Ein Medizingerätehersteller hat die Kooperation mit einem Systemintegrator gesucht, um ein anspruchsvolles Projekt zu realisieren: eine voll automatisierte Anlage, die unter aseptischen Bedingungen eine Tauchbeschichtung auf mikronadelbasierte Applikationsgeräte aufbringt. Dabei übernimmt ein Stäubli Stericlean Roboter eine zentrale Aufgabe.
Autor: Ralf Högel
Kindeva Drug Delivery ist ein weltweit führendes Auftragsentwicklungs- und Produktionsunternehmen in der Pharmaindustrie mit Sitz in Minnesota. Zu den Innovationen des Unternehmens gehört eine proprietäre Plattform für ein festes mikrostrukturiertes transdermales System (sMTS). Das auf Mikronadeln basierende System ist äußerst patientenfreundlich und eignet sich daher ideal für die Selbstverabreichung von Abaloparatid, einem Biologikum, das die Knochenbildung bei postmenopausalen Frauen mit hohem Risiko für osteoporosebedingte Knochenbrüche stimuliert.
Da Abaloparatid ein biologischer Wirkstoff ist, kann er nicht sterilisiert werden. Daher müssen die Prozesse zur Beschichtung und Verpackung der der Applikationsgeräte vollständig in einer Reinraum-Umgebung der ISO-Klasse 5 stattfinden. Ziel war der Einsatz einer voll automatisierten Anlage, die in einem aseptischen Isolator untergebracht ist.
Mit dieser Aufgabenstellung wandte sich Kindeva an Keller Technology. Dieser Systemintegrator bringt umfassende Erfahrung bei Roboteranwendungen für kontrollierte Umgebungen in der Biotechnologie und Pharmazie mit – auch bei der Produktion von Kombinationsprodukten wie Kindevas sMTS.
Der richtige Roboter für eine sensible Umgebung
Zu den Aufgaben der Keller-Ingenieure gehörte es, den passenden Roboter auszuwählen. Auf der Herstellerseite war Stäubli Robotics die klare Wahl, um das für die sterile Beschichtungs- und Verpackungsanlage erforderliche Triumvirat an Expertise zu vervollständigen. Das Unternehmen ist Spezialist für die Automatisierung von Life-Science-Anwendungen in hygienischen und aseptischen Umgebungen und hat speziell für diese Einsatzbedingungen die Stericlean Roboter entwickelt.
Eine Vielzahl von konstruktiven Merkmalen ermöglicht es diesen Robotern, in einer Class-A-Umgebung zu arbeiten und unter strengen aseptischen Bedingungen hohe Leistungen zu erbringen. Ein vollständig geschlossenes und bestens abgedichtetes Gehäuse reduziert den Eintrag von Partikeln auf ein absolutes Minimum. Die völlig glatte Oberfläche des Roboters, die durch eine sehr widerstandsfähige Beschichtung geschützt wird, ist totraumfrei, sodass sich weder Verschmutzungen absetzen noch Antigene vermehren können. Alle Anschlüsse verlaufen durch den Sockel des Roboters, d.h. nicht innerhalb des aseptischen Isolators. Dank dieser Konstruktionsmerkmale widersteht der Roboter auch regelmäßigen Dekontaminationsprozessen z.B. mit VHP.
Gute Erfahrungen waren auch bei der Wahl des Robotik-Lieferanten entscheidend. Keller integriert bereits seit Jahren erfolgreich Stäubli-Roboter in verschiedenen Anwendungen – darunter auch einen Stericlean Sechsachser für eine nahezu identische sMTS-Anwendung bei Kindeva. Die Projektpartner wussten somit genau, was sie zu erwarten hatten: Sauberkeit, Wiederholbarkeit, Genauigkeit und lange Lebensdauer. In diesem Fall kommt ein Stericlean Sechsachser vom Typ TX2-40 zum Einsatz, der die Anforderungen von Kindeva mit einer Einstufung in ISO-Klasse 4 noch übertrifft.
Hohe Präzision bei bester Reproduzierbarkeit
Die von Keller entwickelte Roboterzelle übernimmt sowohl die Tauchbeschichtung als auch die Primärverpackung – beides innerhalb eines aseptischen Isolators. Am Beginn des Prozesses werden die sMTS-Geräte auf Trays in den Isolator transportiert. Zugleich wird das sterile, flüssige Beschichtungssubstrat in ein Applikationssystem gefördert, das ebenfalls von Keller entwickelt wurde.
Bei der anschließenden Tauchbeschichtung ist die hohe Genauigkeit des Roboters von entscheidender Bedeutung. Der Robotergreifer nimmt die einzelnen sMTS-Geräte auf, die jeweils kleiner als eine Briefmarke sind, taucht sie in das Beschichtungsbad ein und sorgt damit für eine vollständige Benetzung der Mikronadeln mit dem biologischen Wirkstoff. Der Prozess ist sorgfältig kalibriert, um eine gleichmäßige Beschichtung auf jeder Einheit zu erreichen. Die Reproduzierbarkeit ist somit ebenfalls ein zentraler Faktor.
Anschließend hebt der Roboter die beschichteten sMTS aus dem Bad, legt sie vorsichtig zurück auf das Tablett und wiederholt den Vorgang beim nächsten sMTS mit konstanter Geschwindigkeit. Sobald das Tray voll ist, wird es an eine Versiegelungsstation übergeben, die Keller ebenfalls speziell für dieses Projekt entwickelt und gefertigt hat. Die versiegelten Trays werden aus dem Isolator heraus gefördert – und der sterile Primärverpackungsvorgang ist abgeschlossen.
Der Isolator ist mit einem Überwachungssystem ausgestattet, das septische Antigene sofort detektiert und Alarm auslöst. Außerdem ist ein laminarer Luftstrom mit konstanter Geschwindigkeit und Richtung sichergestellt. Alle Systemkomponenten sind so konstruiert, dass dieser Luftstrom möglichst wenig beeinträchtigt wird – ein Beispiel dafür ist das schlanke, vollständig geschlossene Gehäuse des Stericlean Roboters. Seine Kontur verhindert Störungen wie Wirbel, Hohlräume und Windschatten, in denen sich Antigene sammeln könnten.
Tauchbeschichtung neu erfunden
Entscheidend ist bei dieser Roboterzelle, dass die Risiken, die mit der Exposition eines biologischen Wirkstoffs wie Abaloparatid während der Tauchbeschichtung verbunden sind, zuverlässig eliminiert werden. Keller entwickelte und integrierte das maßgeschneiderte Beschichtungs- und Verpackungssystem in einen aseptischen Isolator, um sterile Bedingungen aufrechtzuerhalten und das Produkt umfassend vor Kontamination zu schützen. Das Design des Stericlean Roboters – in zahlreichen sensiblen Pharma-Anwendungen bewährt – bringt zusätzliche Sicherheit. Das schützt die Bediener, das Produkt und letztendlich auch den Patienten.
Während bei jedem Schritt des Produktionsprozesses aufwändige Vorsichtsmaßnahmen gelten, bietet das robotergestützte Automationssystem auch die hohe Geschwindigkeit und Effizienz, die Kindeva benötigte, um die Zeit bis zur Markteinführung seines Abaloparatid-sMTS-Kombinationsprodukts zu verkürzen. Darüber hinaus ermöglicht die Automatisierungslösung eine sichere Rückverfolgbarkeit. Von diesen Vorteilen wird Kindeva während der gesamten Laufzeit der Anlage profitieren.
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