De klimaatkast in het laboratorium

Wat is een constante klimaatkast?

Definitie

Klimaatkasten, ook wel klimaattestkasten genoemd, voldoen aan vastgelegde voorwaarden voor stabiliteitstests van diverse materialen. In een klimaatkast kunnen verschillende temperatuur- en vochtigheidswaarden worden gesimuleerd. Bij bepaalde proeven kan ook de lichtsimulatie van belang zijn.

In grote lijnen kunnen klimaatkasten onderverdeeld worden in constante klimaatkasten en milieusimulatiekasten. Constante klimaatkasten worden vaak ingezet voor langdurige stabiliteitstests en houden temperatuur en vochtigheid op een vast gedefinieerd niveau. Bij de milieusimulatiekasten kunnen bepaalde raamprogramma's worden gekozen waarin temperatuur en vochtigheid in vastgelegde tijdsintervallen veranderen.

Constante klimaatkasten worden gebruikt in industrie en onderzoek. Daar worden ze ingezet voor stresstests van monsters, materiaaltests, verouderingstests, langdurige stabiliteitstests en voor vast gedefinieerde opslag.

Stoombevochtigers en andere belangrijke componenten in de klimaatkast

Opbouw

Een constante klimaatkast bestaat uit diverse componenten die in samenspel moeten zorgen voor stabiele temperatuur-, vochtigheids- en soms ook lichtcondities. Er bestaan veel verschillende klimaatkasten – van de compacte klimaatkast op de laboratoriumtafel tot aan grote kasten op wielen en inloopbare klimaatkamers. Essentieel voor de bewijskracht van tests is de precieze gegevensdetectie en registratie gedurende de gehele test.

Het effectieve samenspel van componenten en systeem in de klimaatkast

Klimaat- en koelsysteem zijn perfect op elkaar afgestemd en bieden een gelijkmatige luchtcirculatie – ook langs de zijwanden en bij volledig beladen binnenkamer. Homogene klimaatcondities voor het gehele testmateriaal onafhankelijk van grootte en hoeveelheid monster zijn juist bij GLP- of GMP-conforme langetermijntests van essentieel belang. In de regel waarborgt een sterk compressor-koelsysteem de tests bij extreme klimaat- en lokale condities, terwijl de temperatuurveiligheidsinrichting de waarden met een optisch en akoestisch alarm bewaakt.
De stoombevochtiger is gekoppeld aan een driftvrije, capacitieve vochtigheidssensor. Het met een microprocessor geregelde be- en ontvochtigingssysteem garandeert een snelle reactietijd, precieze meetwaarden, korte hersteltijden na deuropening en FDA-conforme testresultaten. De stoombevochtiger is aangesloten op het watertoevoersysteem, dat op zijn beurt weer een eenvoudige hantering (plug-and-play) en zowel de mogelijkheid van aansluiting op de waterleiding in het gebouw als flexibele oplossingen onafhankelijk van de waterleiding en opstellocatie moet bieden.

Meer informatie over het watertoevoersysteem leest u in hoofdstuk ‘Selectie’.
Met een betrouwbaar regelsysteem en een HMI (Human-Machine-Interface), bijvoorbeeld een touchscreen, kant het onderzoekspersoneel alle meetwaarden goed zien en de constante klimaatkast eenvoudig bedienen. Bovendien zorgt het regelsysteem voor de documentatie van de meetwaarden, hetgeen verplicht is volgens FDA, GLP en GMP. Een digitale chart recorder bewaakt bovendien de grenswaarden en garandeert zo een maximale proceszekerheid.

Stabiliteitstests en stresstests in klimaatkast

Testmethode

Om de resultaten uit een stabiliteitstest te kunnen gebruiken, moet gegarandeerd zijn dat het klimaat tijdens de test altijd constant blijft. Reeds geringe externe invloeden kunnen het resultaat vervalsen. Daarom zijn kwaliteitsborgende maatregelen van een constante klimaatkast enorm belangrijk voor verschillende soorten stabiliteitstests.

