Die Auswirkung von PAT

In der Fer­ti­gung ist die prozes­s­an­a­lytis­che Tech­nolo­gie (PAT) seit langem als effek­tives, automa­tisiertes Qual­itätssicherungswerkzeug anerkan­nt. Bei der Her­stel­lung nie­der­moleku­lar­er Medika­mente und in Biotechan­wen­dun­gen steigert PAT die Wirk­samkeit und Pro­duk­tiv­ität der Prozesse. Gle­ichzeit­ig kön­nen die Anzahl notwendi­ger Char­gen­prü­fun­gen und das Abfal­laufkom­men reduziert wer­den. Neue PAT-Prozesse führen zu ein­er stärk­eren Inte­gra­tion von Entwick­lung, Mate­ri­alver­sorgung und Pro­duk­tion, die nicht nur der Pro­duk­tqual­ität und Prozess­ef­fizienz zugutekommt, son­dern auch die Mark­te­in­führungszeit­en neuer Medika­mente und Gener­i­ka verkürzt.

Mar­tin Gads­by, Direc­tor von Opti­mal Indus­tri­al Tech­nolo­gies, erk­lärt wie PAT die glob­ale Gesund­heit fördern kann, indem sie die Entwick­lung und Pro­duk­tion neuer Medika­mente beschle­u­nigt und die dabei ver­langten hohen Qual­itäts­stan­dards sog­ar übertr­e­f­fen kann.

Ein wesentlich­es Merk­mal von PAT-Prozessen im Ver­gle­ich zur herkömm­lichen Qual­itätssicherung (QS) ist die Zeit­erspar­nis durch Eli­m­inierung der zahlre­ichen Unter­brechun­gen im Pro­duk­tion­szyk­lus. Die herkömm­liche Qual­ität­skon­trolle erfordert nach den meis­ten Arbeits­gän­gen einen QS-Hal­tepunkt, an dem Proben genom­men und zur Prü­fung ins Labor gebracht wer­den. Nach Auswer­tung der Ergeb­nisse ist das Pro­dukt dann entwed­er bere­it für die Abnahme, erfordert Nachar­beit oder wird ver­wor­fen. Aus Sicht der Her­stel­lungsabläufe erfol­gt diese als „Test­ing Qual­i­ty into the Prod­uct“ beze­ich­nete QS-Maß­nahme ein­deutig zu spät im Prozess.

PAT-Ver­fahren und ‑Werkzeuge wie die mark­t­führende syn­TQ-Soft­ware-Suite von Opti­mal arbeit­en mit in die Pro­duk­tion­san­lage inte­gri­erten Sen­so­ra­nord­nun­gen, um im Live­be­trieb gewonnene Testergeb­nisse mit mul­ti­vari­at­en Mod­ellen zu ver­gle­ichen und Echtzeit-Qual­ität­sprog­nosen zu liefern. Diese ermöglichen ihrer­seits umge­hende Prozes­san­pas­sun­gen, um die Pro­duk­tqual­ität in einem geschlosse­nen Regelkreis sicherzustellen.

Die tra­di­tionelle Qual­ität­skon­trolle erken­nt Fehler im Her­stel­lung­sprozess in der Regel erst nach Abschluss des Arbeits­gangs bzw. Fer­tig­stel­lung der Charge, d. h. Zeit und Ressourcen sind zu diesem Zeit­punkt bere­its ver­braucht. Die PAT-gelenk­te Pro­duk­tion kommt hinge­gen vielfach ohne nachträgliche Qual­ität­skon­trolle aus, weil die Pro­duk­tqual­ität nicht „ertestet“, son­dern unmit­tel­bar im Pro­dukt erzeugt wird. Hier­durch kann eine Ver­schwen­dung von Ressourcen ver­mieden werden.

