auch Einblicke in die Prozesse.

So funktioniert PAT in der pharmazeutischen Produktion

Wenn Sie prozessanalytische Technologien in der pharmazeutischen Industrie einsetzen möchten, finden Sie hier eine Schritt-für-Schritt-Anleitung:

Schritt 1: Legen Sie fest, was Sie kontrollieren müssen

Ermitteln Sie zunächst die Qualitätsmerkmale, die Ihr Endprodukt beeinflussen. Versuchen Sie nicht, alles zu überwachen. Konzentrieren Sie sich einfach auf das, was wirklich wichtig ist. Dazu gehören die Gleichmäßigkeit der Mischung, der Feuchtigkeitsgehalt oder die Schichtdicke.

Sobald Sie diese Attribute definiert haben, verknüpfen Sie sie mit den entscheidenden Prozessparametern, die sie beeinflussen. Wenn Sie nicht wissen, was Sie eigentlich steuern wollen, wird Ihnen PAT nicht weiterhelfen.

Schritt 2: Platzieren Sie die PAT-Sensoren an den Stellen, an denen sich der Prozess ändert

Installieren Sie PAT-Geräte innerhalb des Prozesses oder direkt darüber, nicht aber nachgelagert im Labor. Setzen Sie außerdem Spektroskopiesonden, Nahinfrarotsensoren oder andere geeignete Geräte an den Stellen ein, an denen sich die Materialeigenschaften ändern.

Ihr Ziel ist es, den Prozess in Echtzeit zu verfolgen, nicht erst, nachdem der Durchlauf abgeschlossen ist.  

Schritt 3: Kontinuierliche Datenerfassung

Konfigurieren Sie Ihr System so, dass während der Fertigung kontinuierlich Daten erfasst werden. Vermeiden Sie Einzelmessungen oder Messungen am Ende eines Arbeitsschritts. Anhand der kontinuierlich erfassten Daten können Sie Trends erkennen, bevor sie zu Abweichungen führen.

Stellen Sie sicher, dass Ihr Datenerfassungssystem validiert, sicher und rückverfolgbar ist. Wenn die Daten nicht belegen können, dass GMP-Entscheidungen, hat es keinen operativen Wert.

Schritt 4: Die Daten in Echtzeit analysieren

Speichern Sie Daten nicht ausschließlich zur späteren Auswertung. Richten Sie eine Echtzeitanalyse ein, damit das System Ihnen sofort mitteilt, ob der Prozess innerhalb der zulässigen Grenzen liegt.

Verwenden Sie vordefinierte Bereiche, die auf Entwicklungs- und Validierungsarbeiten basieren. Sobald der Prozess sich diesen Grenzwerten nähert, müssen Sie sofort darüber informiert werden.

Schritt 5: Sofort auf die Daten reagieren

Wenn das System Schwankungen feststellt, reagieren Sie entsprechend. Entweder:

• Prozessparameter automatisch anpassen oder
• Die Betreiber darauf hinweisen, Abhilfemaßnahmen zu ergreifen

Warten Sie nicht auf Besprechungen zur Qualitätsprüfung. PAT dient dazu, Probleme zu vermeiden, und nicht dazu, sie im Nachhinein zu dokumentieren.

Schritt 6: Den Prozess bis zur Ausgabe unter Kontrolle halten

Solange die Echtzeitdaten bestätigen, dass der Prozess stabil verläuft, lassen Sie das Material weiter in Richtung Endproduktausgabe fließen. Dadurch gewinnen Sie ein deutlich höheres Vertrauen in die Qualität jeder hergestellten Charge.

Wenn Ihr Prozess während des gesamten Fertigungsprozesses kontrolliert wird, reduzieren Sie den Bedarf an Nacharbeit, Untersuchungen und unnötigen Chargenausschüssen.

Schritt 7: Überprüfen Sie alles, worauf Sie sich verlassen

Überprüfen Sie Ihre PAT-Tools, Datenmodelle und Regelungsstrategien – genau wie bei jedem anderen GMP-System. Wenn Sie sich bei Ihren Entscheidungen auf die Daten stützen, muss deren Genauigkeit und Zuverlässigkeit nachgewiesen sein.

Schulen Sie Ihre Mitarbeiter so, dass sie verstehen, was die Daten bedeuten und wie sie darauf reagieren müssen. Denken Sie daran: Das System funktioniert nicht, wenn die Mitarbeiter ihm nicht vertrauen. Dann werden sie es einfach ignorieren.

Gängige PAT-Tools und -Technologien in der Pharmaindustrie

Im Folgenden sind die in der pharmazeutischen Fertigung am häufigsten verwendeten PAT-Instrumente aufgeführt. Diese Instrumente wurden ausgewählt, da sie während des Prozesses schnelle und zuverlässige Daten liefern können, ohne dass die Produktion unterbrochen werden muss.

• Nahinfrarotspektroskopie (NIR): Ermöglicht die Überprüfung des Feuchtigkeitsgehalts und der Gleichmäßigkeit der Zutaten während des Mischens, der Granulierung oder der Trocknung, ohne den Prozess anzuhalten.
• Raman-Spektroskopie: Dient zur Bestätigung der chemischen Zusammensetzung und der API-Verteilung, wenn eine detailliertere Identifizierung erforderlich ist.
• Reflexionsmessung mit fokussiertem Strahl (FBRM): Erfasst während des laufenden Prozesses die Veränderungen der Partikelgröße und der Partikelanzahl bei der Granulierung oder Kristallisation.
• UV-Vis-Spektroskopie: Misst Konzentration und Konsistenz in flüssigen Prozessen, bei denen eine lichtbasierte Analyse geeignet ist.
• Akustik- und Schwingungssensoren: Erkennen Sie Veränderungen im Mischverhalten oder in den Bewegungen der Anlagen, die auf eine Instabilität des Prozesses hindeuten könnten.
• Temperatur- und Drucksensoren: Zeigen Sie, wie sich die Temperatur- und Druckbedingungen während der Produktion verändern, damit rechtzeitig Anpassungen vorgenommen werden können, um die Kontrolle zu behalten.

