L'acqua per l'iniezione: un'utilità critica
La produzione di acqua di grado farmaceutico è un'area chiave di specializzazione per MECO e per i suoi sistemi di purificazione dell'acqua. Soddisfacendo i requisiti delle principali normative della Farmacopea, MECO produce acqua attraverso processi altamente ingegnerizzati, con la guida e la conduzione di specialisti della purificazione dell'acqua di livello esperto, con una media di oltre 25 milioni di galloni di acqua di grado farmaceutico al giorno. Questo livello di produzione di acqua purificata (PW) e di acqua per uso iniettabile (WFI) soddisfa la continua richiesta di utilizzo nell'industria biotecnologica e farmaceutica.
Che cos'è l'acqua per iniezioni?
L'acqua per iniezioni, comunemente chiamata WFI, è un solvente utilizzato per diluire altri farmaci o soluzioni da iniettare nell'organismo. Per regolamento, può contenere pochissimi agenti biologici o chimici che inibiscono la crescita di batteri o microrganismi. L'acqua per iniezione (WFI) viene utilizzata come veicolo farmaceutico per somministrare farmaci per via endovenosa (preparazioni parenterali), ma anche come reintegratore di fluidi dopo un adeguato soluto. Inoltre, l'acqua WFI può essere utilizzata per i farmaci da inalazione (respirati direttamente nei polmoni) e per alcuni prodotti oftalmici (per la salute degli occhi).
La produzione di acqua per iniezione può essere ottenuta attraverso tre diversi processi produttivi: distillazione a effetto multiplo, distillazione a compressione di vapore e sistemi a membrana. Di solito, i sistemi WFI utilizzano ambienti ad alta temperatura (superiore a 80° Celsius) e sistemi di acqua a circolazione continua. Questo metodo ad alta temperatura impedisce la crescita microbica nell'acqua.
Confronto tra acqua per iniezione e acqua depurata
La WFI e l'acqua purificata sono classificate in base alle loro proprietà fisiche, chimiche e microbiologiche. Queste categorie/requisiti sono determinati dalle Farmacopee e un confronto di questi requisiti per la Farmacopea statunitense e la Farmacopea europea è rappresentato nelle tabelle seguenti.
Sistemi di acqua purificata I sistemi di trattamento dell'acqua includono tipicamente due fasi di trattamento dell'acqua di alimentazione. Il pretrattamento è la fase iniziale, che modifica la qualità dell'acqua per ridurre o eliminare: solidi sospesi, durezza, metalli, sostanze organiche/TOC, incrostazioni dei componenti a valle e disinfettanti (cloro/clorammine) che possono essere dannosi per le operazioni delle unità a valle. Il secondo stadio è il trattamento finale, in cui la maggior parte dei sistemi moderni include l'acqua pretrattata che entra nelle membrane a osmosi inversa prima di passare attraverso un modulo di elettrodeionizzazione (EDI) o un altro processo di deionizzazione, che pulisce ulteriormente l'acqua per abbassarne la conducibilità.
Tuttavia, alcuni sistemi di acqua purificata includono la distillazione, con la compressione del vapore che è la più comune in quanto può generare acqua ambiente senza la necessità di un mezzo di raffreddamento esterno. L'acqua purificata può essere utilizzata nella preparazione non parenterale per la farmacologia, compresi test e analisi.
Per quanto riguarda la WFI, esistono solo tre metodi accettabili per la produzione di acqua per iniezione. I metodi approvati comprendono: distillazione a effetto multiplo, distillazione a compressione di vapore o approccio a membrana. In questo settore, la WFI è il prodotto d'acqua più puro in assoluto e regolamentato.
Metodi per la produzione di WFI
I sistemi più comuni utilizzati per la produzione di acqua WFI sono tre. Tutti includono l'addolcimento dell'acqua e la filtrazione a carboni attivi per il controllo delle incrostazioni e la declorazione dell'acqua di alimentazione.
Osmosi inversa con o senza EDI e distillazione a effetto multiplo (ME): La distillazione a effetto multiplo è il metodo più utilizzato a livello globale. Poiché i costi energetici in una distillazione a effetto multiplo
I sistemi a effetto possono essere elevati, e quelli di maggiore capacità hanno in genere un numero maggiore di effetti per ridurre l'energia immessa nel sistema. I sistemi di piccola capacità possono avere solo tre o cinque effetti, il che si traduce in un costo di capitale inferiore per l'utente finale. La distillazione a effetti multipli (che utilizza temperature più elevate) normalmente pretratta l'acqua di alimentazione almeno con l'osmosi inversa (RO) per rimuovere gli ioni disciolti che altrimenti promuoverebbero la corrosione del distillatore o delle incrostazioni. L'unità RO rimuove efficacemente ioni disciolti, batteri, virus e solidi sospesi. L'unità RO è normalmente dotata di un sistema minimo di pretrattamento che consiste nell'addolcimento dell'acqua, nella filtrazione a carbone e nella filtrazione a cartuccia. Questo aiuta a rimuovere rispettivamente la durezza, il cloro e il particolato. Date le pressioni di esercizio di RO e ME, è comune immagazzinare l'acqua in un serbatoio di stoccaggio intermedio con una pompa per l'acqua di alimentazione. Alcuni sistemi di pretrattamento sono soggetti a pulizia chimica periodica. È possibile utilizzare anche sistemi di sanificazione ad acqua calda, che però aumentano i costi di capitale e di esercizio. La maggior parte dei sistemi ME ancora generati WFI immagazzina l'acqua in un serbatoio caldo e viene distribuita calda a tutti i punti di utilizzo.