Kontinuierliche Qualitätsüberwachung

PAT bietet einen ganzheitlichen Rah­men, um die Entwick­lung des Pro­duk­ts und der Her­stel­lung­sprozesse in jed­er Phase beobacht­en und überwachen zu kön­nen. Dabei opti­miert die Reak­tions­fähigkeit des Sys­tems die Nutzung der Zeitres­sourcen. Während die Nachkon­trolle den Fehler in der Pro­duk­tion nicht immer ein­deutig iden­ti­fizieren kann, überwacht PAT die Qual­ität kon­tinuier­lich, um den Prozess zu bew­erten und zu steuern. Zudem wer­den Abwe­ichun­gen und Fehler sofort angezeigt, sodass der Bedi­ener umge­hend ein­greifen kann, sofern dies nicht schon automa­tisch geschieht.

Da PAT den gesamten Pro­duk­tion­szyk­lus von der Entwick­lung bis zur Massen­pro­duk­tion beschle­u­nigt, verge­ht auch wesentlich weniger Zeit bis zur Pro­duk­tab­nahme und ‑freiga­be. Je schneller die Entwick­lung, Erprobung, Her­stel­lung und Zulas­sung von Medika­menten von­stat­tenge­hen, desto größer ist das nutzbare Zeit­fen­ster im Rah­men des Patentschutzes und desto schneller ist das Pro­dukt bei Patien­ten, die drin­gend Hil­fe benötigen.

Mehr als 700.000 Men­schen ster­ben beispiel­sweise jedes Jahr an Infek­tio­nen mit resisten­ten Bak­te­rien¹. Es würde bere­its einen großen Unter­schied machen, wenn die Freiga­be eines neuen Medika­ments zur Bekämp­fung antibi­otikare­sisten­ter Bak­te­rien und Viren um nur einen Monat früher erfol­gen kön­nte. Unter diesem Gesicht­spunkt kann die PAT-gelenk­te Pro­duk­tion für Phar­maun­ternehmen und Patien­ten in aller Welt ein alles entschei­den­der Fak­tor sein.

Eine Steigerung der Pro­duk­tqual­ität ist ein weit­er­er wichtiger Aspekt in der Pharma­her­stel­lung. Obwohl Fehler natür­lich nie ganz auszuschließen sind, kann die Umstel­lung von herkömm­lich­er Qual­ität­skon­trolle auf PAT-gelenk­te Pro­duk­tion die Fehlerquote und den Anteil min­der­w­er­tiger Medika­mente auf dem Markt reduzieren, indem sie die generelle Qual­ität der End­pro­duk­te sys­tem­a­tisch erhöht.

Weitestgehende Reduzierung von Ausschuss und Kosten

In der tra­di­tionellen Pro­duk­tion wer­den nach der Her­stel­lung Qual­ität­skon­troll­proben analysiert, um daraus auf die Qual­ität der gesamten Charge zu schließen. Diese Proben sind jedoch unter Umstän­den nicht repräsen­ta­tiv für die Gesamt­masse, sodass trotz­dem min­der­w­er­tige Arzneimit­tel auf den Markt gelan­gen und Patien­ten zum Nachteil gere­ichen kön­nen. PAT ermöglicht eine ganzheitliche Strate­gie, bei der die Pro­duk­tqual­ität prozess­be­glei­t­end gesichert wird und nicht nur durch einige wenige Proben nach der Produktion.

Da PAT die Menge an nicht kon­formem Mate­r­i­al im Sys­tem reduziert, wer­den Ressourcen opti­mal aus­genutzt und es fällt weniger Abfall an. Pro­duk­tiv­ität und Abfal­laufkom­men kön­nen mith­il­fe ein­er durchgängi­gen Anwen­dung des PAT-Mod­ells weit­er opti­miert wer­den. Durch die Verknüp­fung PAT-ges­teuert­er Qual­itätssicherung­sprozesse vom Rohstof­fliefer­an­ten bis zum Her­steller ist max­i­male Zeit­erspar­nis möglich. Außer­dem reduziert sich das Risiko unwirk­same Arzneimit­tel zu pro­duzieren auf ein Minimum.

