W fazie projektowania leku określamy jego postać i sposób aplikacji (forma płynna czy stała, doustna czy domięśniowa). Determinuje to wymagania mikrobiologiczne względem danego leku (jałowy czy niejałowy). Produkt oftalmologiczny lub przeznaczony dowstrzykiwań powinien być jałowy, co wiąże się z doborem odpowiedniego sposobu sterylizacji. Preferowana jest sterylizacja w opakowaniu bezpośrednim w temp. 121°C parą wodną pod ciśnieniem przez co najmniej 15 minut. Jeżeli jednak substancja czynna lub inny składnik farmaceutyku nie jest odporny na wysoką temperaturę, wówczas należy rozważyć inne możliwości, a w ostateczności wytwarzanie aseptyczne z użyciem jałowych materiałów.

Rys. 1. Kinetyka wzrostu wybranych szczepów wzorcowych w emulsjach submikronowych konserwowanych parabenami, różniących się pod względem zawartości oleju i środków konserwujących

 Opakowanie a konserwanty
    Ważnym elementem w procesie projektowania produktu leczniczego jest dobór opakowania (jedno- czy wielodawkowe) o odpowiedniej konstrukcji. Produkt w opakowaniach do wielokrotnej aplikacji powinien być zabezpieczony przed wtórnym skażeniem. Odpowiednio szczelne opakowanie ma zmniejszyć ryzyko dostania się do wnętrza drobnoustrojów, stąd w opakowaniach wielodawkowych stosuje się także dodatkowe zabezpieczenia, np. filtry oddechowe w butelkach z kroplami do oczu czy środki biobójcze wbudowane w materiał opakowania i powoli się z niego uwalniające. Najczęstszym rozwiązaniem jest jednak stosowanie środków konserwujących w samej recepturze leku. Substancje czynne i pomocnicze oraz materiały opakowaniowe powinny być ze sobą kompatybilne i nie obniżać swojej wzajemnej aktywności, jakkolwiek maksymalne stężenia środków konserwujących nie zawsze są dość skuteczne, w przypadku skażenia mikrobiologicznego bardziej skomplikowanych form leków (systemy wielozbiornikowe).

Rys. 2. Całkowita zawartość parabenów w emulsjach submikronowych vs. zawartość w fazie wodnej [μg/ml] Skład emulsji: B, D - 10% olej; C, X - 20% olej; B, C, D - 1,2% lecytyna; X- 2,4% lecytyna; B, C, X - 0,18% paraben M i 0,02% paraben P; D - 0,36% paraben M i 0,04% paraben P. Skuteczność konserwacji emulsji X nie była badana. Ciemniejszym kolorem zaznaczono zawartość nominalną, a jaśniejszym zawartość w fazie wodnej.

    Badania wykonane w Zakładzie Farmacji Stosowanej Gdańskiego  Uniwersytetu Medycznego pokazują, że zastosowanie maksymalnych dopuszczalnych stężeń (a nawet stężeń dwukrotnie wyższych) w niektórych formach leków, jak emulsje submikronowe, nie chroni skutecznie przed namnażaniem drobnoustrojów (rys. 1, rys. 2). Przyczyną tego jest niewystarczająca zawartość konserwantów w fazie wodnej emulsji, przez co drobnoustroje poddawane są działaniu zbyt niskich, subletalnych stężeń tych środków. Może to prowadzić do wytworzenia tolerancji lub powstania oporności. Zjawisko to obserwowano w stosunku do różnych grup środków chemicznych, m.in. parabenów i chlorku benzalkoniowego (rys. 3, rys. 4). Za brak dostatecznej skuteczności biobójczej wydaje się być odpowiedzialna lecytyna i struktura wewnętrzna takiej formy leku, gdyż konserwanty (Phenonip) zawarte w tym samym stężeniu, ale w innym układzie wielozbiornikowym – zawiesinie liposomów, wykazują już znacznie lepszą skuteczność przeciwdrobnoustrojową (rys. 5).

Rys. 3. Kinetyka wzrostu wybranych szczepów wzorcowych w emulsji submikronowej (G) i dyspersji lecytyny (L) konserwowanych chlorkiem benzalkoniowym (BAC).

