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Als die pharmazeutische Industrie ab dem Frühjahr 2020 die Forschung nach einem Impfstoff gegen Covid-19 aufnahm, stand nahezu zeitgleich die Frage nach den Herstell- und Verpackungskapazitäten im Raum. Die Produktionsvorbereitungen liefen bei Catalent Pharma Solutions, einem führenden Entwicklungs- und Herstellpartner für pharmazeutische Unternehmen, bald schon unter Hochdruck. Teil dieser Vorbereitungen waren neue Optima Füll- und Verschließmaschinen mit Isolatoren, die zum Zeitpunkt erteilter Arzneimittel-Notfallzulassungen quasi auf Knopfdruck starten sollten.
Catalent arbeitet eng mit seinen Kunden zusammen, für die das Unternehmen lebensverlängernde und lebensrettende Arzneimittel herstellt, darunter Covid -19 Medikamente und Impfstoffe. Noch vor Ausbruch der Pandemie hatte Catalent eine Erweiterung des Standorts Bloomington im Bundesstaat Indiana (USA) angekündigt, um der Kundennachfrage und dem erwarteten Wachstum im Bereich des Fill and Finish entsprechen zu können.
Dann wurde bald deutlich, dass eine noch nie dagewesene Menge an Medikamenten und Impfstoffen benötigt würde, um Covid-19 effektiv bekämpfen zu können. Von diesem Moment an setzte Catalent alle Hebel in Bewegung, um die Expansion mit zusätzlichen Kapazitäten so früh wie möglich zur Verfügung stellen zu können.
Bei Catalent kommt die OPTIMA VFVM 18000 zum Einsatz. Die gesamte Fülllinie beherrscht das Waschen, Sterilisieren, Befüllen und Verschließen der Vials unter Isolator.
Catalent beauftragte bei Optima zwei Vial-Anlagen, die zu den neuen, global erforderlichen Kapazitäten beitragen sollten. Typischerweise erfordern Projekte dieser Größenordnung Jahre, bis die Produktion starten kann. Hier wurde indessen die Projektierung und Realisierung beider Vial-Linien massiv beschleunigt, um die Nachfrage der Catalent-Kunden nach den Biologika, einschließlich der Covid-19 Impfstoffe, so schnell wie möglich befriedigen zu können.
Im Rahmen der noch vor Ausbruch der Pandemie angekündigten Erweiterungen am Standort Bloomington hatte Catalent eine erste Vialllinie bei Optima in Auftrag gegeben. Diese bis dato sich in Planung befindende Viallinie sollte sich als sehr gute Basis für das Verarbeiten von Vakzinen erweisen. Dennoch musste das technische Konzept in Rekordzeit und kompromisslos auf die neuen Anforderungen des Covid-19-Impfstoffs des Catalent-Kunden umgestellt werden. Für die zweite neue Vial-Linie konnte man eine andere bei Optima sich in Planung befindende Linie transferieren – auch hier unter den gleichen zeitlichen Restriktionen sowie mit neuem, spezifischem Anlagendesign.
Ab diesem Zeitpunkt waren Optima und Catalent – die eine jahrelange, gewachsene Partnerschaft verbindet – gefordert, das Unmögliche möglich zu machen. Ein neues Gebäude war erste Voraussetzung für die Anlagen. Hier hatte Catalent die Planungen selbst in der Hand und den Bau um zehn Monate vorgezogen. Bei Optima wurden beide Linien priorisiert.
Da Anlagenplanung und Impfstoffentwicklung parallel abliefen, war zunächst eine gewisse Flexibilität in der technischen Konzeption gefordert. Rebecca Mullis, Lead Process Engineer bei Catalent Biologics, zu den Zielen: „Die Ausbringung der Linien ist sehr wichtig. Catalent wollte eine Highspeed-Linie, um mehr lebensrettende Arzneimittel so schnell und sicher wie möglich auf den Markt zu bringen.“
Die Ausbringung wurde mit bis zu 24.000 Vials/h konzipiert, die mit 2R-Vials und zehnstelliger Verarbeitung erreicht wird. Die Linie für das zweite Vakzin dosiert mit einer Leistung von bis zu 16.200 Vials/h in 10R-Vials. Gleichzeitig sollte eine hohe Füllgenauigkeit erzielt werden. Beide Linien arbeiten mit einer 100 %-In-Prozesskontrolle und sollten mit Optima Isolatortechnik ausgerüstet werden.
