PUPSIT (Teil 1/2)

Was ist PUPSIT?

In den letzten Jahren ist eine lebhafte Diskussion über die Notwendigkeit von Integritätsprüfungen vor dem Einsatz bzw. nach der Sterilisation (PUPSIT) für Sterilisationsfilter entstanden, um Beschädigungen vor dem Einsatz der Filter aufzudecken. Der Grund für die Bevorzugung von PUPSIT gegenüber einem einmaligen Filtertest nach dem Einsatz liegt darin, dass die Möglichkeit besteht, dass ein Filter zwar den Test nach dem Einsatz besteht, zuvor jedoch während der sterilen Filtration selbst Mikroorganismen durchgelassen haben könnte. Dieses Phänomen wird als „Filter Flaw Masking“ bezeichnet: Das bedeutet, dass eine Beschädigung des Filters, die beispielsweise durch die Sterilisation des Filters selbst verursacht wurde, das Eindringen von Mikroorganismen ermöglicht, aber während des Filtrationsprozesses wieder verschlossen wird, sodass der Filter den Test nach dem Einsatz erfolgreich bestehen kann. Um dieses Maskierungsphänomen zu ermöglichen, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:

1) Es muss ein Defekt im Filter vorhanden sein, der groß genug ist, um das Eindringen von Bakterien zu ermöglichen, aber klein genug, um während der Filtration verstopft zu werden;

2) Das zu filternde Produkt muss diesen Defekt so weit blockieren können, dass der Filter den Test nach dem Gebrauch erfolgreich besteht.

Obwohl die Idee von PUPSIT theoretisch logisch begründet erscheint, sind damit auch Nachteile verbunden, die unter Umständen schwerer wiegen könnten als die Vorteile.

Abbildung 1: Beispiele für sterile Filter (via www.merckmillipore.com)

Anhang 1 zu PUPSIT

In der vorherigen Fassung von Anhang 1 (2008) ist Folgendes in Bezug auf Filtertests vor dem Gebrauch beschrieben:

„113. Die Integrität des Filters muss vor der Verwendung überprüft und unmittelbar nach der Verwendung durch ein geeignetes Verfahren wie einen Bubble-Point-, Diffusive-Flow- oder Pressure-Hold-Test bestätigt werden. Die zur Filtration eines bekannten Volumens der Stammlösung erforderliche Zeit sowie die über den Filter anzulegenende Druckdifferenz sind während der Validierung zu bestimmen; alle wesentlichen Abweichungen davon während der Routineproduktion sind zu dokumentieren und zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Kontrollen sind in das Chargenprotokoll aufzunehmen. Die Integrität kritischer Gas- und Entlüftungsfilter muss nach dem Einsatz bestätigt werden. Die Integrität anderer Filter muss zu geeigneten Zeitpunkten bestätigt werden. „

Durch diese Formulierung war es für Hersteller steriler Produkte einfach, sich hinsichtlich der Anforderungen an die Prüfung vor dem Einsatz als konform zu betrachten, nämlich indem sie den Filter vor dem Einsatz und somit vor der Sterilisation offline prüften. Auch im Falle von Einwegfiltern, die einer Gamma-Bestrahlung unterzogen werden, konnten sie sich als konform betrachten, indem sie die Zertifizierung des Filterlieferanten für die Tests vor der Verwendung übernahmen. Diese Zertifizierung deckt jedoch keine Schäden ab, die während des Versandprozesses, des Wareneingangs und der Lagerung vor Ort sowie bei der Verarbeitung und Installation durch den Endverbraucher entstehen könnten. Die jüngste Aktualisierung von Anhang 1 (2022) lässt jedoch wenig Interpretationsspielraum, obwohl auch anerkannt wird, dass die Anwendung von PUPSIT nicht immer durchführbar ist und dass ein alternativer Ansatz in Form einer Risikobewertung zulässig ist:

„8.87 Die Integrität des sterilisierten Filters muss vor der Verwendung durch einen Integritätstest (Pre-Use Post-Sterilisation Integrity Test oder PUPSIT) überprüft werden, um auf Beschädigungen bzw. Integritätsverluste zu prüfen, die durch die Vorbereitung des Filters für den Einsatz verursacht wurden. Ein Filter, der zur Sterilisation einer Flüssigkeit verwendet wird, muss nach dem Gebrauch einer zerstörungsfreien Integritätsprüfung unterzogen werden, bevor der Filter aus seinem Gehäuse entnommen wird. Das Verfahren zur Integritätsprüfung muss validiert werden, und die Prüfergebnisse müssen mit der mikrobiellen Rückhaltefähigkeit des Filters übereinstimmen, wie sie während der Validierung festgestellt wurde. Beispiele für verwendete Prüfverfahren sind unter anderem die Blasenpunkt-, Diffusionsfluss-, Wasserintrusions- und Druckhalteprüfung. Es wird jedoch anerkannt, dass PUPSIT nach der Sterilisation aufgrund von Prozessbeschränkungen (z. B. Filtration sehr kleiner Lösungsvolumina) nicht immer möglich ist. In diesen Fällen kann ein alternativer Ansatz in Betracht gezogen werden, vorausgesetzt, es wurde eine gründliche Risikobewertung durchgeführt und die Anforderungen werden durch geeignete Kontrollen erfüllt, um mögliche Risiken eines nicht intakten Filtrationssystems zu minimieren.“

