Mit Endotoxinen kontaminierte injizierbare Arzneimittel oder implantierbare Medizinprodukte können eine sehr schwere Patientenreaktion hervorrufen.

Eine Endotoxin-Kontamination von Chargen injizierbarer Lösungen oder Implantate kann auch erhebliche finanzielle Folgen für den Hersteller haben.

Daher ist die Überwachung steriler reinraum Nitrilhandschuhe und Latexhandschuhe auf Endotoxin-Kontamination ein wichtiges Anliegen für kritische Umgebungen, einschließlich der Implantatindustrie und der pharmazeutischen Industrie.

 

Was sind bakterielle Endotoxine und welche Auswirkungen haben sie?

Was sind bakterielle Endotoxine?

Endotoxine oder Lipopolysaccharide (LPS) sind Fragmente der äußeren Membran gramnegativer Bakterien (bei der Gram-Färbung färben sich gramnegative Bakterien rosa, grampositive Bakterien hingegen violett). Beispiele für gramnegative Bakterien sind E. coli, Salmonellen, Legionellen, Neisseria usw.

 

Abbildung 1 – Zellwand von grampositiven und gramnegativen Bakterien

 

Gramnegative Bakterien kommen überall in der Umwelt vor (im Wasser, in Heizungsanlagen, im Verdauungstrakt und in Fäkalien usw.), weshalb das Vorhandensein von Endotoxinen ein sehr hohes Risiko darstellen kann. Endotoxinmoleküle werden bei der Lyse (Zerstörung der Zellmembran durch physikalische, chemische oder biologische Einflüsse) freigesetzt.

Welche Folgen hat eine Endotoxin-Kontamination?

Die biologische Zusammensetzung von Endotoxinen beeinflusst das Immunsystem von Mensch und Tier und kann allergische Reaktionen auslösen. Infolgedessen können sie zu relativ starken Entzündungsreaktionen führen. Bei geschwächten (immunsupprimierten), jungen (Frühgeborenen) oder älteren Patienten können sie außerdem schwere Infektionen verursachen.

Die häufigste Reaktion ist Fieber. Deshalb werden gramnegative Endotoxine als „Pyrogene“ bezeichnet , d. h. als Moleküle, die durch Aktivierung des Immunsystems einen Anstieg der Körpertemperatur auslösen.

Endotoxine können beim Einatmen auch ein akutes Atemnotsyndrom (ARDS) auslösen. Gelangen Endotoxine nach einer Injektion in den Körper, können sie eine disseminierte intravaskuläre Koagulation oder sogar einen septischen Schock verursachen, wenn eine große Menge in den Blutkreislauf gelangt.

In kritischen Bereichen wie der pharmazeutischen Industrie ist die Endotoxinüberwachung unerlässlich. Dies gilt insbesondere für die Herstellung von pharmazeutischem Wasser (Reinstwasser), parenteralen und injizierbaren Arzneimitteln (Infusionslösungen, Dialyselösungen usw.) sowie implantierbaren Medizinprodukten.

 

Reduzierung des Endotoxingehaltes auf reinraum

Endotoxine sind bekanntermaßen die häufigste Quelle von Pyrogenen in Arzneimitteln und Medizinprodukten.

Endotoxine sind Membranreste gramnegativer Bakterien. Diese Bakterien sind lebensfähig und kommen in der Umwelt in großer Zahl vor. Darüber hinaus sind Endotoxine gegenüber Desinfektions- und Sterilisationsverfahren, einschließlich Gammabestrahlung, äußerst resistent.

Aus diesem Grund sollte die Keimbelastung von Nitril- und Latexhandschuhen vor der Sterilisation so gering wie möglich gehalten werden.

Bioburden bezeichnet die Konzentration aller Arten lebensfähiger Mikroorganismen auf einer Oberfläche oder in einem Gerät. Diese Bioburden stammen hauptsächlich von:

• Rohstoffe, die während des Produktionsprozesses verwendet werden (einschließlich Wasser in pharmazeutischer Qualität).
• Die am Herstellungsprozess beteiligten Bediener.
• Reinigungs- und Verpackungsvorgänge von Fertigprodukten.

Die Erkennung und Quantifizierung mikrobieller Kontaminationen auf sterilen Handschuhen SHIELD Scientific erfolgt durch eine externe Organisation gemäß ISO 11737-1. Sie ist ein grundlegender Bestandteil des Qualitätskontrollprozesses von SHIELD Scientific.

Daher müssen alle Rohstoffe, Verpackungen und Schutzausrüstungen, die bei der Herstellung von Arzneimitteln oder implantierbaren Medizinprodukten verwendet werden, den gesundheitlichen Anforderungen nicht nur an Sterilität, sondern auch an Pyrogenität genügen.

