Vand til injektion - et kritisk værktøj
Produktion af vand af farmaceutisk kvalitet er et centralt specialområde for MECO og vores vandrensningssystemer. MECO lever op til kravene i forskellige større Pharmacopeia-regulativer og leverer vandproduktion gennem højtudviklede processer, med vejledning og ledelse af vandrensningsspecialister på ekspertniveau, med et gennemsnit på over 25 millioner liter vand af farmaceutisk kvalitet dagligt. Dette niveau af produktion af renset vand (PW) og vand til injektion (WFI) imødekommer den konstante efterspørgsel efter brug i den bioteknologiske og farmaceutiske industri.
Hvad er vand til injektion?
Vand til injektion, også kaldet WFI, er et opløsningsmiddel, der bruges til at fortynde anden medicin eller opløsninger, som skal injiceres i kroppen. Ifølge lovgivningen må det kun indeholde meget få biologiske eller kemiske stoffer, der hæmmer bakterier eller mikroorganismers vækst. Vand til injektion (WFI) bruges som et farmaceutisk vehikel til at levere lægemidler intravenøst (parenterale præparater), men også som en væskeopfylder efter et passende opløst stof. Derudover kan WFI-vand bruges til inhalationsmedicin (indåndes direkte i lungerne) og nogle oftalmiske produkter (øjensundhed).
Produktion af Water for Injection kan opnås gennem tre forskellige fremstillingsprocesser: destillation med flere effekter, dampkompressionsdestillation og membranbaserede systemer. Normalt bruger WFI-systemer miljøer med høj temperatur (over 80° Celsius) og kontinuerligt cirkulerende vandsystemer. Denne metode med forhøjet temperatur forhindrer mikrobiel vækst i vandet.
Sammenligning af vand til injektion og renset vand
WFI og renset vand er kategoriseret ud fra deres fysiske, kemiske og mikrobiologiske egenskaber. Disse kategorier/krav bestemmes af Pharmacopeia, og en sammenligning af disse krav for US Pharmacopeia og European Pharmacopeia er vist i tabellerne nedenfor.
Systemer til renset vand omfatter typisk to trin, der behandler fødevandet. Forbehandling er det første trin, som ændrer vandkvaliteten for at reducere eller eliminere: suspenderede stoffer, hårdhed, metaller, organiske stoffer/TOC, tilsmudsning/afkalkning af downstream-komponenter og desinfektionsmidler (klor/kloraminer), som kan være skadelige for downstream-enhedernes drift. Det andet trin er den endelige behandling, hvor de fleste moderne systemer inkluderer forbehandlet vand, der kommer ind i omvendte osmosemembraner, før det passerer gennem et elektrodeioniseringsmodul (EDI) eller en anden deioniseringsproces, som yderligere polerer vandet for at sænke ledningsevnen.
Nogle Purified Water-systemer omfatter dog destillation, hvor dampkompression er det mest almindelige, da det kan generere vand i omgivelserne uden behov for et eksternt kølemedium. Renset vand kan bruges i ikke-parenteral forberedelse til farmakologi, herunder tests og analyser.
Hvad angår WFI, er der kun tre acceptable metoder til produktion af Water for Injection. De godkendte metoder omfatter: destillation med flere effekter, dampkompressionsdestillation eller en membranbaseret tilgang. I denne branche er WFI det absolut reneste vandprodukt, der er reguleret.
Metoder til fremstilling af WFI
Der er tre almindelige systemer, der bruges til produktion af WFI-vand. De omfatter alle blødgøring af vandet og kulfiltrering som et middel til at kontrollere kalkaflejringer og deklorering af fødevandskilden.
Omvendt osmose med eller uden EDI og ME-destillation (Multiple Effect): Multipel effektdestillation har været den mest anvendte metode på verdensplan. Da energiomkostningerne i en multipel
effektsystem kan være høj, vil systemer med større kapacitet typisk have et større antal effekter for at reducere energitilførslen til systemet. Systemer med mindre kapacitet har måske kun tre til fem effekter, hvilket resulterer i lavere kapitalomkostninger for slutbrugeren. Destillation med flere effekter (ved højere temperaturer) forbehandler normalt som minimum fødevandet med omvendt osmose (RO) for at fjerne opløste ioner, der ellers ville fremme kalkaflejringer eller destillerikorrosion. RO-enheden fjerner effektivt opløste ioner, bakterier, vira og suspenderede stoffer. RO-enheden vil normalt have et minimum af forbehandlingssystem bestående af blødgøring, kulfiltrering og patronfiltrering. Dette hjælper med at fjerne henholdsvis hårdhed, klor og partikler. På grund af driftstrykket for både RO og ME er det almindeligt at opbevare vandet i en mellemliggende lagertank med en fødevandspumpe. Nogle forbehandlingssystemer er underlagt periodisk kemisk rengøring. Varmtvandsrensningssystemer kan også bruges, men de øger kapital- og driftsomkostningerne. De fleste ME Still-genererede WFI-systemer opbevarer vandet i en varmtvandsbeholder og distribuerer det varmt til alle brugssteder.
