Wasser für die Erzeugung von Injektionsflüssigkeit - ein wichtiges Hilfsmittel
Wasser in pharmazeutischer Qualität ist der Schlüssel in der Life-Science-Industrie. Aufgrund seiner Verwendung im pharmazeutischen und medizinischen Bereich unterliegt dieses Wasser strengen Vorschriften durch Pharmakopöe-Vorschriften um die Sicherheit der Patienten zu gewährleisten. Bei der Vielzahl der auf dem Markt befindlichen Reinigungssysteme kann es jedoch schwierig sein, die beste Produktionsmethode zu finden. Dieser Beitrag befasst sich mit den verschiedenen Arten, Verwendungszwecken und Reinigungsmethoden für Wasser für Injektionszwecke.
Was ist Wasser für Injektionszwecke (WFI)?
Wasser für Injektionszwecke, allgemein als WFI bezeichnet, ist ein Lösungsmittel das zur Verdünnung von Medikamenten oder Lösungen, die in den Körper injiziert werden. Es ist ein pharmazeutisches Vehikel für die intravenöse Verabreichung von Medikamenten (parenterale Zubereitungen). Weitere Anwendungen sind die Verwendung als Flüssigkeitsauffüller, in Inhalationsmedikamenten und in einigen Augenheilmitteln (Augenmedizin). Laut Verordnung darf es nicht enthalten keine anderen Stoffe enthalten, einschließlich Mittel, die hemmen bakterielle oder das Wachstum von Mikroorganismen hemmen.
Die Destillation von Wasser für Injektionszwecke (Water for Injection, WFI) wird in erster Linie durch drei verschiedene Herstellungsverfahren erreicht: Mehrfacheffektdestillation, Dampfkompressionsdestillation und membranbasierte Systeme. Bei WFI-Systemen werden in der Regel Hochtemperaturumgebungen (über 80° Celsius) und kontinuierlich zirkulierende Wassersysteme verwendet. Diese Hochtemperaturmethode verhindert das Wachstum von Mikroorganismen im Wasser.
Vergleich von Wasser für Injektionszwecke und gereinigtem Wasser
Der Unterschied zwischen Water for Injection (WFI) und Purified Water (PW) liegt in ihre physikalischen, chemischen, und mikrobiologischen Eigenschaften. Die Pharmakopöen legen die Eigenschaften fest, anhand derer diese Produkte definiert werden, Ein Vergleich dieser Anforderungen für das US-Pharmakopöe und das Europäische Arzneibuch ist in den nachstehenden Tabellen dargestellt.
Reinstwassersysteme umfassen in der Regel zwei Stufen zur Aufbereitung des Speisewassers. Die Vorbehandlung ist die erste Stufe und verändert die Wasserqualität, um alle Stoffe zu reduzieren oder zu beseitigen, die für den Betrieb der nachgeschalteten Anlagen schädlich sein können. Zu diesen Stoffen gehören schwebende Feststoffe, Härte, und Desinfektionsmittel (Chlor/Chloramine). Die zweite Stufe ist die Endaufbereitung, bei der vorbehandeltes Wasser in Umkehrosmosemembranen gelangt, bevor es ein Elektrodeionisationsmodul (EDI) oder ein anderes Deionisationsverfahren durchläuft. Durch die Deionisierung wird das Wasser weiter aufbereitet, um seine Leitfähigkeit zu verringern.
Es ist wichtig zu wissen, dass nicht alle Systeme mit einer Umkehrosmose (RO) ausgestattet sind. Die Umkehrosmose-Membran ist meist in modernen Reinigungssystemen zu finden. Darüber hinaus beinhalten einige leistungsstarke Purified Water-Systeme eine Destillation. Die Dampfkompressionsdestillation ist die am weitesten verbreitete Methode, da sie Umgebungswasser erzeugen kann, ohne dass ein externes Kühlmedium erforderlich ist. Gereinigtes Wasser kann für nicht-parenterale Zubereitungen in der Pharmakologie verwendet werden, wie Tests und Analysen.