Sterilität: Um ein Sterilitätssicherungsniveau (SAL) von 10-6 (gemäß den Anforderungen des Europäischen Arzneibuches) zu gewährleisten, müssen die Handschuhe einer mikrobiologischen Validierung gemäß ISO 11137-2:2015 (Sterilisation von Gesundheitsprodukten – Strahlung – Teil 2: Festlegung der Sterilisationsdosis) unterzogen werden.

 

Abbildung 2 – Sterile SHIELDskin XTREME™ -Handschuhe im PE-Beutel mit Sterilisationsindikator

Apyrogenität: Die Depyrogenisierung kann auf viele Arten erfolgen:

• Waschen mit Wasser für Injektionszwecke (WFI) oder anderem hochwertigen Wasser wie z. B. deionisiertem Wasser.
• Trockene Wärmebehandlung durch Einwirkung hoher Temperaturen.
• Feuchte Wärmebehandlung durch Kombination von Druck und Wasserstoffperoxid (Achtung: Ein Autoklav zerstört keine Endotoxine).
• Ultrafiltration von Endotoxinen nach ihrem Molekulargewicht.
• Zerstörung durch Ethylenoxid.

 

Warum ist es wichtig, den Endotoxingehalt auf sterilen reinraum zu kontrollieren?

Die Anforderungen an Sterilität (keine lebenden Mikroorganismen vorhanden) und Pyrogenität (Abwesenheit pyrogener Moleküle wie Endotoxine) sind für viele Hersteller von Arzneimitteln und implantierbaren Medizinprodukten von größter Bedeutung.

Um die mit Endotoxinen verbundenen Risiken so weit wie möglich zu begrenzen, sollte die Kontamination daher während des gesamten Produktionsprozesses , von den Rohstoffen bis zu den fertigen Produkten, einschließlich der Schutzausrüstung der reinraum .

Tatsächlich kann die behandschuhte Hand in direkten Kontakt mit Injektionslösungen oder deren Behältnissen sowie mit implantierbaren Medizinprodukten kommen. Handschuhe stellen daher potenziell eine Kontaminationsquelle dar.

 

Abbildung 3 – Nadelwechsel an einer Abfüllmaschine durch einen Bediener mit zwei Paar sterilen SHIELD Scientific -Handschuhen

 

Standardmäßige Nitril- und Latex-Einweghandschuhe werden nach dem Tauchen und Trocknen nur minimal weiterbehandelt. Ihr Reinheitsgrad ist daher für reinraum möglicherweise nicht ausreichend. Zudem können Handschuhe stark mit gramnegativen Bakterien belastet sein. Selbst sterile reinraum , die üblicherweise chloriert und mit Reinstwasser gewaschen werden, bieten oft keine Garantie für Endotoxinfreiheit.

Da Partikel zudem Endotoxine übertragen können, kann die Auswahl von Handschuhen mit einem „garantiert niedrigen“ Partikelgehalt dazu beitragen, Ihre Strategie zur Kontaminationskontrolle zu stärken.

Daher könnte die Auswahl von Handschuhen mit niedrigem Endotoxingehalt (<20 EU/Paar gemäß EN 455-3:2015) und, noch besser, die chargenweise auf Endotoxine getestet wurden, eine Lösung sein.

 

Wie wird der Endotoxingehalt steriler reinraum überwacht?

Rechtsrahmen im Zusammenhang mit der Endotoxinkontamination steriler Handschuhe

Anhang I der EU-GMP-Richtlinien ist eines der wichtigsten Dokumente zur Herstellung und Kontrolle von Arzneimitteln. Dieses Dokument enthält Leitlinien für das Qualitätsrisikomanagement. Insbesondere legt Anhang I der neuen GMP-Richtlinien fest, dass eine mikrobielle, partikuläre und endotoxin-/pyrogene Kontamination von Endprodukten vermieden werden muss. Sterile reinraum müssen daher in das Qualitätsrisikomanagement (QRM) integriert werden.

Die Norm EN 455-3:2015 (Medizinische Einweghandschuhe – Teil 3: Anforderungen und Prüfungen zur biologischen Bewertung) verpflichtet Hersteller steriler Einweghandschuhe zur Kontrolle der Endotoxinbelastung der Handschuhe. Die Prüfmethoden müssen den Anforderungen der Europäischen Pharmakopöe, Monographie 2.6.14, entsprechen.

Der Pfeilschwanzkrebs zum Nachweis von Endotoxinen

Die am weitesten verbreitete und anerkannte Methode zur Messung des Gehalts an bakteriellen Endotoxinen auf sterilen reinraum ist die Methode mit Limulus-Amöbozytenlysat (LAL).

Der Pfeilschwanzkrebs ist ein urtümlicher mariner Gliederfüßer, der die Besonderheit besitzt, blaues Blut (bzw. im Falle eines Wirbellosen Hämolymphe) zu haben.

