In-Process Bioburden Testing Of Pharmaceuticals: The Story Behind The Data

Por Crystal M. Booth, PSC Biotech

Os testes de carga orgânica em processo são realizados para analisar as quantidades e tipos de microrganismos no processo de fabricação. Para que os dados sejam precisos, o método deve ser devidamente desenvolvido e validado. A tendência dos dados é útil porque pode ser usada para monitorar tendências adversas, flutuações sazonais e até mesmo a carga microbiana nos filtros de esterilização. Mas, isso não é tudo. Há frequentemente uma história com os dados – uma história que poderia contar a história da causa raiz mais provável durante uma investigação fora de especificação e que poderia revelar evidências de contaminação inadvertida ou biofilmes não detectados.

Este artigo examina os testes de carga biológica em processo e a importância de estabelecer dados precisos e monitorar rotineiramente os dados para tendências adversas. Também discute a importância de avaliar picos de dados periódicos e um estudo de caso hipotético onde a avaliação de tais picos de dados poderia ter evitado uma parada total da fabricação.

Visão geral do teste de carga orgânica em processo

O ensaio de carga orgânica para testes de produtos farmacêuticos em processo é central para entender os tipos e quantidades de microorganismos no produto durante o processo de fabricação. As telas do ensaio para bactérias aeróbias mesófilas e fungos, e os dados resultantes dão uma indicação preliminar da qualidade do produto final. Por exemplo, pode-se inferir dos dados resultantes que o produto final será não adulterado com material microbiano estranho, seguro para o consumidor e, potencialmente, que o produto reagirá da forma a que se destina.

Certos microrganismos podem impactar negativamente (ou seja, reduzir ou inativar) a atividade dos produtos e afetar a saúde dos pacientes.2 “A monitorização da carga biológica de componentes e produtos farmacêuticos em processo é um elemento essencial do programa global de controlo de contaminação para um controlo adequado do processo de esterilização “3

O ensaio de carga biológica é semelhante à metodologia utilizada no teste de enumeração microbiana discutido na Farmacopeia dos Estados Unidos (USP) <61>, Exame Microbiológico de Produtos Não Estéreis: Testes de Enumeração Microbiológica. A metodologia para o teste de carga biológica é comumente modificada da USP <61>, USP <71> Testes de Esterilidade, e diretrizes de testes de água, tais como USP <1231> Água para Fins Farmacêuticos. O ensaio é uma expectativa regulatória que já existe há algum tempo e é mencionada em cartas de advertência do FDA. Alguns documentos regulamentares e de orientação geral aplicáveis são os seguintes:

• Código de Regulamentos Federais (CFR) 21 CFR 211.113
• 21 CFR 211.165 (b)
• 21 CFR 211.84 (d)(6)
• USP Capítulo <111111> Exame Microbiológico de Produtos Não-Inferiliares: Critérios de Aceitação de Preparações e Substâncias Farmacêuticas para Uso Farmacêutico
• Capítulo USP <1115> Controle de Bioburden de Substâncias e Produtos Farmacêuticos Não-Infergéis
• Guia para a Indústria — Produtos Farmacêuticos Estéreis Produzidos por Processamento Asséptico — Boas Práticas Correntes de Fabricação (Administração de Alimentos e Medicamentos)
• Anexo 1: EudraLex – As Regras que regem os Medicamentos na União Europeia, Volume 4, Boas Práticas de Fabricação, Medicamentos para Uso Humano e Veterinário, Parte II: Requisitos Básicos para Substâncias Ativas usadas como Materiais Iniciais
• FDA Manual de Orientação do Programa de Conformidade 7356.002A, Capítulo 56- Garantia de Qualidade de Medicamentos, Inspeções de Processos de Medicamentos Estéreis, 5 de Novembro de 2015
• Manual de Microbiologia Farmacêutica, 2014- “ANSI/AAMI/ISO 11737-1:2006/(R)2011 sterilization of health care products – Microbiological methods – Part 1”

Bioburden reduction should occur throughout the sterile product manufacturing process.1 O conhecimento da especificação da carga orgânica em processo permitirá racionalizar o processo de desenvolvimento e validação do método. Dependendo do produto, algumas especificações da carga orgânica podem ser estabelecidas em documentos de orientação, enquanto outras devem ser calculadas ou cientificamente justificadas com base no processo de fabricação ou em dados históricos. USP <111111> lista alguns critérios de aceitação para produtos não estéreis, incluindo a contagem total recomendada de microrganismos aeróbicos (TAMC) e a contagem total combinada de leveduras e fungos (TYMC).

