Prüfung von Arzneimittelabgabesystemen und -behältern
Ein Leitfaden zur Prüfung von Spritzen, Karpulen und Durchstechflaschen
Die weltweite Nachfrage nach pharmazeutischen Produkten steigt, angetrieben durch höhere Inzidenzraten chronischer Erkrankungen, eine alternde Bevölkerung und die Bedrohung durch künftige Pandemien. Patienten und Ärzte erwarten, dass Arzneimittelbehälter frei von Mängeln sind und das Medikament während des gesamten Transports und der Anwendung sicher aufbewahren können. Ausfälle können ein erhebliches Risiko für den Patienten darstellen oder zur Entsorgung großer Mengen dringend benötigter Vorräte führen. Aus diesen Gründen erfordern Arzneimittelbehälter und -abgabesysteme eine strenge Bewertung, die von globalen Aufsichtsbehörden durchgesetzt wird, um sicherzustellen, dass sie bestimmungsgemäß funktionieren. Es gibt verschiedene Arten von Arzneimittelbehältern, die für die Lagerung und Abgabe von Medikamenten unter unterschiedlichen Bedingungen konzipiert sind. Diese Seite unterscheidet die verschiedenen Behälter und identifiziert die spezifischen Prüfziele und Herausforderungen, die mit jedem verbunden sind. Weitere Informationen zu anderen biomedizinischen Anwendungen finden Sie auf unserer Seite Biomedizinische Industrie.
Spritzen-Tests
Da sie für die Verabreichung vieler verschiedener Medikamente in vielen verschiedenen Umgebungen verantwortlich sind, werden Spritzen in mehreren Varianten hergestellt. Glasspritzen stellen den größten Marktanteil dar, dicht gefolgt von Kunststoffspritzen, mit einem kleineren Markt für Edelstahlspritzen. Trotz ihrer inhärenten Einfachheit müssen bei der Entwicklung dieser Produkte Hunderte von Konstruktionsüberlegungen berücksichtigt werden, da sie sowohl als Behälter als auch als Arzneimittelabgabesysteme dienen. Mechanische Prüfungen zielen darauf ab, viele dieser Aspekte zu adressieren und Herstellern dabei zu helfen, optimale Leistung zu erzielen und die Produktionsqualität aufrechtzuerhalten.
Die Gebrauchstauglichkeit des Geräts ist eine der wichtigsten Konstruktionsüberlegungen. Bei Spritzen bedeutet dies die Leichtigkeit der Flüssigkeitsabgabe durch Verwendung des Kolbens. Um eine optimale Leistung zu erzielen, können Änderungen an den geometrischen Toleranzen des Zylinders, der Oberflächenrauheit der Innenseite, den Silikonisierungsprozessen, der Geometrie des Kolbenstopfens und mehr erforderlich sein. Hersteller müssen sich während des F&E-Prozesses auf mechanische Prüfungen stützen, um alle Konstruktionsentscheidungen zu qualifizieren und zu bewerten.
Eine weitere wichtige Überlegung sind die Verschluss- und Sicherheitsmechanismen des Geräts. Einige Glasnadeln haben fest eingebettete Nadeln im Konus des Zylinders und benötigen eine Nadelschutzkappe, während die meisten Spritzen eine Luer-Verbindung verwenden, um eine Kappe und eine separate Nadel anzubringen. Sicherheitsmechanismen können als aktiv oder passiv klassifiziert werden, abhängig von der Interaktion des Benutzers. Aktive Sicherheit erfordert eine deutliche Handlung des Bedieners, wie das Anbringen einer Schutzkappe über einer freiliegenden Nadel. Passive Mechanismen verwenden typischerweise eine Feder, um die Nadel nach Gebrauch zu verbergen oder abzudecken und so Verletzungen durch scharfe Gegenstände zu verhindern. Bei beiden Mechanismustypen ist eine der Hauptprüfherausforderungen die Ausrichtung. Konzentrizitätsfehler können die Kraft- und Drehmomentwerte der Messung beeinflussen. Selbstzentrierende Greifer sind ideal für diese Anwendungen und beseitigen Möglichkeiten für Bedienerfehler.
