La esterilización puede definirse como una operación destinada a erradicar, destruir o inactivar todo tipo de forma de vida viable, de tal manera que las células remanentes no puedan reproducirse. Por ello, el objetivo de cualquier proceso de esterilización es el de destruir todos los microorganismos presentes en o sobre un objeto o preparación y asegurar que el producto esté libre de riesgos de infección. En la práctica, la muerte de un microorganismo se alcanza cuando no es posible detectarlo en un medio de cultivo en el cual es capaz de proliferar.
Sin embargo, la esterilidad, como ausencia de toda manera de vida, en término absoluto es inviable. Por ello, se hace referencia al nivel de garantía de esterilidad (NGE) o probabilidad, para un proceso dado, de la existencia de un artículo no estéril en esa población. La Real Farmacopea Española (y la Farmacopea Europea) fija como objetivo que los diferentes procedimientos de esterilización deben proporcionar un NGE de al menos 10-6 o, lo que es lo mismo, no más de 1 microorganismo viable en 106 unidades esterilizadas de producto terminado.
Proceso de esterilización
Es esencial investigar el resultado del procedimiento de esterilización elegido sobre el producto (incluyendo su envase definitivo), para asegurar la eficacia y la integridad del producto y que el procedimiento sea validado antes de que se lleve a la práctica. En este contexto, se recomienda cumplir una serie de elementos esenciales para proporcionar la máxima seguridad de que los productos no estarán contaminados en el momento de usarlos. Estos elementos son:
- Selección de materias primas y componentes de la preparación de manera que la carga microbiana sea mínima.
- Selección de material de envasado que sea compatible con el proceso de esterilización y que mantenga la misma compatibilidad después de realizado.
- Aplicación de un tratamiento esterilizante que sea compatible con los productos y envases a esterilizar.
- Verificación de la esterilización.
- Almacenamiento y transporte adecuado de los productos esterilizados.
- Suministro, apertura y uso de los productos estériles sin re-contaminación.
El conocimiento de la naturaleza de los contaminantes antes de la esterilización y la aplicación de métodos que minimicen tal contaminación (normas de correcta fabricación) contribuirá al éxito del procedimiento de esterilización. Como ejemplo de esas buenas prácticas, pueden citarse:
- Mantenimiento higiénico de las instalaciones y desinfección frecuente de suelos y superficies.
- Minimizar el tráfico (personal, material) en las instalaciones de trabajo.
- Personal cualificado y con la preparación adecuada.
- Almacenamiento refrigerado de las materias primas y preparaciones que puedan favorecer el desarrollo microbiano.
- Uso de sistemas de flujo de aire laminar para ciertas operaciones críticas (manipulación aséptica).
- Uso de agua libre de contaminación microbiana (agua destilada, agua obtenida por ósmosis inversa o por ultrafiltración).
Técnicas de esterilización. Clasificación
El procedimiento a utilizar en la esterilización de un fármaco, materia prima, material de acondicionamiento o una preparación farmacéutica viene determinado en gran medida por la naturaleza del producto. Es importante recordar que una misma técnica de esterilización no puede aplicarse universalmente debido a que determinadas propiedades de algunos productos pueden modificarse o destruirse. En función del procedimiento empleado, las técnicas de esterilización se pueden clasificar en:
- Esterilización por agentes físicos.
- Esterilización por agentes químicos.
La esterilización por agentes físicos incluye la esterilización por calor (seco o húmedo), la esterilización por radiaciones (ultravioletas o ionizantes) y la esterilización por filtración y manipulación aséptica. La esterilización por agentes químicos se realiza, principalmente, mediante el empleo de agentes gaseosos. De todos los procesos citados, la esterilización por filtración es el único método no letal. Esto ya que su fundamento es la mera separación física mediante tamizado de los gérmenes contaminantes.
Determinación de la destrucción de microorganismos
Para destruir microorganismos, cualquiera que sea el método, se requerirá una dosis letal que dependerá de la intensidad y duración del tratamiento. Por tanto, en los procesos de calentamiento, la relación temperatura/tiempo será lo más importante; en la radiación, el par energía de transmisión/tiempo, y en la esterilización por agentes químicos, la relación concentración/tiempo. En todos los casos otros factores alterarán estas relaciones. Por ejemplo la presencia de agua, de oxígeno u otros gases, de agentes protectores (como proteínas, sacáridos), el pH de la solución, etc.
Por otra parte, la sensibilidad de los gérmenes a los agentes esterilizantes es diferente y así, a modo de ejemplo, se puede decir que los virus son 1-5 veces más resistentes que las formas vegetativas al calor húmedo, las esporas de hongos 2-10 veces, y las esporas bacterianas alcanzan resistencias de hasta 3 x 106 veces superiores a la de las formas vegetativas. Cualquier dato sobre mortalidad debe incluir las condiciones experimentales, y en particular, puesto que el tamaño de la población determinará la consecución del proceso de esterilización, siempre debe indicarse el nivel inicial de contaminación.
Cinética de inactivación celular
Si se representa el fenómeno de esterilización como la relación entre la cantidad de microorganismos que se destruyen en función del tiempo transcurrido. Así, aplicando condiciones letales, se observa una línea sigmoidea en la que su porción terminal es asintótica. Esto nos indica que cuando una población de microorganismos es sometida a la acción de un agente letal; estos no morirán de forma instantánea o simultáneamente. De todos modos, la disminución de la población puede predecirse con bastante precisión. Esto ya que la cinética de muerte mediante agentes físicos o químicos sigue un comportamiento de tipo exponencial. Es allí, donde el número de microorganismos muertos en cada periodo de tiempo, es un porcentaje constante del número de microorganismos vivos al comienzo de dicho periodo.
Esta cinética de primer orden sería similar al crecimiento bacteriano durante la fase logarítmica del ciclo. De manera que los gráficos que representan a ambos procesos son similares, pero con pendientes opuestas. Así, admitiendo una cinética de primer orden, una población inicial de N0 células por ml, quedará reducida a Nt células por ml tras un periodo de t minutos.
Dicho proceso se describe mediante la ecuación: Nt = N0 e-kt Donde k es la constante de la velocidad de inactivación para un determinado microorganismo. Obteniendo logaritmos neperianos, la ecuación queda: Ln (Nt/N0) = -kt. La gráfica anterior muestra la evolución del número de microorganismos de un material frente al tiempo de exposición al proceso esterilizante. La pendiente de dicha curva se corresponde con [– k/2,303] y refleja la resistencia de la población frente a un tratamiento dado. A mayor pendiente, menor resistencia. El cruce con la ordenada será el número de microorganismos iniciales (log N0 o carga biológica +inicial). Esta figura también se puede representar con el logaritmo del porcentaje de supervivencia en ordenadas.
Parámetros de esterilización
Para los diferentes microorganismos se define el parámetro D o tiempo de reducción decimal .Este es el tiempo (en minutos y a una temperatura determinada) que se requiere para reducir la población viable de microorganismos al 10 % de su valor previo. También puede definirse como el tiempo en minutos que tarda un agente en reducir una población microbiana en un logaritmo. Este parámetro permite estimar la rapidez con la que un microorganismo muere. El valor D también se obtiene por interpolación como el tiempo transcurrido durante cualquier unidad de reducción logarítmica de los supervivientes sobre la parte recta de la gráfica.
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