PRINCIPI DELLA

STERILIZZAZIONE

CORSO DI IMPIANTI CORSO DI IMPIANTI

DELL’INDUSTRIA FARMACEUTICADELL’INDUSTRIA FARMACEUTICA

ANNO ACCADEMICO 2007ANNO ACCADEMICO 2007--20082008

GENERALITA’

LA DEFINIZIONE TEORICA DI STERILITA’STERILITA’ E’ ASSENZA DI TUTTE LE ASSENZA DI TUTTE LE

FORME VITALIFORME VITALI (MICROORGANISMI) DA UN SUBSTRATO(MICROORGANISMI) DA UN SUBSTRATO.

QUESTO CONCETTO E’ ASSOLUTO, E NON E’ CORRETTO PARLARE DI “GRADO” DI STERILITA’.

LA STERILIZZAZIONESTERILIZZAZIONE 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 MORTEMORTE DEI MICROORGANISMI

CONOSCENZA DELLA CINETICA DI INATTIVAZIONECINETICA DI INATTIVAZIONE DEI MICROORGANISMI

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 L’ASSENZA DI FORME

VITALI IN UN SUBSTRATO E’ UNO STATO NON DIMOSTRABILE VITALI IN UN SUBSTRATO E’ UNO STATO NON DIMOSTRABILE

PRATICAMENTEPRATICAMENTE.

UNA VALIDA ALTERNATIVA AL TERMINE “ STERILE” POTREBBE ESSERE “LIBERO DA FORME DI VITA DIMOSTRABILI”.

CINETICA DELLA

INATTIVAZIONE MICROBICA

TRATTO DA: “MICROBIOLOGIA FARMACEUTICA”. P. MAZZA, MILANO 1992

I MICROORGANISMI ESPOSTI AD

UN AGENTE LETALE NON

MUOIONO TUTTI ALLO STESSO

TEMPO; LA CINETICA DI LA CINETICA DI

MORTALITA’ E’ DI TIPO MORTALITA’ E’ DI TIPO

ESPONENZIALE 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 UN TEMPO DI

ESPOSIZIONE INFINITOESPOSIZIONE INFINITO.

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 N0

E’ IL NUMERO DI MICROORGANISMI VITALI ALL’INIZIO DEL TRATTAMENTO, N

tE’ IL NUMERO DI MICROORGANISMI

VITALI AL TEMPO t E N0/N

tE’ IL GRADO DI INATTIVAZIONE.

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):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):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

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 NUMERICIPARAMETRI NUMERICI CHE INDICANO L’EFFICIENZA DELLA LORO AZIONE ANTIMICROBICA E CHE SONO MOLTO UTILI PER

CALCOLARE LA GARANZIA DI STERILITA’GARANZIA DI STERILITA’ O S.A.L. (VEDI OLTRE)

I PARAMETRI PIU’ IMPORTANTI SONO:

� D-VALUE

� z-VALUE

D-VALUE

TRATTO DA: GUIDE TO MICROBIOLOGICAL CONTROL IN

PHARMACEUTICALS”, ED. S. DENYER E R. BAIRD

IL DD--VALUEVALUE (VALORE DI RIDUZIONE VALORE DI RIDUZIONE

DECIMALEDECIMALE) DI UN

MICROORGANISMO AD UNA CERTA

TEMPERATURA x (Dx) 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

SIGNIFICATO DEL D-VALUE

IL VALORE D ESPRIME LA RESISTENZA RESISTENZA DI UN MICROORGANISMO AL

TRATTAMENTO STERILIZZANTE (PIU’PIU’ ALTO E’ D,ALTO E’ D, PIU’PIU’ RESISTENTE E’ IL RESISTENTE E’ IL

MICROORGANISMOMICROORGANISMO).

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).

