PRINCIPI DELLA STERILIZZAZIONE CORSO DI IMPIANTI DELL INDUSTRIA FARMACEUTICA ANNO ACCADEMICO

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1 PRINCIPI DELLA STERILIZZAZIONE CORSO DI IMPIANTI DELL INDUSTRIA FARMACEUTICA ANNO ACCADEMICO

2 GENERALITA LA DEFINIZIONE TEORICA DI STERILITA E ASSENZA DI TUTTE LE FORME VITALI (MICROORGANISMI) DA UN SUBSTRATO. QUESTO CONCETTO E ASSOLUTO, E NON E CORRETTO PARLARE DI GRADO DI STERILITA. LA STERILIZZAZIONE E QUALUNQUE PROCESSO CHE PERMETTE DI RAGGIUNGERE LA STERILITA, UCCIDENDO (CALORE, SOSTANZE CHIMICHE, RADIAZIONI IONIZZANTI) O ALLONTANANDO (FILTRAZIONE STERILIZZANTE) TUTTI I MICROORGANISMI DA UN SUBSTRATO. QUESTE DEFINIZIONI HANNO ALCUNE IMPORTANTI IMPLICAZIONI: DEFINIZIONE DI MORTE DEI MICROORGANISMI CONOSCENZA DELLA CINETICA DI INATTIVAZIONE CINETICA DI INATTIVAZIONE DEI MICROORGANISMI

3 MORTE MICROBICA DA UN PUNTO DI VISTA PRATICO E APPLICATIVO, UN BATTERIO E DEFINITO MORTO QUANDO NON E PIU IN GRADO DI MOLTIPLICARSI SUI TERRENI DI COLTURA IN CUI NORMALMENTE CRESCE. IN BASE A QUESTO CRITERIO UN BATTERIO ANCORA VIVO MA DANNEGGIATO, NON IN GRADO DI MOLTIPLICARSI, E CHE QUINDI NON DA COLONIE O INTORBIDAMENTI NEI TERRENI, E CLASSIFICATO MORTO. ATTUALMENTE NON SI DISPONE DI TERRENI DI COLTURA CAPACI DI FAR CRESCERE I MICRORGANISMI SOLO DANNEGGIATI DA TRATTAMENTI DI STERILIZZAZIONE; PERCIO L ASSENZA DI FORME VITALI IN UN SUBSTRATO E UNO STATO NON DIMOSTRABILE PRATICAMENTE. UNA VALIDA ALTERNATIVA AL TERMINE STERILE POTREBBE ESSERE LIBERO DA FORME DI VITA DIMOSTRABILI.

4 CINETICA DELLA INATTIVAZIONE MICROBICA I MICROORGANISMI ESPOSTI AD UN AGENTE LETALE NON MUOIONO TUTTI ALLO STESSO TEMPO; LA CINETICA DI MORTALITA E DI TIPO ESPONENZIALE E PUO ESSERE RAPPRESENTATA DALLE CURVE A SINISTRA, CHE SI RIFERISCONO AD UNA POPOLAZIONE BATTERICA OMOGENEA. DATO IL TIPO DI CINETICA, L ASSENZA DI QUALUNQUE MICROORGANISMO SI VERIFICA SOLO PER UN TEMPO DI ESPOSIZIONE INFINITO. TRATTO DA: MICROBIOLOGIA FARMACEUTICA. P. MAZZA, MILANO 1992

5 CINETICA DELLA INATTIVAZIONE MICROBICA IN TUTTI I PROCESSI CHE DISTRUGGONO CHIMICAMENTE O FISICAMENTE I MICROORGANISMI (FATTA ECCEZIONE PER L INCINERAZIONE E PER IL TRATTAMENTO CON PLASMA) LA CINETICA DI INATTIVAZIONE MICROBICA E QUELLA DESCRITTA; E UNA CINETICA DEL 1 ORDINE E PUO ESSERE DESCRITTA DALLA SEGUENTE EQUAZIONE: DOVE N 0 E IL NUMERO DI MICROORGANISMI VITALI ALL INIZIO DEL TRATTAMENTO, N t E IL NUMERO DI MICROORGANISMI VITALI AL TEMPO t E N 0 /N t E IL GRADO DI INATTIVAZIONE.

6 DIVERSE CURVE DI INATTIVAZIONE AL CALORE TRATTO DA: GUIDE TO MICROBIOLOGICAL CONTROL IN PHARMACEUTICALS, ED. S. DENYER E R. BAIRD LA CURVA DI INATTIVAZIONE VISTA PRIMA (A) E TEORICA; QUELLE REALI PRESENTANO DELLE DEVIAZIONI: CURVA (B): CON UNA PICCOLA CONCAVITA INIZIALE VERSO IL BASSO, INDICA LA NECESSITA CHE SI VERIFICHINO ALCUNI EVENTI CRITICI PRIMA CHE ABBIA LUOGO LA MORTE CELLULARE (ES., BATTERI CHE CRESCONO IN AGGREGATI) CURVA (C): FASE INIZIALE DI RAPIDA CADUTA DEL TITOLO MICROBICO SEGUITA DA UNA INATTIVAZIONE PIU LENTA (PRESENZA DI POPOLAZIONE MICROBICA MISTA CON DIVERSA RESISTENZA TERMICA) CURVA (D): CURVA (D): TIPICA DELLE POPOLAZIONI DI BATTERI SPORIGENI, CON UN LEGGERO INCREMENTO INIZIALE DEL NUMERO DI BATTERI DOVUTO ALL ATTIVAZIONE TERMICA DELLE SPORE

