So funktioniert die Sterilitätsprüfung gemäß USP Kapitel 71
Analytische Prüfungen
So funktioniert die Sterilitätsprüfung gemäß USP Kapitel 71
Verfolgen Sie den Ablauf einer Sterilitätsprüfung von der Probenauswahl bis zur Auswertung des „kein Wachstum“-Befunds, einschließlich einer ausführlichen Erläuterung der Grenzwerte für die Stichprobenentnahme.
Eine Laborreferenz. Keine Angaben zur Dosierung oder Verabreichung.
„Kein Wachstum“ ist ein prägnantes Ergebnis, aber was steckt dahinter? Die Sterilitätsprüfung gemäß USP Kapitel 71 untersucht ausgewählte Proben auf Mikroorganismen, die unter Kulturbedingungen nachweisbar sind. Die Beobachtung gewinnt erst dann an Aussagekraft, wenn die Chargen-, Probenahme- und Nachweis-Kontrollen im Zusammenhang betrachtet werden. Ein positives Ergebnis liefert einen Nachweis über die Untersuchung; es beweist jedoch nicht, dass jede Einheit der Charge steril ist.
Die wissenschaftlichen Zusammenhänge lassen sich leichter nachvollziehen, wenn man den Bericht als Abschluss einer Kette von Entscheidungen betrachtet: Welche Einheiten sollen untersucht werden, wie werden Mikroorganismen isoliert, wie wird der Test kontrolliert und wie sind die Ergebnisse zu interpretieren?

Mikroorganismen die Möglichkeit geben, nachgewiesen zu werden
Die United States Pharmacopeia veröffentlicht das Allgemeine Kapitel 71, „Sterilitätsprüfungen“. Darin wird eine in der Pharmakopöe festgelegte Prüfung beschrieben, wobei das jeweils geltende Kapitel und das Laborverfahren die eigentliche Durchführung regeln. Ein Verweis auf eine Methode stellt keine Zulassung für einen Lieferanten dar.
Bei herkömmlichen Kulturuntersuchungen erhalten lebensfähige Mikroorganismen die Möglichkeit, in bestimmten Nährmedien zu wachsen. Es gibt zwei Hauptansätze, um die Probe in diese Untersuchung einzubringen. Bei der Membranfiltration werden potenzielle Mikroorganismen auf einer Membran zurückgehalten und mittels Kultur untersucht. Bei der direkten Inokulation wird das Material in das Nährmedium eingebracht. Das Material und das validierte Verfahren bestimmen den geeigneten Ansatz.
Bugno und Kollegen verwendeten in einer Studie zu einem automatisierten Nachweissystem herkömmliche Membranfiltrationstests als Vergleichsgrundlage. Ihre herkömmliche Methode umfasste zwei Nährmedien und einen Beobachtungszeitraum von 14 Tagen. Dies beschreibt die bewertete Untersuchung und stellt keine Anleitung zur Durchführung aus einem Webartikel dar. Der Leistungsvergleich bei Sterilitätstests.
Warum das Material zu einem negativen Ergebnis führen kann
Selbst ein bewährtes Verfahren muss dennoch mit der tatsächlichen Probe durchgeführt werden. Wenn eine Formulierung das mikrobielle Wachstum hemmt, kann ein negatives Ergebnis eher auf diese Hemmung als auf das Fehlen einer Kontamination hindeuten. In Kapitel 1227 der USP wird erläutert, warum in den Methoden des Arzneibuchs der Nachweis der Isolierung von Testorganismen in Gegenwart des Produkts erforderlich ist. USP zur Validierung der mikrobiellen Isolierung.
Das ist die Methodeneignung: der Zusammenhang zwischen einer Prüfmethode und dem zu untersuchenden Material. Ein positives Ergebnis bei einer anderen Zusammensetzung belegt diesen Zusammenhang für diese Probe nicht. Zusammensetzung, Konservierungsmittel und Konzentration müssen in die Betrachtung einbezogen werden, da sie dazu beitragen, zu definieren, womit die Methode konfrontiert ist.
Die Testumgebung spielt auch aus der umgekehrten Perspektive eine Rolle. Durch Kontaminationen während der Untersuchung kann es zu einem Wachstum kommen, das nicht aus der eingereichten Probe stammt. In den Leitlinien der FDA werden die Leistungsfähigkeit der Nährmedien und Laborkontrollen zur Gewährleistung einer zuverlässigen Auswertung behandelt. Rückgewinnungskontrollen, wachstumsfördernde Nährmedien und eine kontrollierte Umgebung dienen jeweils der Vermeidung unterschiedlicher möglicher Fehlerquellen. Die FDA zu Laborkontrollen.
Bei einem Test werden festgelegte Proben untersucht
Proben, die nach einer angegebenen Methode untersucht wurden.
Wachstum oder kein Wachstum unter den Testbedingungen.
Ein Stichprobenergebnis gilt nicht für alle Einheiten einer Charge.
Veranschaulichende Grafik zur Probenahme; die vier hervorgehobenen Einheiten stellen keine Anweisung zur Probenahme gemäß USP dar.
Die Stichprobe kann nicht für jede Einheit stehen
Bei einer Chargenprüfung wird in der Regel eine Auswahl von Einheiten untersucht. Diese Auswahl muss den Prozess und dessen Risiken widerspiegeln. In Anhang 1 der Europäischen Kommission wird die Sterilitätsprüfung von Fertigprodukten als Teil eines umfassenderen Kontrollsystems behandelt, wobei repräsentative Proben Teile der Charge mit erhöhtem Risiko umfassen. Anhang 1, Abschnitte 10.5–10.6.
