GMP-konforme Einrichtungen für pharmazeutische Labore zur Herstellung von medizinischem Cannabis
Angesichts des erheblichen Wachstums des globalen Marktes für medizinischen Cannabis und einer weltweit zunehmend regulierten Industrie in den letzten Jahren ist es unerlässlich geworden, verschiedene Arten von ingenieurtechnischen Prozessen sowie architektonische Konzepte und Gute Herstellungspraxis – Standardarbeitsanweisungen (GMP-SOPs) zu entwickeln und zu verbessern, die auf unterschiedliche Labortypen für Anbau, Trocknung, primäre und sekundäre Konditionierung angewendet und angepasst werden können, ebenso wie auf die Prozesse, die an der Herstellung von Derivaten wie Extraktion und Reinigung zur Produktion von pharmazeutischen Wirkstoffen (APIs) beteiligt sind, einschließlich Herstellungszwischenprodukten bis hin zum endgültigen Arzneimittel.
Hersteller von Cannabisprodukten müssen die Notwendigkeit einer schnellen Kapitalrendite mit der Tatsache in Einklang bringen, dass die USA, Kanada, Europa und andere Regionen der Welt beginnen, Cannabisprodukte genauso zu behandeln wie jedes andere konventionelle pharmazeutische Produkt.
Dies stellt einen wirklich bedeutenden Wandel dar, der eine eingehende Analyse erfordert, wie das GMP-Konzept auf diese Art von Laboren angepasst werden kann, einschließlich spezifischer Ausrüstung für klar definierte Herstellungsprozesse. Die Umsetzung von Projekten mit einem pharmazeutischen GMP-Konzept im Cannabissektor erfordert fundierte Kenntnisse und Erfahrung in internationalen Standards, architektonischer Planung und verschiedenen ingenieurtechnischen Disziplinen sowie eine umfassende Projektkoordination, um Qualität und ordnungsgemäße Validierungsverfahren sicherzustellen.
GMP-architektonisches Know-how bei der Planung von Reinräumen und Laborprozessen für die Herstellung cannabisbasierter Arzneimittel kann eine Schlüsselrolle in der hochkompetitiven und stark regulierten pharmazeutischen Industrie spielen. Die cannabisbezogene Industrie umfasst zahlreiche Prozesse, die in Reinräumen durchgeführt werden – von der Kultivierung unter streng kontrollierten Mikroklimabedingungen über Trocknung, Destillation und Extraktion bis hin zur Herstellung des Endprodukts.
Spezifische Anforderungen von Cannabis-Produktionsstätten
Cannabis-Reinraumprojekte haben dieselben Anforderungen wie jeder pharmazeutische Reinraum. Dazu gehören die Partikelkontrolle, die Vermeidung von Kreuzkontaminationen zwischen Chemotypen, die mikrobiologische Kontaminationskontrolle sowie die Aufrechterhaltung spezifischer Umgebungsbedingungen.
Mit dem Wachstum der Branche entstehen Umweltstandards, die von ISO 8 bis ISO 5 reichen, um den Umgang mit Cannabisprodukten zu verbessern.
Die einzuhaltenden Vorschriften und Normen variieren je nach Art der Anwendung und der Branche, in der das Unternehmen tätig ist. Eine Reinraumanlage, die für die sterile Herstellung gefährlicher Arzneimittel genutzt wird, unterscheidet sich grundlegend von einer Anlage, die für konventionelle pharmazeutische Produkte oder für die Mikroelektronik konzipiert ist. Abhängig von Branche und Anwendung kann es erforderlich sein, einen ISO-Klasse-5- bis 8-Standard sowie FDA-Vorschriften und die ISO-14644-Teile 1/2/3/4 einzuhalten.
Im pharmazeutischen Bereich ist es zweifellos erforderlich, GMP-Standards und -Klassifizierungen einzuhalten, wenn eine Anlage geplant wird. Dabei muss sichergestellt werden, dass architektonische Gestaltung, Raumtemperaturen, Luftfeuchtigkeit, Druckkaskaden, Beleuchtungssysteme und Ausrüstung den geltenden Vorschriften entsprechen, um die erforderliche Zertifizierung und die abschließende Validierung zu erhalten.
Architektonisches Design des Reinraums
Zunächst müssen auf Grundlage Ihres Geschäftsplans die Menge und die Arten der finalen Cannabisprodukte festgelegt werden, die in Ihrer Anlage hergestellt werden sollen. Dies bestimmt die Anzahl der erforderlichen Räume sowie deren Größe und die für die einzelnen Prozessphasen benötigte Ausstattung.
