Sterilitätsprüfung

Methoden zur Sterilitätsprüfung von Arzneimitteln

Die in den Arzneibüchern festgelegten Sterilitätsprüfungen für pharmazeutische Produkte unterliegen den Vorschriften von USP <71>, Ph. Eur. 2.6.1 und JP <4.06>, wonach Proben über einen Inkubationszeitraum von 14 Tagen in zwei getrennten Nährmedien kultiviert werden müssen. Zur Gewährleistung einer umfassenden Erfassung von Mikroorganismen werden zwei Nährmedien verwendet: das Fluid Thioglycolate Medium (FTM) für anaerobe und aerobe Bakterien (inkubiert bei 32,5 °C) sowie das Soybean Casein Digest Medium (SCDM), auch Trypticase Soy Broth (TSB) genannt, für aerobe Bakterien und Pilze (inkubiert bei 22,5 °C). Jede nach der Inkubation festgestellte Trübung deutet auf eine mögliche mikrobielle Kontamination hin und muss untersucht werden.

Es sind zwei in den Arzneibüchern anerkannte Methoden: die Membranfiltration und die direkte Inokulation. Die Wahl der Methode hängt von der Art des Produkts, seiner Verpackungsform und seinen physikalisch-chemischen Eigenschaften ab. Sofern die Art des Produkts dies zulässt, ist die Membranfiltration gemäß USP <71>, Ph. Eur. 2.6.1 und JP <4.06> die Methode der Wahl, da sie eine höhere Empfindlichkeit aufweist und hemmende Substanzen entfernen kann. Die direkte Beimpfung bleibt anwendbar, wenn eine Filtration nicht durchführbar ist.

Während die 14-tägige Inkubationszeit weiterhin der Standard der Arzneibücher ist, werden schnelle mikrobiologische Methoden (RMMs) auf Basis der ATP-Biolumineszenz-Technologie von den Zulassungsbehörden zunehmend für Produkte mit kurzer Haltbarkeit, einschließlich Zell- und Gentherapien, akzeptiert. Das neue Kapitel USP <73> – „Auf ATP-Biolumineszenz basierende mikrobiologische Methoden zum Nachweis von Kontaminationen in Produkten mit kurzer Haltbarkeit“ – bietet einen klaren regulatorischen Rahmen für die Einführung von RMMs sowie für die Validierung und Umsetzung dieser Technologie, gültig ab August 2025.

Unabhängig von der gewählten Methode gelten die Anforderungen an die Datenintegrität gleichermaßen für alle Arbeitsabläufe bei Sterilitätsprüfungen: Alle Prüfdaten müssen vollständig rückverfolgbar, auditfähig und konform mit ALCOA++, 21 CFR Part 11 und EU-Anhang 11 sein – vom Probenempfang bis zur Erfassung des Endergebnisses.

Sterilitätsprüfung mittels Membranfiltration

Die Membranfiltration ist die bevorzugte Prüfmethode für filtrierbare pharmazeutische Produkte gemäß USP <71>, Ph. Eur. 2.6.1 und JP <4.06>. Die Probe wird durch einen 0,45-µm-Membranfilter geleitet, wo Mikroorganismen zurückgehalten und anschließend in geeigneten Nährmedien kultiviert werden.

Diese Methode bietet gegenüber der direkten Beimpfung entscheidende Vorteile:

• Höhere Empfindlichkeit – die gesamte Probe oder ein Mischprobenkonzentrat wird durch eine einzige Membran gefiltert
• Entfernung von Hemmstoffen – antimikrobielle Verbindungen wie Antibiotika oder Konservierungsstoffe können vor der Inkubation ausgespült werden, wodurch falsch-negative Ergebnisse verhindert werden
• Schutz durch ein geschlossenes System – moderne Filtrationsgeräte mit geschlossenem System stellen sicher, dass das Produkt während der Prüfung zu keinem Zeitpunkt der Umgebung ausgesetzt ist, wodurch das Risiko einer Fremdkontamination und ungültiger Prüfergebnisse erheblich verringert wird

Der Einsatz von geschlossenen Einweg-Membranfiltrationsgeräten gilt als bewährtes Verfahren in GMP-konformen Sterilitätsprüfumgebungen, sowohl in Laminar-Flow-Hauben als auch in Isolatoren.