De belangrijkste 4 soorten stabiliteitstests

Bepaalde vormen van stabiliteitstests zijn zeer geschikt gebleken om het gedrag van monsters zo goed mogelijk te kunnen beoordelen:

Langetermijntests: Deze testmethode wordt ingezet ter observatie van geneesmiddelen onder reële condities. De monsters worden – afhankelijk van de klimaatzones – onder vastgelegde temperatuur en relatieve vochtigheid getest. Daarbij worden de werkzame stoffen tijdens de opslag in de constante klimaatkast regelmatig onderzocht. Een langetermijntest kan afhankelijk van het monster enkele jaren duren.
On-going-stabiliteitscontrole: Hierbij wordt getest of de kwaliteit ook na de houdbaarheidsdatum kan worden gehandhaafd. In de GMP-richtsnoer wordt een doorlopende analyse voorgeschreven bij producten die zich reeds op de markt bevinden om te garanderen dat de kwaliteit van het geneesmiddel na de introductie op de markt niet vermindert.
Versnelde houdbaarheidstests: Deze simuleren een realtime veroudering van geneesmiddelen in kortere tijdsintervallen. Bij de versnelde verouderingstest worden monsters blootgesteld aan een steeds hoger wordende temperatuur. Zo kan bijvoorbeeld binnen 6 weken een toestand worden gerealiseerd die onder normale condities pas na een jaar zou intreden.
Stresstests: De stabiliteitstest onder extreme condities van bijvoorbeeld 60 °C en 60% relatieve vochtigheid wordt meestal aan het begin van een stabiliteitsonderzoek uitgevoerd om te kunnen beslissen welke testmethoden voor de werkzame stoffen het meest geschikt is. De stresstest is in de richtlijn ICH Q1A duidelijk voorgeschreven. Slechts weinig constante klimaatkasten zijn echter toegerust voor dergelijke testmethoden.

Op welke factoren u moet letten bij het kiezen van een constante klimaatkast, hebben wij voor u reeds samengevat in onze Buyer’s Guide.

Voordat geneesmiddelen goedgekeurd kunnen worden, moeten ze voldoen aan vastgelegde kwaliteitseisen. Voor dit doel worden uitvoerige tests doorgevoerd – onder andere in een constante klimaatkast. Voor het verkrijgen van de houdbaarheidsgegevens worden gedurende een vast gedefinieerde tijd stabiliteitstests uitgevoerd. De simulatieparameters komen overeen met de opslag bij een gemiddelde kamertemperatuur tussen 8°C en 25°C. Na de test worden de geneesmiddelen geanalyseerd. Daarbij moet de hoeveelheid werkzame stof in het geneesmiddel nog minimaal 95% bedragen, anders moet ofwel de houdbaarheidsdatum worden aangepast of het geneesmiddel wordt niet toegelaten.

Speciale situatie: stresstests in de spoedeisende geneeskunde

In de spoedeisende geneeskunde geven stabiliteitstests bij gemiddelde kamertemperaturen geen nauwkeurig uitsluitsel over de houdbaarheid van de geneesmiddelen omdat deze ook in extreme klimaatzones worden ingezet. Geneesmiddelen moeten bestand zijn tegen zowel hoge als lage temperaturen. Daarom is het belangrijk om bij de tests de aanbevelingen van de Internationale Conferentie voor Harmonisatie te volgen- Aanbevolen wordt om de reguliere stabiliteitstests uit te breiden met stresstests bij +50 °C, vries- en oscillerende temperaturen en extreme UV-blootstellingen. Alleen zo kan de opslag van de geneesmiddelen bij “outdoorcondities” worden gesimuleerd.

Constante klimaatkasten van BINDER zijn afhankelijk van het model ook geschikt voor complexe stresstests en precieze lichtdosisregeling! Naar het productoverzicht.

Steeds meer mensen maken reizen naar tropische of arctische regio’s waar ze soms ook medische hulp nodig hebben. Daarom wordt kennis over het gedrag van geneesmiddelen onder extreme klimaatcondities steeds belangrijker voor medisch personeel.

Vooral in de bergen vinden reddingsoperaties bij temperaturen ver onder de 0 graden plaats. Daarom zijn zogenaamde stresstests in een constante klimaatkast enorm belangrijk voor de spoedeisende geneeskunde. Oxidatie, hydrolyse en decarboxylering zijn chemische reacties die het vervalproces van geneesmiddelen in extreme licht- of klimaatcondities versterken. Met behulp van stresstests kan worden bepaald of geneesmiddelen al dan niet bestand zijn tegen inwerkingen van buitenaf.

Na een langere tijd neemt de werking van ieder geneesmiddel steeds verder af. Om ervoor te zorgen dat een kritische grens onder normale condities, bijvoorbeeld in een ziekenhuis of in de huisapotheek thuis niet wordt overschreden, zijn langetermijntests of (afhankelijk van de werkzame stof) versnelde houdbaarheidstests bepalend.

