Pharmazeutische Mikrobiologie (E-Book) von Michael Rieth

Geleitwort V

Vorwort XV

Abkürzungen XVII

1 Einführung in die Mikrobiologie 1

1.1 Historisches 3

1.2 Bedeutung 4

1.3 Mikroorganismengruppen 5

1.4 Die Bakterienzelle 10

1.4.1 Bakterienmorphologie 12

1.4.2 Bakterienphysiologie 13

1.4.2.1 Ernährung und Stoffwechsel 14

1.4.2.2 Umgebungsbedingungen 15

1.5 Taxonomie der Mikroorganismen 17

1.5.1 Klassifikation 18

1.5.2 Nomenklatur 21

1.6 Medizinische Mikrobiologie 22

1.6.1 Infektionsrouten 22

1.6.1.1 Direkt 22

1.6.1.2 Indirekt 23

1.6.1.3 Nosokomiale Erkrankungen 24

1.6.1.4 Zoonosen 24

2 Rahmenbedingungen für den Betrieb mikrobiologischer Laboratorien 29

2.1 Gesetze und technische Regelwerke 29

2.2 Medizinische Betreuung der Mitarbeiter 34

2.3 Betriebsbeschreibung für mikrobiologische Laboratorien 36

2.4 Einrichtung mikrobiologischer Labore 37

2.4.1 Benötigte Geräte/Ausrüstung 37

2.5 Nährmedien 39

2.5.1 Flüssige Nährmedien (Bouillons) 40

2.5.2 Feste Nährböden 41

2.5.3 Selektive Nährmedien 42

2.5.4 Nährmedien mit chromogenen Substraten 43

2.6 Rezepturen 47

2.6.1 Eigene Herstellung 75

2.6.2 Einkauf 75

3 Kalibrierung und Qualifizierung der Geräte 77

3.1 Waagen 80

3.2 pH-Meter 80

3.3 Kolbenhubpipetten 80

3.4 Stoppuhren 81

3.5 Geräte zur Erreichung bestimmter Temperaturen 82

3.5.1 Thermometer 83

3.5.2 Brutschränke 83

3.5.3 Kühlschränke/Kühltruhen 84

3.5.4 Heißluftsterilisatoren 85

3.5.5 Autoklaven 85

3.6 Clean Bench 86

3.7 Air Sampler 88

3.8 Partikelzähler 89

3.9 Messgerät zur Bestimmung der Wasseraktivität 89

3.10 Photometer/Reader 90

3.11 Tube Reader für Endotoxinbestimmungen 90

4 Stammhaltung 93

4.1 Bezug 96

4.2 Versand 97

4.3 Lagerung 97

4.4 Kultivierung 98

5 Betriebshygiene 101

5.1 Hygiene 101

5.1.1 Arzneimittel- und Wirkstoffherstellungsverordnung 102

5.1.2 Was ist das Ziel der Betriebshygiene? 103

5.1.3 Personalhygiene 103

5.1.4 Aufnahme eines Hygienekatasters 103

5.2 Mikrobiologische Grundlagen zur Hygiene 104

5.2.1 Kontaminationsquellen während der Herstellung 105

5.2.2 Einflussfaktoren der mikrobiellen Reinheit 105

5.3 Hygienemaßnahmen 107

5.4 Sterilisation, Desinfektion und aseptische Herstellung 116

5.4.1 Sterilisation 116

5.4.1.1 Sterilisationsverfahren 116

5.4.2 Desinfektion 117

5.4.3 Asepsis 122

5.4.4 Entwesung 122

5.4.5 Pasteurisierung 123

5.4.6 Konservierung 123

5.5 Hygieneplan für mikrobiologische Laboratorien 123

5.6 Ungezieferbekämpfung (Pest Control) 126

5.7 Hygienebeauftragte 129

5.8 Durchführung von Hygieneschulungen 129

6 Umgebungsmonitoring 135

6.1 Methoden 135

6.1.1 Prüfung der Raumluft 135

6.1.2 Prüfung von Oberflächen 136

6.1.3 Prüfung der Mitarbeiter 136

6.2 Mikrobiologisches Monitoring im Sterilitätstest-Isolator 138

6.2.1 Beispiel für einen Isolator 138

6.3 Physikalischer Betrieb 143

6.3.1 Physikalisches Monitoring in der Sterilproduktion 144

6.4 Auswertung der Mikroorganismen 146

6.5 Register der Mikroorganismen 147

6.5.1 Gram(þ) Bakterien 147

6.5.1.1 Staphylokokken 147

6.5.1.2 Streptokokken 148

6.5.1.3 Enterokokken 148

6.5.1.4 Mikrokokken 149

6.5.1.5 Corynebakterien 149

6.5.1.6 Propionibacteriaceen 149

6.5.1.7 Bacillus 150

6.5.1.8 Paenibacillus 150

6.5.2 Gram(-) Bakterien 150

6.5.2.1 Enterobacteriaceen 150

6.5.2.2 Pseudomonaden 151

6.5.3 Partiell säurefeste Stäbchen 153

6.5.4 Hefen 154

6.5.5 Pilze 154

7 Qualitätskontrolle 157

7.1 Arzneibuch-Methoden (compendial methods) 157

7.1.1 Bestimmung von TAMC/TYMC und spezifizierten Mikroorganismen 159

7.1.1.1 Akzeptanzkriterien für die mikrobiologische Qualität nicht steriler Substanzen zur pharmazeutischen Verwendung 160