DETERMINAZIONE DEL D-

VALUE

CI SONO VARI SISTEMI PER RICAVARE IL VALORE D DI UN MICROORGANISMO AD UNA CERTA TEMPERATURA:

� SI SI PUO’ PUO’ RICAVARE GRAFICAMENTE DALLA PENDENZA RICAVARE GRAFICAMENTE DALLA PENDENZA

DELLA RETTA DI INATTIVAZIONEDELLA RETTA DI INATTIVAZIONE

�� METODO DI STUMBOMETODO DI STUMBO--MURPHYMURPHY--COCHRANCOCHRAN

�� METODO DI SPEARMANMETODO DI SPEARMAN--KARBERKARBER

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 1x106/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.

RESISTENZA DEI MICROORGANISMI

ALLA INATTIVAZIONE

AUMENTO DELLA RESISTENZA ALLA STERILIZZAZIONE

� BATTERI IN FORMA BATTERI IN FORMA

VEGETATIVAVEGETATIVA (GRAM+ PIU’ RESISTENTI DEI

GRAM-)

� FUNGHI E MUFFE IN FUNGHI E MUFFE IN

FORMA VEGETATIVAFORMA VEGETATIVA

� GRANDI VIRUSGRANDI VIRUS

� SPORE SESSUALI SPORE SESSUALI

DELLE MUFFEDELLE MUFFE� SPORE SPORE

ASESSUALI DELLE ASESSUALI DELLE

MUFFEMUFFE

� ASCOSPORE ASCOSPORE

SESSUALI DEI SESSUALI DEI

LIEVITILIEVITI

� PICCOLI VIRUSPICCOLI VIRUS(ES., POLIOVIRUS,

EPATITE B)

� ENDOSPORE ENDOSPORE

BATTERICHEBATTERICHE (CON VARI GRADI DI RESISTENZA)

� VIRUS LENTIVIRUS 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 BATTERICHESPORE BATTERICHE, CHE SONO LE FORME PIU’ RESISTENTI IN ASSOLUTO.

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

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 CURVA DI

RESISTENZA TERMICARESISTENZA TERMICA.

DA QUESTA CURVA SI RICAVA IL zz--

VALUE, VALUE, CHE ESPRIME LA RELAZIONE LA RELAZIONE

TRA LA TEMPERATURA ED IL TRA LA TEMPERATURA ED IL

LOGARITMO DI DLOGARITMO DI 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.

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 DIGARANZIA DI STERILITA’ O

STERILITY ASSURANCE LEVELSTERILITY 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 UN MILIONE DI UNITA’ STERILIZZATE AL MASSIMO

UNA RISULTI CONTAMINATAUNA RISULTI CONTAMINATA (1 MICROORGANISMO VITALE SU 1x10(1 MICROORGANISMO VITALE SU 1x1066 UNITA’ DI UNITA’ DI

PRODOTTO)PRODOTTO)

S.A.L. PRODOTTI FARMACEUTICI = 10S.A.L. PRODOTTI FARMACEUTICI = 10--66

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

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 102

BATTERI/FIALA. D-VALUE DEI BATTERI A 121°C = 1.

LA CONTAMINAZIONE FINALE TOLLERATA E’ 10-6.

101022 →→→→→→→→ 1010--66 RIDUZIONE DI 8 CICLI LOGARITMICIRIDUZIONE 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 ““OVERKILLINGOVERKILLING””

METODI DI STERILIZZAZIONE

USATI IN CAMPO FARMACEUTICO

LETTURE CONSIGLIATE

� “GUIDE TO MICROBIOLOGICAL CONTROL IN

PHARMACEUTICALS”, ED. S. DENYER E R. BAIRD,

ELLIS HORWOOD, 1990.

� “MICROBIOLOGIA FARMACEUTICA”, P. MAZZA,

SOCIETA’ EDITORIALE FARMACEUTICA, MILANO,

1992.

� “MICROBIOLOGIA FARMACEUTICA”, W.B. HUGO E

A.D.RUSSELL, EMSI, ROMA, 1991.