7 PARAMETRI DELLA RESISTENZA FATTA ECCEZIONE PER LA FILTRAZIONE STERILIZZANTE E PER I TRATTAMENTI DISTRUTTIVI (ES., INCINERAZIONE), I VARI METODI DI STERILIZZAZIONE POSSONO ESSERE CARATTERIZZATI DA VARI PARAMETRI NUMERICI CHE INDICANO L EFFICIENZA DELLA LORO AZIONE ANTIMICROBICA E CHE SONO MOLTO UTILI PER CALCOLARE LA GARANZIA DI STERILITA O S.A.L. (VEDI OLTRE) I PARAMETRI PIU IMPORTANTI SONO: D-VALUE z-value

8 D-VALUE IL D-VALUE (VALORE DI RIDUZIONE DECIMALE) DI UN MICROORGANISMO AD UNA CERTA TEMPERATURA x (D x ) E IL TEMPO, ESPRESSO IN MINUTI, NECESSARIO PER RIDURRE IL NUMERO DEI BATTERI SOPRAVVISSUTI AD UN TRATTAMENTO TERMICO DI UN FATTORE 10 (CIOE DEL 90%, OPPURE DI UN LOGARITMO). E UN VALORE INDIPENDENTE DALLA CARICA MICROBICA DI PARTENZA TRATTO DA: GUIDE TO MICROBIOLOGICAL CONTROL IN PHARMACEUTICALS, ED. S. DENYER E R. BAIRD

9 SIGNIFICATO DEL D-VALUE IL VALORE D ESPRIME LA RESISTENZA DI UN MICROORGANISMO AL TRATTAMENTO STERILIZZANTE (PIU ALTO E D, PIU RESISTENTE E IL MICROORGANISMO). I VALORI D PER UN CERTO MICROORGANISMO DIMINUISCONO CON L AUMENTARE DELLA TEMPERATURA. COSI COME E STATO DEFINITO IL D-VALUE E VALIDO PER LA STERILIZZAZIONE AL CALORE SECCO E UMIDO E PER LA STERILIZZAZIONE CON OSSIDO DI ETILENE O ALTRI GAS; IN RELAZIONE ALLA STERILIZZAZIONE CON RADIAZIONI IONIZZANTI VIENE DEFINITO COME DOSE DI RADIAZIONE ASSORBITA (IN kgy).

10 DETERMINAZIONE DEL D- VALUE CI SONO VARI SISTEMI PER RICAVARE IL VALORE D DI UN MICROORGANISMO AD UNA CERTA TEMPERATURA: SI PUO RICAVARE GRAFICAMENTE DALLA PENDENZA DELLA RETTA DI INATTIVAZIONE METODO DI STUMBO-MURPHY MURPHY-COCHRAN METODO DI SPEARMAN-KARBER

11 CINETICA DI INATTIVAZIONE DI UNA POPOLAZIONE BATTERICA TRATTO DA: MICROBIOLOGIA FARMACEUTICA. P. MAZZA, MILANO 1992 NELL ESEMPIO ILLUSTRATO NELLA TABELLA SI CONSIDERA UNA POPOLAZIONE BATTERICA OMOGENEA DI 1x10 6 /ml INIZIALI CARATTERIZZATA DA UN D-VALUE DI 1 RELATIVAMENTE AD UN CERTO TRATTAMENTO STERILIZZANTE. AD OGNI MINUTO IL 90% DELLA POPOLAZIONE BATTERICA PRESENTE VIENE UCCISO. DOPO 8 MINUTI SOLO 1 BATTERIO SOPRAVVIVERA IN 100 ml.

12 RESISTENZA DEI MICROORGANISMI ALLA INATTIVAZIONE AUMENTO DELLA RESISTENZA ALLA STERILIZZAZIONE BATTERI IN FORMA VEGETATIVA (GRAM+ PIU RESISTENTI DEI GRAM-) FUNGHI E MUFFE IN FORMA VEGETATIVA GRANDI VIRUS SPORE SESSUALI DELLE MUFFE SPORE ASESSUALI DELLE MUFFE ASCOSPORE SESSUALI DEI LIEVITI PICCOLI VIRUS (ES., POLIOVIRUS, EPATITE B) ENDOSPORE BATTERICHE (CON VARI GRADI DI RESISTENZA) VIRUS LENTI (ES., VIRUS DELLO SCRAPIE) IN GENERE LA SENSIBILITA DEI VARI MICROORGANISMI NON DIPENDE DAL TIPO DI AGENTE STERILIZZANTE UTILIZZATO. QUANDO SI VUOLE TESTARE L EFFICACIA DI UN METODO DI STERILIZZAZIONE SI SCELGONO LE SPORE BATTERICHE, CHE SONO LE FORME PIU RESISTENTI IN ASSOLUTO.