7.1.2 Prüfung auf Sterilität 161

7.1.3 Nachweis von fiebererzeugenden Substanzen 163

7.1.3.1 Historisches 167

7.1.3.2 Bestimmungsmethoden 168

7.1.3.3 Endotoxin-Standardreihen 168

7.1.3.4 Referenzstandards BRP-4.x und EC-6 168

7.1.3.5 Kontrollstandard NP-4 und Escherichia coli-Standards 169

7.1.3.6 Kontrollen während des Tests 170

7.1.3.7 Bestätigung der Lysatempfindlichkeit durch das Labor 170

7.1.3.8 Prüfung eines Produkts 171

7.1.3.9 Alternativverfahren 178

7.1.4 Prüfung auf ausreichende Konservierung 180

7.1.5 Bestimmung von Antibiotika-Aktivitäten 183

7.1.6 Bestimmung von Mykoplasmen 184

7.1.7 Prüfung auf Mykobakterien 186

7.1.8 Auswertung von Bioindikatoren 187

7.1.8.1 Bestimmung der Sporenzahl auf Sporenstreifen 188

7.1.8.2 Bestimmung der Sporenzahl in Fertigampullen wie Sterikon® plus 188

7.1.8.3 Auswertung von Bioindikatoren nach einem Autoklaven-Lauf 189

7.2 Nicht-Arzneibuchmethoden (non compendial methods) 190

7.2.1 Bestimmung von Vitaminkonzentrationen 190

7.2.1.1 Bedienung der Schwingmühle 190

7.2.1.2 Beispiel zur Bestimmung von Cyanocobalamin in vitaminisierten Gummi-Bonbons 191

7.2.1.3 Bestimmung von Cyanocobalamin 192

7.2.2 Bestimmung von 1,3-!-D-Glucanen 195

7.2.3 Prüfung von Packmitteln 197

7.2.3.1 Prüfung von Flaschen, Vials, Ampullen 198

7.2.3.2 Prüfung von Pipettierern 198

7.2.3.3 Prüfung von Stopfen, Tropfern, kleinen Deckeln 198

7.2.3.4 Große Deckel 198

7.2.3.5 Blisterpackungen 199

7.2.3.6 Große Container 199

7.2.4 Nachweis probiotischer Bakterien 200

7.2.4.1 Bestimmung der Gesamtkeimzahl (TAMC) mittels Plattengussverfahren 201

7.2.5 Mikroskopische Zellgrößenmessung 202

7.2.6 Bioburden-Bestimmung von Reinigungs- und Desinfektionsmitteln 203

7.2.6.1 Mikrobiologische Untersuchung der Reinigungs- und Desinfektionsmittel auf Gesamtkeimzahl und Keimart 203

7.2.7 Inokulationsversuche 204

7.3 Tests unter Verwendung von Tiermodellen 205

7.3.1 Kaninchen: Prüfung auf Pyrogene Ph. Eur. 2.6.8 207

7.3.2 Ratte: Allen-Doisy-Test 208

7.3.3 Maus (Mus musculus): Prüfung auf anomale Toxizität Ph. Eur. 2.6.9 208

7.3.4 Meerschweinchen (Cavia aperea): Prüfung auf Histamin Ph. Eur. 2.6.10 208

7.4 Zellkulturmethoden 209

7.4.1 Betriebsbeschreibung eines Zellkulturlabors 209

7.4.1.1 Sicherheitshinweise 210

7.4.2 Passagierung von Zellen 211

7.4.3 Bestimmung der Gesamtzellzahl und der Lebendzellzahl in der Zählkammer 212

7.5 Validierung der Arzneibuch-Methoden 213

7.5.1 Prüfung auf Sterilität 214

7.5.1.1 Beschreibung der Durchführung am Beispiel der Membranfiltration 214

7.5.2 Prüfung auf TAMC/TYMC und spezifizierte Mikroorganismen 216

7.5.3 Prüfung auf Endotoxine 224

7.5.3.1 Test auf Hemmung und Verstärkung 225

7.5.3.2 Festlegung des Endotoxingrenzwerts 225

7.5.3.3 Zusammenfassung 234

7.5.4 Bestimmung von Antibiotika-Konzentrationen 234

7.5.4.1 Bestimmung der Gentamicin-Aktivität mit der turbidimetrischen Methode 235

7.5.4.2 Zusammenfassung 238