Osmosi inversa / elettrodeionizzazione (EDI) / ultrafiltrazione: Altri progetti di sistemi sono stati utilizzati con l'osmosi inversa accoppiata con un pretrattamento appropriato, la deionizzazione e l'ultrafiltrazione. Le varianti al nucleo del progetto RO/EDI/UF possono includere l'uso di luce ultravioletta, RO a doppio passaggio, degassificazione della membrana e sanificazione con acqua calda di tutti i componenti a valle della fase di rimozione del disinfettante. Analogamente alla distillazione a effetto multiplo, l'addolcitore serve a rimuovere la durezza e il filtro a carbone serve a rimuovere il cloro. L'osmosi inversa rimuove la maggior parte degli ioni disciolti, degli organici e del particolato. La maggior parte degli ioni disciolti rimanenti viene rimossa tramite elettrodeionizzazione. L'ultrafiltrazione viene utilizzata come fase finale per rimuovere eventuali biocariche ed endotossine ancora presenti nell'acqua. In genere, il sistema è sanificabile con acqua calda per il controllo della biocrescita e predisposto per la pulizia/sanificazione chimica. Il tasso di recupero dell'acqua prodotta è di circa il 70%, considerando il controlavaggio e il risciacquo degli addolcitori e del serbatoio a carbone, nonché gli scarti della RO e dell'EDI. Lo stoccaggio dell'acqua avviene tipicamente a temperatura ambiente, poiché il WFI viene generato a temperatura ambiente. Alcuni sistemi vengono periodicamente puliti/sanificati chimicamente, mentre altri vengono periodicamente sanificati con acqua calda. Alcuni sistemi di generazione sono riscaldati a temperature auto-sanificanti prima di alimentare il serbatoio di stoccaggio e mantenuti a tali temperature. L'ozono può essere utilizzato anche per disinfettare continuamente la WFI nel serbatoio di stoccaggio, ma la WFI ozonizzata non viene inviata ai punti di utilizzo. Viene utilizzata una luce ultravioletta per distruggerla prima della distribuzione.
Distillazione a compressione di vapore (VC): Gli alambicchi a compressione di vapore operano a temperature più basse rispetto agli alambicchi a effetto multiplo, rendendoli meno suscettibili a incrostazioni e corrosione. Pertanto, hanno la capacità di funzionare con un sistema di pretrattamento semplificato (in genere acqua di alimentazione addolcita e declorata) senza la necessità di ricorrere all'osmosi inversa. Gli alambicchi a compressione di vapore possono produrre acqua sia a caldo (80°C) che a temperatura ambiente (~10-12°C sopra la temperatura dell'acqua di alimentazione). Il distillatore può passare dalla modalità ambiente alla produzione a caldo aprendo e chiudendo la valvola attorno allo scambiatore di calore del distillato. Un alambicco VC ambientale (freddo) può periodicamente sanificare il sistema di stoccaggio e distribuzione con l'acqua calda del distillatore, e questo è uno dei principali vantaggi di questo sistema. Un alambicco VC ambientale è vantaggioso perché recupera più calore e quindi richiede meno vapore per il funzionamento dell'impianto rispetto a uno che produce WFI calda.
Un altro vantaggio della distillazione VC è che qualsiasi perdita all'interno dell'evaporatore si presenterà come una conduttività elevata all'avvio. Questo perché l'acqua distillata viene trattata a una pressione superiore a quella dell'acqua di alimentazione, quindi qualsiasi perdita passa dal lato dell'acqua distillata della superficie di trasferimento del calore al lato dell'acqua di alimentazione (e non viceversa). In un sistema a membrana, l'acqua di alimentazione si trova sempre a una pressione superiore a quella dell'acqua prodotta e una perdita di integrità in uno qualsiasi dei sistemi a membrana o dell'EDI influisce negativamente sulla qualità dell'acqua. Storicamente, i sistemi a compressione di vapore sono stati criticati per il compressore, un componente meccanico necessario per il corretto funzionamento. Tuttavia, i moderni progressi e la diagnostica hanno reso questi compressori altamente affidabili e, se necessario, la manutenzione può essere effettuata in un paio d'ore.
(6) Unità di distillazione a compressione di vapore PES3000MSS MECO che producono fino a 3.000 GPH di WFI ciascuna.
Processo di campionamento WFI
Il campionamento di routine dei livelli di TOC, conducibilità, batteri ed endotossine viene effettuato attraverso le valvole di campionamento situate in tutto il sistema idrico. Tecnici altamente qualificati raccolgono i campioni e li analizzano per evitare risultati falsi positivi dovuti alla contaminazione durante il prelievo con tecniche improprie, cattive abitudini igieniche o metodi di sterilizzazione inadeguati. I campioni vengono poi analizzati in un laboratorio di microbiologia secondo i vari requisiti della Farmacopea, dove il personale di laboratorio esegue i test in modo da evitare risultati falsi positivi dovuti alla contaminazione durante il prelievo da parte di tecniche improprie o abitudini igieniche inadeguate.
Partner di MECO
L'acqua per iniezione è un elemento essenziale del processo di produzione biofarmaceutica. È possibile implementare molti metodi di produzione in base a una serie di fattori, tra cui la capacità, l'infrastruttura esistente, il rischio, l'affidabilità e i requisiti di efficienza energetica di ogni struttura. Ci sono pro e contro per ciascuno dei vari sistemi e MECO può aiutare a scegliere la migliore opzione potenziale per il vostro sistema WFI. Gli esperti specialisti di MECO nella purificazione dell'acqua sono a disposizione per implementare processi altamente ingegnerizzati per ottenere la produzione di acqua per iniezione per le esigenze di qualsiasi struttura. Contattate il nostro team MECO per saperne di più.