المياه المستخدمة في الصناعات الدوائية

بقلم / أحمد محمد هشام

ماجستير كيمياء تحليلية 

خبير معالجة المياه وأنظمة الجودة 

Ahmedhasham83@gmail.com

الماء هو عنصر رئيسي يستخدم في كثير من عمليات التصنيع الدوائي وتصنيع المنتجات الحيوية. يستخدم الماء على نطاق واسع كمادة خام ، ، وكمذيب في مختلف العمليات الصناعية والمعملية ، التركيبات الدوائية، المكونات الصيدلانية الفعالة.

المياه المستخدمة لإنتاج الأدوية سواء لغسل المعدات ، أو لشطف الحاويات أو ككواشف تحليلية ، يجب أن تلبي الجودة من حيث المتطلبات التي تمليها المعايير التي نشرها دستور الأدوية الأمريكي (USP) ، دستور الأدوية الأوروبي (EP).

الماء له خواص كيميائية فريدة بسبب القطبية و الروابط الهيدروجينية. هذا يعني أنها قادرة على حل ، امتصاص أو تعليق العديد من المركبات.

مراقبة جودة المياه خلال عمليات الإنتاج والتخزين والتوزيع عملية حتمية ، بما في ذلك الجودة الميكروبيولوجية والكيميائية ،. المياه يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، وبعضها تتطلب الجودة الميكروبيولوجية . عادة ما يتم تقييم المواصفات الميكروبية عن طريق الاختبارات التي تستغرق 48 إلى 72 ساعة على الأقل لإصدار النتائج.

لأن المياه الصيدلانية بشكل عام تنتجها عمليات مستمرة وتستخدم في المنتجات وعمليات التصنيع بعد وقت قصير من تصنيعها  فهي عادة تستخدم قبل اصدار نتائج الاختبارات الميكروبية . عدم تلبية متطلبات المواصفات تتطلب التحقيق في سبب هذا الفشل من حيث نتائج اختبار العينات السابقة المقبولة و نتيجة اختبار أخذ العينات اللاحقة مقبولة. ليضمن تحقيق الحد الأدنى من المعايير الكيميائية والميكروبيولوجية المطلوبة.

المياه المستخدمة في إنتاج المواد الدوائية أو كمصدر تغذية لمحطات إنتاج المياه النقية يجب أن تلبي متطلبات لوائح مياه الشرب (NPDWR) (40 CFR 141) من قبل وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) أو لوائح مياه الشرب للاتحاد الأوروبي أو اليابان ، أو المبادئ التوجيهية لمنظمة الصحة العالمية لمياه الشرب.

إنتاج المياه الصيدلانية وتخزينها وأنظمة التوزيع يجب تصميمها وتركيبها وصيانتها بواسطة الأشخاص المؤهلين لضمان إنتاج موثوق للمياه بجودة التي تفي بالمتطلبات التي تمليها المعايير التي نشرها دستور الأدوية الأمريكي (USP) ، دستور الأدوية أوروبا (EP).

هذا ومن الضروري التحقق من صحة عملية إنتاج المياه المتولدة والمخزنة والموزعة لضمان  جودة المياه وأنها تحقق المواصفات المطلوبة ولاتتعدي قدرة المحطة المنتجة.

أنواع المياه

هناك العديد من الأنواع المختلفة من المياه المستخدمة لأغراض دوائية. وصفت في دستور الأدوية الأمريكي الاستخدامات ، الطرق المقبولة للتحضير ، ومواصفات الجودة. هذه المياه يمكن أن يكون تنقسم إلى نوعين: المياه التي تنتج عادة في الموقع حيث يتم استخدامها (bulk water) ؛ و المياه المعبأة ، والتي يتم إنتاجها وتعبئتها و تعقيمها للحفاظ على الجودة الميكروبية في جميع مراحل تعبئتها. هناك عدة أنواع متخصصة من المياه المعبأة (packaged water)، تختلف في تطبيقاتها المعينة ، قيود التعبئة والتغليف ، وغيرها من سمات الجودة.

ماء الحقن (Water for injection  WFI)

هو ماء لإعداد الأدوية للإعطاء عن طريق الحقن كما يتم استخدامه بكميات كبيرة كوسيلة لإذابة أو تخفيف المواد الفعالة بالتركيبات الدوائية الأخري.