Ebenso muss der Annahmeraum (Indock) für den Eingang der Rohstoffe in die Anlage und deren Lagerung berücksichtigt werden, ebenso wie das Abfallmanagement und die Lagerung der Fertigprodukte in speziell dafür vorgesehenen Räumen. Darüber hinaus sollten alle weiteren Prozessbereiche entsprechend den Herstellungsstufen und der für jede Zone erforderlichen ISO-Klassifizierung geplant werden.
Der gesamte Transformationsprozess weist spezifische Anforderungen auf, die von der jeweils umgesetzten Herstellungsstufe abhängen. Bei der Herstellung von Derivaten (feste und halbfeste pharmazeutische Produkte) werden am häufigsten Ethanol (Extraktion), n-Heptan (Reinigung) und n-Pentan (Cannabinoid-Kristallisation) eingesetzt. CO₂ ist ein Fluid, das zur Extraktion lipophiler Verbindungen aus komplexen Matrizen verwendet wird, wobei einige Verfahren den Einsatz unter überkritischen Bedingungen vorsehen (SFE-Extraktion). Um letztlich hochwertige Konzentrate zu erhalten, werden korrekt getrocknete und ausgehärtete Cannabisblüten verwendet, da sich dort die interessierenden Wirkstoffe konzentrieren.
Derzeit entscheiden sich pharmazeutische Labore aufgrund seiner erheblichen Vorteile gegenüber anderen Lösungsmitteln – einschließlich seiner vergleichsweise geringen Toxizität – zunehmend für Ethanol als Extraktionsmittel. Wie andere Lösungsmittel ist jedoch auch Ethanol entzündlich, was die Planung und Zertifizierung von Anlagen mit explosionsgeschützten Komponenten (ATEX) erfordert, einschließlich Paneelen, Böden und Decken aus zertifizierten, feuerbeständigen Materialien.
Design von Reinraumanlagen
Dieser gesamte Projektprozess muss von Beginn an von einer Validierung, Qualifizierung und Etablierung von GMP-Verfahren begleitet werden.
Die Smart Flow Life (SMFL) verfolgt bei diesem Projekt einen Ansatz, der die Anlage und den Projektumfang von Anfang an in das GMP-Konzept einbindet.
Es ist wichtig, bereits in den frühen Projektphasen den Material-, Produkt- und Personalfluss zu berücksichtigen und dabei sicherzustellen, dass Kreuzkontaminationen vermieden werden. Als Referenz wird die entsprechende GMP-Richtlinie für Einrichtungen, Layouts und Abläufe herangezogen, die vom regulatorischen Gremium bereitgestellt wird und während der Vorentwurfs- und anschließenden Entwurfsphase Anwendung findet.
Es ist auch wichtig, die erforderlichen Arbeiten im Detail zu definieren, einschließlich der Leistungen, die in Nichtklassifizierten Kontrollbereichen (CNC) durchgeführt werden. Je mehr Arbeit in den Reinräumen erfolgt, desto größer ist der Einfluss auf Kosten und Investitionen, da höhere Reinraumklassen erforderlich sind.
Es wird empfohlen, den Anhang 1 des GMP-Leitfadens zu konsultieren, der von der Spanischen Agentur für Arzneimittel und Medizinprodukte (AEMPS) veröffentlicht wurde und Informationen zu Reinraumklassifizierung und mikrobiellen Grenzwerten enthält. Dieses Dokument definiert die regulatorischen Anforderungen für die Klassifizierung von Reinräumen und Luftqualitätsstandards für die pharmazeutische Produktion.
In einem Annex-1-GMP-Kontext sowie bei der Klassifizierung von Reinräumen und Reinraumbereichen sind bestimmte Grenzen und Kriterien zu berücksichtigen.
Da das HVAC-System das Herzstück Ihres Reinraums ist, sollte es sorgfältig geplant werden. Sie benötigen ein erfahrenes Engineering-Team, um ein ausgewogenes und komfortables Reinraumklima zu entwerfen, das den HVAC-Anforderungen entspricht.
Zusätzlich zur Einhaltung der HVAC-Systemanforderungen für Reinräume müssen folgende Aspekte berücksichtigt werden:
Eine korrekt ausgelegte HVAC-Anlage sorgt für einen konstanten Luftstrom im Raum, wobei HEPA-Hocheffizienz-Partikelfilter eingesetzt werden. Diese Filter sind dafür ausgelegt, die Reinraumanforderungen zu erfüllen und müssen für die Klassifizierung des Raumes geeignet sein.