PAT ermöglicht die Etablierung von Tech­nolo­gien der kon­tinuier­lichen Her­stel­lung in allen Bere­ichen der phar­mazeutis­chen Pro­duk­tion, wodurch die Einsparun­gen an Kosten- und Zeitaufwand sowie Qual­itätssteigerun­gen und ‑kon­stanz gegebe­nen­falls zu max­imieren sind. In Bere­ichen wie Flow Chem­istry eröffnet PAT Möglichkeit­en, das Syn­the­sev­er­fahren zu ändern, eventuell gün­stigere Aus­gangsrohstoffe einzuset­zen und Medika­mente all­ge­mein ver­füg­bar zu machen, die bei herkömm­lich­er Her­stel­lung für große Bevölkerungs­grup­pen uner­schwinglich wären.

Außer­dem trägt PAT mit eini­gen wichti­gen Fak­toren zur Kostensenkung bei der Entwick­lung und Her­stel­lung neuer Medika­mente bei. Dies geschieht beispiel­sweise durch weniger unfer­tige Erzeug­nisse, Just-in-Time-Fer­ti­gung, schnellere Pro­duk­t­freiga­be, gerin­geren Rohstof­fver­brauch in der Entwick­lung, kürzere Zyk­luszeit­en, gerin­geren Energie­ver­brauch, weniger nicht kon­formes Mate­r­i­al und niedrigere Kosten für die Qual­ität­sprü­fung. Im Jahr 2018 lagen die Arzneimit­te­laus­gaben der geset­zlichen Krankenkassen inklu­sive der Zuzahlung der Ver­sicherten bei 41,2 Mil­liar­den Euro, was ein Plus von 1,2 Mil­liar­den Euro (3,2%) darstellt. Seit dem Jahr 2000 beste­ht dabei ein Gesamtzuwachs von 93%, also beina­he eine Ver­dopplung der Kosten². Durch gün­stigere Her­stel­lung von Medika­menten kön­nte beispiel­sweise das Gesund­heitssys­tem ent­lastet wer­den, wodurch Krankenkassen ihre Leis­tungskat­a­loge erweit­ern oder Beitragspreise reduzieren könnten.

Phar­mazie und Biowis­senschaften sind ein glob­ales Geschäft. Die aufge­führten Beispiele zeigen das Poten­zial prozes­s­an­a­lytis­ch­er Tech­nolo­gien, die Welt­ge­sund­heit zu verbessern, indem sie die Ver­füg­barkeit von Medika­menten erhöhen und unter Umstän­den sog­ar Leben ret­ten, weil sie den Pro­duk­tion­saufwand reduzieren und die Arzneimit­telqual­ität verbessern. Damit diese Ziele erre­icht wer­den kön­nen, gilt es, ein geeignetes PAT-Sys­tem einzuführen.

Kontinuierliche Weiterentwicklung der Technologie

Ein Konzept, das seinen konkreten Nutzen weltweit bere­its in der Prax­is nachgewiesen hat, ist syn­TQ von Opti­mal. Die Soft­ware wird inzwis­chen von mehr als der Hälfte der größten inter­na­tionalen Pharma­her­steller einge­set­zt und es liegen Berichte vor, wonach die Pro­duk­tion­szyklen bere­its zuge­lassen­er Medika­mente von Wochen auf Stun­den reduziert und die Pro­duk­tiv­ität um ein Vielfach­es gesteigert wer­den konnten.

PAT ist die wichtig­ste neue Prozesstech­nolo­gie, auf deren Grund­lage die Phar­main­dus­trie voll­ständig inte­gri­erte und kon­forme kon­tinuier­liche Pro­duk­tion­sweisen entwick­eln kann. Dabei gle­icht kein Imple­men­tierungsp­fad dem anderen, weil jedes Pro­dukt eigene Anforderun­gen an die Her­stel­lung (und an PAT) stellt. Mith­il­fe von Plat­tfor­men wie syn­TQ kön­nen jedoch alle notwendi­gen Dat­en und Infor­ma­tio­nen zusam­menge­führt wer­den, um Prozesse wie nie zuvor möglich zu steuern. Die ständi­ge Weit­er­en­twick­lung dieser Plat­tfor­men ermöglicht es der Phar­main­dus­trie, weit­ere Effizien­zsteigerun­gen zu erre­ichen und inno­v­a­tive, kostengün­stige Pro­duk­te noch schneller auf den Markt zu bringen.