Hochgeschwindigkeit und Präzision beim Abfüllen: Bis zu 24.000 Impfstoff-Vials verlassen die Anlage pro Stunde. Eine In-Prozess-Kontrolle prüft 100 Prozent der Behältnisse.
Mit Impfstoffen befüllte und geprüfte Vials werden mit einem Trayloader aufgereiht und kompakt gruppiert.
Eines der weltgrößten Frachtflugzeuge, eine Antonov An-124, wird beladen.
Aufgrund des von Optima Pharma praktizierten Turnkey-Anlagenbaus konnte
sich Catalent auf einen zentralen Ansprechpartner für die Gesamtlösung konzentrieren. Sowohl Linie Eins als auch Zwei profitierten in der Folge davon, dass Isolator und Füll- und Verschließmaschinen grundlegend aufeinander abgestimmt sind, von den mechanischen Passungen über das EMS-System bis hin zur Elektrik und den Steuerungen. Äußerlich wird dies am besten in der Softwareintegration des Isolators in die Maschinensteuerung sichtbar – alle Anlagenteile werden über ein zentrales HMI bedient. Potenzielle Fehlerquellen sind damit stark reduziert, was neben der vereinfachten Projektorganisation erhebliche Zeitvorteile ergibt.
Ein weiterer Ansatz, der bei Optima Pharma praktiziert wird, ist das CSPE-Verfahren (Comprehensive Scientific Process Engineering). CSPE ermöglichte es, die Schnittstellen zwischen Isolator und Füll- und Verschließmaschine vorab virtuell über Standorte hinweg zu prüfen. Beide Linien wurden im CSPE-Center komplett mit Isolator aufgebaut. Denn aufgrund der hohen Komplexität der beteiligten Systeme ist es auch in einem Turnkey-Projekt sinnvoll, für den FAT die gesamte Einheit so umfassend wie möglich zu testen, um damit vor Ort beim Kunden massive Zeitvorteile zu erzielen.
Zudem besteht bei Optima Pharma eine Bibliothek mit Software-Modulen, die zugleich als Standard in der Programmierung dienen. Die erprobten Bausteine konnten für viele Funktionen beider Linien verwendet werden und sparten ebenfalls Zeit. Zudem verlief die Softwareentwicklung und -konfiguration parallel zum Design der Anlage.
Nicht zuletzt waren es auch ganz praktische Dinge, die eine schnelle Umsetzung ermöglichten. „Optima hat Catalent extrem engagiert geholfen. Wir wurden dabei unterstützt, die Projekte zu beschleunigen, und die dafür notwendigen Ressourcen wurden von Optima zur Verfügung gestellt, sodass wir den äußerst engen Zeitplan einhalten konnten. Oft wurden über Nacht Telefonkonferenzen anberaumt, um gleich am nächsten Tag den Dialog mit den Experten zu eröffnen“, beschreibt Rebecca Mullis die Zusammenarbeit unter Hochdruck.
Zeitgleich zum Anlagenbau wurde bei Optima bereits die Logistik ausgeklügelt. Ein Teil von Linie Eins wurde Anfang August per Seefracht in die USA verschifft. Ende August hob dann eines der weltweit größten Frachtflugzeuge, eine Antonov An-124, in Richtung Chicago ab. An Bord: 38 Tonnen Hightech-Anlagenmodule, die zuvor mit mehreren Schwerlast-LKW von den Standorten Schwäbisch Hall und Radolfzell (Isolatortechnik) an einen europäischen Flughafen transportiert wurden. In der mittels Luftweg-Logistik gewonnenen Zeit wurden die Füllmaschine und der Isolator vollends fertig gestellt.
Bei Catalent trafen alle Komponenten gemeinsam und auf den Tag genau pünktlich ein. Mit diesen speziellen Transportwegen konnte zudem die Re-Kommissionierung, also der erneute Zusammenbau der Anlage beim Kunden, aus möglichst wenigen Komponenten beschleunigt stattfinden.
EMS steht für Environmental Monitoring Systems. In der Isolator-geschützten Maschine werden zahlreiche Parameter gemessen und ausgewertet. Dazu zählen insbesondere Partikelzähler für die Luftqualität, Keimsammler sowie Sensoren für die Lufttemperatur und -feuchtigkeit.