Es gibt jedoch nur drei zulässige Methoden zur Herstellung von pharmazeutischem Wasser für Injektionszwecke. Zu den zugelassenen Methoden gehören:
- Mehrstufige Destillation
- Dampfkompressionsdestillation
- Umkehrosmose mit Membranen
WFI-Systeme arbeiten in der Regel mit Hochtemperaturumgebungen (über 80° Celsius) und kontinuierlich zirkulierenden Wassersystemen. Diese Methode der erhöhten Temperatur verhindert das Wachstum von Mikroorganismen im Wasser.
Arten von Wasser für Injektionszwecke
Es gibt zwei Haupttypen von Wasser für Injektionszwecke:
- Steriles Wasser für Injektionszwecke (SWFI): Dies ist der Standardtyp von WFI und entspricht am ehesten den USP-Vorschriften. Es enthält keine zusätzlichen Substanzen und kann nur einmal verwendet werden.
- Bakteriostatisch wirkendes Wasser zur Injektion: Bakteriostatisches Wasser wird mit einem Zusatzstoff hergestellt. Es enthält einen antimikrobiellen Wirkstoff, der dafür sorgt, dass sich keine Bakterien im Fläschchen vermehren können. Der antimikrobielle Wirkstoff ist der Hauptunterschied zwischen bakteriostatischem und sterilem Wasser für Injektionszwecke. Aufgrund des Konservierungsmittels kann dieses WFI mehrfach verwendet werden.
Verwendung von sterilem Wasser für Injektionszwecke
Steriles Wasser für Injektionszwecke wird in der Medizin und Pharmazie auf vielfältige Weise verwendet, z. B:
- Verdünnen von Medikamenten: Einer der Hauptanwendungsfälle von SWFI ist die Verdünnung von Medikamenten, die durch intravenöse Injektionen verabreicht werden.
- Rehydrierung von lyophilisierten Pulvern: WFI wird verwendet, um lyophilisierte Arzneimittel zu rekonstituieren.
- Durchführung von Laborforschung: Das SWFI ist auch für mehrere Laborverfahren von entscheidender Bedeutung, einschließlich der Herstellung von Zellmedien.
- Reinigung medizinischer Geräte: Chirurgische Geräte müssen frei von Bakterien und Mikroorganismen bleiben. SWFI wird zum Spülen medizinischer Instrumente verwendet, um das Bakterienwachstum zu begrenzen.
- Durchführung der Wundversorgung: SWFI kann auch zur Reinigung von Wunden vor der Desinfektion verwendet werden.
- Verabreichung von Medikamenten: WFI kann bei der Inhalationstherapie eingesetzt werden, um Medikamente in die Lunge zu bringen.
Methoden zur Herstellung von WFI
Bakteriostatisches Wasser für Injektionszwecke wird auf die gleiche Weise hergestellt wie steriles Wasser für Injektionszwecke, mit Ausnahme des Zusatzes zum bakteriostatischen WFI. Alle Herstellungsmethoden für WFI umfassen Wasserenthärtung und Kohlenstofffiltration als Mittel zur Kesselsteinkontrolle und zur Entchlorung des Speisewassers. Allerdings ist jeder Prozess je nach Methode unterschiedlich.
Es gibt drei gängige Systeme, die bei der Herstellung von WFI-Wassersystemen zum Einsatz kommen. Alle umfassen eine Wasserenthärtung und eine Kohlefiltration als Mittel zur Kesselsteinkontrolle und Entchlorung des Speisewassers.
Multieffekt-Destillation
Die Mehrfacheffekt-Destillation (ME) ist nach wie vor die weltweit am häufigsten verwendete Methode zur Herstellung von WFI . Da die Energiekosten in einem System mit mehreren Effekten hoch sein können, haben Systeme mit größerer Kapazität in der Regel mehr Effekte, um den Energieaufwand für das System zu verringern. Systeme mit geringerer Kapazität haben möglicherweise nur drei bis fünf Effekte, was zu niedrigeren Kapitalkosten für den Endverbraucher führt.