Der Grund dafür ist sowohl statistischer als auch mikrobiologischer Natur. Bei einer kleinen Stichprobe kann eine Kontamination übersehen werden, selbst wenn ein Verfahren jede kontaminierte Einheit erkennt, auf die es stößt. Die folgende Berechnung verdeutlicht diese Einschränkung, ohne einen Probenahmeplan vorzuschreiben.
Wie eine Probe eine Verunreinigung übersehen kann
Stellen Sie sich eine sehr große hypothetische Charge vor, in der 1 % der Einheiten kontaminiert sind. Werden 20 Einheiten unabhängig voneinander und gleichmäßig zufällig ausgewählt, beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass keine kontaminierte Einheit ausgewählt wird, ungefähr (0,99)²⁰, also 81,8 %.
Das Beispiel geht von einer lückenlosen Erkennung nach der Auswahl aus. Tatsächliche Kontaminationen können gehäuft auftreten, und die Rückgewinnung unterliegt eigenen Einschränkungen. Die Berechnung dient lediglich der Veranschaulichung und stellt keinen validierten Probenahmeplan dar. Sie soll verdeutlichen, warum eine Beobachtung von „keinem Wachstum“ bei den beprobten Einheiten nicht als Nachweis für den Zustand jeder einzelnen, nicht getesteten Einheit herangezogen werden kann.
„Nullwachstum“ als analytisches Ergebnis interpretieren
Das Ergebnis bedeutet, dass unter den angegebenen Bedingungen in den untersuchten Proben kein Wachstum festgestellt wurde, wobei gültige Probenahmen und Kontrollen diese Interpretation stützen. In den Leitlinien der FDA zu Behältern und Verschlüssen wird darauf hingewiesen, dass bei Kulturuntersuchungen nur Mikroorganismen nachgewiesen werden, die unter den Testbedingungen wachsen können. Da es sich um zerstörende Tests handelt, kann dieselbe untersuchte Einheit nicht in ihrem ursprünglichen Zustand erneut getestet werden. Die FDA zu den Einschränkungen bei Sterilitätsprüfungen.
Dieses Ergebnis bezieht sich auf nachweisbare Mikroorganismen. Andere analytische Fragen werden den jeweiligen Methoden überlassen: Endotoxinaktivität, chemische Verunreinigungen und die Integrität der Verpackung im Laufe der Zeit. Die gemeinsame Betrachtung ergänzender Ergebnisse liefert ein umfassenderes Bild, ohne dass ein einzelner Test zu einer allgemeinen Qualitätsgarantie wird.
Was passiert, wenn Wachstum festgestellt wird?
Ein positiver Kulturbefund erfordert eine Untersuchung. Die FDA warnt davor, diesen ohne schlüssige, dokumentierte Beweise als Laborverunreinigung abzutun. Die Wiederholung einer Untersuchung, bis ein zufriedenstellendes Ergebnis vorliegt, erklärt nicht den ursprünglichen Befund. Der Befund, etwaige Abweichungen und die Untersuchung müssen in die Dokumentation aufgenommen werden. Die FDA zur Untersuchung positiver Sterilitätsbefunde.
Schnelltests werfen eine damit zusammenhängende Frage hinsichtlich der Interpretation auf. In der Bugno-Studie erkannte das automatisierte System die untersuchten Organismen früher. Dieser Vergleich stützt die untersuchten Bedingungen; ein Bericht, der eine andere Methode verwendet, benötigt ein eigenes, genau definiertes Verfahren und entsprechende Nachweise für die Eignung.
Die Details, die einen Bericht lesbar machen
Die Ergebniszeile ist leichter zu verstehen, wenn in der umgebenden Datensatzzeile der Name des eingereichten Chargenlots, die Probenbeschreibung, die Anzahl der untersuchten Einheiten, die Methode und die Untersuchungsdaten angegeben sind. Kontrollen und Abweichungen verdeutlichen, ob die Beobachtung die angegebene Schlussfolgerung stützt. Diese Details ermöglichen es dem Leser, der Argumentationskette zu folgen, anstatt sich lediglich auf eine beiläufige Bemerkung zu verlassen.
Kapitel 71 der USP ist daher vor allem als Teil einer dokumentierten analytischen Darstellung von großem Nutzen. Der Test liefert eine Antwort auf eine bestimmte mikrobiologische Fragestellung, während der Kontext der Probenahme und der Isolierung die Aussagekraft und die Grenzen dieser Antwort verdeutlicht.
Quellen und weiterführende Literatur
- USP: General Chapter <71>, Sterility Tests, official preview
- Bugno et al. Leistungsüberblick und Vergleich zwischen einem Schnellverfahren zur Sterilitätsprüfung und dem Sterilitätstest gemäß dem Arzneibuch (2018)
- USP: General Chapter <1227>, Validation of Microbial Recovery, official introduction preview (2019)
- FDA: Sterile Arzneimittel, die im aseptischen Verfahren hergestellt werden – Aktuelle gute Herstellungspraxis (2004)
- Europäische Kommission: EU-GMP-Anhang 1, Herstellung steriler Arzneimittel (2022)
- FDA: Integrität und Sterilität von Behälter-Verschluss-Systemen (2008)