8 Prozess-Validierungen 243

8.1 Nährmedienabfüllung (media fill) 243

8.1.1 Media fill fail 247

8.2 Entpyrogenisierung 248

8.2.1 Entpyrogenisierungstunnel 250

8.3 Validierung der Sterilisation mit trockener Hitze 251

8.4 Validierung der Sterilisation mittels feuchter Hitze (Autoklav) 253

8.5 Validierung der Sterilfiltration 254

8.5.1 Validierung des Filtertyps 254

8.5.2 Validierung des Filtrationssystems 255

8.5.2.1 Produktbezogene Validierung 255

8.5.2.2 Verfahrensbezogene Validierung 255

8.5.3 Integritätsprüfung von Membranfiltern 255

8.5.3.1 Bubble-Point-Test (Blasendrucktest) 255

8.6 Container Closure Integrity Test 256

8.7 Reinigungsvalidierung 260

8.7.1 Mikrobiologische Methoden in der Reinigungsvalidierung 261

8.7.1.1 Nachweis von Endotoxinen auf produktberührenden Oberflächen 261

9 Mikrobiologische Untersuchung von Wasser 265

9.1 Probennahme 267

9.2 Probentransport 268

9.3 Verwendung der verschiedenen Wasserqualitäten 272

9.4 Gereinigtes Wasser (Aqua purificata, AP) 272

9.5 Hochgereinigtes Wasser (HPW) 273

9.6 Wasser für Injektionszwecke (WfI) 273

9.6.1 Rouging 274

9.7 Wasser zum Verdünnen konzentrierter Hämodialyselösungen 275

9.8 Trinkwasser 275

9.9 Legionellen 276

10 Mikrobiologische Schnellmethoden (rapid microbiological methods) 279

10.1 Bestimmung über den ATP-Gehalt 279

10.2 Bestimmung über den Einbau von Fluoreszenzmarkern 282

10.2.1 Scan RDI(AES-Chemunex-bioMerieux) 282

10.2.2 Quantum (Merck-Millipore) 283

10.3 Durchflusscytometrie 283

11 Automation im mikrobiologischen Labor 287

11.1 Färbeautomaten 287

11.2 Geräte zur Zählung der Kolonien (KBE) 288

11.3 Nährmedien-Abfüllautomat 288

11.4 Automation des Endotoxintests 289

12 Qualitätssicherung 291

12.1 Aufbau eines SOP-Systems 291

12.2 Schulungen 293

12.3 Audits und Inspektionen 294

12.3.1 Verhalten bei Audits 295

12.3.1.1 Vor dem Audit 295

12.3.1.2 Während des Audits 295

12.3.1.3 Nach dem Audit 296

12.3.2 Selbstinspektionen 296

12.3.3 Behörden-Audits 297

12.3.4 Kunden-Audits 299

12.3.5 Lieferanten-Audits 299

12.3.6 Weitere Audits 299

12.4 Vorgehensweise bei OOS- und OOE-Ergebnissen 300

12.4.1 Prüfung auf Endotoxine 303

12.4.2 Prüfung auf TAMC und TYMC 304

12.4.3 Prüfung auf Sterilität 305

12.4.4 Prüfung auf Pyrogene 306

13 Identifizierung von Mikroorganismen 309

13.1 Wachstumskurve 309

13.2 Generationszeit 310

13.3 Herstellung von Reinkulturen 310

13.4 Sensorische und makroskopische Merkmale 310

13.5 Mikroskopische Untersuchung 311

13.5.1 Mikroskope 311

13.5.1.1 Hellfeldmikroskop 312

13.5.1.2 Phasenkontrastmikroskop 312

13.5.1.3 Dunkelfeldmikroskop 313

13.5.1.4 Fluoreszenzmikroskop 313

13.5.2 Mikroskopische Präparate 313

13.6 Färbungen 315

13.6.1 Farblösungen und Färbungen 315

13.7 Prinzip der Bunten Reihe 318

13.8 Immunologische Verfahren 319

13.9 PCR 320

13.10 Gaschromatografie (FAME) 321

13.11 FT-IR-Spektroskopie 321

13.12 MALDI-TOF 322