Bei der Mehrstufen-Destillation(bei der höhere Temperaturen verwendet werden) wird das Speisewasser normalerweise mindestens mit Umkehrosmose vorbehandelt, um gelöste Ionen zu entfernen, die andernfalls Kesselstein oder Korrosion im Destillator fördern würden. Die Umkehrosmoseanlage entfernt effektiv gelöste Ionen, Bakterien, Viren und Schwebstoffe. Die Umkehrosmoseanlage verfügt in der Regel über ein minimales Vorbehandlungssystem, das aus Wasserenthärtung, Kohlefiltration und Kartuschenfiltration besteht. Diese drei entfernen jeweils Härte, Chlor und Partikel.
Angesichts der Betriebsdrücke von RO und ME ist es üblich, das Wasser in einem Zwischenspeicher mit einer Speisewasserpumpe zu speichern. Einige Vorbehandlungssysteme müssen regelmäßig chemisch gereinigt werden. Es können auch Heißwasser-Sanitärsysteme verwendet werden, aber sie können die Kapital- und Betriebskosten erhöhen. Die meisten ME StillenWFI-Systeme speichern das Wasser in einem Heißwassertank und verteilen es heiß an alle Entnahmestellen.
Umkehrosmose auf Membranbasis
Die zweite Methode der WFI-Produktion ist weniger verbreitet und kombiniert Umkehrosmose mit Ultrafiltrationstechnologien, um eine Reinheit in pharmazeutischer Qualität zu erreichen. Die besten membranbasierten Umkehrosmoseanlagen verfügen über die entsprechenden Vorbehandlungs-, Entionisierungs- undUltrafiltrationsfunktionen . Die RO/EDI/UF-Systeme können mit ultraviolettem Licht, Doppelpass-RO, Membranentgasung, und Heißwasser-Sanitisierungausgestattet werden , um die Funktionalität des Systems zu verbessern .
DieStufe der Umkehrosmose filtert den Großteil der Verunreinigungen heraus, während die restlichen gelösten Ionen durch Elektrodeionisation entfernt werden. Die Ultrafiltration wird als letzter Schritt eingesetzt, um alle biologischen Verunreinigungen und Endotoxine zu entfernen, die sich möglicherweise noch im Wasser befinden.
Die Rückgewinnungsrate des Produktwassers liegt bei ca. 70 %, wenn man die Rückspülung und Spülung der Enthärter und des Aktivkohlebehälters sowie das Reject aus der RO und EDI berücksichtigt. Die Wasserlagerung erfolgt in der Regel beiUmgebungstemperaturen, die der WFI-Produktionstemperaturentsprechen .
In der Regel kann das System mit heißem Wasser desinfiziert werden, um das biologische Wachstum zu kontrollieren, obwohl einige Systeme für die chemische Reinigung/Sanitisierung ausgerüstet sind. Andere Erzeugungssysteme werden vor der Einspeisung in den Lagertank auf selbstdesinfizierende Temperaturen erhitzt und auf diesen Temperaturen gehalten. Ozon kann auch zur kontinuierlichen Desinfektion des WFI im Lagertank verwendet werden, aber ozonisiertes WFI wird nicht zu den Verbrauchsstellen geleitet. Es wird vor der Verteilung mit ultraviolettem Licht zerstört.
Dampfkompressionsdestillation
Die Dampfkompressionsdestillation (VC) arbeitet bei niedrigeren Temperaturen als die Mehrfacheffektdestillation und ist daher weniger anfällig für Ablagerungen und Korrosion. Daher können sie mit einem vereinfachten Vorbehandlungssystem (normalerweise enthärtetes, entchlortes Speisewasser) betrieben werden, ohne dass eine Umkehrosmose erforderlich ist . Dampfkompressionsdestillierapparate können Wasser sowohl bei heißen (80°C) als auch bei Umgebungstemperaturen (~10-12°C über der Speisewassertemperatur) produzieren. Die Brennerei kann durch Öffnen und Schließen des Ventils um den/die Destillatwärmetauscher herum zwischen dem Umgebungsmodus und der Heißproduktion umschalten.
