Esterilización08

Tecnología Farmacéutica

1Área Farmacia y Tecnología Farmacéutica.

Tema Esterilización


1. Definición Esterilidad2. Cinética de destrucción bacteriana: parámetros3. Validación procesos esterilización4. Métodos de esterilización5. Trabajo en medio estéril




1. Definición EsterilidadEsterilidad: ausencia de microorganismos viables. (RFE. 3ª Edición).

Objetivo: destrucción total de la población microbiana presente en cualquier material que se somete a dicho proceso.

La destrucción de microorganismos sigue una cinética exponencial, por tanto en términos absolutos es inviable llegar al valor cero: se define la esterilización en términos de probabilidad

N.G.E. (Nivel de Garantía de Esterilidad, SAL inglés): Probabilidad de encontrar un microorganismo viable en un producto, es decir 1 unidad no estéril, tras el proceso de esterilización es inferior a 10-6: sólo puede haber 1 unidad no estéril entre 1000000 de unidades esterilizadas.

En la práctica se comprueba la muerte de un microorganismo si no es posible detectarlo en un medio de cultivo en el que puede proliferar.




1. Definición Esterilidad: Productos que deben ser estérilesPreparaciones inyectables.

Soluciones para lavados vesicales.

Formas de administración oftálmicas.

Medicamentos para aplicación sobre heridas y quemaduras.

Dispositivos médicos (“Medical devices”)

Material utilizado para el acondicionamiento aséptico.

Opción AEsterilización terminal

Producto en envase definitivo

Opción BProducción en medio aséptico




1. Definición Esterilidad

Esterilización → eliminación de toda forma de vida viable.

Desinfección → eliminación de microorganismos patógenos.

Desinfectante: sobre objetos inanimados.

Antiséptico: sobre organismos vivos.

Asepsia → conjunto de medidas que hay que tomar para evitar el contacto de los microorganismos con tejidos.




2. Cinética de destrucción microbiana

t·K0t e·NN −=

Condiciones de esterilización constantes

LnNt = LnN0 – K·t

Nt=número microorganismos viables a un tiempo t de esterilización

N0= número inicial de microorganismos viables

K= constante de destrucción microbiana, para un proceso

tiempo0 2 4 6 8 10 12 14

ln N

e-2

e-1

e0

e1

e2

e3

e4

e5

kT1 (t-1)

kT2 (t-1)

T2>T1




2. Cinética de destrucción microbiana

t·K0t e·NN −=

Condiciones de esterilización constantes

LnNt = LnN0 – K·t

ConsecuenciasSupervivencia menor cuanto menor sea N0 → materia prima lo menos contaminada posible.

Imposible esterilidad absoluta → curva de tipo exponencial tiende a cero → valor que alcanzará sólo en infinito.




3. Validación procesos esterilización

Objetivo: demostrar que en el punto más desfavorable se alcanzan unas condiciones mínimas de esterilización capaces de asegurar una probabilidad de encontrar una unidad no estéril igual o inferior a 10-6.

Parámetros:

Tiempo de reducción decimal (D)

Valor Z

Valor F




3. Validación procesos esterilizaciónTiempo de reducción decimal; DTiempo necesario a una determinada Tª para que la población de

microorganismos se reduzca un 90 %.

t·K0t e·NN −=

k10lnDT =

Si Nt= 0.1 N0 t=DT

k303.2DT =

Espora de referencia: B stearothermophilus, D121ºC= 1- 1.5 min

D50º

D60º

D70º




3. Validación procesos esterilizaciónValor Z : Incremento de temperatura necesario para reducir

el valor de D del microorganismo un 90 %.

Temperatura

105 110 115 120 125 130 135

log D0.1

1

10D T1

D T2

12

TT

TTDlogDlog

m 21

−−

=

21 TT

12

DlogDlogTTZ

−−=

B stearothermophilus, Z= 10ºC

ZTT

T

T12

2

1 10DD −

=Tasa de letalidad




3. Validación procesos esterilizaciónValor F : Tiempo efectivo de exposición: Se obtiene derivando la

expresión de Z. No es un tiempo real, sino que representa el tiempo equivalente que el producto se ha sometido a la Tª T:

Δt: intervalos de tiempo de muestreoT: temperatura media del intervaloT0: temperatura de referencia, 121ºC, Z0= 10ºC, B. stearothermophilus

F0=F121ºC= 8 minutos……..tiempo mínimo de esterilización recomendado el valor calculado más un 50% como mínimoF.E. recomienda 15 min a 121ºC

Tasa de letalidad

∑−

Δ= 0

0ZTT

10·tF




3. Validación procesos esterilizaciónValor F : tiempo necesario para que un proceso de esterilización sea eficaz a una Tª determinada.