Schnelle mikrobiologische Verfahren (RMM) zur Sterilitätsprüfung

Da sich die regulatorischen Rahmenbedingungen weiterentwickeln, um Innovationen Rechnung zu tragen, finden schnelle mikrobiologische Methoden (RMMs) zunehmend Akzeptanz als wissenschaftlich validierte Alternativen zu herkömmlichen Sterilitätsprüfungen nach Arzneibuch. RMMs sind besonders relevant für Produkte mit kurzer Haltbarkeit – wie Zell- und Gentherapien, Radiopharmaka und kurzlebige Biologika –, bei denen eine 14-tägige Inkubationszeit nicht mit den Zeitplänen für die Produktfreigabe oder den Behandlungsplänen der Patienten vereinbar ist.

Zu den etabliertesten RMM-Technologien zählt die ATP-Biolumineszenz, bei der das von lebensfähigen Mikroorganismen nach der Reaktion mit einem Biolumineszenz-Reagenz emittierte Licht erfasst wird, was einen schnellen, empfindlichen und quantitativen Nachweis von Kontaminationen ermöglicht. Im Gegensatz zu herkömmlichen inkubationsbasierten Methoden ersetzt die ATP-Biolumineszenz die subjektive visuelle Trübungsbeurteilung durch eine quantitative, instrumentengestützte Messung, was eine frühzeitigere und reproduzierbarere Auswertung der Ergebnisse ermöglicht.

Die Einführung von USP <73> – „ATP-Biolumineszenz-basierte mikrobiologische Methoden zum Nachweis von Kontaminationen in Produkten mit kurzer Haltbarkeit“, gültig ab August 2025 – markiert einen bedeutenden regulatorischen Meilenstein und bietet Laboren einen klaren pharmakopöischen Rahmen für die Umsetzung und Validierung von RMM-basierten Sterilitätsprüfungen. Ergänzt wird dies durch USP <1071>, das umfassendere Leitlinien zur Umsetzung und Validierung schneller mikrobiologischer Methoden bietet.

RMMs eignen sich nicht nur für Sterilitätsprüfungen von Endprodukten, sondern auch für die Überwachung der Keimbelastung während des gesamten Herstellungsprozesses und bieten Laboren damit eine vielseitige und konforme Lösung für zahlreiche Anwendungen in der Qualitätskontrolle.

Das Milliflex® Rapid System 2.0 entspricht vollständig den Anforderungen von USP <73> und ermöglicht es Ihrem Labor, einen validierten, konformen, auf RMM basierenden Arbeitsablauf für Sterilitätsprüfungen einzuführen – mit Ergebnissen in maximal 5 Tagen.

Datenintegrität und Governance bei Sterilitätsprüfungen

Ein Sterilitätsprüfergebnis ist nur so zuverlässig wie die ihm zugrunde liegenden Daten – und Aufsichtsbehörden weltweit stellen die Datenintegrität in den Mittelpunkt der Einhaltung der GMP-Anforderungen in der Mikrobiologie. Neben der Methodik wird ebenso viel Wert darauf gelegt, wie Sterilitätsprüfdaten während des gesamten Prüfzyklus generiert, erfasst und gepflegt werden. Aufsichtsbehörden wie die FDA, die EMA und die PMDA verlangen, dass alle Labordaten den ALCOA++-Prinzipien entsprechen: Daten müssen zuordenbar, lesbar, zeitnah, original und genau sein, wobei zusätzliche Anforderungen hinsichtlich Vollständigkeit, Konsistenz und Verfügbarkeit gelten.

In den USA definiert 21 CFR Part 11 die Anforderungen an elektronische Aufzeichnungen und elektronische Signaturen, wodurch digitale Dokumentation rechtlich mit Papieraufzeichnungen gleichgestellt wird. In Europa legt der EU-Anhang 11 entsprechende Anforderungen an computergestützte Systeme in GMP-Umgebungen fest. Zusammen bilden diese Vorschriften einen klaren Rahmen für die Datenintegrität von QC-Labordaten, einschließlich Sterilitätsprüfungen: Echtzeit-Datenerfassung, automatische Erstellung von Prüfpfaden und lückenlose digitale Rückverfolgbarkeit – von der Identifizierung des Bedieners über Gerätedaten bis hin zu Probeninformationen und Endergebnissen – werden von den Aufsichtsbehörden bei GMP-Inspektionen zunehmend erwartet und gelten als bewährte Praxis der Branche. Die M-Trace®-Software und die mobile App helfen Ihrem Labor, diese regulatorischen Anforderungen zu erfüllen.