Warum wird in pharmazeutischen Reinraumkorridoren eine Durchreiche verwendet, um das Öffnen zu minimieren?

Die Tür, die eigentlich keine Tür sein sollte

In einem pharmazeutischen Reinraum stellt jede Türöffnung ein potenzielles Kontaminationsereignis dar. Öffnet man eine Tür, bricht der Druckunterschied zwischen zwei klassifizierten Räumen zusammen. Luft strömt vom Bereich mit höherem Druck zum Bereich mit niedrigerem Druck und transportiert dabei Partikel mit sich. Der Raum benötigt Zeit, um sich wieder zu stabilisieren – manchmal mehrere Minuten, abhängig von der Klimaanlagenauslegung und der betreffenden Reinheitsklasse. Multiplizieren Sie dies nun mit jeder Materialübergabe, jeder Gerätebewegung und jeder Probenübergabe, die an einem typischen Produktionstag stattfindet. Die kumulative Exposition summiert sich rasch.

Genau hier kommt die Durchreiche – oder genauer gesagt die Durchreichekammer – ins Spiel. Sie ist keine Tür im herkömmlichen Sinne. Vielmehr handelt es sich um eine dicht abschließbare Kammer, die in die Wand zwischen zwei Bereichen eingebaut ist und auf jeder Seite eine verriegelte Tür besitzt. Die Grundregel ist einfach: Beide Türen können niemals gleichzeitig geöffnet sein. Material wird von der „schmutzigen“ Seite eingeführt, die Tür schließt sich, die Kammer gleicht den Druck aus oder wird entlüftet, und anschließend öffnet sich die Tür zur „sauberen“ Seite, um das Material zu entnehmen. Es findet kein direkter Luftaustausch zwischen den beiden Bereichen statt. Es tritt kein Druckabfall auf. Es gibt keinen Kontaminationspfad.

Was die Vorschriften tatsächlich zur Gestaltung von Durchreichen vorschreiben

Die regulatorische Landschaft für pharmazeutische Reinräume ist im letzten Jahrzehnt strenger geworden, und die Anforderungen an Durchreichen spiegeln diesen Trend wider. Kapitel <797> des USP, das die sterile Herstellung von Arzneimitteln in Apotheken regelt, legt ausdrücklich fest, dass bei Verwendung einer Durchreiche beide Türen niemals gleichzeitig geöffnet werden dürfen, und empfiehlt den Einsatz verriegelter Türen. Der Standard schreibt keine HEPA-Filterung für jede Durchreiche vor, verlangt jedoch, dass das Gerät die Integrität der Reinraumumgebung bewahrt.

Die FDA-Richtlinie vertritt in einigen Bereichen eine strengere Haltung. Die Behörde betrachtet es als unhygienischen Zustand, wenn eine Anlage so konstruiert oder betrieben wird, dass Luft geringerer Qualität in einen Bereich mit höherwertiger Luft strömen kann. Dazu gehört auch der direkte Materialfluss zwischen einem nicht klassifizierten Bereich und einem Raum, in dem sterile Zubereitungen hergestellt werden. In der Praxis hat dies viele pharmazeutische Hersteller dazu bewogen, HEPA-gefilterte Durchreichen mit aktiven Spülzyklen einzusetzen – selbst dann, wenn die USP <797> dies nicht ausdrücklich vorschreibt.

Die ISO 14644, der internationale Standard für Reinräume und kontrollierte Umgebungen, fügt eine weitere Ebene hinzu. Der Standard regelt Strömungsrichtung, Druckdifferenzen und Wiederherstellungsleistung. Eine Durchreiche, die die Druckverhältnisse zwischen verbundenen Räumen nicht aufrechterhält, erfüllt die ISO 14644-Konformität nicht – unabhängig davon, ob sie anderen Standards genügt.

