Spritzengrößen für Peptide: Insulinspritzen 0,3 bis 1 mL

Insulinspritzen gibt es in drei Zylindergrößen: 0,3, 0,5 und 1 mL, auf einer U-100-Skala also 30, 50 und 100 Einheiten, wobei eine Einheit 0,01 mL entspricht. Das sind die Zylinder, die im Zusammenhang mit rekonstituierten Peptidlösungen beschrieben werden. Unterschiedlich sind der Abstand der Teilstriche und der Rückhalt in Spitze und Nadel, nicht die Bedeutung einer Einheit.

Warum es drei Zylindergrößen gibt

Eine Spritzenskala ist ein Lineal auf einem Zylinder. Die Zylinder sind unabhängig vom Nennvolumen etwa gleich lang; verschieden ist nur die Zahl der Teilstriche, die auf dieser Länge untergebracht werden. Auf einem 0,3-mL-Zylinder verteilen sich 30 Einheitenstriche, auf einem 1-mL-Zylinder 100. Das Volumen hinter einem Teilstrich ist in beiden Fällen dasselbe, der Abstand zwischen zwei Teilstrichen nicht. Aus dieser Geometrie erklärt sich, warum es überhaupt mehr als eine Größe gibt – und warum Halbeinheiten-Teilungen nur auf den kleinen Zylindern zu finden sind und nicht auf dem großen: Nur dort ist genug Platz, sie zu drucken.

Die Halbeinheiten-Teilung ist eine Eigenschaft ausschließlich der kleinen Zylinder. Eine Arbeit in Diabetes Technology and Therapeutics über die Abgabe kleiner Insulinmengen beschreibt Halbeinheiten-Spritzen als die feiner geteilte Ausführung am unteren Ende des Größenbereichs, neben 1-mL-Zylindern mit Teilung in ganzen Einheiten.

Insulinspritzen tragen eine Einheiten- und keine Milliliterskala. ISO 8537, die Norm für diese Geräte, deckt beide Konzentrationsskalen ab, 40 Einheiten pro Milliliter (U-40) und 100 Einheiten pro Milliliter (U-100), und verlangt, dass eine einzelne Spritze nur für eine einzige Konzentration geteilt und beschriftet ist. Die Einheit ist eine Volumenmarkierung mit einer unterstellten Konzentration dahinter, mehr nicht. Die Rechnung hinter dieser Unterstellung steht in mg, mL und IU; was die aufgedruckten Skalen bedeuten und warum eine U-40- und eine U-100-Skala nicht gegeneinander abgelesen werden können, steht in eine U-100-Insulinspritze ablesen.

Wofür die Toleranz tatsächlich gilt

Die Zahl neben einem Teilstrich ist ein Nennwert, und die zuständige Norm legt fest, wie weit das wirkliche Volumen davon abweichen darf. ISO 7886-1:2017 gilt für sterile Einmalspritzen zur manuellen Anwendung und nimmt Spritzen für Insulin ausdrücklich aus; für die gilt ISO 8537. Die Toleranzregel aus Abschnitt 8 und Tabelle 1 beschreibt also den größeren Transferzylinder, während die Toleranzen der Insulinzylinder in ISO 8537 stehen, deren Tabelle H.1 die zulässigen Abweichungen des geteilten Volumens angibt. In beiden Fällen ist die Toleranz gegen das Nennvolumen des Zylinders definiert, nicht gegen das Volumen, das gerade abgelesen wird.

Die Folge daraus wird leicht übersehen. An diesem 3-mL-Zylinder beträgt die zulässige Abweichung bei der Ablesung 1 mL 0,065 mL, also 6,5 Prozent des abgelesenen Werts, bei der Ablesung 2 mL dagegen 0,100 mL, also 5,0 Prozent. Der absolute Fehler wächst also mit dem Nennvolumen, der relative dagegen, je kleiner die Ablesung ausfällt. Tabelle 1 derselben Ausgabe staffelt auch ihre übrigen Anforderungen nach Nennvolumenklassen: Für einen Zylinder unter 2 mL setzt sie einen maximalen Totraum von 0,07 mL und einen zu beziffernden Teilungsschritt von 0,1 mL an.

Die Messliteratur zeigt in dieselbe Richtung. Eine Untersuchung in Hospital Pharmacy prüfte Spritzen zu 1, 3, 5, 10 und 20 mL gravimetrisch bei Füllgraden von 5, 10 und 20 Prozent und fand mittlere prozentuale Fehler zwischen 1,4 und 18,6 Prozent, gegenüber einer Herstellerangabe von ±5 Prozent. Die Autoren berichten von einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für Fehler jenseits der akzeptierten 5 Prozent, sobald weniger als 20 Prozent des aufgedruckten Nennvolumens abgemessen wurden, und beschreiben als Konsequenz daraus die Spritze, deren Nennvolumen dem fraglichen Volumen am nächsten liegt.