 Zawartość wody determinująca
    Poza niską zawartością środków konserwujących w fazie wodnej, przede wszystkim sama zawartość wody stanowi o podatności produktu leczniczego na skażenie mikrobiologiczne, a tym samym wpływa na bezpieczeństwo jego stosowania. Środki  konserwujące są dodawane zazwyczaj do produktów zawierających wodę, gdyż to ona stanowi środowisko życia drobnoustrojów. Czym większa jest zawartość wody wolnej, niezwiązanej, tym ryzyko skażenia i rozwoju w produkcie drobnoustrojów jest większe. Najbardziej narażone na skażenie (poza roztworami sterylnymi) są  zatem roztwory do inhalacji, roztwory i zawiesiny doustne, emulsje stosowane zewnętrznie, a mniej kremy, syropy doustne, żele stosowane zewnętrznie i maści.
    Nie bez powodu produkty lecznicze zawierające wodę są najczęściej i najwcześniej (1943 – krople do oczu skażone pałeczką Pseudomonas aeruginosa) cytowanymi przykładami skażenia leków. Jednak dopiero epidemia z 1966 r., która objęła ok. 200 pacjentów szwedzkiego szpitala, spowodowała wzrost zainteresowania czystością mikrobiologiczną leków. Jej przyczyną były tabletki sporządzone z gruczołów tarczowych skażonych pałeczkami rodzaju Salmonella.

Rys. 4. Całkowita zawartość BAC w emulsji submikronowej (G) i dyspersji lecytyny (L) vs. zawartość w fazie wodnej [μg/ml].

 Odnotowane przypadki zakażeń
    W roku 1970 miała miejsce masowa epidemia – odnotowano 150 bakteriemii i 40 zgonów (głównie wskutek wstrząsu endotoksycznego). Epidemia trwała do roku 1971, objęła swoim zasięgiem 7 stanów USA. Jej rozmiar oszacowano w 1976 r. na 2 do 8 tysięcy przypadków zakażeń krwi, w tym ok. 10% śmiertelnych, na skutek podania skażonego płynu do infuzji firmy Abbott (izolowano Enterobacter cloacae, Enterobacter agglomerans, Enterobacter spp., Erwinia spp.). Początkowo agencja amerykańska CDC (Centers for Disease Control and Prevention; Atlanta) wyizolowała szczep epidemiczny bezpośrednio z płynu infuzyjnego w 13 (0,7%) na 1825 jednolitrowych butelek. Stwierdzono, że bakterie przedostawały się na elastomerową wkładkę (wyściółkę) kapsla podczas chłodzenia autoklawu po procesie sterylizacji, natomiast samo zakażenie następowało dopiero w szpitalu podczas podłączania butelek do aparatury medycznej. To przyczyniło się do częściowej zmiany wyściółki kapsla przez firmę Abbott w 1970 r. W dalszych dochodzeniach CDC wykazała w poddanych badaniu seriach skażenie zewnętrznej powierzchni wyściółki kapsla w nieotwieranych butelkach (0 do 52%). Najczęściej izolowano Bacillus spp., Staphylococcus epidermidis, Stenotrophomonas maltophillia i drożdże, ale także Enterobacter cloacae lub Erwinia sp. (12 na 212 zbadanych kapsli).

    Jakkolwiek nadzór nad przebiegiem wytwarzania uległ znacznemu zaostrzeniu, niemniej na ryzyko zakażeń mikrobiologicznych jesteśmy narażeni także w dzisiejszych czasach. W 2005 r. we Francji odnotowano zakażenia ze skutkiem śmiertelnym u trojga wcześniaków wskutek podania odżywki dla niemowląt skażonej Enterobacter sakazaki. Natomiast w roku 2006  miała miejsce epidemia zakażeń oczu o zasięgu globalnym (Stany Zjednoczone, Azja) po zastosowaniu płynu do szkieł kontaktowych zanieczyszczonego grzybem mikroskopowym Fusarium sp.

Rys. 5. Ocena wpływu struktury wewnętrznej na skuteczność konserwacji Phenonipem (tj. mieszaniną fenoksyetanolu oraz pięciu parabenów: metylu, etylu, propylu, butylu i izobutylu) emulsji submikronowej (N) i zawiesiny liposomów (O)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

  

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Następna część artykułu ukaże się w kolejnym wydaniu magazynu „Przemysł Farmaceutyczny”.

Autor: Małgorzata Młynarczyk, Polfa Warszawa SA

Źródło fot.: Pracownia Mikroskopii Elektronowej Universita Catolica del Sacro Cuore