المياه النقية (Purified Water) هي المياه المستخدمة لإعداد الأدوية بخلاف الأدوية المطلوبة لتكون معقمة وغير متجانسة على حد سواء ، ما لم يكن هناك ما يبررها وسمح بها. المياه النقية التي تلبي اختبار السموم الداخلية الموصوفة في  Ph. Eur monograph 0008 يمكن استخدامها  في تصنيع مياه الغسيل الكلوي.

نوع المياه المطلوب لكل عملية يمكن الاطلاع عليها من الجدولين التاليين :

 أما بالنسبة لمواصفات المياه النقية ومياه الحقن فهي كما بالجدول التاي من أكثر من مرجع معتمد :

مما سبق يتضح مدي أهمية عمليات تنقية المياه في الصناعات الدوائية وفي مقالات لاحقة بإذن الله سيتم التطرق لكيفية التحقق من صلاحية الأنظمة المائية في الصناعات الدوائية.

المراجع : 

1. Note for Guidance on Quality of water for pharmaceutical use (CPMP/QWP/158/01-EMEA/CVMP/115/01).
2. Ph. Eur. monograph “Water for Injections” (0169).
3. Ph. Eur. monograph “Water, purified” (0008).
4. Ph. Eur. monograph “Substances for pharmaceutical use” (2034) .
5. CPMP Position Statement on the Quality of Water used in the production of Vaccines for parenteral use (EMEA/CPMP/BWP/1571/02 Rev.1).
6. ICH Q9 (Quality risk management), EMA/CHMP/ICH/24235/2006.

7.  Shukshith K.S, N. Vishal Gupta, water for pharmaceutical use, nt. J. Pharm. Sci. Rev. Res., 36(1), January – February 2016; Article No. 35, Pages: 199-204

 

استخدامات الماء فى الصناعات الدوائية

يعتبر الماء من اهم اركان صناعة الدواء، حيث يتم استخدامه فى تحضير الادوية، وكذلك فى عمليات الغسيل التى تتم لخطوط الانتاج؛ ولما كان الدواء لابد أن يكون خاليا من اى ملوثات او مواد تتداخل مع مواده الفعالة؛  كان لابد أن يتمتع كل مكون فيه و منها الماء بدرجة نقاء استثنائية للأستخدام العلاجى.

و ينقسم الماء المستخدم فى الصناعات الدوائية الى :-

  • الماء المنقى PW (Purified Water ):- و هو الماء المستخدم لأغراض تحضير الادوية التى لا تؤخذ بالحقن و أيضا أعمال الغسيل للمكونات التى تلامس هذة الأدوية و خطوط انتاجها.
  • الماء المستخدم للحقن WFI (Water For Injection) :- و هو الماء المستخدم فى تحضير الأدوية التى تؤخذ بالحقن و أيضا أعمال الغسيل للمكونات التى تلامس هذا النوع من الادوية و خطوط انتاجها.
  • البخار المنقى Pure Steam:- و هو البخار الناتج عن مياة عالية النقاء من الشوائب و الذى عندما يتم تكثيفه يمكن استخدامه فى أغراض الماء المستخدم للحقن.

أولا:- الماء المنقى Purified Water :- يدخل هذا الماء فى انتاج الادوية السائلة التى لا تؤخذ بالحقن و غسيل تنكات تحضيرها و خطوط انتاجها و ايضا فى غسيل خطوط انتاج الادوية البودر او الحبوب و غيرها.

و يمكن الحصول على هذا الماء من محطة انتاج تتكون من وحدة معالجة أولية لمصدر الماء الخام سواء كان مياة البلدية او مياة جوفية تتكون من فلاتر الرمل و الكربون و الميسرات ثم وحدة تناضح عكسي RO لإزالة المواد الصلبة الذائبة TDS و الحصول على توصيلية كهربية للماء مناسبة لدخولها الى وحدة النزع الكهربي للأيونات EDI و تكون المواصفة النهائية لهذا الماء حسب المواصفة الأمريكية USP كالآتى:-

  • التوصيلية الكهربية = اقل من 4.3 ميكرو سيمنز/سم
  • pH = 5 – 7
  • العد البكتيري = اقل من 100 CFU/ml
  • الكربون العضوى الكلى = اقل من 0.5ppm

ويعتبر أهم جزء فى محطة انتاج الماء المنقى هو ال وحدة النزع الكهربي للأيونات Electro-deionizer  و التى تنزع الايونات من المياة الخارجة من وحدات التناضح العكسي باستخدام أغشية كاتيونية و أنيونية تعمل كأقطاب باستخدام تيار كهربي يجبر الأيونات على المرور الى خارج الوحدة فى تيار الماء المرفوض Rejected منها، و يخرج الماء المنقى الى الاستخدام.