Einer der Hauptvorteile einerkalten VC Still ist, dass das Lager- und Verteilungssystem regelmäßig mit heißem Wasser aus der Brennerei gereinigt werden kann. Außerdem wird mehr Wärme zurückgewonnen und benötigt weniger Anlagendampf als ein System , das WFI heiß produziert.
Ein weiterer Vorteil der VC-Destillation besteht darin, dass sich jedes Leck im Verdampfer beim Start als hohe Leitfähigkeit bemerkbar macht, wodurch die Benutzer frühzeitig auf Probleme aufmerksam gemacht werden. Dies liegt daran, dass das destillierte Wasser mit einem höheren Druck verarbeitet wird als das Speisewasser, so dass sich jedes Leck von der Destillierwasserseite der Wärmeübertragungsfläche zur Speisewasserseite ausbreitet (im Gegensatz zur umgekehrten Richtung). In einem membranbasierten System steht das Speisewasser immer unter einem höheren Druck als das Produktwasser, und ein Integritätsverlust in einem Membransystem oder dem EDI wirkt sich negativ auf die Wasserqualität aus.
In der Vergangenheit wurden die Kompressoren in Dampfkompressionssystemen wegen ihrer mangelnden Zuverlässigkeit kritisiert. Moderne Fortschritte und Diagnosen haben diese Kompressoren jedoch sehr zuverlässig gemacht, und die Wartung ist oft in ein paar Stunden erledigt, falls erforderlich.
(6) PES3000MSS MECO-Dampfkompressionsdestillationseinheiten mit einer Leistung von jeweils bis zu 3.000 GPH WFI
WFI-Test- und Probenahmeverfahren
Die routinemäßige Entnahme von TOC-, Leitfähigkeits-, Bakterien- und Endotoxinproben erfolgt über Probenahmeventile, die sich überall im Wassersystem befinden. Hochqualifizierte Techniker nehmen die Proben und sie zur Untersuchung ein. Die Proben werden gemäß den den verschiedenen Pharmakopöe-Anforderungen getestet. Es wird darauf geachtet um falsch-positive Ergebnisse zu vermeiden durch Kontamination während der Entnahme durch unsachgemäße Techniken, schlechte hygienische Gewohnheitenoder unzureichende Sterilisationsmethoden.
Partnerschaft mit MECO
Wasser für Injektionszwecke ist ein wesentliches Element im biopharmazeutischen Herstellungsprozess. Viele Produktionsmethoden können implementiert werden, basierend auf verschiedenen Faktoren, einschließlich der Kapazität, der bestehenden Infrastruktur, des Risikos, der Zuverlässigkeit und der Anforderungen an die Energieeffizienz jeder Anlage. MECO liefert Wasser für Injektionszwecke durch hochentwickelte Prozesse, die im Durchschnitt täglich über 25 Millionen Gallonen Wasser in pharmazeutischer Qualität liefern .
Unsere Systeme für gereinigtes Wasser (Purified Water, PW) und steriles Wasser für Injektionszwecke (Sterile Water for Injection, WFI) bedienen die kontinuierliche Nachfrage in der medizinischen und pharmazeutischen Industrie. Die Experten von MECO helfen Unternehmen bei der Auswahl von Systemen, um die beste Lösung für ihre Bedürfnissezu finden . Die Wasseraufbereitungsspezialisten von MECO können kundenspezifische Prozesse implementieren, um Wasser für Injektionszwecke für die Bedürfnisse jeder Einrichtung zu produzieren. Kontaktieren Sie unser Team, um mehr zu erfahren.
