Vand til injektionsproduktion - et kritisk redskab
Vand af farmaceutisk kvalitet er nøglen i den life science-industrien. På grund af dets anvendelse inden for de farmaceutiske og medicinske områder er dette vand stærkt reguleret af Farmakopé-forskrifter for at sikre patienternes sikkerhed. Men med de mange forskellige rensningssystemer på markedet kan det være svært at finde den bedste produktionsmetode. Denne artikel vil dykke ned i de forskellige typer, anvendelser og metoder til rensning af vand til injektion.
Hvad er vand til indsprøjtning (WFI)?
Vand til injektion, ofte omtalt som WFI, er et opløsningsmiddel der bruges til at fortynde medicin eller opløsninger, der skal injiceres i kroppen. Det er et farmaceutisk middel, der leverer lægemidler intravenøst (parenterale præparater). Andre anvendelser omfatter brug af det som væskeopfylder, i inhalationsmedicin og i nogle oftalmiske produkter (øjensundhed). Ifølge lovgivningen må det ikke indeholde andre stoffer, herunder midler, der hæmmer bakteriel eller mikroorganismevækst.
WFI-fremstillingsproces
Destillation af vand til indsprøjtning (WFI) opnås primært 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
Forskellen mellem vand til indsprøjtning (WFI) og renset vand (PW) ligger i deres fysiske, kemiske, og mikrobiologiske egenskaber. Farmakopéer bestemmer de egenskaber, der bruges til at definere disse produkter, og en sammenligning af disse krav til den amerikanske farmakopé og den europæiske farmakopé er vist i tabellerne nedenfor.
Rensede vandsystemer omfatter typisk to trin, der behandler fødevandet. Forbehandling er det første trin og ændrer vandkvaliteten for at reducere eller fjerne alle stoffer, der kan være skadelige for driften af efterfølgende enheder. Disse stoffer omfatter suspenderede stoffer, hårdhed, og desinfektionsmidler (klor/kloraminer). Det andet trin er den endelige behandling, hvor forbehandlet vand kommer ind i omvendt osmose-membraner, før det passerer gennem et elektrodeioniseringsmodul (EDI) eller en anden deioniseringsproces. Deionisering polerer vandet yderligere for at sænke dets ledningsevne.
Det er vigtigt at bemærke, at ikke alle systemer har et RO-trin (omvendt osmose). RO-membranen findes for det meste i moderne rensningssystemer. Derudover omfatter nogle højtydende systemer til renset vand destillation. Dampkompressionsdestillation er den mest udbredte metode, fordi den kan generere vand fra omgivelserne uden at kræve et eksternt kølemedium. Renset vand kan bruges til ikke-parenteral forberedelse til farmakologi, f.eks. tests og analyser.
Der er dog kun tre acceptable metoder til fremstilling af farmaceutisk vand til injektion. De godkendte metoder omfatter:
- Destillation med flere effekter
- Destillation med dampkompression
- Membranbaseret omvendt osmose
WFI-systemer bruger normalt miljøer med høj temperatur (over 80° Celsius) og kontinuerligt cirkulerende vandsystemer. Denne metode med forhøjet temperatur forhindrer mikrobiel vækst i vandet.
Typer af vand til indsprøjtning
Der findes to hovedtyper af vand til indsprøjtning:
- Sterilt vand til injektion (SWFI): Dette er standardtypen af WFI og følger nøje USP-reglerne. Det indeholder ingen tilsatte stoffer og kan kun bruges én gang.
- Bakteriostatisk vand til injektion: Bakteriostatisk vand er fremstillet med et tilsætningsstof. Det indeholder et antimikrobielt middel, der sikrer, at der ikke vokser bakterier i hætteglasset. Det antimikrobielle middel er den største forskel mellem bakteriostatisk og sterilt vand til injektion. På grund af konserveringsmidlet kan dette WFI bruges flere gange.
Sterilt vand til injektionsbrug
Sterilt vand til indsprøjtning har mange anvendelsesmuligheder inden for det medicinske og farmaceutiske område, f.eks:
- Fortynding af medicin: En af de primære anvendelser af SWFI er at fortynde medicin, der indgives via intravenøse indsprøjtninger.