Es una medida de la letalidad de un proceso de esterilización con respecto a un microorganismo determinado

1 1

2 2

2 11 1

2 2

0 0

0

0

ln ln · log log ·2.303

·(log log )

·(log log )

10

Tt T t

T T t

T T t

T TT T Z

T T

kN N k t N N t

F D N N

F D N N

F DF D

−

= − = −

= −

= −

= =




3. Validación procesos esterilizaciónCONTROL DE LA ESTERILIZACIÓN.

Puede hacerse con métodos físicos, químicos o biológicos.Indicadores físicos: sensores de Tª, presión

Indicadores químicos: cambio de color tras exposición a proceso de esterilización.

Indicadores biológicos: preparaciones de esporas de especies de Bacillus* → mayor grado de resistencia a esterilización.

*Si estas esporas se exponen al proceso de esterilización y no sobreviven, podrá admitirse que todos los demás microorganismos habituales también han perecido y que el proceso es seguro.

D121 = 1.5 minZ = 10 ºC

F121 = 8 min = Fo. B. steaothermophilus




4. Métodos de esterilización

IonizantesRadiaciones

Ultravioletas

Profundidad o membranaFiltración

AutoclaveAcción del vapor de aguaEbullición directaCalentamiento repetido

Acción del agua calienteCalor húmedo

Estufa de calor secoAcción directa de los generadores de calor

Acción directa de la llamaIncineraciónRojo incipiente

Acción directa de la llamaCalor Seco

MÉTODOS FÍSICOS:

MÉTODOS QUÍMICOS:Líquidos: β propiolactonaGases: óxido de etileno, formaldehido




4. Métodos de esterilización: Esterilizacion por calor

Factores que condicionan la esterilización por calor

Especie microbiana y forma (vegetativa o esporulada).Duración del tratamientoCarga microbiana inicialTemperaturaNaturaleza del medio• Humedad y pH• medio húmedo → coagulación de proteínas• medio seco → oxidación




4. Métodos de esterilización: Esterilización por calor

Técnicas:Seco: sust. resistentes a la Tª y sensibles a humedad. Ej: vidrio, porcelana, metal, aceites, grasas, parafinas

• Permite eliminar pirógenos• Destrucción: por oxidación• Aire caliente: estufas y hornos túneles

Húmedo: agua y soluciones acuosas de p.a. termoestables. Telas, material de cura….

• Destrucción: precipitación de proteínas• Autoclaves y columnas




B. Tindalización- Se realiza en 3 ciclos 3 días sucesivos- Presión atmosférica, Tª = 100 ºC, duración 20 – 45 min- Permite la eliminación de formas resistentes- No se utiliza en industria farmacéutica

4. Métodos de esterilización: Calor Húmedo

A. Agua HirviendoB. TindalizaciónC. Esterilización a presión elevada





C. Esterilización a presión elevadaVapor de agua saturado, a presión (sobrepresión) y con exclusión del aire atmosférico.Tª bajas (121-124 ºC) y t de exposición prolongados.Actúa por coagulación de proteínas.Es más eficaz que el calor seco a igualdad de Tª.Se realiza en autoclaves: 3 partes:

• cámara de autoclave• instalación periférica• elementos de control




Temperatura Tiempo 121º 15´126º 10´134º 5´

4. Métodos de esterilización: Calor Húmedo-Autoclaves




A-PrecalentamientoB-EsterilizaciónC-Enfriamiento

4. Métodos de esterilización: Calor Húmedo-Torres hidroestáticas





Fases:fase de calentamientofase de esterilización*fase de enfriamiento

* t de esterilización: t necesario para producir la muerte de una cepa control (B. stearothermophilus a pH neutro), para autoclave y carga determinada.Se adiciona “t de seguridad” → 1/2 t de esterilización.





Ventajas:Bajo costo y alta eficacia.No produce residuos tóxicos.Facilidad de monitorización.

Inconvenientes:No debe ser empleado para PA sensibles a Tª en solución.Tampoco sirve para fluidos no acuosos.Utiliza ciclos de esterilización largos Condiciones de esterilización requeridas para cada producto y carga deben ser configuradas y validadas.No asegura la despirogenización del producto





Control:Se comprueba que los parámetros del ciclo de esterilización establecidos en la validación se reproducen regularmente.