Die mechanische Logik hinter verriegelten Türen

Verriegelung ist nicht nur eine nette Zusatzfunktion – sie ist die zentrale mechanische Steuerung, die eine Durchgangstür überhaupt erst möglich macht. Es gibt zwei Haupttypen: elektronische Verriegelungen und mechanische Verriegelungen. Elektronische Systeme nutzen Magnetventile oder motorbetriebene Schlösser, die von einer Logiksteuerung gesteuert werden. Öffnet man eine Tür, verriegelt sich die gegenüberliegende Tür sofort. Schließt man sie wieder, wird das System zurückgesetzt. Mechanische Verriegelungen verwenden physische Verbindungen – wie Nocken, Stifte oder Schiebebolzen –, die verhindern, dass eine Tür geöffnet werden kann, solange die andere Tür geöffnet ist, ohne dass dabei Elektronik zum Einsatz kommt.

Jeder Ansatz birgt Kompromisse. Elektronische Verriegelungen bieten mehr Flexibilität. Sie können in Spülzyklen, UV-Sterilisationszeiten und Alarmysteme integriert werden. Sie können Türereignisse protokollieren, um Nachverfolgbarkeit zu gewährleisten. Allerdings benötigen sie Stromversorgung, Verkabelung sowie laufende Wartung von Sensoren und Steuergeräten. Mechanische Verriegelungen sind einfacher, zuverlässiger im Sinne der Unabhängigkeit von elektrischem Strom und nahezu wartungsfrei. Gleichzeitig sind sie in der Anschaffung meist teurer und weniger flexibel, falls sich die räumliche Anordnung der Anlage ändert.

Unabhängig davon erfüllt die Verriegelung denselben Zweck: Sie verhindert physisch das gleichzeitige Öffnen, das sonst einen direkten Luftstrom zwischen zwei Räumen unterschiedlicher Reinheitsklassifizierung ermöglichen würde.

Wo Durchreichen hingehören – und wo nicht

Die Platzierung ist genauso wichtig wie die Hardware selbst. Der optimale Standort für einen Durchreicher ist zwischen einem Pufferbereich oder einem klassifizierten Bereich und einem nicht klassifizierten bzw. niedriger klassifizierten Raum. Dadurch wird der Verkehr innerhalb des Reinraums selbst minimiert und die Materialhandhabung aus den empfindlichsten Bereichen ferngehalten. In einer typischen pharmazeutischen Anlage befinden sich Durchreicher häufig zwischen dem Bekleidungs-Anteraum und dem Zubereitungsbereich oder zwischen dem Zubereitungsbereich und einem Versorgungsflur.

Auch der Abstand von primären technischen Kontrollsystemen – wie biologischen Sicherheitswerkbänken oder aseptischen Zubereitungs-Isolatoren – spielt eine Rolle. Die branchenübliche Praxis empfiehlt, mindestens einen Abstand von drei Fuß (ca. 0,9 Meter) zu diesen kritischen Geräten einzuhalten, um Störungen der Luftströmungsmuster zu vermeiden und den Bedienern ausreichend Arbeitsraum zu gewährleisten.

Was funktioniert nicht? Die direkte Anordnung einer Durchreiche zwischen zwei klassifizierten Räumen gleicher Reinheitsstufe, ohne die Druckverhältnisse zu berücksichtigen. Wenn beide Räume ISO-Klasse 7 sind, aber einer einen höheren positiven Druck aufweist als der andere, führt das Öffnen der Durchreiche ohne ordnungsgemäße Druckausgleichung dennoch zu Luftbewegung. Die Verriegelung verhindert, dass beide Türen gleichzeitig geöffnet werden; sie verhindert jedoch nicht, dass ein Druckausgleich erfolgt, sobald die erste Tür geöffnet wird. Einige Anlagen lösen dieses Problem mit druckgesteuerten Verriegelungen, die die Türfreigabe verzögern, bis sich die Drücke ausgeglichen haben.

Eine reale Installation: Midwest Biologics Facility

Ein Biopharmaproduktionsbetrieb in der Mitte der USA hatte mit Kontaminationen zu kämpfen, die auf Materialtransfers zurückzuführen waren. Die Anlage verwendete für den Materialtransport einen herkömmlichen zweitürigen Luftschleusenraum – im Grunde ein kleiner Raum mit zwei Türen, durch den das Personal hindurchging. Das Problem war, dass das Personal diesen Raum wie einen Flur behandelte: Die Türen blieben offen stehen, der Verkehr wurde unübersichtlich, und die Kontaminationsdaten zeigten ein klares Muster – Partikelspitzen korrelierten zeitlich mit den Materialtransfervorgängen.