Vorteile der Einführung von PAT in pharmazeutischen Betrieben

Hier sind die Vorteile der Einführung von PAT in Ihrem pharmazeutische Einrichtung.

1. Besseres Verständnis der Prozesse

PAT hilft Ihnen dabei, das tatsächliche Verhalten Ihres Prozesses zu verstehen. Durch die Echtzeitüberwachung kritischer Parameter können Teams erkennen, wie Rohstoffe, Geräteeinstellungen und Umgebungsbedingungen während der Fertigung zusammenwirken.

2. Gleichbleibendere Produktqualität

Wenn die Prozesse während der Fertigung innerhalb festgelegter Grenzen bleiben, wird die Produktqualität gleichmäßiger. Mit PAT können Sie Schwankungen frühzeitig erkennen und beheben, bevor sie sich auf das Endprodukt auswirken. Dadurch lassen sich Chargenausfälle und Qualitätsuntersuchungen reduzieren.

3. Weniger Ausschuss und Nacharbeit

Indem PAT Probleme bereits während des laufenden Prozesses erkennt, trägt es dazu bei, Materialverluste zu vermeiden. Da Probleme frühzeitig behoben werden, ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass Chargen aussortiert oder nachbearbeitet werden müssen. Dies führt direkt zu einer Verringerung des Ausschusses, senkt die Produktionskosten und verbessert die Gesamtausbeute des Prozesses.

4. Bessere Einhaltung gesetzlicher Vorschriften

Die Aufsichtsbehörden befürworten PAT, da es eine aktive Prozesssteuerung und wissenschaftliches Verständnis belegt. Betriebe, die PAT einsetzen, können Prozessgrenzwerte, Änderungen und Regelungsstrategien bei Inspektionen besser begründen.

FAQs

1. Inwiefern unterscheidet sich PAT von der herkömmlichen Qualitätskontrolle (QC)?

Die herkömmliche Qualitätskontrolle basiert auf einer “Endpunkt”-Philosophie, bei der eine Charge erst nach Fertigstellung geprüft wird, wodurch im Falle eines Fehlers der Verlust der gesamten Charge riskiert wird. PAT verlagert dieses Paradigma hin zur Echtzeitüberwachung und ermöglicht so sofortige Prozessanpassungen, die Abweichungen verhindern, bevor sie zu Ausschuss führen.

2. Wie wird die Nahinfrarotspektroskopie (NIR) als PAT-Verfahren eingesetzt?

NIR ist ein zerstörungsfreies Analyseverfahren, das zur Echtzeitüberwachung der Homogenität von Mischungen, des Feuchtigkeitsgehalts und zur chemischen Identifizierung eingesetzt wird. Durch das Durchleuchten einer Probe mit Licht und die Messung der Absorption liefert NIR chemische Signaturen, ohne dass eine manuelle Probenahme erforderlich ist oder die Produktionslinie angehalten werden muss.

3. Was ist das Hauptziel von PAT in der Pharmaindustrie?

Das Hauptziel besteht darin, die Qualität des Endprodukts durch die Echtzeitmessung kritischer Qualitätsmerkmale (CQAs) sicherzustellen. Anstatt nach Fertigstellung einer Charge tagelang auf Laborergebnisse zu warten, ermöglicht PAT den Herstellern, den Prozess bereits während seines Ablaufs zu verstehen und zu steuern.

4. Was sind die wichtigsten regulatorischen Vorteile der Einführung von PAT?

Aufsichtsbehörden wie die FDA und die EMA fördern den Einsatz von PAT, da dieser ein tiefgreifendes wissenschaftliches Verständnis des Herstellungsprozesses belegt. Unternehmen, die PAT einsetzen, profitieren häufig von einer flexibleren behördlichen Aufsicht und einem geringeren Risiko von Produktrückrufen oder “Warnschreiben”.”

Bereiten Sie Ihre Einrichtung auf das PAT-Rahmenwerk vor

Die Prozessanalysetechnik in der pharmazeutischen Industrie bringt nur dann einen Mehrwert, wenn sie in gut konzipierten Herstellungsprozessen zum Einsatz kommt. Ohne eine zuverlässige Produktionsumgebung wird es jedoch selbst der besten PAT-Strategie schwerfallen, aussagekräftige Ergebnisse zu liefern.

Vor der Implementierung benötigen Sie die richtige Konfiguration. Dazu gehören Tablettenpressen, Kapselbefüllmaschinen, Kapsel-/Tablettenzählmaschinen, Verpackungslinien, und vieles mehr. Das beste Unternehmen hierfür ist Finetech.

Mit über 30 Jahren Erfahrung und einer auf GMP ausgerichteten Konzeption unterstützt Finetech Betriebe dabei, die solide betriebliche Grundlage zu schaffen, die für eine moderne Fertigung erforderlich ist.

Kontaktieren Sie uns Wenn Sie bereit sind, die nächsten Schritte zu gehen!

Referenzen:

1. Prozessanalysetechnik – Wiki.
2. Prozessanalytische Technologie (PAT).
3. Werkzeuge der Prozessanalytik zur Überwachung.
4. Prozessanalytik – ein Überblick.

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