Sondas de Tª y presión.Integridad de los filtros del aire.Bioindicadores: B. stearothermophilus.Indicadores químicos.




4. Métodos de esterilización: Calor Seco

Tª y t necesarios son mayores que en la esterilización por calor húmedo.Actúa por oxidación.Se utiliza aire filtrado (filtros HEPA) y caliente.Es útil como método de eliminación de pirógenosDe elección para productos:

resistentes al calorsensibles a la humedadimpermeables al vapor de agua




4. Métodos de esterilización: Calor Seco

Tipo de material:instrumental quirúrgicoenvases para preparación de productos estériles

material de vidrio: ampollas, viales, frascos…material de porcelana y metal

material de curaceras, aceites, parafinas, glicerol, y en general fluidos no acuosos estables al calor




4. Métodos de esterilización: Calor SecoMétodos

a. flameadob. horno o estufa de calor secoc. túnel de esterilización

a. FlameadoÚtil para material quirúrgico y también de vidrioPueden alcanzarse temperaturas de 500 ºCLetal para formas vegetativas y esporuladasMétodo en desuso salvo en bacteriologíaTb incineración para eliminar artículos contaminados




4. Métodos de esterilización: Calor SecoMétodos

b. horno o estufa de calor secoTransferencia de calor por convecciónSustancias termoestables, excipientes no acuosos (ej. Parafina)Proceso discontinuo.Los materiales deben colocarse de manera que permita una correcta circulación del aire entre ellos.




Temperatura Tiempos180º 30´170º 60´160º 120´150º 2h. 30´140º 3h.120º Más de 6 horas.

1. Ventilador de refrigeración.

2.Filtro HEPA

3. Ventilador de recirculación.

4. Válvulas automáticas.

5. Válvula sobrepresión.

6. Baterías calefacción.

7. Filtro HEPA.

8. Aislamiento

4. Métodos de esterilización: Calor Seco: ESTUFAS




4. Métodos de esterilización: Calor Seco ESTUFASFases

Secado: aire entra a la estufa a través de filtros HEPA, se calienta, capta humedad del material y sale al exterior arrastrando vapor de agua. Calentamiento: el aire se calienta con resistencias y se hace circular a través del filtro HEPA por el interior de la estufa, el t necesario para alcanzar la Tª requerida.Esterilización: Se mantiene la Tª fijada y la recirculación del aire la Tª y t dependerán del producto a esterilizarEnfriamiento: Disminuye la Tª hasta poder manipular los productos.




4. Métodos de esterilización: Calor Seco TÚNELES

Método de esterilización continuo Se utiliza en industriaTª ~ 250 – 300 ºC durante cortos intervalos de t.Transferencia de calor :

radiaciónconvección previo paso por filtros HEPA

Tª hasta poder manipular los productos.




4. Métodos de esterilización: Calor Seco: TÚNELES

Material




4. Métodos de esterilización: Calor Seco TÚNELESZonas

Zona de secado: se elimina el aire húmedo y se renueva por caliente. Zona de calentamiento: Aire caliente filtrado

por filtros HEPA. Se calienta y recircula el aire hasta alcanzar la Tª de esterilización y/o despirogenización. Zona de esterilización: Se mantiene la Tª fijada y t necesario para esterilización. Zona de enfriamiento: aire filtrado por filtros HEPA para disminuir la Tª.




4. Métodos de esterilización: Calor SecoVentajas:

Permite a la vez la despirogenización del producto.Equipos e instalaciones sencillos.Condiciones de esterilización conocidas y documentadas.Adecuado para polvos, fluidos no acuosos y materiales sensibles a la humedad

Inconvenientes:Ciclos de esterilización largos.No sirve para fluidos acuosos y materiales termolábiles.Tª y tiempo de cada ciclo requeridas para cada producto deben ser configurados y validados




4. Métodos de esterilización: Calor HúmedoControl:

Se comprueba que los parámetros del ciclo de esterilización establecidos en la validación se reproducen regularmente.

Sistemas de filtración. Integridad de los filtros.Sensores de Tª.Velocidad del aire.Control de partículas.Bioindicadores: B. subtilis.Despirogenización

Las alteraciones en la integridad de los filtros alteran estos parámetros.




4. Métodos de esterilización: Radiaciones

Ionizantes.Rayos γ.Rayos β

Electromagnéticas.Radiación UV.