ثانيا:- الماء المستخدم للحقن: و هو الذى يستخدم كناقل للأدوية الى داخل الجسم او كمذيب او مخفف للمركبات الدوائية المستخدمة فى التحضير او الغسيل لخطوط الانتاج.

و تكون المواصفة النهائية لهذا الماء حسب المواصفة الأمريكية USP كالآتى:-

  • التوصيلية الكهربية = اقل من 1.3 ميكرو سيمنز/سم
  • pH = 5 – 7
  • العد البكتيري = اقل من 10 CFU/ml
  • الكربون العضوى الكلى = اقل من 0.5ppm
  • Endotoxins = 0.25 (IU/EU/ml)

و يمكن الحصول على هذا النوع من الماء باستخدام الماء المنقى السالف ذكره، او باستخدام التقطير بوحدات مخصصة لذلك.

  • طريقة عدم التقطير باستخدام التناضح العكسي Non-distillation –RO method :-

حيث يتم تصميم النظام للوصول للمواصفات الامريكية من حيث تقليل التوصيلية الكهربية و العد البكتيري باستخدام محطات التناضح العكسي و نزع الاملاح بالأغشية والفلترة النانومترية و النزع الكهربي للأيونات و التعقيم الحرارى و التعقيم بالاوزون أثناء التخزين  و لمبات الاشعة فوق البنفسجية على الخطوط  وذلك كله  لضمان جودة المياة المنتجة.

  • طريقة التقطير:-

حيث يتم تغيير حالة المياة (المياة المنقاة) من الحالة السائلة الى البخارية للحصول على مياة خالية من أى أيونات او شوائب او مواد عضوية غير متطايرة. و تتكون وحدات التقطير من سلسلة من الأعمدة يتم فيها تغيير حالة الماء الى الحالة البخارية ثم يلها تكثيف البخار للحصول على المياة المستخدمة فى الحقن.

يتم تسخين المياة المنقاة المستخدمة للحصول على المياة المستخدمة للحقن بواسطة مبادلات حرارية يتم فيها استخدام البخار الناتج من العمود الاول كوسط تسخين للمياة فى العمود الثانى ينتقل اليه بواسطة الضغط و بالتالى يتم تكثيفه الى مياة مستخدمة فى الحقن WFI و تبخير الموجود بالعمود الثانى و هكذا.

 

و فيما يلى تصميم لوحدة معالجة و انتاج كاملة للمياة المستخدمة فى الحقن:-

  • الخامات و التخزين:-

لابد أن تكون تلك الخامات مصنوعة من مواد لا تتفاعل ولا تتآكل ولا تمتص المياة ولا تؤثر على جودتها بأى طريقة. و من هذة المواد الاستانلس ستيل درجة 316 أو بلاستيك حرارى مثل بولي فاينيلدين فلورايدPolyvinylidene Fluoride (PVDF)  او بولى بروبيلين Polypropylene (PP)..

أما من حيث التخزين و التوزيع على نقاط الاستخدام، فيجب ان يتم تصميم النظام بما يضمن تقليل مناطق فقدان الضغط و السريان للمياة، مع الحفاظ على تعقيم حرارى ثابت (روتينى) بالبخار المنقى  Pure Steam  أو المياة المسخنة بشدة Superheated Water، أو الحفاظ على تعقيم كيميائي ثابت للحد من تكون البكتيريا و الحفاظ على جودة المياة..

 

و فيما يلى نموذج Layout   لتوزيع المياة على نقاط الاستخدام:-

ثالثا:- البخار المنقى:- و هو البخار المشبع الناتج من مياة خالية من الاضافات و الغازات الغير قابلة للتكثيف و يطلق عليه ايضا البخار النظيف. و عندما يتم تكثيف البخار النقى نحصل منه على مياة مطابقة للمواصفات الامريكية و الاوروبية للمياة المستخدمة فى الحقن السالف ذكرها. و يتم الحصول عليه باستخدام مولد بخار نقى مصمم على اساس عمود رأسي مع مبادل حرارى فى الجزء الاسفل (مبخر) و غرفة فصل البخار فى الاعلى. و يجب ان تكون الوحدة بجميع مكوناتها مصنعة من الاستانلس ستيل عالى الجودة لضمان جودة البخار النقى الناتج.

و فيما يلى نموذج لوحدة انتاج البخار النقى:-

بقلم /

كيميائي / محمد عويضة

مسئول محطات المياه بشركة اتكو فارما – مصر