7-Log-Stufen und Filtervalidierung gemäß ASTM F838-15a

Um in einer Flüssigkeit oder auf festen Oberflächen die Anzahl der Keime zu reduzieren, müssen diese filtriert bzw. gesäubert oder desinfiziert werden. Um vergleichbare, reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen, muss die Keimreduktion gemessen werden. Die Reduktion der Keime wird in der Regel in Log-Stufen angegeben. Dabei beschreibt eine Log-Stufe jeweils die Reduktion um eine Zehnerpotenz. Somit bedeutet 1 Log₁₀ Stufe eine Reduktion der Keime um 90 %. Von der Ursprungspopulation 100 (10x10) haben nur 10 Keime überlebt. Eine 99 %ige Reduktion (2 Log₁₀ Stufen) entspricht in etwa der Wirkung von Seifen. Im nicht-medizinischen Bereich spricht man von einer Desinfektion bei einer Reduktion aller Keime um den Faktor ≥ log 4 bzw. 99,99 %. In diesem Fall kann von 10.000 Keimen maximal 1 Keim überleben. Im medizinischen Bereich sind die Anforderungen höher. Gemäß den Anforderungen der ASTM (American Society for Testing and Materials) und der FDA (Food and Drug Administration) darf erst ab Log 7 von einer Sterilfiltration gesprochen werden.

Die Einteilung in Log-Stufen findet auch im Bereich der Wasserhygiene Anwendung. Zur Filtration von Trinkwasser werden vor allem im medizinischen Bereich vermehrt Membranfilter eingesetzt, die zu den Medizinprodukten der Klasse I gehören. Durch die Porengröße von nur 0,2 μm bieten sie einen zuverlässigen Schutz vor wasserassoziierten Keimen und führen gemäß der Definition der „Sterilfiltration“ zu einer Reduktion von mindestens 7 Log-Stufen des Testkeimes Brevundimonas diminuta (Brev. diminuta) je Quadratzentimeter Filterfläche¹, d.h. zu einer Keimreduktion von 99,99999 %. Das Bakterium Brev. diminuta ist das kleinste wasserassoziierte Bakterium und wird daher nach Vorgabe der Behörden als Testkeim verwendet, da man davon ausgehen kann, dass wenn die Filter in der Lage sind, diesen Keim zurückzuhalten, sie auch größere Erreger wie Legionellen oder Pseudonomaden zuverlässig zurückhalten.

Filtervalidierung – was gilt es zu beachten?

Ähnlich wie bei anderen Prozessen in der Pharmaindustrie muss mit Hilfe einer Validierung gezeigt werden, dass die Filter ihren Einsatzzweck erfüllen. Hierzu werden verschiedene Aspekte untersucht, wie z. B. Bakterienrückhaltung (gemäß ASTM F838-15a), Filterintegrität, Freisetzung von Partikeln aus der Membran, chemische Kompatibilität, etc.

Der Bakterienrückhaltetest ist im Prinzip ein Belastungstest. Es wird mit Hilfe eines standardisierten Verfahrens überprüft, um wie viele Log-Stufen der Filter die Bakterienanzahl reduzieren kann. Dabei wird eine definierte Bakterienlösung durch den Filter gedrückt, der im Vorfeld in eine Testapparatur eingebaut wurde. Alle Bestandteile der Testapparatur müssen steril und somit frei von anderen Keimen sein. Die Ergebnisse der Tests müssen genau dokumentiert werden.

Ein weiterer Aspekt, der bei der Validierung von Filtern eine große Rolle spielt, ist die Standzeit – die Zeit von der Filtermontage bis zur Filterdemontage. Es muss getestet werden, wie lange der Filter in der Lage ist, die Bakterien zurückzuhalten, wie beständig er gegenüber chemischen oder physikalischen Einflüssen ist und wie sicher eine retrograde Verkeimung vermieden werden kann.

Filter werden in Feldstudien getestet

Neben den Tests, die unter Laborbedingungen stattfinden, ist es wichtig, zu überprüfen, wie die Filteranwendung in der Praxis verläuft. Denn hier spielen weitere Faktoren wie retrograde Kontamination, Verhalten der Anwender, Wasserqualität und das spezifische Hygieneumfeld eine entscheidende Rolle. Hierfür werden die Filter in Feldstudien getestet, indem sie im Klinikalltag, z.B. auf einer Transplantationsstation, über einen längeren Zeitraum zum Einsatz kommen. Das Wasser wird wöchentlich auf Legionellen, Pseudonomaden oder andere Erreger getestet. Um sicherzustellen, dass die Sterilfilter innerhalb der empfohlenen Standzeit (je nach Filter vier bis acht Wochen) auch wirklich sicher sind, werden in den Feldstudien in der Regel auch längere Standzeiten getestet.

¹ _{U.S. Department of Health and Human Services Food and Drug Administration (FDA), C.f.D.E.a.R.C., Center for Biologics Evaluation and Research (CBER), Office of Regulatory Affairs (ORA), Guidance for Industry. Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing - Current Good Manufacturing Practice. Pharmaceutical CGMPs, 2004.}