TITEL-THEMA
Prozessanalyse für die digitalen Transformation
Zukunftsorientierte PAT-Lösungen
Die Prozessanalyse-Technologie (Process Analytical Technology, PAT) hat seit ihren Anfängen eine rasante Entwicklung durchlaufen. Dank den entscheidenden Fortschritten der digitalen Technologien lassen sich inzwischen weitaus mehr Aspekte als nur die Qualitätskontrolle und -sicherung in (bio-)pharmazeutischen Unternehmen verbessern. Hierbei können Firmen auf die Expertise und Lösungen von spezialisierten Firmen, wie dem UK-Anbieter Optimal zurückgreifen.
Die Anfänge von PAT
Innerhalb von nur zwei Jahrzehnten hat sich die prozessanalytische Technologie erheblich weiterentwickelt. Sie wurde erstmals 2002/2003 von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) als Schlüsselinitiative für stärker qualitätsorientierte Abläufe in der biowissenschaftlichen und pharmazeutischen Fertigungsindustrie eingeführt. Die PAT-Initiative sollte durch effizientere Methoden zur Herstellung und Qualitätskontrolle/-sicherung die Produktionskosten von Medikamenten und anderen Therapeutika senken.
Um Unternehmen zur Einführung von PAT zu motivieren und letztlich Arzneimittel erschwinglicher zu machen, hat die FDA die Mechanismen für die Implementierung wichtiger PAT-fähiger Technologien rationalisiert und die Validierung qualitätsorientierter Produktionslinien vereinfacht. Die FDA und andere Aufsichtsbehörden weltweit, wie die Europäische Arzneimittelagentur (EMA) und die britische Medicines and Healthcare Products Regulatory Agency (MHRA), setzen sich für diese Lösungen ein, um höhere Maßstäbe für Datenintegrität und Transparenz setzen zu können. Sie haben höhere Ansprüche an die für die Konformität notwendigen pharmazeutischen Daten formuliert und begünstigen damit de facto PAT-gesteuerte Systeme.
Somit bestand die ursprüngliche Aufgabe von PAT darin, die Umstellung von ‚Quality by Testing‘ (QbT) – wobei die Qualitätsanalysen im Anschluss an das Design und die Herstellung von Fertig- und Zwischenprodukten stattfinden – zu ‚Quality by Design‘ (QbD) zu fördern. Hierbei wird die Qualitätsbewertung so früh wie möglich in den Produktlebenszyklus (von der Designphase bis zur Endfertigung) integriert, um Produktabweichungen auf ein absolutes Minimum zu reduzieren.
QbD erfordert einen tiefgreifenden Einblick in den pharmazeutischen Herstellungsprozess, damit die wichtigsten Produktspezifikationen erfüllt werden können. PAT gilt als unerlässlich, um diesen Einblick zu gewinnen.
Das Konzept wurde definiert als „ein System für die Planung, Analyse und Steuerung der Fertigung durch zeitnahe Messungen der kritischen Qualitäts- und Leistungsattribute von Rohstoffen und Prozessmaterialien sowie Prozessen mit dem Ziel, die Qualität des Endprodukts sicherzustellen“ Diese präzise Definition war ausschlaggebend dafür, dass PAT sich zu einem Instrument über die effiziente Qualitätskontrolle/Qualitätssicherung hinaus entwickelt hat, das die Kosten, die Sicherheit und die Wirksamkeit von Therapeutika optimieren kann.
In diesen Anwendungen erfüllen sowohl PAT als auch die PAT-Wissensmanagement-Software (PAT Knowledge Management, PAT KM) Anforderungen, die sich zum Teil erheblich von denen der regulatorisch konformen pharmazeutischen Herstellung unterscheiden. In bestimmten Anwendungen sind Funktionen des PAT-Wissensmanagements äußerst relevant, insbesondere im Zusammenspiel mit automatisierten Lösungen, während die Generierung von Prozesswissen nachrangig ist. Hier lassen sich mit einem PAT-KM-Setup automatisierte Vorgänge implementieren und orchestrieren. Wissenschaftler und andere Sachverständige können sich so den wertschöpfenden Aktivitäten widmen, ohne zeitaufwändige, repetitive Aufgaben wie Probenahmen.
Ein Paradebeispiel ist das robotergestützte Labor, in dem SCARA- und 6-Achs-Gelenkarmroboter oder autonome mobile Roboter Feststoffproben an Produktionslinien entnehmen und zu Offline-Prüfeinrichtungen befördern. Dort werden die relevanten Analysen automatisch durchgeführt und die Ergebnisse gespeichert, weitergegeben und interpretiert. Auch die Entnahme von Flüssigkeitsproben kann dank spezieller Systeme, die die Proben zum Analyselabor transportieren, vollautomatisch erfolgen.
Auch können Lösungen, die ursprünglich für PAT entwickelt wurden, Datenerfassungsanwendungen in F&E-Einrichtungen unterstützen. Hier geht es allerdings vermutlich weniger darum, die Konformität mit geltenden Normen, wie Title 21 Code of Federal Regulations (CFR) Part 11 [2] oder EU-GMP-Anhang 11 [3], durch Electronic Records / Electronic Signatures (ERES) zu gewährleisten oder Audits und andere Berichte zu erstellen.
Fazit
PAT ist eine technologieübergreifende Lösung, die den Zugang zu kostengünstigen Arzneimitteln fördert, die Arzneimittelherstellung effizienter macht und letztlich dem Sektor insgesamt zugutekommt. Angesichts dieses Potenzials ist es nicht verwunderlich, dass sich PAT in den vergangenen zwei Jahrzehnten erheblich weiterentwickelt hat.
Das wird sich auch noch weiter fortsetzen, und PAT wird die vielversprechendsten und relevantesten Elemente der neuesten digitalen Technologien aufgreifen, um sich den ständig wandelnden Bedürfnissen der Industrie anzupassen. Pharmaunternehmen, die wertschöpfende PAT-, Smart-Manufacturing- und Labor-Strategien einführen oder verfolgen möchten, sollten sich nach Lösungen führender Experten umsehen. Diese orientieren sich an den jüngsten Trends, um neue betriebliche Potenziale zu erschließen, wie beispielsweise der PAT-Wissensmanager synTQ von Optimal. Auf diese Weise können Pharmaunternehmen auch in Zukunft Patienten in aller Welt helfen und selbst wettbewerbsfähig bleiben.