- Rehydrering af frysetørrede pulvere: WFI bruges til at rekonstituere medicin, der er blevet frysetørret.
- Gennemførelse af laboratorieforskning: SWFI er også nøglen til flere laboratorieprocedurer, herunder forberedelse af cellemedier.
- Rengøring af medicinsk udstyr: Kirurgisk udstyr skal forblive bakterie- og mikroorganismefrit. SWFI bruges til at skylle medicinske instrumenter for at begrænse bakterievækst.
- Udførelse af sårpleje: SWFI kan også bruges til at rense sår før desinfektion.
- Levering af medicin: WFI kan bruges til inhalationsbehandling for at få medicin ned i lungerne.
Metoder til fremstilling af WFI
Bakteriostatisk vand til injektion fremstilles på samme måde som sterilt vand til injektion, med undtagelse af tilsætningsstoffet til det bakteriostatiske WFI. Alle produktionsmetoder for WFI omfatter blødgøring af vand og kulstoffiltrering som et middel til kontrol af kalk og deklorering af fødevandskilden. Hver proces er dog forskellig afhængigt af metoden.
Der er tre almindelige systemer, som bruges i produktionen af WFI-vandsystemer. De omfatter alle blødgøring af vandet og kulfiltrering som et middel til at kontrollere kalkaflejringer og deklorering af fødevandskilden.
Destillation med flere effekter
Multiple Effect (ME)-destillation er fortsat den mest anvendte metode til at producere WFI på verdensplan. Da energiomkostningerne i et system med flere effekter kan være høje, vil systemer med større kapacitet typisk have flere 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 flereeffekter (ved højere temperaturer) forbehandler normalt fødevandet som minimum med omvendt osmose for at fjerne opløste ioner, der ellers ville fremme kalk eller korrosion i destillationsanlægget. RO-enheden fjerner effektivt opløste ioner, bakterier, vira og suspenderede faste stoffer. RO-enheden vil normalt have et minimum af forbehandlingssystem, der består af blødgøring af vandet, kulfiltrering og patronfiltrering. Disse tre fjerner henholdsvis hårdhed, klor og partikler.
I betragtning af driftstrykket i både RO og ME er det almindeligt at opbevare vand i en mellemliggende lagertank med en fødevandspumpe. Nogle forbehandlingssystemer er underlagt periodisk kemisk rengøring. Sanitetssystemer med varmt vand kan også bruges, men de kan øge kapital- og driftsomkostningerne. De fleste ME Still-genereredeWFI-systemer lagrer vandet i en varmtvandsbeholder og distribuerer det varmt til alle forbrugssteder.
Membranbaseret omvendt osmose
Membranbaserede RO-systemer er meget udbredt i moderne farmaceutisk vandrensning, især hvor anlæggene kræver høj effektivitet og fleksibel integration med automatiseret overvågning.RO/EDI/UF-systemernekan designes medultravioletlys, dobbeltpass RO, membranafgasningogvarmtvandsdesinfektionfor at forbedre systemets funktionalitet. Når de er designet og valideret korrekt, leverer membranbaserede RO-systemer konsekvent vand, der opfylder strenge farmakopéstandarder, med integrerede kontroller, der forenkler løbende overholdelse.
Den omvendte osmose filtrerer størstedelen af urenhederne fra, mens de resterende opløste ioner fjernes ved hjælp af elektrodeionisering. Ultrafiltrering bruges som sidste trin til at fjerne eventuel biobyrde og endotoksin, der stadig kan være i vandet.
Genvindingsgraden for produktvand er ca. 70 %, når man tager højde for returskylning og skylning af blødgøringsanlæg og kulstofbeholder og rejekt fra RO og EDI. Opbevaring af vand sker typisk vedomgivelsestemperaturer, der svarer til WFI-produktionstemperaturen.
Systemet kan typisk desinficeres med varmt vand til kontrol af biovækst, selvom nogle systemer er udstyret til kemisk rengøring/sanitering. Andre 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 ozonbehandlet WFI sendes ikke til brugsstederne. Et ultraviolet lys bruges til at ødelægge det før distribution.
