Ist es möglich einen Biofilm in Pharmawasser-Anlagen zu entfernen?

Typisch für einen Biofilm im Wassersystem sind wiederholt aber unregelmäßig auftretende OOS-Werte in der Mikrobiologie in den routinemäßig genommenen Wasserproben. Dies führt zu Abweichungsuntersuchungen, einer großen Anzahl an neu genommenen Wasserproben und schnellen, ersten Sanitisierungmaßnahmen, die meist wenig dauerhafte Verbesserung erzielen. Aber kann man einen Biofilm in einem Pharmawasser-System auch dauerhaft entfernen?

Was ist ein Biofilm?

Ein Biofilm besteht aus einer Gemeinschaft von Mikroorganismen, die auf Oberflächen adhärieren und in einer selbstproduzierten Matrix aus extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) eingeschlossen sind. Biofilme können auf nahezu jeder Oberfläche in feuchten Umgebungen entstehen, einschließlich der Innenwände von Rohrleitungen, vergessenen Schläuchen oder Membranventilen, wie sie in Pharmawasser-Systemen verwendet werden. Sie sind problematisch, da sie eine erhöhte Resistenz gegen antimikrobielle Mittel zeigen und die Qualität des Pharmawassers durch Abgabe von Bakterien beeinträchtigen.

Herausforderungen bei der Entfernung von Biofilmen

Die Entfernung von Biofilmen aus Pharmawasser-Systemen ist herausfordernd, da sie

1. durch die EPS-Matrix eine physikalische Barriere gegen Sanitisierungsmaßnahmen bilden.
2. in der Lage sind, nach unvollständigen Entfernungsversuchen schnell zu regenerieren.
3. sich an schwer zugänglichen Stellen festsetzen können, was ihre vollständige Beseitigung ebenfalls erschwert.

Methoden zur Entfernung von Biofilmen

Mechanische Reinigung: Mechanische Methoden, wie das Bürsten oder Molchen der Innenoberflächen der Rohrleitungen, kommen im pharmazeutischen Umfeld eher nicht zum Einsatz.
Chemische Sanitisierung: Chemische Desinfektionsmittel sind die gängige Methode zur Bekämpfung von Biofilmen in Pharmawasser-Systemen. Gebräuchliche Chemikalien umfassen:

• Oxidationsmittel wie Ozon, Hypochloritlösung, Wasserstoffperoxid, Peressigsäure 
• Laugen, wie Natriumhydroxid-Lösung

Die oxidativen Chemikalien können Mikroorganismen sehr gut abtöten. Bei einem massiven Biofilm, der wie beschrieben durch eine EPS-Schicht geschützt ist, kommen diese Mittel aber an ihre Grenzen. Hier ist Natronlauge effektiver, da die Hydroxidionen organische Bindungen aufspalten können. Für alle chemischen Mittel gilt, dass sie sorgfältig dosiert werden müssen, um Materialschäden zu vermeiden und dass sie komplett wieder entfernt werden müssen. Als Faustregel beim Einsatz von Natronlauge gilt: pH 13, Einwirkzeit 3 Stunden, Temperatur 30 °C. Ein Wechsel der Dichtungen kann im Anschluss sinnvoll sein.
Thermische Sanitisierung: Bei der thermischen Sanitisierung werden hohe Temperaturen verwendet, um Biofilme zu eliminieren. Von Vorteil ist, dass die erhöhte Temperatur auch schwer zugängliche Stellen wie Stichleitungen erreicht, wenn die Dauer der thermischen Sanitisierung lange genug ist. Üblich sind Temperaturen von 70-80 °C. Heiße Systeme sind dadurch selbst-sanitisierend.

Fazit

Die Entfernung von Biofilmen aus Pharmawasser-Systemen ist schwierig. Daher sollte die Maßnahme nicht die Entfernung eines Biofilms sein, sondern die Vermeidung eines solchen. Dazu ist ein entsprechendes Anlagendesign essentiell (keine Toträume, Stichleitungen, Kaltstellen, etc.). Die Ozonisierung des Systems ist sehr hilfreich, was die Vermeidung eines Biofilms angeht. Eine regelmäßige Erhitzung des ganzen Systems ist auch eine gute Vermeidungsstrategie. Der wichtigste Aspekt ist aber die Vermeidung von stehendem Wasser. Dies gilt für das ganze System, wie auch für einzelne Komponenten, die restentleerbar sein sollten. Das Wassersystem sollte also über das Wochenende nicht stehen, sondern besser in den Entwurf produzieren. Es gilt: "keep it running!"