Consumenten, distributeurs en richtlijnen stellen hoge kwaliteitseisen aan cosmetische preparaten. Bepalend is hierbij de controle van de productstabiliteit aan de hand waarvan precieze conclusies kunnen worden getrokken over gezondheidsrelevante factoren.

De stabiliteitscontrole wordt in een constante klimaatkast uitgevoerd onder vast gedefinieerde parameters (temperatuur, relatieve vochtigheid en licht) en laat zien hoe een ingrediënt zich tijdens een vastgelegd tijdsinterval gedraagt. Aan de hand van de testresultaten kan de houdbaarheid worden bepaald en kunnen aanbevelingen worden gedaan over de opslag van het cosmetische product.

Alleen met constante analyseparameters en een exacte planning van de tests kan exact worden aangetoond of de kwaliteit van een product of ingrediënt bij gespecificeerde opslagcondities gedurende de gehele houdbaarheidstermijn behouden blijft

De doelmarkten van cosmetische producten zijn met de variërende klimaatcondities eveneens een belangrijk criterium voor de planning van de stabiliteitscontrole. De ICH-richtlijnen Q1A-Q1F worden daarbij als richtsnoer gebruikt.

Opslagstests voor preparaten in een constante klimaatkast

Anders dan bij de stabiliteitscontrole gelden voor opslagstests geen internationale normen. De parameters voor opslagtests worden voor een precieze kwaliteitsbeoordeling dus door het verantwoordelijke bedrijf zelf gedefinieerd.

Voor cosmetische potloden bijvoorbeeld wordt meestal een testmethode gebruikt waarin de potloden gedurende twaalf weken bij temperaturen tussen 5 °C tot 50 °C worden opgeslagen. Daarna volgen verdere tests vooral aan de stift van het potlood.

GMP-normen voor cosmetica zijn bindend voor fabrikanten en definiëren alle productiestappen in het productieproces van cosmetica.

Bijzondere situatie in de cosmetica-industrie: in-use-stabiliteitscontroles

Bij deze testmethode staat de gebruiker van cosmetische producten centraal. Bij in-use-stabiliteitstests worden de monsters voor aanvang geopend om er een hoeveelheid monster uit te nemen die ook bij normaal gebruik wordt ontnomen. Na de stabiliteitstests worden chemische en microbiologische analyses uitgevoerd om de zogenaamde in-use-houdbaarheid vast te stellen. Deze testmethode wordt in de richtlijn CPMP/QWP/2934/99 van EMEA beschreven.

De algemene trend in de levensmiddelenindustrie gaat van kunstmatige naar natuurlijke stoffen. De uitdaging voor levensmiddelenproducenten ligt in de beoordeling van de houdbaarheid die onder reële condities moeten worden getest. Bij dit proces staan de fabrikanten voor een enorme uitdaging. Ze moeten namelijk steeds nieuwe producten op de markt brengen om concurrerend te blijven. Onder deze tijdsdruk kan de minimale houdbaarheid vaak niet onder realtime condities worden getest. Een oplossing bieden hier de versnelde houdbaarheidstests, die een indirecte methode voor de meting van de productstabiliteit vormen, maar vergeleken met langetermijntests minder omslachtig en duur zijn.

Levensmiddelen kunnen in constante klimaatkasten bij verschillende temperaturen, vochtigheidspercentages en in verschillende tijdsintervallen worden getest. Fotostabiliteitstests meten bovendien de invloed van licht op bepaalde levensmiddelen. Stabiliteit, tint en houdbaarheid van de producten moeten ook onder de klimatologische verhoudingen in verschillende landen worden beoordeeld.

Het testen van de kwaliteit en eigenschappen van papier helpt de fabrikanten bij het maken van de juiste materiaalkeuze voor hun verpakkingen. De bestendigheid van papier en andere verpakkingsmaterialen kan in een constante klimaatkast worden getest, waarbij vooral de bestendigheid tegen veroudering wordt getest, de zogenaamde T544-test. Het papier wordt bij deze methode blootgesteld aan een bijzonder hoge temperatuur en luchtvochtigheid, om aan de hand van deze simulatie bijvoorbeeld te controleren of een bepaald type papier geschikt is voor langdurige archivering. De papierkwaliteit kan worden ingedeeld in de volgende eigenschappen: glans, dikte, lichtdoorlaatbaarheid, vouwweerstand en scheurvastheid.

