Я бы разделил после обрезки предыдущего или конечного мусора:
String s = "Item(s): [item1.test], [item2.qa],[item3.production] ";
String r1 = "(^.*?\\[|\\]\\s*$)", r2 = "\\]\\s*,\\s*\\[";
String[] ss = s.replaceAll(r1,"").split(r2);
System.out.println(Arrays.asList(ss));
// [item1.test, item2.qa, item3.production]