Gauge-Zahlen, und warum sie rückwärts laufen

Nadelrohr wird mit einer Gauge-Zahl bezeichnet, und die Skala wirkt widersinnig, weil sie gar keine Messgröße ist. Sie geht auf die Drahtherstellung des 19. Jahrhunderts zurück, wo sie Ziehschritte zählte und keinen Durchmesser angab. Die Abstufungen ergaben sich aus Werkzeug und Fertigung, nicht aus einer Formel. Deshalb sind die Schritte ungleichmäßig, und deshalb bedeutet eine größere Zahl ein dünneres Rohr. Nadeln, die im Zusammenhang mit der Peptid-Rekonstitution beschrieben werden, sind gewöhnliche Injektionsnadeln, und die Gauge-Bezeichnung sagt nichts über die Flüssigkeit im Zylinder aus.

Heute bleibt die Bezeichnung erhalten, ergänzt um eine metrische Angabe. ISO 9626 gilt für starres Nadelrohr aus nichtrostendem Stahl zur Herstellung von Medizinprodukten und bezeichnet ein Rohr über seinen nominellen Außendurchmesser in Millimeter, die zugehörige Gauge-Größe und die Wandstärke, jeweils mit einem Toleranzband um den Nennwert. Für die Größe 0,33 mm, also die Bezeichnung 29 Gauge, reicht dieses Band von 0,324 bis 0,351 mm.

Nominelle metrische Größen nach der Bezeichnung in ISO 9626:2016. Die Norm legt um jeden Nennwert ein Toleranzband und gibt Mindest-Innendurchmesser getrennt für normalwandiges, dünnwandiges, extradünnwandiges und ultradünnwandiges Rohr an. Der Innenquerschnitt folgt also nicht allein aus der Gauge-Zahl.

Wie schnell Flüssigkeit durch das Lumen läuft, hängt am Innendurchmesser – und der ist mit der Gauge-Zahl noch nicht festgelegt. ISO 6009, die Norm für die Farbcodierung, gilt für normalwandige, dünnwandige, extradünnwandige und ultradünnwandige Nadeln, sodass zwei Rohre mit derselben Gauge-Zahl unterschiedliche Innenquerschnitte haben können. Dieselbe Norm legt den Farbcode fest, mit dem Nadeln der metrischen Größen von 0,18 mm (34 G) bis 3,4 mm (10 G) gekennzeichnet werden; die Farbreferenzen stehen in einem Anhang. Der farbige Konus ist eine Größenangabe, kein Gütezeichen.

Insulinspritzen liegen am dünnen Ende dieses Bereichs: Eine Übersichtsarbeit in Clinical Diabetes nennt für Insulinspritzen Nadelgrößen von 28 bis 31 Gauge, wobei 31 die feinste ist.

Nadellänge als Gerätespezifikation

Die Länge ist die zweite Angabe auf der Packung, und sie ist wie die Gauge-Zahl eine Gerätespezifikation und keine Bewertung. Dieselbe Übersichtsarbeit in Clinical Diabetes führt für Insulinspritzen Nadellängen von 5, 6, 8 und 12,7 mm auf. Für Injektionsnadeln allgemein nennt die Pflegefachliteratur eine Spanne von etwa 1/8 Zoll (rund 3 mm) bis 3 Zoll (rund 76 mm). ISO 7864 regelt die fertige Nadel, deckt die bezeichneten metrischen Größen von 0,18 mm bis 1,2 mm ab und legt Konus, Schutzkappe, Rohr, Schliff, Größenbezeichnung, Farbcodierung, Leistungsanforderungen, Verpackung und Kennzeichnung fest.

Welche Länge in einer bestimmten klinischen Situation angemessen ist, kann eine allgemeine Nachschlageseite nicht beantworten: Das hängt vom zugelassenen Produkt, seinem Etikett und der anwendenden Person ab. Injektionen gehören in fachkundige Hand.

Feste oder aufsteckbare Nadel: Totraum in Zahlen

Nicht alles, was in einen Zylinder gezogen wird, kommt auch wieder heraus. Totraum ist die Flüssigkeit, die bei vollständig durchgedrücktem Kolben zurückbleibt, und sie sitzt an drei Stellen: im Nadellumen, im Nadelkonus und in der Zylinderspitze zwischen Kolbenfläche und Konus.

Wie viel es ist, entscheidet die Bauform, und ausschlaggebend ist, wo die Nadel endet. Ein Rohr, das auf einem äußeren Ansatz sitzt, verteilt den Rückstand auf drei Hohlräume: Zylinderspitze, Konusinneres und Lumen. Eine fest eingesetzte Nadel, die durch den Ansatz bis auf den Boden des Zylinders reicht, lässt nur das Lumen übrig. Zule und Bobashev haben beide Bauformen 2009 vermessen, und der Unterschied ist erheblich.