Poucas considerações ao estabelecer regimes de testes biológicos devem incluir o risco para a qualidade do produto, a localização no processo de fabricação, o risco para o paciente e a carga potencial em qualquer filtro esterilizador. USP <1229.3>, Monitoramento de Bioburden, discute outras considerações, incluindo a variabilidade conhecida do ensaio, dados anteriores, tamanho do lote, materiais, processo de fabricação e influências ambientais.3 Estas considerações devem ser incluídas ao desenvolver o método para o ensaio de bioburden.

A validação do teste de bioburden é essencial para garantir que os resultados sejam precisos. Além disso, os microrganismos questionáveis podem passar despercebidos se os testes não forem conduzidos ou não forem devidamente validados, ou se os dados obtidos não forem devidamente verificados. Se os dados não forem examinados adequadamente, pode haver o risco de proliferação de microrganismos no equipamento de fabricação.

The Story Behind The Data

Detectar tendências anormais precocemente e corrigir o crescimento microbiano poderia potencialmente economizar dinheiro em esforços de remediação e prevenir recalls de produtos. Dados e tendências da carga biológica devem ser avaliados para determinar se os níveis permanecem apropriados ao longo do tempo, e picos periódicos nos dados devem ser avaliados, mesmo que permaneçam dentro dos limites.1

Existem múltiplos exemplos de estudos de caso que explicam a importância de monitorar corretamente as tendências e dados da carga biológica em processo. O seguinte estudo de caso hipotético segue a Empresa 1X ao descobrir a história por trás de seus dados sobre a carga orgânica.

Estudo de caso hipotético

Muitas fábricas obtêm um pico ocasional de nível de alerta. A empresa 1X não foi diferente. Os dados de carga orgânica em processo a montante tinham uma tendência de carga orgânica de baixo nível (na maioria das vezes <5 CFU/100 mL). Ocasionalmente, um pico acima do nível de alerta ocorria. Devido à velocidade de fabrico e tempo de incubação, os alertas normalmente auto-corrigiam-se antes que o laboratório de microbiologia pudesse responder. Os alertas nunca atingiram a definição da empresa de “tendência adversa”, que era de três excursões de alerta consecutivas. Isto continuou por muitos anos, sem grandes investigações ou preocupações.

Um ano, após um longo fim-de-semana, os microbiologistas leram várias amostras diárias de uma só vez, como já tinham feito muitas vezes sem problemas. Mas desta vez, as contagens estavam fora de controle, e um alarme foi levantado. Como amostra após amostra saía do teste, as contagens eram traçadas e trendadas. A tendência não era apenas adversa e falhou na autocorreção, o microorganismo era um microorganismo produtor de endotoxinas Gram-negativas. A produção foi interrompida e seguiu-se uma grande investigação.

Todos os dados e possíveis causas, incluindo tendências anuais e cronogramas de manutenção, foram examinados. Durante a investigação, concluiu-se que o laboratório não violou nenhum PON. Todos os controles laboratoriais permaneceram no local, os funcionários foram devidamente treinados, e o pessoal não relatou nada fora do comum ocorrendo durante a coleta de amostras ou processo de análise. O pessoal de produção e manutenção também foi devidamente treinado e seguiu seus procedimentos. Todos os equipamentos foram devidamente calibrados e funcionaram corretamente. O equipamento de produção tinha mesmo sido mantido recentemente por um empreiteiro contratado pelo fabricante do equipamento. Nada apareceu fora do comum.

Concluiu-se que a resposta estava escondida nos dados da carga biológica. A sobreposição do horário de manutenção de rotina do equipamento e as tendências da carga orgânica revelaram que sempre que havia um evento de manutenção, havia uma excursão de nível de alerta, após uma proximidade por trás da manutenção. Quando o empreiteiro foi entrevistado, foi revelado que ele iria calibrar o equipamento de acordo com o SOP, que incluía um fluxo final de água. O empreiteiro deixaria a água nos tubos do equipamento porque o SOP não o instruía a remover a água.

