SCHOTT – Plattformlösungen für Biotech-Medikamente

Selbst schwerwiegende Krankheiten lassen sich heute mit innovativen Medikamenten oder neuen Ansätzen der Zell- oder Gentherapien gut behandeln. Allerdings sind diese sogenannten Biologics aufgrund ihrer komplexen Molekularstruktur besonders empfindlich und tendieren dazu, mit dem Packmittel zu interagieren. Um sie stabil zu lagern und sicher zu verabreichen, sind deshalb besonders hochwertige Verpackungen notwendig. Darüber hinaus soll sich das Packmittel auf der Fülllinie gut prozessieren lassen und idealerweise eine genestete Ready-to-use-Abfüllung unterstützen. Wie lässt sich dies am besten erreichen?

Basis für die Entwicklung pharmazeutischer Primärverpackungen ist eine vertrauensvolle und enge Zusammenarbeit von Pharmaunternehmen mit Verpackungsexperten, Elastomerproduzenten, Maschinenbauern und Device-Herstellern. Auf diese Weise lassen sich Packmittelinnovationen entwickeln, mit denen Pharmazeuten Medikamente schneller und in einer höheren Qualität anbieten können sowie Patientensicherheit gewährleisten. Idealerweise wird ein Verpackungshersteller frühzeitig in die Medikamentenentwicklung eingebunden und bietet Plattformen an, die die Medikamentenstabilität über den gesamten Produktlebenszyklus unterstützen.

Ein Experte auf diesem Gebiet ist SCHOTT Pharmaceutical Systems. Als ein führender Systemlösungsanbieter von Primärverpackungen für pharmazeutische Verpackungen und Analytikdienstleistungen, bietet der Geschäftsbereich der SCHOTT AG ein umfassendes Produktportfolio für Pharmaverpackungen an. Dieses umfasst hochwertige Ampullen, Spritzen, Karpulen und Fläschchen sowie verschiedene Polymerlösungen.

iQ™: Kooperation schafft Innovation

Der Wandel von großen Mengen zu kleineren Chargen bedeutet, dass die Abfüllprozesse optimiert werden müssen. Während bislang Medikamentenhersteller gezwungen waren, ihre Füllmaschinen für jede Charge und die jeweiligen Tub-Formate anzupassen, bietet heute die iQ™ Plattform von SCHOTT eine flexible Lösung. Sie wurde gemeinsam mit Industriepartnern entwickelt und ist ein gutes Beispiel für eine enge Zusammenarbeit. Weil die Container stets in einem standardisierten Tub (Abb. 1) auf die Fülllinie kommen, sind Pharmahersteller in der Lage, unterschiedliche Medikamente in verschiedenen Packmitteln auf der gleichen Linie flexibel zu befüllen. So dauert die Umrüstung einer Maschine nur wenige Minuten und es lassen sich auch kleine Chargen problemlos abfüllen. Zum vielseitigen iQ™ Portfolio vorsterilisierter Container gehören Ready-to-use (RTU) Fläschchen, Karpulen und Spritzen in den unterschiedlichsten Größen, einschließlich vorvalidierter Elastomerkombinationen.

Gleichzeitig durchlaufen sowohl die adaptiQ® Fläschchen als auch die cartriQ™ Karpulen und syriQ® Spritzen den Füllprozess in einem Nest fixiert, was einen Glas-zu-Glas-Kontakt ausschließt. Das wiederum reduziert das Risiko von Glasbruch, den es besonders bei lebensnotwendigen und hochpreisigen Biologics zu verhindern gilt.

Sicher verpackt dank einzigartiger Beschichtungstechnologie

Für hochsensible Medikamente spielen zudem beschichtete Container eine immer wichtigere Rolle. Diese verschaffen der inneren Oberfläche verbesserte funktionale Eigenschaften. Am badischen Standort Müllheim hat SCHOTT die bedeutende Schlüsseltechnologie Beschichtung und die Kompetenzentwicklung der Fläschchenfertigung gebündelt. Um die Fläschchen mit sogenannten Coatings zu versehen, nutzt das Unternehmen das PICVD-Verfahren (Plasma Impule Chemical Vapour Deposition, Abb. 2). Hierbei wird im Vakuum eines Plasma-Reaktors eine Si-O-C-H-Schicht appliziert. Entsprechend beschichtete Fläschchen erhalten dadurch eine 40 nm dünne, transparente und porenfreie Beschichtung. Sie eignen sich, genau wie unbeschichtete Fläschchen, für alle gängigen nachgelagerten Prozessschritte der pharmazeutischen Industrie vom Waschen, Autoklavieren und Sterilisieren bis zum Depyrogenisieren bei Temperaturen bis 350 °C. Zudem ist das PICVD-Verfahren ein silikonfreier Beschichtungsprozess, wodurch eine signifikante Reduktion der Partikelbelastung realisiert werden kann.