Die Lösung bestand in einer Nachrüstung mit Durchreichekammern an jedem Materialtransferpunkt. Edelstahlkonstruktion mit abgerundeten Ecken für optimale Reinigbarkeit. Mechanische Verriegelungen an jeder Einheit. HEPA-Spülzyklen an den Einheiten, die die Bereiche mit höchster Reinheitsklasse versorgten. Das Facility-Team schulte das Personal in einem strikten „eine-Tür-zu-einem-Zeitpunkt“-Protokoll, das durch die Verriegelungen selbst erzwungen wurde – ein Umgehen der Regel war selbst bei Absicht unmöglich.

Über einen längeren Zeitraum gesammelte Überwachungsdaten zeigten eine konsistente und messbare Verringerung der Partikelanzahl während der Transferphasen. Die Durchreicheinrichtungen beseitigten nicht jedes Kontaminationsrisiko, aber sie eliminierten eine wesentliche Variable, die allein durch Verfahren nur schwer zu kontrollieren war. Das Wartungsteam schätzte zudem die Edelstahlkonstruktion – sie hielt täglichen Abwischungen mit sporiziden Mitteln stand, ohne die Abnutzung zu zeigen, die lackierte Oberflächen aufgewiesen hätten.

Wenn eine Durchreicheinrichtung keine geeignete Lösung ist

Trotz aller Vorteile weisen Durchreicheinrichtungen Einschränkungen auf, die berücksichtigt werden müssen. Sie ersetzen weder korrekte Bekleidungsverfahren noch eine angemessene Klimaanlagenauslegung. Eine Durchreicheinrichtung kann keinen Raum korrigieren, der bereits außerhalb des Druckgleichgewichts ist. Sie kann weder unzureichende Luftwechselraten noch mangelhafte Filterung kompensieren. Außerdem unterliegen Durchreicheinrichtungen Größenbeschränkungen – große Geräte oder Schüttgüter passen einfach nicht durch eine Standardkammer.

Es stellt sich auch die Frage nach der Durchsatzleistung. Wenn eine Anlage große Mengen an Materialien in saubere Bereiche hinein- und hinausbewegt, kann ein einzelner Durchreicher zum Engpass werden. Die Zykluszeit umfasst das Be- und Entladen, das Schließen der Türen, die Spülung oder Druckausgleichung sowie das Entladen. In einer stark frequentierten Produktionsumgebung kann dies pro Transfer mehrere Minuten zusätzliche Zeit erfordern. Einige Anlagen begegnen diesem Problem, indem sie mehrere Durchreicher installieren oder größere Kammern mit kürzeren Spülzyklen verwenden. Andere akzeptieren die eingeschränkte Durchsatzleistung als Preis für die Kontaminationskontrolle.

Entscheidend ist es, Durchreicher anhand der tatsächlichen Materialflussmuster zu dimensionieren und auszulegen – nicht anhand allgemeiner Faustregeln. Ein Durchreicher, der für die jeweilige Arbeitslast zu klein dimensioniert ist, wird umgangen – und ein umgangener Durchreicher ist schlimmer als gar kein Durchreicher, weil er eine unkontrollierte Umgehungslösung schafft, die niemand überwacht.

Für pharmazeutische und biotechnologische Anlagen, bei denen die Kontrolle von Kontaminationen lebenswichtig ist, sind Durchreiche-Türen ein bewährtes Mittel, um Öffnungen zwischen klassifizierten Räumen zu minimieren. Hersteller wie Glostar bieten Reinraum-Paneelsysteme an, die Durchreiche-Kammern mit verriegelten Türen und Edelstahlkonstruktion integrieren. Dank eigener Fertigung und automatisierter Fertigungskapazitäten können diese Systeme so konfiguriert werden, dass sie spezifische Reinraumklassifizierungen und bauliche Anforderungen erfüllen.