Darüber hinaus werden verschiedene Punkte aufgeführt, die Hersteller bei einer solchen Risikobewertung berücksichtigen müssen. Dazu gehören Prozesskenntnisse, Kenntnisse über den spezifischen Produkttyp und das Potenzial des Produkts, den Filter zu maskieren. Darüber hinaus müssen unter anderem auch die Lieferkette des Filters und der Sterilisationsprozess selbst berücksichtigt werden.

Studien zur Filterfehlermaskierung

Um festzustellen, ob und unter welchen Umständen das sogenannte „Filter Flow Masking“ auftreten kann, wurden Studien durchgeführt. Diese Studien ermöglichen es der Industrie, das Maskieren von Filterfehlern besser zu verstehen, und liefern somit das erforderliche Wissen, um die vorgeschriebenen Risikobewertungen korrekt durchzuführen, wie in der jüngsten Aktualisierung von Anhang 1 dargelegt.

In diesen Untersuchungen wurden Worst-Case-Szenarien simuliert, bei denen Patronenfilter mit geringfügigen Defekten (aus Filterproduktionslinien stammend) mit eiweißartigen Lösungen maskiert wurden, um den Filtertest nach dem Einsatz bestehen zu lassen. Ein wichtiger zu berücksichtigender Punkt ist, dass diese Umstände selten sind, da die meisten aussortierten Filter katastrophale Defekte aufweisen (große Defekte, aufgrund derer der Filter nicht mehr auf seine Integrität geprüft werden kann). Zudem können geringfügige Defekte den Durchgang von Bakterien potenziell immer noch vollständig blockieren. Die Ergebnisse zeigen, dass von 24 getesteten Filtern – die mit einer Schadstoffkonzentration von 24 g/l und einer Durchflussverzögerung von 90 %+ getestet wurden – nur 2 Filter eine „Maskierung“ aufwiesen (= nicht bestanden beim Test vor dem Einsatz, aber bestanden beim Test nach dem Einsatz). In einer weiteren Versuchsreihe wurden Scheibenfilter verwendet, die durch das Bohren von 10 µm großen Laserlöchern absichtlich beschädigt worden waren. Bei diesen Filtern konnte ein automatisierter Integritätstester alle beschädigten Filter bei jedem Verstopfungsgrad bis zu 75 % erkennen.

Die im Rahmen dieser Maskierungsstudien gesammelten Daten zeigen deutlich, dass zwar eine Veränderung des Maskierungsgrades vorliegt, es jedoch unwahrscheinlich ist, dass diese Veränderung unter Routinebedingungen bei der Arzneimittelherstellung auftritt. Nur Flüssigkeiten mit ungewöhnlich hohen Konzentrationen an Verunreinigungen können in Kombination mit einer atypischen Verwendung von Filtern (z. B. sehr lange Filtrationszeiten) zu Werten führen, die einem erhöhten Maskierungsrisiko nahekommen. Dies würde jedoch höchstwahrscheinlich auch zu einem übermäßigen Durchflussabfall führen, was nicht akzeptabel ist. Daher sind die Bewertung der Produkteigenschaften und der Durchflussabfall entscheidende Parameter für Hersteller bei der Beurteilung der Notwendigkeit von PUPSIT.

Datenauswertungsstudie zum Bakterientest

Das minimale Risiko einer Filtermaskierung in der pharmazeutischen Industrie wurde auch durch eine Data-Mining-Studie zum Bacterial Challenge Test (BCT) belegt. Diese Studie basierte auf dem Konzept, dass jede Flüssigkeit mit Verstopfungspotenzial aufgrund dieser übermäßigen Verstopfung der Poren ebenfalls zu einem Anstieg des Blasenpunktwerts führen müsste. Mit anderen Worten: Das Verhältnis zwischen dem Bubble-Point-Wert des Tests nach dem Einsatz und dem Test vor dem Einsatz kann darauf hinweisen, ob eine Flüssigkeit vorhanden ist, die Schwachstellen verschleiern könnte.