Die Zahlen stammen aus dem genannten Vergleich von Spritzenbauformen mit hohem und niedrigem Totraum (Zule und Bobashev, 2009). Die beiden ersten Zeilen und die dritte beruhen allerdings nicht auf demselben Messverfahren: Der publizierte Wert von 84 µL schließt Konus und Lumen einer aufsteckbaren Nadel ein und liegt deshalb über der reinen Zylindergrenze der Norm, denn ISO 7886-1:2017 misst den Totraum an der Spritze selbst. Die Volumenrechnung bleibt davon unberührt: 84 µL sind 0,084 mL, und 0,084 mL sind auf einem U-100-Zylinder 8,4 Einheiten. Bezogen auf eine Füllung von 30 Einheiten ist dieser Rückstand mehr als ein Viertel des Zylinderinhalts, bezogen auf 100 Einheiten weniger als ein Zehntel. Der Totraum ist ein festes Volumen; wie stark er ins Gewicht fällt, hängt davon ab, wie viel überhaupt aufgezogen wurde. Derselbe Effekt tritt beim Pen auf, wo Flüssigkeit in Karpule und Pen-Nadel zurückbleibt; verglichen wird das in Spritze oder Pen und in Peptid-Pens.

Was eine Rekonstitutionsspritze ist

„Rekonstitutionsspritze“ ist keine eigene Produktkategorie. Der Begriff beschreibt eine Rolle: die Spritze, mit der Lösungsmittel in ein Vial mit lyophilisiertem Peptidmaterial überführt wird, im Unterschied zu der Spritze, an der anschließend ein abgemessener Bruchteil abgelesen wird.

Die Trennung folgt aus den Toleranzregeln weiter oben. Einen oder mehrere Milliliter zu überführen und wenige Hundertstel Milliliter abzulesen sind verschiedene Messaufgaben, und die Genauigkeit einer Spritze ist relativ zu ihrem Nennvolumen festgelegt; das Gefäß, das zur einen Aufgabe passt, ist für die andere ein schlechtes Messmittel. Die pharmazeutische Rezepturliteratur beschreibt deshalb, das Nennvolumen der Spritze an das abzumessende Volumen anzupassen; für den Lösungsmitteltransfer beschreibt sie einen größeren Zylinder mit aufsteckbarer, verschraubter Nadelverbindung (Luer-Lock). Die Pflegefachliteratur beschreibt die Luer-Lock-Bauform als diejenige, deren Konusgewinde eine sichere Verbindung für Nadeln, Schläuche oder andere Geräte herstellt.

Die aseptische Herstellung in den Vereinigten Staaten ist im USP-Kapitel <797> geregelt, das am 1. November 2023 in Kraft trat und Anforderungen an Personal, Räume, Umgebung und Zubereitung steriler Rezepturarzneimittel festlegt. Die aseptische Arbeitsweise selbst gehört in diese Regelwerke der pharmazeutischen Praxis und ist nicht Gegenstand dieser Geräteübersicht.

Die Filtration ist eine eigene Frage mit eigenen Gerätevorgaben und steht in Peptide filtern; was mit einer Lösung geschieht, die in einem Zylinder stehen bleibt, steht in Peptide in der Spritze lagern.

Die Normen hinter den Bauteilen

Fünf Dokumente decken das meiste ab, was auf einer Spritzen- oder Nadelpackung steht.

Ein weiterer Hinweis aus ISO 8537: Spritzen im Anwendungsbereich dieser Norm sind für die Verwendung kurz nach dem Befüllen bestimmt, und die Norm bezeichnet sie ausdrücklich als ungeeignet, um Insulin über längere Zeit aufzubewahren. Der Zylinder ist ein Mess- und Abgabegerät, kein Aufbewahrungsbehältnis.

Häufige Fragen

Was bedeutet die Gauge-Zahl bei einer Nadel?

Die Gauge-Zahl ist eine Größenbezeichnung für Nadelrohr, geerbt aus der Drahtherstellung des 19. Jahrhunderts, wo die Zahl Ziehschritte zählte und keinen Durchmesser angab. Sie läuft rückwärts: Je höher die Zahl, desto dünner das Rohr. ISO 9626 behält die überlieferte Bezeichnung bei, koppelt sie aber an eine metrische Angabe aus nominellem Außendurchmesser in Millimeter, Gauge-Größe und Wandstärke. 31 Gauge ist damit die Größe 0,25 mm, 18 Gauge die Größe 1,20 mm.

Ist eine höhere Gauge-Zahl eine dickere oder eine dünnere Nadel?