4. Métodos de esterilización: RadiacionesRadiaciones UV

No ionizantes.Actúan por alteraciones en moléculas esenciales como ADN. Son germicidasλ UV = 190 – 390 nm; Mayor poder germicida 226-328 nm.Lámparas de mercurioEficacia germicida depende de susceptibilidad de microorganismos, intensidad de la radiación y t de exposición.Ej; con una D = 20 microwatios/cm2 (intensidad mínima

recomendada)B. subtilis: 9 minStaphilococcus hemolyticus: 5 min




4. Métodos de esterilización: RadiacionesRadiaciones UV

Ventajas.No calientan el producto.Eficacia germicida.Permiten su aplicación en procesos continuos.

Inconvenientes.Bajo poder de penetración.Requieren protección ocular

AplicacionesReducir la contaminación del aire, y de superficies.Mantener estéril zona de manipulación de materiales previamente esterilizados.




4. Métodos de esterilización: RadiacionesRadiaciones γ y β

Son ionizantes γ emitidas por radioelementos.Son germicidasDosis esterilizante: dosis de radiación necesaria

para asegurar la esterilización.Depende de la naturaleza del microorganismo, del número inicial y de la naturaleza del medio.

Mecanismo: modificaciones químicas de proteínas y ADN.Unidad de medida: RAD.




4. Métodos de esterilización: RadiacionesRadiaciones γ y β

Ventajas.No calientan el producto.Eficacia germicida.Permiten su aplicación en procesos continuos.Capacidad de penetración.Proceso fácil de controlar: dosis recibida

Inconvenientes.Coste elevado.Efectos secundarios, en especial organolépticos.Exigen un control de material esterilizado (radiación

Aplicacionesmedicamentos sólidos lábiles al calor; vitaminas, antibióticos, esteroides,…equipamiento médico sensible al calorno aplicable a disoluciones: mayor efecto nocivo de radiaciones




4. Métodos de esterilización: FiltraciónMétodo físico de esterilización.

Los microorganismos no son inactivados → se separan del fluido que se quiere esterilizar mediante filtros.Sistemas de filtración estériles → utilizan filtros capaces de retener partículas del tamaño de los microorganismos ø = 0.45 μm esporas ~ 0.5 μmø = 0.22 μm f. vegetativas ~ 1 μmø = 0.1 μm

* generalmente se utiliza un prefiltro de tamaño de poro superior.Indicador: Pseudomonas diminuta → ø = 0.3 μm




4. Métodos de esterilización: FiltraciónMétodo físico de

esterilización.Tipos de filtros:

Filtros en profundidad: actúan por mecanismo de adsorción electrostática o atrapamiento en la matriz. Se usan como prefiltros. Filtros de membrana: tamizado físico. Método de elección




4. Métodos de esterilización: FiltraciónVentajas.

Bajo coste.Posibilidad de utilizar envases lábiles al calor

Inconvenientes.No esterilización terminal requiere procesamiento posterior

Aplicacionesproductos líquidos con sustancias termolábiles. filtrado de aire en zonas de procesamiento aséptico.farmacia hospitalaria:

• disoluciones de preparación extemporánea.• nutriciones parenterales.




4. Métodos de esterilización: Filtración

ControlesIntegridad del sistema de filtración. Control de la zona de procesamiento aséptico.Indicador biológico: Pseudomonas diminuta.Control de la esterilización de los envases.




4. Métodos de esterilización: agentes químicos

en estado líquido: poco eficazen estado gaseoso:

óxido de etileno: más utilizado.formaldehídoóxido de propilenobetapropiolactonadióxido de cloro




4. Métodos de esterilización: agentes químicosformol = formaldehido =formalina

esterilización de salas estériles, maquinaria y material.Eliminar por ventilación

óxido de etilenopuro es inflamable: mezclas con gases inertessu acción depende de Tª, concentración, estado de los microorganismos, humedad relativa y t.agente alquilanteinconveniente: ↑↑ toxicidad → periodo de aireación aplicaciones:

• sólidos compatibles, materiales plásticos y de acero inoxidable, artículos de goma, instrumental médico delicado.

• dispositivos de administración parenteral





Condiciones a controlarcapacidad de penetración y eliminación del agente químicoconcentración (líquido) o presión (gas).humedad y temperaturatipo y carga microbiana inicial

Indicadores físico-químicos: utilidad orientativasólo indica si ha estado en contacto con el gas por cambio de coloración.

Indicador biológicoB. subtilis





Equipos





Ventajas:Instalaciones más sencillas y menos costosa que radiaciones.Gran variedad de equipos.

Inconvenientes: Ciclos de esterilización complejos y muy largos.Numerosas variables a controlar.Elevada toxicidad: seguridad laboral y control de restos en producto esterilizado.