13 RESISTENZA DEI MICROORGANISMI ALLA INATTIVAZIONE L INTRINSECA RESISTENZA DI UN MICROORGANISMO AD UN DETERMINATO TRATTAMENTO STERILIZZANTE PUO ESSERE NOTEVOLMENTE MODIFICATA DALL AMBIENTE, CIOE DA: ph FORZA IONICA PRESENZA DI PROTEINE, CARBOIDRATI, GRASSI PRESENZA DI ALTRI SOLUTI

14 z-value TRATTO DA: GUIDE TO MICROBIOLOGICAL CONTROL IN PHARMACEUTICALS, ED. S. DENYER E R. BAIRD FACENDO UN GRAFICO CHE RIPORTI IN ASCISSE LA TEMPERATURA (IN C ) ED IN ORDINATE IL LOGARITMO DI D ALLE VARIE TEMPERATURE, SI OTTIENE LA COSIDDETTA CURVA DI RESISTENZA TERMICA. DA QUESTA CURVA SI RICAVA IL z- VALUE, CHE ESPRIME LA RELAZIONE TRA LA TEMPERATURA ED IL LOGARITMO DI D, D CIOE RAPPRESENTA L INCREMENTO DI TEMPERATURA RICHIESTO PER RIDURRE DEL 90% (CIOE DI 1 LOGARITMO) IL VALORE D DI UN MICROORGANISMO. SI ESPRIME IN GRADI CENTIGRADI. SI PUO RICAVARE GRAFICAMENTE OPPURE DA EQUAZIONI MATEMATICHE.

15 GARANZIA DI STERILITA LE CURVE CHE RAPPRESENTANO LA CINETICA DI INATTIVAZIONE INDICANO CHE IL CONCETTO DI STERILITA TEORICA NON E APPLICABILE PRATICAMENTE. PER LE APPLICAZIONI PRATICHE (STERILIZZAZIONE DI FARMACI, DI PRODOTTI ALIMENTARI, ECC.) SI UTILIZZA ILCONCETTO DI GARANZIA DI STERILITA O STERILITY ASSURANCE LEVEL (S.A.L. S.A.L.): LA STERILITA VIENE ESPRESSA COME LA PROBABILITA MATEMATICA DI UN OGGETTO SOTTOPOSTO A TRATTAMENTO STERILIZZANTE DI ESSERE ANCORA CONTAMINATO DA MICROORGANISMI. QUESTA PROBABILITA DEVE ESSERE MOLTO BASSA; IN PARTICOLARE LA FARMACOPEA ITALIANA STABILISCE CHE UN PROCESSO DI STERILIZZAZIONE DEVE GARANTIRE CHE SU UN MILIONE DI UNITA STERILIZZATE AL MASSIMO UNA RISULTI CONTAMINATA (1 MICROORGANISMO VITALE SU 1x10 6 UNITA DI PRODOTTO) S.A.L. PRODOTTI FARMACEUTICI = 10-6 NELLA F.U. SONO RIPORTATE PER CIASCUN METODO DI STERILIZZAZIONE LE CONDIZIONI ADOTTANDO LE QUALI LA PROBABILITA CHE UNA UNITA DI DOSAGGIO DI UN LOTTO SOTTOPOSTO AL TRATTAMENTO NON SIA STERILE E 10-6

16 GARANZIA DI STERILITA ESEMPIO DI APPLICAZIONE PRATICA DEI CONCETTI DI D-VALUE E S.A.L. NELLA MESSA A PUNTO DI UN PROTOCOLLO DI STERILIZZAZIONE. LOTTO DI FIALE DA 1 ml; CONTAMINAZIONE INIZIALE 10 2 BATTERI/FIALA. D-VALUE DEI BATTERI A 121 C = 1. LA CONTAMINAZIONE FINALE TOLLERATA E RIDUZIONE DI 8 CICLI LOGARITMICI PER RIDURRE DI 1 CICLO LOGARITMICO OCCORRERA 1 MINUTO A 121 C, PER RIDURRE DI 8 CICLI LOGARITMICI OCCORRERANNO 8 MINUTI A 121 C. APPROCCIO OVERKILLING

17 METODI DI STERILIZZAZIONE USATI IN CAMPO FARMACEUTICO

18 LETTURE CONSIGLIATE GUIDE TO MICROBIOLOGICAL CONTROL IN PHARMACEUTICALS, ED. S. DENYER E R. BAIRD, ELLIS HORWOOD, MICROBIOLOGIA FARMACEUTICA, P. MAZZA, SOCIETA EDITORIALE FARMACEUTICA, MILANO, MICROBIOLOGIA FARMACEUTICA, W.B. HUGO E A.D.RUSSELL, EMSI, ROMA, 1991.

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