OPTIMA packaging group GmbH

Hohe Flexibilität in der Verarbeitung von unterschiedlichen Batchgrößen bieten MultiUse-Anlagen.

Bild: iStock, miljko

Komplexe Dosieraufgaben Volle Flexibilität bei höchster Leistung

25.10.2022

Bis zu 24.000 Behältnisse pro Stunde: Die neueste Generation von MultiUse-Anlagen arbeitet effizient und deckt dabei nun auch Anwendungen von klinischen Studien bis hin zu großen Batches ab. Prozesse lassen sich eins zu eins bis in die Hochleistung übertragen. Dabei bleiben Dosiergenauigkeit, die Funktionen zur Maximierung der Produktausbeute und die Flexibilität durchgängig erhalten.

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Als Optima Pharma vor etwa zehn Jahren die Entwicklung der MultiUse-Anlagen initiierte, blickte das Entwicklerteam zunächst auf das sprichwörtlich weiße Blatt Papier. Heute sind die MultiUse-Anlagen die Antwort darauf, wie komplexe Dosieraufgaben beispielsweise auch für teure Arzneimittel und unterschiedliche Wirkstofftypen- sowie deren Packmittel ab der klinischen Studienphase bis zur kommerziellen Produktion im Hochleistungsbereich sicher und wirtschaftlich gelöst werden können. Das MultiUse-Portfolio bietet hierfür identisch übertragbare Prozesse von der einstelligen bis zur zehnstelligen Ausführung.

Markt fordert höhere Leistungen

Aus so manchem Biotech-Start-up wurde inzwischen ein bedeutendes Unternehmen oder ein spannender Übernahmekandidat. Der Anteil biopharmazeutisch hergestellter Arzneimittel liegt beispielsweise in Deutschland bei über einem Drittel. Zugleich sind spezialisierte CDMOs (Contract Development and Manufacturing Organizations) für komplexe Arzneimittel entstanden und ebenfalls zu großen Unternehmen herangewachsen. Neue Arzneimittel erhalten erweiterte Zulassungen für zusätzliche therapeutische Anwendungsfelder und erreichen neue Märkte. Fazit: ein dynamischer Markt, der zunehmend MultiUse-Anlagen mit hohen Leistungen fordert.

Die jüngste Generation der MultiUse-Anlagen vereint daher die zehnstellige Verarbeitung und das besondere, charakteris­tische Konzept der Einzelverarbeitung. Die Ausbringung reicht damit bis zu 24.000 Behältnissen pro Stunde. Sämtliche Merkmale, wie die 100 Prozent-In-Prozesskontrolle für Vials, Fertigspritzen und Cartridges sowie alle Produktsparfunktionen, sind unverändert verfügbar. Das MultiUse-Portfolio umfasst nun alle Leistungsklassen, wie sie typischerweise ab kleinen über mittlere bis hin zu großen Batches nachgefragt werden.

Übertragung in den Hochleistungsbereich

Auch bei der Konzeption der neuesten Version legte Optima Pharma größten Wert auf die Übertragbarkeit der Prozesse. Denn eine Skalierung ist erheblich vereinfacht, wenn ein Prozess gewissermaßen bis hin zur Hochleistungs-MultiUse „vererbbar“ ist. Dies umfasst Richtwerte bei Anlageneinstellungen in Millimetern, Nullpunkten und dergleichen. Die Prozessvalidierung wird damit ebenfalls bestens unterstützt, wenn Anlagenfunktionen identisch vorhanden sind und ein bereits validierter Prozess die Basis einer neuen Anlage bildet. Speziell für die Prozessentwicklung konzipiert Optima Pharma derzeit, ergänzend zu den einstelligen MultiUse-Maschinen, eine MultiUse-Version für den Laborbereich und Batches bis zu 2.000 Objekte, wie sie typischerweise für Versuchszwecke und Stabilisierungstests benötigt werden. Mit dieser weiteren MultiUse-Version stehen identische Funktionen unter Isolator zur Verfügung, jedoch bei besonders kleinem Footprint. Die entwickelten Prozesse lassen sich im Anschluss auf MultiUse-Produktionsanlagen übertragen. Anwender der Labor-Version profitieren von reinen Entwicklungskapazitäten, mit denen die Produktionsanlagen entlastet und deren Leistungspotenziale voll genutzt werden können.

Viele Verarbeitungspfade für maximale Varianz

Ein weiteres Merkmal des MultiUse-Portfolios ist die Option, verschiedene Prozessvarianten innerhalb eines Anlagenlayouts konfigurieren zu können. Etwa einen Bulk-Pfad für nicht-vorsterilisierte Vials, die über Waschmaschine und Sterilisiertunnel zur Dosierstation gelangen. Parallel dazu kann ein RTU-Pfad für vorsterilisierte Spritzen, Karpulen und Vials im Nest oder Tray integriert sein, der zur selben Dosierstation führt. Daran kann sich eine Gefriertrocknung anschließen und aus der Gefriertrocknung heraus lässt sich wiederum eine gemeinsame Bördelstation, die auch Vials mit Liquida verarbeitet, anfahren.