Sowohl vorgefüllte Glasspritzen als auch Karpulen können direkt in automatische Arzneimittelabgabesysteme eingesetzt werden. Diese Geräte sind so konzipiert, dass sie die Arzneimittelabgabe mechanisch aktivieren, nachdem ein Patient einen Knopf drückt oder eine Nadelschutzkappe betätigt. Während der Aktivierung drückt eine gespannte Feder einen Kolben auf den Behälter und gibt Flüssigkeit ab. Automatische Arzneimittelabgabesysteme erhöhen die Benutzerfreundlichkeit für den Patienten erheblich, stellen aber auch zusätzliche Konstruktionskomplexität dar, die die Bewertung vieler Unterkomponenten und Funktionalitäten erforderlich macht. Viele Kunden adressieren dies mit mehreren Prüfsystemen, die jeweils für eine andere Bewertung vorgesehen sind, wie z. B. ausgestoßenes Volumen oder Nadellängen-Einführtiefe. Hersteller können den Durchsatz verbessern, den Einfluss des Bedieners reduzieren und Prüfabläufe vereinfachen, indem sie eine einzige schlüsselfertige Lösung verwenden, um alle erforderlichen Funktionstests durchzuführen.
Prüflösungen für Kunststoffspritzen, Glasspritzen, Autoinjektoren und Pen-Injektoren
Karpulenprüfung
Karpulen werden am häufigsten in automatisierten Arzneimittelabgabesystemen verwendet, einschließlich Autoinjektoren, Pen-Injektoren und tragbaren Geräten. Sie bieten einzigartige Vorteile für Pharmaunternehmen, da sie einfacher herzustellen sind als Spritzen und kompakter für eine verbesserte Lagereffizienz. Sie sind auch einfach im Design und bestehen aus einem Borosilikatglasbehälter mit elastomerer Dichtung und Stopfen, der von einer Aluminiumkappe umschlossen ist. Die Karpule ist auf zwei externe Mechanismen angewiesen, um Medikamente abzugeben – eine manuelle oder automatisierte Aktion zur Betätigung des Kolbens und eine anbringbare Nadel, um das Medikament in den Körper zu leiten. Die meisten Prüfungen an Karpulen bewerten Ersteres und stellen sicher, dass die zur Abgabe von Flüssigkeit erforderlichen Kräfte innerhalb des Geräts erreicht werden können.
Wie bei Spritzen ist die Ausrichtung eine primäre Herausforderung für das Erreichen wiederholbarer Prüfergebnisse. Ausrichtungsprobleme können durch die Verwendung selbstausrichtender Vorrichtungen und die Möglichkeit, XY-Anpassungen am Arbeitsbereich vorzunehmen, gemildert werden. Die Geometrie von Karpulen stellt einen wesentlichen Unterschied in der für die Prüfung erforderlichen Vorrichtung dar. Sie haben keine Fingerflansche, was bedeutet, dass die gesamte Greifkraft auf die Seiten des Behälters ausgeübt werden muss. Die Spannkräfte müssen kalibriert werden, um Schäden am Behälter zu vermeiden, der aus Glas besteht. Die Verwendung eines Einsatzes zur Unterstützung des Bodens der Karpule kann die Anwendung von Seitenlasten begrenzen und zu einer besseren Wiederholbarkeit bei der Prüfung führen.