Árbol de decisión para esterilizar productos acuosos

¿Se puede esterilizar en atmósfera húmeda a 121ºC 15 min?

NO SIAutoclave 121ºC, 15 min

¿Se puede esterilizar en ambiente húmedo con F>8 min para alcanzar NGE≤10-6?

SINO

¿Se puede someter la formulación a filtración esterilizante?

Emplear atmósfera húmeda con F>8 min

Filtrar y envasar en medio estéril

Esterilizar individualmente los componentes, elaborar y envasar en ambiente estéril

SI

NO

Recomendaciones EMEA




Recomendaciones EMEA

ÁÁrbol de decisirbol de decisióón para esterilizar n para esterilizar llííquidos no acuosos, semisquidos no acuosos, semisóólidos y polvos secoslidos y polvos secos

¿Se puede esterilizar con calor seco, 160ºC, 120 min?

SINOEsterilizar 120 min a 160ºC¿Se puede esterilizar con calor seco con otra

combinación T-t para alcanzar NGE≤10-6?SI

Esterilizar con calor seco con otra combinación T-t para alcanzar NGE≤10-6

NO¿Puede esterlizarse de otra forma, ej radiaciónionizante con dosis mínima ≥25 KGy?

SINOEmplear radiación ionizante con dosis mínima ≥25 KGy

¿Puede esterilizarse con radiación a menor dosis validada?

SINOEsterilizar con radiación a dosis validada ¿Se puede someter la formulación

a filtración esterilizante?SI

Filtrar y envasar en medio estérilEsterilizar individualmente los componentes, elaborar y envasar en ambiente estéril

NO




Controles físicos: Calor: monitorización TªFiltración: punto de burbujaRadiaciones: dosímetrosGases: HR, Tª, conc de gas, duración

Controles químicos: sust pto fusión conocido-colorantesControles biológicos:

Calor seco: B. subtilis, D160=5-10 min, Z=22ºC

Calor húmedo: B. stearothermophilus, D121=1 min, Z=10ºC

Filtración: Ps. Diminuta (Ө=0.3µm)

Óxido etileno: B. subtilis, D600mg/l, 54ºC,60%HR=2.5 min

Radiaciones ionizantes: B. pumilus

UV: B. subtilis

Controles de Esterilización RESUMEN




5. Trabajo en medio estérilManipulación o elaboración aséptica.En “zonas limpias” → condiciones de asepsia tan rigurosas como sea posible.Diferentes dimensiones: desde vitrinas a salas.Nivel de asepsia se dificulta con tamaño y complejidad.

Vitrinas, campanas → manipulador en exteriorSalas → manipulador en interior.

Diferentes niveles de exigencia.




5. Trabajo en medio estéril

Filtración esterilizante del aire.

Aire libre de partículas y de microorganismos.Filtros y prefiltros.Radiación UV como medida complementaria.Factores adicionales:

• Atmósferas húmedas → mayor posibilidad de contaminación.• Corrientes de aire → mayor diseminación de microorganismos.





Recintos estériles.Recintos estériles clásicos.• Vitrinas estériles.• Salas o zonas estériles.

Recintos estériles con flujo de aire laminar.• Salas estériles

– Recintos de flujo laminar vertical– Recintos de flujo laminar horizontal.

• Campanas de flujo laminar– Campanas de flujo laminar vertical– Campanas de flujo laminar horizontal





* Vitrina estéril.




Salas estériles

HR:30-40%Tª: 22-24 ºCFiltros HEPAFlujo laminarLámparas UV

PersonalMaterial

campana

V

F

Des H

Autoclave

V

F

Clim

PF

1-3 mmHg

3-5 mm Hg





Clasificación de calidad de aire requerida

03.5A…Cámara de flujo laminar

Menos 15 µm0.5 µm

500203500D

1002350C503.5B

Número máximo mo

Número máximo de partículas/L de tamaño igual o superior a

Clase

(NCF europeos)

A y B: clase 100; C: clase 10000; D:100000

Limpio

Estéril




* Campanas de flujo laminar.

5. Trabajo en medio estéril- Filtros HEPA- Lámparas UV- Velocidad de circulación de aire controlada: H-0.45 m/s y V-0.30 m/s




Cámaras de seguridad biológicaClase I:Protegen usuario y ambiente,No producto

Clase II:Protegen usuario y ambiente del producto,Protege al producto de usuario y ambiente

Clase III: productos alto riesgo


Esterilización08

Documents

Transcript of Esterilización08