Wenn so unterschiedliche Prozesse in einer Anlage miteinander kombiniert werden, wie es typischerweise beim MultiUse-
Portfolio geschieht, dann wirkt sich der bei Optima Pharma praktizierte CSPE-Ansatz besonders gewinnbringend aus. Die Anlagen werden noch im Vorfeld des integrierten FATs (iFATs) in ihrer Gesamtheit mit Isolatoren und Be- und Entladesystemen im CSPE-Center aufgebaut und getestet. Das Unternehmen führt anschließend inhouse eine Zyklusentwicklung durch, sodass sich für den Kunden die Zeit bis zum Produktionsstart insgesamt minimiert.

Erhöhte Prozesssicherheit

Um den pharmazeutischen Anforderungen bestmöglich zu entsprechen, wählten die Optima-Pharma-Entwickler in der Automatisierung einen differenzierten, innovativen Ansatz. Denn, abhängig vom Aufgabengebiet, kann beispielsweise ein typischer Sechsachs-Roboter in pharmazeutischen Anlagen durchaus Nachteile mit sich bringen. So sind in Hinblick auf die pharmazeutische Integrität Roboterarmbewegungen über geöffneten Behältnissen zu vermeiden. Darüber hinaus spricht der hohe Platzbedarf dieses Robotertyps, dessen Überströmungseigenschaften sowie die limitierte Leistung beim Transport durch die Maschine für eigene Robotik- und pharmaspezifische Lösungen.

Aus dieser Erkenntnis heraus umfasst das MultiUse-System heute unterschiedliche Robotik-Typen und Kinematiken. Teilweise wurden eigene Roboter entwickelt. Dabei ist insbesondere der vollautomatische, formatteillose Lineartransport hervorzuheben. Damit werden die Behältnisse äußerst schonend transportiert, was zugleich für die gesamte Maschine gilt: Vom Denesting bis zum Renesting weisen die Behältnisse durchgängig keinen Glas-zu-Glas-Kontakt auf.

Flexibler Einsatz von Robotik

Roboter von Drittanbietern sind beispielsweise für das Denesten und Einsetzen von Behältnissen in das Transportsystem aktiv. Auch der frei programmierbare Ovaltransporteur kann hierzu gezählt werden. Gemeinsam mit „konventionellen“ Robotern gleicht dieser potenzielle Leerstellen im Nest aus und ist Teil des flexiblen Renest-Prozesses. Allen Robotikfunktionen ist gemein, dass sie Bedienereingriffe auf ein Minimum reduzieren. Ein weiterer Pluspunkt: Optima Pharma programmiert durchgängig alle Kernprozesse, darunter sämtliche Transportsysteme, im Haus, was mehr ist als „nur“ eine Integration von Fremdaggregaten. Jede MultiUse-Anlage wird mit zentraler Logik gesteuert. Diese Vollsynchronisation kommt ohne herstellerspezifische Software-Subsysteme aus. Damit reduziert sich die Komplexität der Software erheblich. Gerade bei MultiUse-Anlagen ist das entscheidend, wenn beispielsweise die typische Verarbeitungsroutine verlassen werden soll. Wird beispielsweise ein einzelner Stopfen ergänzt, stoppen alle anderen Anlagenteile und takten sich anschließend wieder automatisch in den Verarbeitungsrhythmus ein. Ein Vorgang, der an sich gut beherrschbar ist – insbesondere, wenn eine kohärent aufgebaute Software sämtliche Anlagenbewegungen steuert.

Wiegegenauigkeit ohne Kompromisse

Charakteristisch für Optima Pharma und die MultiUse-Anlagen sind präzise Wägeergebnisse. Hier ist der Einfluss des Transportsystems auf die Wiegegenauigkeit nicht zu unterschätzen. Für die besten Wägeergebnisse sorgt eine von Optima ausgeklügelte Transport- und Wägetechnologie. Potenziell verfälschende Einflüsse durch Schwingungen lassen sich damit wirkungsvoll vermeiden. Hochpräzise Wägeergebnisse erfordern zudem eine gewisse Zeit für den Wiegevorgang. Optima ist es gelungen, diese Anforderung auch in der neuen MultiUse Hochleistungmaschine vollumfänglich umzusetzen. Es werden zudem ausschließlich Einzelwägezellen verbaut, was die Ersatzteilbevorratung vereinfacht.