Os microbiologistas finalmente tiveram a sua causa provável! Durante o tempo que levou para que a GQ revisasse os dados de calibração e para que a produção reiniciasse as atividades de produção, os microorganismos estavam proliferando na pequena quantidade de água deixada nos tubos do equipamento. Os microrganismos eram então lançados no fluxo do produto a montante, causando uma excursão ocasional de nível de alerta que se auto-corrigiria à medida que os tubos continuariam a ser enxaguados pelo fluxo turbulento do produto. O processamento a jusante removeria e/ou destruiria os baixos níveis de microrganismos. O produto final passaria sempre por todas as especificações de teste do produto final. O monitoramento de rotina não indicou a formação de um biofilme nos tubos do equipamento.

Durante o desligamento, o conjunto de fabricação foi completamente limpo, o equipamento foi quebrado, os tubos do equipamento foram substituídos, e vários lotes de produto foram rejeitados. Embora a Companhia 1X tenha testado endotoxinas, esterilidade e outros ensaios de liberação para garantir que o produto fosse seguro e eficaz, ela não testou para cada subproduto potencial do microorganismo fora de especificação. Era mais seguro para os consumidores que a Companhia 1X rejeitasse o produto em vez de liberar um produto que poderia ter sido considerado adulterado com substâncias desconhecidas.

Had que os picos periódicos fossem avaliados, a causa provável poderia ter sido identificada mais cedo e a subseqüente perda do produto e o encerramento total da fabricação poderiam ter sido evitados.

Conclusão

O teste de carga biológica para testes de produtos farmacêuticos em processo é central para entender os tipos e quantidades de microorganismos no produto durante o processo de fabricação. O ensaio é uma exigência regulamentar e é mencionado em cartas de advertência, documentos de orientação e regulamentos.

A redução da carga microbiana deve ocorrer durante todo o processo de fabricação de produtos estéreis.1 As especificações do ensaio podem ser usadas para agilizar o desenvolvimento de métodos e estudos de validação. As especificações da Bioburden podem ser estabelecidas a partir de documentos de orientação ou calculadas usando justificação científica ou dados históricos. A validação adequada do ensaio de carga orgânica é essencial para assegurar que os dados gerados sejam precisos.

Dados e tendências de carga biológica devem ser avaliados para determinar se os níveis permanecem apropriados ao longo do tempo, e picos periódicos nos dados devem ser avaliados, mesmo que permaneçam dentro dos limites.1 Os dados não são coletados apenas porque são uma exigência regulatória, mas pode haver uma história escondida nos dados que poderia economizar tempo e dinheiro da empresa e, em última instância, proteger o paciente.

1. Sandle, T. (2015) Assessing Process Hold Times for Microbial Risks: Bioburden e Endotoxina. Instituto de Tecnologia de Validação. 30 de Setembro de 2015.
2. United States Pharmacopeia (USP) <111111> Exame Microbiológico de Produtos Não Especiais: Critérios de Aceitação de Preparações Farmacêuticas e Substâncias para Uso Farmacêutico
3. Farmacopéia dos Estados Unidos da América (USP) <1229.3> Monitoramento de Bioburden

Sobre o Autor:

Crystal M. Booth, M.M, tem mais de 19 anos de experiência em microbiologia farmacêutica, trabalhando em garantia de qualidade, MDLOs, R&D, e laboratórios de controle de qualidade, incluindo empresas startup. Durante sua carreira, desenvolveu e validou métodos para antibióticos, produtos óticos, cremes tópicos, pomadas tópicas, produtos de dose sólida oral, produtos de dose líquida oral, produtos veterinários, parenterais humanos, vacinas, produtos biológicos, produtos envasados assepticamente e produtos esterilizados em fase terminal. Esses métodos incluem testes de limites microbianos, testes de endotoxinas bacterianas, testes de partículas, testes de esterilidade, validações de sistemas farmacêuticos de água, programas de monitoramento ambiental, validações de recuperação de superfície, estudos de eficácia de desinfetantes, testes de concentração inibitória mínima, testes de eficácia antimicrobiana, estudos de tempo de retenção e validações de vários equipamentos. Crystal obteve seu bacharelado em biologia pela Old Dominion University e seu mestrado em microbiologia pela North Carolina State University.