 

Abbildung 4 – Pfeilschwanzkrebs – Limulus polyphemus

 

Die Hämolymphe enthält Amöbozyten mit ovaler Form, die in Gegenwart von Endotoxinen ihre Form verlieren und zu einem Blutgerinnsel verklumpen. Diese Gerinnung des Blutes des Pfeilschwanzkrebses bildet die Grundlage für die verschiedenen Testmethoden zur Endotoxinbestimmung.

Prüfverfahren zur Bestimmung der Endotoxinbelastung steriler Handschuhe

Die Außenfläche eines Handschuhpaares wird zunächst 40 bis 60 Minuten lang bei einer Temperatur zwischen 37 °C und 40 °C mit 40 bis 50 ml endotoxinfreiem Wasser (LAL-Wasser gemäß Europäischem Arzneibuch) extrahiert. Der Extrakt wird anschließend gegebenenfalls zentrifugiert (2000 g, 15 Minuten), um Partikel zu entfernen. Danach wird er dekantiert und sofort einem Endotoxintest unterzogen.

Es gibt 3 Hauptmethoden zum Test von bakteriellen Endotoxinen unter Verwendung von Limulus-Amöbozytenlysat:

• Gelgerinnungstest (Ein „qualitativer“ Test = kann das Vorhandensein von Endotoxinen nachweisen, ohne jedoch die Menge genau bestimmen zu können): Bildung eines Gels („Gerinnsels“) nach dem Mischen des Extrakts mit dem LAL-Reagenz.
• Kinetische Turbidimetrie (Ein „quantitativer“ Test = ermöglicht den Nachweis des Vorhandenseins von Endotoxinen und die Bestimmung der Menge): Entwicklung der Trübung nach dem Mischen mit dem LAL-Reagenz.
• Chromogener Test (Ein „quantitativer“ Test = ermöglicht den Nachweis des Vorhandenseins von Endotoxinen und die Bestimmung der Menge): Entwicklung einer Farbe nach dem Mischen mit dem LAL-Reagenz.

Das Testergebnis wird in Endotoxineinheiten (EU) pro Paar Handschuhe angegeben.

Die Norm EN 455-3:2015 legt fest, dass Handschuhe, um als „endotoxinarm“ gekennzeichnet werden zu dürfen, einen Endotoxingehalt von maximal 20 EU pro Paar Handschuhe aufweisen müssen.

 

Sterile Handschuhe SHIELD Scientific mit niedrigem Endotoxingehalt für kritische Umgebungen

Um das Risiko bestimmter Komplikationen bei Patienten zu begrenzen, sollte darauf geachtet werden, sterile Handschuhe von guter Qualität mit niedrigem Endotoxingehalt zu verwenden.

Als Teil einer umfassenden Strategie zur Kontaminationskontrolle und zum Qualitätsrisikomanagement (QRM) kann es hilfreich sein, über die Auswahl von Handschuhen nachzudenken und darüber, wie diese für Ihre kritische Umgebung relevant ist.

Deshalb hat SHIELD Scientific eine Reihe von Nitril- und Latex reinraum entwickelt, die unterschiedliche Reinheitsgrade bieten, die direkt mit der Häufigkeit des Waschens in deionisiertem Wasser zusammenhängen. Für diese Einweghandschuhe gibt es eine einfache Klassifizierung:

DI: Handschuhe, die einmal in deionisiertem Wasser gewaschen wurden, für grundlegende Kontaminationskontrolle und eine Partikelgrößenspezifikation von < 3.000 pro cm² > 0,5 μm.
DI+ : Handschuhe, die dreifach in deionisiertem Wasser gewaschen wurden, für hohe Kontaminationskontrolle und eine Partikelgrößenspezifikation von < 1.200 pro cm² > 0,5 μm.
DI++ : Handschuhe, die mehrfach in deionisiertem Wasser gewaschen wurden, für höchste Kontaminationskontrolle und eine Partikelgrößenspezifikation von < 850 pro cm² > 0,5 μm.

Alle sterilen Handschuhe der Marke SHIELDskin XTREME™ erfüllen die Qualitätsstandards, die von Anwendern gemäß GMP-Richtlinien gefordert werden, um das Kontaminationsrisiko zu minimieren. Alle SHIELD Scientific reinraum werden chargenweise geprüft, um einen niedrigen Endotoxingehalt von < 20 UE (Endotoxineinheiten) pro Paar und ein Sterilitätssicherheitsniveau (SAL) von 10⁻⁶ (durch Gammabestrahlung) nachzuweisen.

Jeder Charge steriler Nitril- und Latex- reinraum von SHIELD Scientific liegt ein Bestrahlungszertifikat (CoI) bei. Ein Konformitätszertifikat (CoC) enthält chargenspezifische Daten zu Partikel- und Endotoxinkonzentrationen.

 

Da die Kontrolle der Endotoxinbelastung in kritischen Umgebungen von entscheidender Bedeutung ist, sollten Sie nicht länger warten und Muster bestellen oder sich von einem Vertriebsmitarbeiter SHIELD Scientific .