Catalent wollte eine Highspeed Linie, um mehr lebensrettende Arzneimittel so schnell und sicher wie möglich auf den Markt zu bringen.
„Optima stellt Qualitätsausrüstung her, die Präzision in all ihren Teilen und Systemen aufweist und exakt gearbeitet ist. Bereits die 3D-Modelle weisen eine Detailtreue auf, mit denen Optima hohe Genauigkeiten sowie eine hohe Reproduzierbarkeit erzielt. Dies ermöglicht es, von Anfang an qualitativ hochwertige Linien aufzubauen“, sagt Rebecca Mullis. Während der Inbetriebnahme von Linie Eins halfen zudem Softwareparameter aus bereits realisierten, ähnlichen Projekten, die Anlagenfunktionen schnell zum Leben zu erwecken.
Im Herbst 2020 fand der erste SAT bei Catalent in Bloomington statt. Seit Beginn der Anlagenmontage unterstützten dabei auch Optima Experten des Optima Standorts Green Bay in den USA. Gearbeitet wurde mit Hygienekonzept in zwei Schichten sowie am Wochenende, um hier, im erlaubten Rahmen, das Maximale an (Arbeits-)Zeit zu gewinnen.
Erste Engineering-Runs, mit denen die Anlage ihren „Feinschliff“ erhielt, folgten gegen Ende 2020. Selbst bei der Zyklusentwicklung für den Isolator profitiert man von der Turnkey-Systemintegration und den vorhandenen Erfahrungswerten. Das DECOpulse® Dekontaminationssystem konnte eingerichtet und die Zyklusentwicklung innerhalb weniger Wochen abgeschlossen werden.
Im Anschluss führte Catalent die Prozessqualifizierung durch. Dabei referenzierte das Unternehmen – in enger Abstimmung mit den Behörden und unter Einhaltung sämtlicher Regularien – teilweise auf Werte, die von Optima im Projektverlauf gewonnen wurden und nicht wiederholt werden mussten. Mit diesem Ansatz konnte die Prozessqualifzierung schneller vorangetrieben werden.
Auf diese Weise ist es Optima gelungen, beide Projekte massiv zu beschleunigen. Nicht nur die zeitlich gesteckten Ziele konnten bei beiden Anlagen erreicht werden. Viel wichtiger noch ist, dass dabei Anlagen und Verarbeitungsprozesse entstanden, die den extrem hohen qualitativen Anforderungen der pharmazeutischen Branche und Catalents entsprechen. Voraussetzung dafür war eine äußerst enge und vertrauensvolle Zusammenarbeit beider Seiten.
Die zweite Anlage für Catalent im CSPE-Center von Optima Pharma: Genügend Platz ist für die Air Handling Units vorhanden, die bei Catalent im Technikgeschoss untergebracht sein werden.
Montage der CG-Membran. Die Füllmaschine und der Isolator werden beim anschließenden integrierten Factory Acceptance Test (iFAT) gemeinsam getestet.
Als Catalent die ersten kommerziellen Vakzine-Batches auf der neuen Linie abfüllte, ging das Rennen gegen Covid-19 unverändert weiter. Unter anderem mit Linie Zwei: Bei dieser wurde ein integrierter FAT der Füllmaschine mit Isolator im Herbst 2020 durchgeführt, gefolgt von einem SAT Anfang des Jahres 2021 und dem sich bald darauf anschließenden Produktionsbeginn. Auch mit bereits zuvor vorhandenen Optima Anlagen hat Catalent Impfstoffe und Arzneimittel gegen Covid-19 verarbeitet. Format- und Füllsystemflexibilität sind Bestandteile des Konzepts.
Optima Projektleiter David Di Palo, der, wie alle Beteiligten bei Optima und Catalent, über Monate eine sehr hohe Arbeitsleistung absolvierte, zieht ein bemerkenswertes Fazit: „Das Thema Covid-19 betrifft uns alle und es macht mich durchaus stolz, Teil eines Projektes zu sein, das dazu beiträgt, einen Impfstoff auf den Markt zu bringen, der Menschen auf der ganzen Welt hilft.“ Die Bedeutung dieser Anstrengungen seitens Catalent und aller Industriepartner wurde nicht zuletzt durch einen Besuch des damaligen US-Vizepräsidenten Mike Pence deutlich, der den Standort Bloomington am 15. Dezember 2020 besuchte und sich vor Ort ein Bild auch von den Füll-und Verschließkapazitäten machte.