Eine dünnere. Die Gauge-Skala läuft dem Durchmesser entgegen: 30-Gauge-Rohr ist dünner als 25-Gauge-Rohr, und das wiederum dünner als 21 Gauge. Die Pflegefachliteratur formuliert die Regel schlicht als Umkehrung – je größer der Durchmesser einer Nadel, desto kleiner die Gauge-Zahl.

Was ist der Totraum einer Spritze?

Totraum ist die Flüssigkeit, die bei vollständig durchgedrücktem Kolben zurückbleibt: im Nadellumen, im Nadelkonus und in der Spitze des Zylinders. Eine begutachtete Vermessung von Spritzenbauformen mit hohem und niedrigem Totraum aus dem Jahr 2009 nennt rund 2 Mikroliter für eine 1-mL-Insulinspritze mit fest eingesetzter 28-Gauge-Nadel und rund 84 Mikroliter für einen vergleichbaren Zylinder mit aufsteckbarer 26-Gauge-Nadel. Auf einer U-100-Skala sind 84 Mikroliter 8,4 Einheiten.

Kann man kleine Volumina auf einer 1-mL-Spritze genau ablesen?

Ablesen lässt sich das Volumen, aber die zulässige Abweichung bezieht sich auf das Nennvolumen des Zylinders und nicht auf die Menge, die darin steht. In der allgemeinen Norm ISO 7886-1 lautet die Regel unterhalb des halben Nennvolumens plus/minus 1,5 Prozent des Nennvolumens plus 2 Prozent des ausgestoßenen Volumens; Insulinzylinder folgen der entsprechenden Tabelle in ISO 8537. So oder so trägt eine kleine Ablesung in einem großen Zylinder eine anteilig größere zulässige Abweichung. Eine Untersuchung in Hospital Pharmacy fand eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für Fehler über 5 Prozent, sobald weniger als 20 Prozent des aufgedruckten Nennvolumens abgemessen wurden.

Warum werden für die Rekonstitution zwei Spritzentypen beschrieben?

Weil zwei verschiedene Messaufgaben anfallen. Ein Lösungsmittelvolumen von einem oder mehreren Millilitern in ein Vial zu überführen und anschließend einen Bruchteil eines Milliliters zu entnehmen, das sind zwei Aufgaben an entgegengesetzten Enden einer Skala, und die Genauigkeit einer Spritze ist relativ zum Nennvolumen festgelegt. Die pharmazeutische Rezepturliteratur beschreibt deshalb die Wahl derjenigen Spritze, deren Nennvolumen dem abzumessenden Volumen am nächsten kommt – weshalb neben einem klein geteilten Zylinder eine größere Transferspritze mit aufsteckbarer Nadel beschrieben wird.

Was ist der Unterschied zwischen Luer-Lock und Luer-Slip?

Beides sind Konusbauformen für den Anschluss einer Nadel oder eines anderen Geräts. Ein Luer-Lock-Ansatz trägt ein Gewinde im Konus, das die Verbindung festschraubt, während ein Luer-Slip-Ansatz allein über den Reibschluss auf einem konischen Ansatz hält. Die Pflegefachliteratur beschreibt die Gewindevariante als die sichere Verbindung. Insulinspritzen umgehen die Frage häufig dadurch, dass die Nadel fest mit dem Zylinder verbunden ist.

Quellen

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3. ISO 7864:2016, Sterile hypodermic needles for single use – Requirements and test methods. International Organization for Standardization. https://www.iso.org/standard/60481.html
4. ISO 9626:2016, Stainless steel needle tubing for the manufacture of medical devices – Requirements and test methods. International Organization for Standardization. https://www.iso.org/standard/60480.html
5. ISO 6009:2016, Hypodermic needles for single use – Colour coding for identification. International Organization for Standardization. https://www.iso.org/standard/63277.html
6. Jordan MA, Choksi D, Lombard K, Patton LR. Development of Guidelines for Accurate Measurement of Small Volume Parenteral Products Using Syringes. Hospital Pharmacy. 2021;56(3):165–171. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34024924/
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10. Administration of Parenteral Medications. In: Nursing Skills (2nd edition), Open Resources for Nursing. NCBI Bookshelf NBK593214. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK593214/
11. USP General Chapter <797>, Pharmaceutical Compounding – Sterile Preparations. United States Pharmacopeia. https://www.usp.org/compounding/general-chapter-797

Alles Vorstehende beschreibt Geräte und die Normen, die sie definieren. Wo ein zugelassenes Arzneimittel im Spiel ist, geben dessen Etikett und die Fachleute, die es zubereiten und anwenden, das Lösungsmittel, das Volumen und die Ausstattung vor; nichts auf dieser Seite ersetzt das eine oder das andere.