Vereinfachte Bedienung

Die Intelligent Production Assistance Services von Optima erweisen sich gerade bei hochflexiblen Anlagen als besonders nützlich. Beim Bedienen der Anlagen helfen digitale Technologien, beispielsweise beim Umrüsten für Formatwechsel oder bei der Anlagen-Umstellung auf ein neues Produkt. Alle vom Bedienpersonal durchzuführenden Arbeiten sind über eine Augmented-Reality-Brille, ein Tablet oder am HMI abrufbar und können in die Anlagenrealität visuell eingespielt werden. Diese Informationen setzt der Bediener unmittelbar an der Maschine um. Innovativ ist zudem eine neue Re-Printing-Funktion zur Maximierung der Produktausbeute. Werden hier vom Kamerasystem Bedruckungen als fehlerhaft klassifiziert, können die
Vials oder Tubs einem weiteren Druckvorgang zugeführt werden. Damit lässt sich der Anteil der pro Batch genutzten Arzneimittelmenge noch näher an die 100-Prozent-Marke bringen.

Auch die Verarbeitung von vorgecrimpten Karpulen wurde im Zuge der Einzelverarbeitung perfektioniert. Diese sind 100 Prozent luftblasenfrei, was mittels eines mehrstufigen Dosierprozesses in Verbindung mit Vakuumstopfensetzen gelingt. Für die Endanwendung, der Verabreichung mit Pen-Injektoren, befinden sich damit die Stopfen der Karpulen immer in korrekter Position. In der Summe ihrer Eigenschaften erschließt das Maschinenkonzept noch eine weitere Option. So spezifisch neue biopharmazeutische Produkte sind, so unterschiedlich können die Verarbeitungswünsche der Hersteller oder der abfüllenden Unternehmen sein. Gerade die Einzelverarbeitung bietet hier ideale Voraussetzungen, um individuelle Wünsche umsetzen zu können.

Die MultiUse als Erfolgsmodell: Kunden nutzen die Durchgängigkeit des Portfolios

Die mutige Entscheidung, mit den MultiUse-Anlagen ein komplett neues Maschinensystem zu etablieren, hat sich als richtig erwiesen. Seit dem Erstkunden im Jahr 2014 – der inzwischen mit einer zweiten MultiUse ausgestattet ist – hat die Nachfrage kontinuierlich zugenommen, seit 2019 besonders stark. Die MultiUse-Anlagen sind heute mitten im Markt angekommen. Mehrere Kunden, darunter international agierende CDMOs und bekannte Großunternehmen der Branche, nutzen das Portfolio und verwenden bereits MultiUse-Anlagen in verschiedenen Leistungsbereichen. Vom Labormaßstab bis hin zu hoher Ausbringungsleistung sind die Anlagen täglich in der Pharma-Welt im Einsatz. (Quelle: VFA Verband forschender Arzneimittelhersteller Deutschland, Zahlen für 2020)

Bildergalerie

  • Ein Roboter übergibt Vials in die nachfolgende Anlagenzone.

    Ein Roboter übergibt Vials in die nachfolgende Anlagenzone.

    Bild: Optima

  • Präzise Dosierungen, exakte Füllmengen: Bei einem Dosierfehler wird nicht 
ausgeschleust, sondern unmittelbar nachdosiert – das so genannte „Re-dosing on Request“.

    Präzise Dosierungen, exakte Füllmengen: Bei einem Dosierfehler wird nicht
    ausgeschleust, sondern unmittelbar nachdosiert – das so genannte „Re-dosing on Request“.

    Bild: Optima

  • Der Tyvek Removal Roboter zieht die verschweißte Folie vom Nest ab, bevor die darin enthaltenen Behälter vereinzelt werden.

    Der Tyvek Removal Roboter zieht die verschweißte Folie vom Nest ab, bevor die darin enthaltenen Behälter vereinzelt werden.

    Bild: Optima

  • MultiUse-Anlage mit Verarbeitungspfaden für Liquida sowie für die Gefriertrocknung. Das System beherrscht außerdem RTU-Behältnisse (Spritzen, Karpulen und Vials in Tubs oder Trays). Nicht vorsterilisierte Vials gelangen über eine Waschmaschine und einen Sterilisiertunnel zur Dosierstation.

    MultiUse-Anlage mit Verarbeitungspfaden für Liquida sowie für die Gefriertrocknung. Das System beherrscht außerdem RTU-Behältnisse (Spritzen, Karpulen und Vials in Tubs oder Trays). Nicht vorsterilisierte Vials gelangen über eine Waschmaschine und einen Sterilisiertunnel zur Dosierstation.

    Bild: Optima

  • Ein Roboter übergibt Spritzen in die nachfolgende Anlagenzone.

    Ein Roboter übergibt Spritzen in die nachfolgende Anlagenzone.

    Bild: Optima

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