Omvendt osmose / elektrodeionisering (EDI)/ ultrafiltrering: Andre systemdesigns er blevet brugt med omvendt osmose kombineret med den passende forbehandling, deionisering og ultrafiltrering. Varianter af kernen i RO/EDI/UF-designet kan omfatte brug af ultraviolet lys, dobbelt pass RO, membranafgasning og varmtvandsdesinfektion af alle komponenter nedstrøms for desinfektionsmiddelfjernelsestrinnet. I lighed med destillation med flere effekter tjener blødgøringsanlægget til at fjerne hårdhed, og kulfilteret er til fjernelse af klor. Den omvendte osmose fjerner de fleste af de opløste ioner, organiske stoffer og partikler. De fleste af de resterende opløste ioner fjernes gennem elektrodeionisering. Ultrafiltrering bruges som et sidste trin til at fjerne eventuel bioburden og endotoksin, der stadig kan være i vandet. Systemet kan typisk desinficeres med varmt vand til kontrol af biovækst og er udstyret til kemisk rengøring/desinficering. Genvindingsgraden for produktvand er ca. 70 %, når man tager højde for returskylning og skylning af blødgøringsanlægget og kulbeholderen samt rejekt fra RO og EDI. Opbevaring af vandet sker typisk ved omgivelsestemperatur, da WFI genereres ved omgivelsestemperatur. Nogle systemer rengøres/desinficeres kemisk med jævne mellemrum, mens andre desinficeres med varmt vand med jævne mellemrum. Nogle produktionssystemer opvarmes til selvdesinficerende temperaturer, før de tilføres lagertanken, og holdes på disse temperaturer. Ozon kan også bruges til kontinuerligt at desinficere WFI i lagertanken, men ozoniseret WFI sendes ikke til brugsstederne. Et ultraviolet lys bruges til at ødelægge det, før det distribueres.
Destillation med dampkompression (VC): Vapor Compression Stills arbejder ved lavere temperaturer end Multiple Effect Stills, hvilket gør dem mindre modtagelige over for skalering og korrosion. Derfor har de mulighed for at fungere med et forenklet forbehandlingssystem (typisk blødgjort, dekloreret fødevand) uden behov for omvendt osmose. Dampkompressionsdestillatorer kan producere vand ved både varme (80 °C) og omgivelsestemperaturer (~10-12 °C over fødevandets temperatur). Destillatoren kan skiftes mellem omgivelsestilstand og varm produktion ved at åbne og lukke ventilen omkring destillatvarmeveksleren(erne). En omgivende (kold) VC Still kan med jævne mellemrum desinficere lager- og distributionssystemet med varmt vand fra destilleriet, og det er en stor fordel ved dette system. En ambient VC Still er fordelagtig, fordi den genvinder mere varme og derfor kræver mindre anlægsdamp til drift end en, der producerer WFI varmt.
En anden fordel ved VC-destillation er, at enhver lækage i fordamperen vil vise sig som høj ledningsevne ved opstart. Det skyldes, at det destillerede vand behandles ved et højere tryk end fødevandet, så enhver lækage bevæger sig fra det destillerede vands side af varmeoverførselsfladen til fødevandssiden (i modsætning til omvendt). I et membranbaseret system er fødevandet altid ved et højere tryk end produktvandet, og et tab af integritet i et hvilket som helst af membransystemerne eller EDI'en vil påvirke vandkvaliteten negativt. Historisk set er dampkompressionssystemer blevet kritiseret på grund af kompressoren, som er en mekanisk komponent, der er nødvendig for korrekt drift. Men moderne fremskridt og diagnostik har gjort disse kompressorer meget pålidelige, og vedligeholdelse kan ofte klares på et par timer, hvis det er nødvendigt.
(6) PES3000MSS MECO dampkompressionsdestillationsenheder, der hver producerer op til 3.000 GPH WFI
WFI-prøveudtagningsproces
Rutinemæssig prøveudtagning af TOC, ledningsevne, bakterier og endotoksinniveauer udføres gennem prøveventiler placeret i hele vandsystemet. Højtuddannede teknikere indsamler prøver og udfører test for at undgå falsk-positive resultater på grund af kontaminering under indsamlingen ved hjælp af ukorrekte teknikker, dårlige hygiejnevaner eller utilstrækkelige steriliseringsmetoder. Prøverne testes derefter i et mikrobiologisk laboratorium i henhold til de forskellige Pharmacopeia-krav, hvor laboratoriepersonalet tester på en måde, så man undgår falsk-positive resultater på grund af kontaminering under indsamlingen på grund af forkerte teknikker eller dårlige hygiejnevaner.
Partner med MECO
Vand til injektion er et vigtigt element i den biofarmaceutiske fremstillingsproces. Mange produktionsmetoder kan implementeres baseret på en række faktorer, herunder kapacitet, eksisterende infrastruktur, risiko, pålidelighed og krav til energieffektivitet for hvert anlæg. Der er fordele og ulemper ved hvert af de forskellige systemer, og MECO kan hjælpe med at finde den bedste løsning til dit WFI-system. MECOs eksperter i vandrensning står klar til at implementere højtudviklede processer for at opnå Water for Injection-produktion til ethvert anlægs behov. Kontakt vores ME KA-team for at høre mere.