Durchstechflaschenprüfung
Durchstechflaschen sind Lagerbehälter für Pharmazeutika und nicht Teil der eigentlichen Arzneimittelabgabe. Sie bestehen im Allgemeinen aus einem Glasbehälter, einer Gummidichtung und einer gecrimten Aluminiumkappe. Eine Spritze wird verwendet, um die Gummidichtung zu durchstechen und die genaue für die Verabreichung erforderliche Dosierung zu entnehmen. Von Interesse für Hersteller von Durchstechflaschen ist die Behälterverschlussintegrität (CCI), eine Reihe von Bewertungen zur Validierung, dass der Verschluss verhindert, dass äußere Partikel das Produkt kontaminieren. Diese Tests selbst sind nicht mechanischer Natur und verwenden elektrische oder druckbasierte Mittel, um die Verschlussintegrität zu bestimmen.
Instron-Systeme helfen dabei, empirische Beweise zu liefern, die die wichtigsten mechanischen Parameter für die elastomere Dichtung und das Crimpverfahren identifizieren, die mit der CCI-Leistung korrelieren. Restdichtkraft (RSF) ist einer der Haupttests, der durchgeführt wird und die Kraft bestimmt, die erforderlich ist, um die inneren Kräfte der elastomeren Dichtung zu überwinden, die den Kontakt zwischen der Durchstechflasche und der Kappe aufrechterhält. Dieser Test ist entscheidend für die Bewertung der vielen Variablen, die letztendlich die CCI beeinflussen können:
- Zeit seit der Versiegelung
- Lagertemperatur
- Lagerluftfeuchtigkeit
- Stopfendesign
- Stopfenmaterial
- Crimptechnik
Die Hauptherausforderungen im Zusammenhang mit RSF-Prüfungen bestehen darin, die ordnungsgemäße Ausrichtung des Geräts und die Bewertung des RSF-Punkts auf der Kraft-Weg-Kurve sicherzustellen. Während viele Bediener den Punkt auf der Kurve manuell auswählen, ermöglicht die Software Bluehill Universal® dem Bediener, erste und zweite Ableitungsmessungen hinzuzufügen, was die automatische Erkennung und Auswahl der mit RSF verbundenen Wendepunkte ermöglicht.
Zusätzliche Prüfungen werden im Zusammenhang mit der Verwendung durch Ärzte und der Kennzeichnung durchgeführt. Die Gruppe für kundenspezifische Produkte von Instron hat spezialisierte Vorrichtungen entwickelt, um die Kunststoffkappe wiederholbar zu entfernen und das Etikett abzuziehen, da es wichtig ist sicherzustellen, dass die Klebkraft bei heißen, kalten oder schwankenden Lagertemperaturen aufrechterhalten werden kann.
Verbesserung von Effizienz und Wiederholbarkeit
Wenn Sie sich der Kommerzialisierung eines Produkts nähern, wird die Menge der Prüfungen unweigerlich zunehmen. Effizienz und Wiederholbarkeit sind zwei kritische Parameter, die durch erhöhtes Volumen beeinflusst werden können. Um dies zu adressieren, gibt es viele Lösungen, die genutzt werden können, um den Prozessablauf zu verbessern und Bedienerfehler zu reduzieren. Diese Lösungen können umfassen:
- Cobots
- Automatisierte XY-Tische
- Barcoding
- Automatisierte Probenmessgeräte
- Bluehill Universal Workflows
Reales Szenario: Designverifizierungsprüfungen sind beispielsweise immer der letzte Schritt vor Erhalt der Produktzulassung, können aber nur wenige Male im Jahr stattfinden. Sicherzustellen, dass das Labor über die entsprechende Personalausstattung verfügt, um sowohl alle erforderlichen Prüfungen abzuschließen als auch die Dokumentation und Analyse zu erstellen, kann eine Herausforderung sein. Die Nutzung von Automatisierung kann helfen, diese Herausforderungen zu bewältigen, indem die Notwendigkeit entfällt, dass Bediener vor dem System stehen, und sie stattdessen gleichzeitig an anderen erforderlichen Aufgaben arbeiten können. Automatisierung wie der CT-6-Cobot kann helfen, die Effizienz des Labors zu optimieren, sodass ein Laborleiter die Arbeitslast angemessen verteilen und die engen Fristen im Zusammenhang mit der Produktfreigabe einhalten kann.