Um dieses Konzept auf die Industrie zu übertragen, verwendeten die Autoren die historischen Integritätstestergebnisse von mehr als 2000 Filtern, die in BCTs eingesetzt werden, um zu bewerten, ob für eine bestimmte Flüssigkeits- und Filterkombination ein Mechanismus zur Erhöhung des Bubble-Point-Werts – und damit das Risiko der Fehlermaskierung – für eine bestimmte Flüssigkeits- und Filterkombination besteht. Genau wie bei den Studien zur Fehlermaskierung stellen die Ergebnisse dieser BCTs den Worst-Case-Fall dar, da die Filter in Sterilisationsqualität (0,2 µm) dem Produkt ausgesetzt sind, sowie einer hohen Konzentration des bakteriellen Organismus ausgesetzt, was zur Verstopfung der Poren und zu einem potenziellen Fehlermaskierungseffekt beiträgt. Auch Parameter wie die Dauer der Filtration, die Volumina und der Durchfluss wurden bei BCTs im Vergleich zu dem zu validierenden Prozess meist sehr nah am Worst-Case-Szenario angesetzt. Parallel zu den BCTs der Sterilisationsfilter wird in der Regel ein Filter mit größerer Porengröße (meist 0,45 µm) als Positivkontrolle getestet, um zu bestätigen, dass lebensfähige und ausreichend kleine Bakterien verwendet werden, die den Filter durchdringen können. Diese Filter, die ebenfalls vor und nach dem Einsatz getestet werden, weisen aufgrund der größeren Poren niedrigere Bubble-Point-Werte auf und können als Modell für Filter mit geringfügigen Mängeln angesehen werden. Sollte der 0,45-µm-Filter so stark verschmutzt sein, dass das Ergebnis nach dem Einsatz den minimalen Durchlasswert des Sterilisationsfilters von 0,2 µm überschreitet, würde die Maskierung von Mängeln ein Risiko für diese Flüssigkeits-/Filterkombination darstellen.

Das Ergebnis der Data-Mining-Studie zeigte, dass das durchschnittliche Verhältnis zwischen dem Bubble-Point-Test nach Gebrauch und dem Bubble-Point-Test vor Gebrauch 1,00 ± 0,15 betrug, was darauf hindeutet, dass es in der Branche im Allgemeinen keinen Trend zur Überbewertung des Bubble-Point-Werts gibt. Bei der Betrachtung einzelner Flüssigkeits-/Filterkombinationen stellte das Data-Mining-Team fest, dass nur ein kleiner Teil (1,5 %) der Filtertestbedingungen Verhältnisse aufwies, die auf ein theoretisches Maskierungsrisiko hindeuten. Trotz des geringen Prozentsatzes ist das tatsächliche Risiko wahrscheinlich noch geringer, da die BCTs unter den denkbar ungünstigsten Bedingungen und mit einer erheblichen Zugabe von Bakterien durchgeführt werden. Darüber hinaus zeigt diese Untersuchung auch, dass die bei routinemäßigen bakteriellen Retentionstests beobachteten BP-Verhältnisse eine Möglichkeit darstellen, das Risiko der Maskierung bestimmter Flüssigkeits-/Filterkombinationen einzuschätzen und daher bei der Entscheidung, ob ein PUPSIT implementiert werden soll, berücksichtigt werden können.

Risiken von PUPSIT

Wie bereits erwähnt, gab es zahlreiche Diskussionen über die Einführung von PUPSIT, da es – und das mag kontrovers klingen – auch Risiken für den sterilen Produktionsprozess mit sich bringen kann. Der größte Nachteil der Integration von PUPSIT in einen Filtrationsprozess ist die zunehmende Komplexität des Prozesses, insbesondere bei redundanten Filtrationssystemen (siehe Abbildung 2). Diese erhöhte Komplexität geht mit zusätzlichen Risiken und Nachteilen einher, die vor der Implementierung von PUPSIT berücksichtigt werden müssen. Die häufigsten Nachteile sind:

• Für die Durchführung eines Filterintegritätstests in der Leitung muss das System einen deutlich höheren Druck aufrechterhalten, oft über 60 psi. Dies erhöht das Risiko steriler Leckagen, insbesondere bei der Verwendung von Einweggeräten, bei denen im Vergleich zu Edelstahlrohren häufig schwächere Anschlüsse/Ventile zum Einsatz kommen. Auch die größere Anzahl an Ventilen und Spülbeuteln/-behältern trägt zu diesem erhöhten Leckagerisiko bei.
• Die Befeuchtung des Filters mit Puffer, die zur Durchführung des Tests vor dem Einsatz erforderlich ist, kann zu einer Verdünnung des Endprodukts führen, es sei denn, der Filter wird getrocknet oder das erste Volumen wird verworfen.
• Längere Prozesszeiten, da zusätzliche Schritte wie das Befeuchten des Filters, das Trocknen und die Notwendigkeit, sich an nicht standardmäßige Situationen wie das erneute Befeuchten des Filters anzupassen, erforderlich sind. Darüber hinaus müssen alle zusätzlichen Schutzbelüftungsfilter, die mit PUPSIT-Systemen geliefert werden, geprüft werden.
• Die Notwendigkeit von Systemeingriffen (z. B. Öffnen/Schließen von Ventilen) auf der sterilen Seite des Filters, wodurch das PUPSIT-System anfälliger für menschliche Fehler wird. Dabei ist jedoch zu beachten, dass dieses Risiko durch den Einsatz automatisierter Systeme beseitigt werden kann.

Abbildung 2: Schematische Übersicht über Nicht-PUPSIT-Systeme (A) und PUPSIT-Systeme (B), die die Komplexität von PUPSIT bei redundanten Filterungen verdeutlicht (Quelle: www.pda.org)