Die HVAC-Auslegung für Reinraumbereiche wird durch die Raumklassifizierung bestimmt, ebenso durch Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Druckdifferenzen zwischen benachbarten Räumen. Eine kontrollierte und stabile Luftströmung ist entscheidend, und die Luftströmungsmuster müssen berücksichtigt werden. Die Präzision der Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung (± 1 %) ist ein wichtiger Faktor bei der HVAC-Auslegung. Diese Parameter müssen während der Qualifizierungs- und Validierungsphasen streng überwacht werden. Daher ist es unerlässlich, hochwertige Komponenten zu verwenden. Falls erforderlich, können Heiz- und Kühlregister installiert werden, und es kann zusätzliche Heizleistung vorgesehen werden.
Der Zweck der automatisierten Steuerung besteht darin, Ihr Labor durch ein Parameterüberwachungs- und Automatisierungssystem zu überwachen.
Dies ermöglicht es Ihnen, jeden Kontrollpunkt zu verwalten und bestimmte Systeme aus der Ferne ein- oder auszuschalten, Anpassungen am aktuellen Prozess vorzunehmen und Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Druck kontinuierlich zu überwachen, um die Qualität und Sicherheit des gelieferten Produkts zu gewährleisten.
Alle Beleuchtungs-, Sicherheits-, Heiz- und Kühlsysteme, der Brandschutz sowie alle weiteren Systeme in Ihrem Labor können mit den automatisierten HVAC-Systemen verbunden werden, wie z. B. Kältemaschinen, Kühltürmen, Kesseln und Pumpen.
Sobald alle Systeme auf die optimalen Einstellungen abgestimmt sind, wird nicht nur die Verwaltung erheblich vereinfacht, sondern auch eine Verschwendung von Ressourcen durch ineffiziente Konfigurationen vermieden. Gleichzeitig kann ein Echtzeit-Alarmsystem eingerichtet werden, das mit jedem Mobiltelefon verbunden ist und Sie über relevante Alarmsituationen in der Anlage informiert. Ein Alarmsystem ist für die Qualifizierung des gesamten Systems sowie für die Sicherstellung der pharmazeutischen Produktqualität unerlässlich – sowohl im Herstellungsbereich als auch bei der Lagerung vor der Freigabe.
Es ist von entscheidender Bedeutung, alle Teile eines Projekts unter einer einheitlichen Leitung zu integrieren, einschließlich Planung, Engineering, Materialauswahl, Installation, Inbetriebnahme, Validierungen/Qualifizierungen und Qualitätssysteme. Ein professionelles Projektmanagement muss mehrere Schlüsselaspekte berücksichtigen, darunter:
Umfassendes Gesamtprojektmanagement: technische Aspekte, kostenrelevante Faktoren, Terminplanung und vor allem die Koordination aller Aufgaben zur Sicherstellung des finalen Projekterfolgs, einschließlich:
- Koordination und Management mehrerer paralleler Projekte und Auftragnehmer
- Bauarbeiten
- Innenarchitektur: Reinraumpaneele und Zubehör
- Energiemanagement-Techniken
- Luftaufbereitungs- und Luftbehandlungssysteme
- Elektrische Anlagen und Steuerungssysteme
Ihr Architektur- und Engineering-Team muss über das entsprechende Fachwissen sowie über hochqualifizierte Fachkräfte verfügen, die von einem breiten Netzwerk aus Partnern und Spezialisten aus verschiedenen Bereichen unterstützt werden und in der Lage sind, alle Aspekte des umfassenden Managements Ihres spezifischen „Cannabislabor“-Projekts abzudecken. Dies kann entweder als schlüsselfertige Lösung umgesetzt werden oder durch die Übernahme nur bestimmter Projektbereiche, wobei eine ordnungsgemäße Koordination mit allen anderen Beteiligten sichergestellt wird.
Die Qualitätssicherungsabteilung (QA) ist gemeinsam mit der Technischen Leitung und dem Produktionsleiter für die Durchführung der Designqualifizierung (DQ) der Anlage in Ihrem Labor verantwortlich. Diese erfolgt auf der Grundlage vordefinierter Spezifikationen und wird in ein pharmazeutisches Qualitätssystem integriert.