Effiziente Lyophilisierung

Speziell für Medikamente, die aufgrund ihrer hohen Sensibilität gefriergetrocknet werden müssen, bietet das Unternehmen beschichtete Pharmafläschchen unter dem Namen SCHOTT TopLyo® an. Diese besitzen eine innere 40 nm dünne Schicht mit hydrophoben Eigenschaften, die dem Lotoseffekt ähneln. Dabei ziehen sich Flüssigkeitsreste zu einzelnen Tropfen zusammen und perlen ab, ohne dass sie größere Rückstände hinterlassen. Dadurch ist es möglich, das Anhaften von Substanzen an den Wänden des Containers zu reduzieren oder ganz zu verhindern. Die Beschichtung sorgt so für ein geringeres Fogging, was zu einem besseren kosmetischen Ergebnis bei Lyophilisierungsverfahren führt. Zudem kommt es nach dem Gefriertrocknungsprozess und während des Transports zu weniger Bruch des Lyokuchens. Außerdem besitzen SCHOTT TopLyo-Pharmafläschchen verglichen mit silikonisierten Glasfläschchen eine geringere Proteinaggregation, weil die Schicht in sich vernetzt und kovalent an die Glasmatrix gebunden ist. Die Fläschchen sind in den Größen 2R, 4R, 6R, 8R, 10R, 15R, 20R, 30R und 50R ISO-Formaten erhältlich. Es ist jedoch auch möglich, kundenspezifische Anpassungen inklusive Lyoboden vorzunehmen.

Bessere Restentleerbarkeit dank hydrophober Innenbeschichtung

Auch wirkt sich die hydrophobe Innenbeschichtung von SCHOTT TopLyo® positiv auf die Restentleerbarkeit aus. Adhäsionskräfte sorgen dafür, dass sich Inhaltsstoffe von Gasen oder Flüssigkeiten zumeist an der Oberfläche von Festkörpern ablagern, wie z. B. Proteine bei Bio-Pharmaka. Bei der Herstellung von Glasmaterialien für Standard-Pharmafläschchen sorgen die hydrophilen Oberflächen dafür, dass flüssige Substanzen anhaften. Dadurch bleiben Rückstände eines Medikamentes im Fläschchen hängen, z. B. in einer Spritze nach dem Injizieren. Diese Rückstände können in Summe signifikante Mengen erreichen. Deshalb füllen viele Pharmahersteller 10–30 % mehr Medikamente in die Fläschchen, was jedoch mit hohen Mehrkosten einhergeht. Aufgrund des Lotoseffektes der SCHOTT TopLyo-Pharmafläschchen lassen sich die Container sehr gut entleeren, es verbleibt nur sehr wenig Residualflüssigkeit, denn die Tropfen bilden einen Kontaktwinkel von mehr als 100 Grad bezogen auf den Untergrund.

Reduzierte Wechselwirkung zwischen Glasoberfläche und Medikament

Neben den SCHOTT TopLyo-Pharmafläschchen bietet das Unternehmen mit SCHOTT Type I plus eine Beschichtung an, die die Wechselwirkungen zwischen der Glasoberfläche und dem Medikament erheblich verringert. Dadurch wirkt sie dem Verlust der Wirkstoffaktivität entgegen, die durch lösliche Bestandteile aus dem Glas entsteht. Sind Fläschchen damit beschichtet, besitzen sie eine quarzähnliche Oberfläche und zeichnen sich durch pharmazeutische Eigenschaften aus, die EP-, USP- und JP-konform sind. Die Barriereschicht schützt sowohl die Formulierung und aktive Wirkstoffe (API) gegen Bestandteile als auch die Glasmatrix vor Korrosion sowie Angriffen der Wirk- und Pufferstoffe. Mit dieser Methode verringert sich die Auslaugung von im Glas natürlich vorkommenden Ionen (Natrium, Kalzium, Bor, Silizium und Aluminium) auf eine Menge, die unter der Nachweisgrenze liegt (geprüft nach EP 3.2.1). Selbst bei SCHOTT Type I plus-Fläschchen, die älter als elf Jahre sind, konnte gegenüber Standard Type I-Fläschchen eine 350-fache Verbesserung erzielt werden.

syriQ BioPure® – Schutz für hochsensible Medikamente

Im Bereich des Spritzensegments hat das Unternehmen speziell für hochsensible Formulierungen, wie z. B. Biotech-Medikamente, die neue Glasspritze syriQ BioPure (Abb. 3) entwickelt. Aufgrund der komplexen Molekülstrukturen sind die Formulierungen besonders anfällig für Wechselwirkungen mit ihrer Umgebung, was eine pharmazeutische Verpackung erforderlich macht, die empfindliche Flüssigkeiten über die gesamte Haltbarkeitsdauer stabil halten. Die neue Glasspritze zeichnet sich insbesondere durch geringere Klebstoffrückstände und einen minimalen Wolframgehalt (ICP-MS-Zertifikat verfügbar) aus, was ein geringes Extractables&Leachables(E&L)-Profil unterstützt. Darüber hinaus ist die neue 1-ml-Spritze mit Elastomeren erhältlich, die ebenfalls ein geringes E&L-Profil ermöglichen. So verringert sich das Risiko von Wechselwirkungen während der Lagerung mit dem entsprechenden Medikament. Gleichzeitig sorgt ein optimiertes Silikonisierungsverfahren für eine gleichmäßige innere Beschichtung, wodurch sich die Verabreichung für Patienten verbessern lässt. Die Spritze ist in 48 vorvalidierten Kombinationen inklusive Nadel- und Fingerflansch-Varianten erhältlich und lässt sich so an die unterschiedlichsten Anwendungen anpassen. Außerdem ist syriQ BioPure mit herkömmlichen Safety-Devices und Autoinjektoren kompatibel und vereinfacht dadurch auch die Heimanwendung für die Patienten.