Ín de auto-industrie vindt het bedienen door aanraking steeds meer ingang. Het kwam echter meermaals voor dat touchfolies niet slaagden voor de klimaattest en er zich luchtbellen vormden in de grenslaag. In een dergelijk geval kan de oplossing alleen worden gezocht in een alternatieve lijmsoort zoals atmosferische drukplasma. Plaknaden in folies worden onderworpen aan een stresstest die het gedrag op lange termijn onder verscherpte omgevingscondities simuleert. De hechting van de lijmverbindingen wordt tijdens een 100 uur durende klimaatopslag bij 85 °C en 85% relatieve vochtigheid getest.

Eisen aan klimaatkasten: ICH-richtlijnen Q1A(R2), Q1B(R2) en FDA 21 CFR Part 11

Richtlijnen

De veiligheid van geneesmiddelen vormt een centraal onderwerp bij de wereldwijde bescherming van patiënten. Een grote uitdaging bij het testen van geneesmiddelen is de toenemende globalisering. Dit probleem treft niet alleen de live science, maar ook vele andere branches. Producten moeten voldoen aan verschillende normen die in de gehele wereld gelden en een kwaliteit hebben die onder alle gegeven omstandigheden gewaarborgd is. In de focuslanden gelden verschillende wetten en regelingen over certificeringen en keuringen door toezichthoudende instanties.

Om de diverse nationale regelingen wereldwijd te standaardiseren,werd onder andere de “goede laboratoriumpraktijk (GLP)” ingevoerd. Deze waarborgt de betrouwbaarheid en natuurlijk ook de internationale erkenning van gegevens. Hierbij wordt vooral waarde gehecht aan de inzichtelijkheid, de traceerbaarheid, de toewijzing van de verantwoordelijkheden en de opslag.

Wilt u een overzicht van alle GLP-relevante criteria? Download dan nu vrijblijvend de BINDER GLP-controlelijst:

Stabiliteitstests van nieuwe werkzame stoffen en producten, volgens de ICH-richtlijn Q1A (R2), en fotostabiliteitstests volgens Q1B (R2), leveren belangrijke gegevens op voor de aanvraag tot goedkeuring bij de bevoegde gezondheidsinstanties. In de blogbijdrage “Constante klimaatkasten in de farmaceutische industrie” geven we een toelichting op de criteria die essentieel zijn voor stabiliteitstests op basis van ICH of andere internationale of bedrijfsspecifieke eisen.

Constante klimaatkasten zijn fundamenteel voor de uitvoering van onderzoeken voor geneesmiddelen. De procedure van dergelijke onderzoeken is in de guidelines Q1A(R2) en Q1B beschreven.

Meer informatie hierover vindt u op onze pagina Opties en accessoires. De prestaties van constante klimaatkasten verschillen soms aanzienlijk. Zo kunnen sommige modellen niet alleen voldoen aan alle klimaatcondities die vereist zijn in de ICH-richtlijnen, maar ook aan die van de vijf klimaatzones I tot en met IVb. Deze laatste modellen zijn extreem flexibel in het gebruik en kunnen zo nodig onderling als universele back-up dienen. Wat belangrijk is bij het kiezen van de juiste constante klimaatkast, leest u in het volgende hoofdstuk.

Iedere component in de constante klimaatkast, van de koudemachine tot aan de sensor, heeft een bepaalde taak en moet derhalve voldoen aan bepaalde kwaliteitsstandaards. Vaak duren testfases van materialen en geneesmiddelen meerdere dagen of weken. Onopgemerkte uitval kan daarom snel heel duur worden.

Vertrouw daarom op kwaliteit: Als u de constante klimaatkast aan de hand van deze criteria beoordeeld, vindt u het juiste model voor uw toepassingsgebied!

Constante temperatuur, vochtigheid en lichtintensiteit kunnen alleen worden bereikt met een constante kwaliteit.

Constante klimaatkast voor constante temperatuur en luchtvochtigheid

Wat is een constante klimaatkast?

Stoombevochtigers en andere belangrijke componenten in de klimaatkast

Het effectieve samenspel van componenten en systeem in de klimaatkast

Bekijk de video bij BINDER KBF Serie om kennis te maken met de opbouw en de voordelen van constante klimaatkasten:

Stabiliteitstests en stresstests in klimaatkast

De belangrijkste 4 soorten stabiliteitstests