MECO's membranbaserede WFI-platforme — herunder løsninger som MECO MPAK — samler forbehandling, RO, EDI og avanceret desinficering i et samlet system, der er designet til at levere ydeevne, effektivitet og overensstemmelse med lovgivningen på tværs af skalaer.
Dampkomprimering Destillation
Vapor Compression (VC)-destillation fungerer ved lavere temperaturer end Multiple-Effect Stills, hvilket gør dem mindre modtagelige for tilkalkning og korrosion. Derfor kan de fungere med et forenklet forbehandlingssystem (typisk blødgjort, afkloreret fødevand) uden at kræve omvendt osmose. Dampkompression Destillerier kan producere vand ved både varme (80 °C) og omgivende temperaturer (~10-12 °C over fødevandets temperatur). Destilleriet kan skifte mellem den omgivende tilstand og varm produktion ved at åbne og lukke ventilen omkring destillatets varmeveksler(e).
En af de største fordele ved enomgivende (kold) VC Still er, at den med jævne mellemrum kan rense lager- og distributionssystemet med varmt vand fra destilleriet. Den genvinderogså mere varme og kræver mindre anlægsdamp end et system , der producerer WFI varmt.
En anden fordel ved VC-destillation er, at enhver lækage i fordamperen vil vise sig som en høj ledningsevne ved opstart, hvilket gør brugerne opmærksomme på problemer tidligt. Det skyldes, at det destillerede vand behandles ved et højere tryk end fødevandet, så enhver lækage går fra den destillerede vandside af varmeoverføringsfladen til fødevandssiden (i modsætning til den anden vej rundt). I et membranbaseret system har fødevandet altid et højere tryk end produktvandet, og et tab af integritet i en hvilken som helst membran eller EDI vil påvirke vandkvaliteten negativt.
Historisk set er kompressorerne i dampkompressionssystemer blevet kritiseret for manglende pålidelighed. 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-test og prøveudtagningsproces
Rutinemæssig prøvetagning af TOC, ledningsevne, bakterier og endotoksinniveauer udføres via prøveventiler placeret i hele vandsystemet. Højtuddannede teknikere indsamler prøver og og sender dem til test. Prøverne testes i forhold til de forskellige Pharmacopeia-krav. Der udvises forsigtighed for at undgå falsk-positive resultater fra kontaminering under indsamlingen gennem ukorrekte teknikker, dårlige hygiejniske vanereller utilstrækkelige steriliseringsmetoder.
Design til pålidelig WFI-ydeevne
En ensartet WFI-kvalitet afhænger af mere end blot generationsteknologien. Systemdesign, overvågningsstrategi og driftspraksis spiller alle en afgørende rolle for at opretholde overensstemmelse over tid.
De vigtigste overvejelser omfatter:
-
Korrekte systemmaterialer og hygiejnisk design
-
Gennemtænkt placering af prøveudtagningspunkter og instrumentering
-
Automatiserede overvågnings- og kontrolstrategier
-
Validerede saneringsmetoder, der er tilpasset den valgte teknologi
Når disse elementer tages i betragtning tidligt i designfasen, er WFI-systemer – uanset om de er destillationsbaserede eller membranbaserede – bedre rustet til pålidelig drift, forenklet kvalificering og langvarig ydeevne.
Partner med MECO
Vand til injektion er et vigtigt element i den biofarmaceutiske fremstillingsproces. Mange produktionsmetoder kan implementeres baseret på flere faktorer, herunder kapacitet, eksisterende infrastruktur, risiko, pålidelighed og krav til energieffektivitet for hvert anlæg. MEKAleverer vand til injektionsproduktion gennem højtudviklede processer, der i gennemsnit leverer over 25 millioner liter vand af farmaceutisk kvalitet dagligt.
Vores systemer til renset vand (PW) og sterilt vand til indsprøjtning (WFI) opfylder den konstante efterspørgsel inden for den medicinske og farmaceutiske industri. Eksperterne hos MECO kan hjælpe virksomheder med at navigere i systemer for at finde den bedste løsning til deres behov. MECOs vandrensningsspecialister kan implementere tilpassede processer for at opnå produktion af vand til indsprøjtning til ethvert anlægs behov. Kontakt vores team for at få mere at vide.