14 Reinigung, Sterilisation, Dekontamination und Entsorgung 325

14.1 Reinigung 325

14.2 Sterilisation 325

14.2.1 Trockene Hitze (Heißluftsterilisator) 325

14.2.2 Feuchte Hitze (Autoklav) 325

14.2.3 Strahlung 327

14.2.4 Gase 327

14.2.5 Kinetik der Keimtötung 328

14.2.6 Bowie-Dick-Test 328

14.2.7 Risikoanalyse für Autoklaven 329

14.2.7.1 Bedienung des Autoklaven 329

14.3 Laborreinigung und -desinfektion 331

14.3.1 Qualifizierung einer Laborspülmaschine 332

14.3.1.1 Desinfektionsprogramm 332

14.3.1.2 Validierung 332

14.4 Entsorgung infektiösen Abfalls 333

14.5 Desinfektionsmaßnahmen bei Havarien 333

15 Prüfungen im Lohnauftrag (outsourcing) 335

16 Mikrobiologische Netzwerke 337

16.1 CPM

16.2 VAAM-Fachgruppe Diagnostik und Qualitätssicherung

16.3 Unterausschuss Mikrobiologie im VfA

16.4 DGHM

17 Adressen 341

Glossar 349

Fachliteratur 353

Index 361

Die pharmazeutische Mikrobiologie hat sich in den letzten Jahrzehnten von einer hochspezialisierten Wissenschaft zu einer Querschnittdisziplin entwickelt, die fur Pharmazeuten, Mikrobiologen, aber auch Mediziner und Qualitatssicherungsbeauftragte von fundamentaler Bedeutung ist. Michael Rieth, promovierter Mikrobiologe mit langjahriger Erfahrung in mikrobiologischer Qualitatsprufung in der pharmazeutischen Industrie, stellt in diesem Buch umfassend alle unterschiedlichen Aktivitaten, Entwicklungen und Technologien dieses dynamischen Gebiets zusammen. Immer aus dem Blickwinkel der pharmazeutischen Praxis, liegt hier das erste deutschsprachige Buch vor, das den wachsenden Anforderungen an Arzneimittelsicherheit und -qualitat Rechnung tragt und selbstverstandlich Erfordernisse nationaler und internationaler (FDA) Kontroll- und Regulierungsbehorden berucksichtigt.

Aus dem Inhalt:

*Desinfektion, Sterilisation und aseptische Herstellung
*mikrobiologisches und physikalisches Monitoring in der Sterilproduktion
*Prozessvalidierungen
*Auswertung von Bioindikatoren
* mikrobiologische Schnellmethoden, z. B. uber Fluoreszenz und Biolumineszenz
*Identifizierung von Mikroorganismen (u. a. PCR, Gaschromatographie und MALDI-TOF Massenspektrometrie)

Michael Rieth leitet seit 1999 die Biologische Qualitätsprüfung bei Merck Serono in Darmstadt. Nach Abschluss des Studiums an der Georg-August-Universität in Göttingen mit einer Promotion in Mikrobiologie war er zunächst als wissenschaftlicher Assistent am Universitätsklinikum Göttingen und an der Universität Oldenburg tätig bevor er 1988 den Schritt in die Pharmawelt unternahm. Seine Karriere führte ihn über die biosyn Arzneimittel GmbH in Stuttgart, die Nordmark Arzneimittel GmbH in Uetersen und die Schering AG in Berlin bis zu seinem aktuellen Arbeitgeber Merck.
Dr. Rieth ist Mitglied im Ausschuss "Mikrobiologie" der Deutschen Arzneibuch-Kommission, im Unterausschuss "Mikrobiologisch-technische Qualitätssicherung" des Verbands forschender Arzneimittelhersteller (VfA) und in der VAAM-Fachgruppe "Qualitätssicherung und Diagnostik".