Polymercontainer für spezielle Anwendungen

Aufgrund seiner vielfältigen Eigenschaften gewinnt neben Glas auch zunehmend Polymer als primäres Verpackungsmaterial u. a. für Biotech-Medikamente an Bedeutung. So ist der Markt für vorgefüllte Spritzen (PFS) aus Polymer in den letzten Jahren kontinuierlich gewachsen. SCHOTT ist einer der Pioniere in der Herstellung von hochwertigen, vorfüllbaren Kunststoffspritzen und besitzt eine patentierte Technologie für die Silikonisierung der Innenseite des Spritzenkörpers. Insbesondere Cyclin Olefin Copolymer (COC) bietet für die Herstellung von pharmazeutischen Behältern eine Reihe von Vorteilen. Die SCHOTT TopPac-Polymerspritzen (Abb. 4) sind besonders bruchfest, leicht und haben sehr gute Barriereeigenschaften, denn es werden weder Ionen noch Schwermetalle in der Herstellung eingesetzt. Außerdem ist das Partikelniveau geringer als bei Glasspritzen. Aufgrund der hohen Feuchtigkeitsbarriere des Hightech-Polymers COC können Injektibilia auch in kleinen Behältern längerfristig gelagert werden.

Die SCHOTT TopPac SD-Spritzen eignen sich speziell für den sensiblen oder Biotech-Medikamentenmarkt und weisen ein besonders niedriges E&L-Profil auf. Möglich ist dies, weil ein spezielles Elastomer als Material für den Kolbenstopfen, vernetztes Silikon im Inneren des Spritzenkörpers und Ethylenoxid(ETO)-Sterilisation verwendet wird. Dank dieser Eigenschaften gewährleistet diese Polymerspritze eine höhere Lagerstabilität bei sensiblen Medikamenten.

Kundenspezifische Polymercontainer

Neben der transparenten glasartigen Optik in Verbindung mit der physikalischen Stabilität bietet das Material insbesondere durch seine vielfältigen Gestaltungslösungen neue Möglichkeiten. Die hohe Designflexibilität von COC ermöglicht, den spezifischen Anforderungen eines Medikaments oder einer Anwendung gerecht zu werden. SCHOTT nutzt die bestehende Expertise und Kompetenz in der Verarbeitung des Materials, um mit Kunden gemeinsam einen Pharmacontainer herzustellen, der ganz genau zu den notwendigen Maßen eines bestimmten Device passt. Somit können Device-Hersteller sich auf die Device-Entwicklung fokussieren, ohne Abstriche beim Design machen zu müssen.

SCHOTT Pharma Services

SCHOTT hat bei pharmazeutischen Primärverpackungen in den letzten Jahrzehnten ein umfangreiches Wissen über Materialien, Produkte und Prozesse sowie deren Analyse aufgebaut. Dieses steht Kunden bereits seit 2009 unter dem Namen SCHOTT Pharma Services zur Verfügung. Die Abteilung unterstützt Pharmaunternehmen mit einem breiten Portfolio an Analytikdienstleistungen bei der Risikobewertung ihrer Medikamente, die diese auf Basis von bestimmten Tests und Untersuchungen erstellen müssen. Dazu gehören u. a. Studien zur Wechselwirkung von Medikamenten und Packmitteln, Bruch- und Behälterfestigkeitsanalysen, Systemfunktionstests wie Behälterdichtigkeit oder auch sogenannte E&L-Studien. Anhand dieser Studien und Analysen lassen sich potenzielle Risiken bewerten. Gleichzeitig bieten sie Pharmazeuten hilfreiche Informationen, um Strategien zur Vermeidung zukünftiger Risiken abzuleiten.

SCHOTT Pharma Services besitzt ein gut ausgestattetes Labor mit Analysegeräten, das stetig modernisiert und ausgebaut wird. Darüber hinaus greift die Abteilung auf Ressourcen aus der zentralen Forschung und Entwicklung des SCHOTT-Konzerns zurück. Dadurch ist es möglich, Analysedaten auf Grundlagen unterschiedlicher Methoden zu generieren und dies von erfahrenen Spezialisten interpretieren zu lassen, was von Kunden immer öfter gewünscht wird. Da alle Laborwerkzeuge und -prozesse nach DIN EN ISO 17025 zertifiziert sind, werden die höchstmöglichen Qualitätsstandards sichergestellt.

Korrespondenz:

SCHOTT AG
Hattenbergstr. 10
55122 Mainz (Germany)
Tel.: + 49 6131 66-1589
Fax: + 49 6131 66-1916
www.schott.com/pharma

pharmind 2019, Nr. 1, Seite 80