Tendencias modernas en la monitorización de partículas no viables durante el procesamiento aséptico

Introducción

Este documento describe los cambios y mejoras de la monitorización de partículas no viables (NVP), a veces denominado monitorización de partículas totales, que es un requisito reglamentario durante el procesamiento aséptico. El procesamiento aséptico se automatiza cada vez más y es cada vez más importante para los productos por venir de la industria biofarmacéutica. De la misma manera, la monitorización de las NVP también se está automatizando cada vez más y es cada vez más importante para la gestión del riesgo de contaminación durante el proceso aséptico.

Crecimiento en el procesamiento aséptico

Históricamente, la producción de vacunas ha representado una gran parte de la producción aséptica. En los últimos años se ha prestado más atención a las nuevas terapias biológicas, la mayoría de las cuales se administran por inyección o por vía intravenosa. Las principales empresas farmacéuticas están invirtiendo para impulsar el desarrollo y la liberación de estos nuevos productos biológicos. Dado que la mayoría de estos se producirán con procesamiento aséptico, considere las siguientes tendencias:

• Más de mil productos biológicos están actualmente aprobados o en desarrollo clínico¹
• Se espera que los productos biológicos constituyan la mitad de los 100 fármacos más vendidos para 2016¹
• La complejidad molecular de los productos biológicos significa que cada producto puede tener necesidades de entrega específicas¹ (es decir, embalaje estéril específico, como jeringas o tecnologías de inyección personalizadas).
• El crecimiento de las ventas de fármacos de moléculas pequeñas (p. ej., píldoras) se está estancando a medida que crecen las ventas de productos biológicos y vacunas.²

Los componentes de muchos tratamientos biológicos provienen de actividades de producción de líneas celulares. Los tratamientos génicos se desarrollan y producen con líneas celulares específicas que requieren procesamiento aséptico. La producción de vacunas continúa aumentando en los mercados en desarrollo y a través de nuevos tratamientos basados en vacunas, como los nuevos tratamientos de prevención del cáncer (p. ej., VPH). Han llegado, o están en proceso de aprobación, nuevos tratamientos biológicos para condiciones cardiovasculares, musculoesqueléticas, gastrointestinales, del sistema nervioso central, hematológicas, respiratorias, oncológicas, del sistema inmunológico, de inflamación y urológicas. La tasa de aprobación de los productos biológicos es mucho más alta que para los nuevos tratamientos de moléculas pequeñas. Debido a la rentabilidad de estos nuevos tratamientos biológicos, la inversión también está creciendo en productos biosimilares. Todos estos factores apuntan a una necesidad creciente de procesamiento aséptico en el futuro previsible. Muchas de estas instalaciones de procesamiento aséptico necesitarán equipos de manipulación y envasado personalizados, junto con un mayor uso de la automatización.

^{Mejoras de procesamiento aséptico y la necesidad de detección de eventos}

Está ampliamente aceptado que el contacto humano con productos y componentes estériles es la causa principal de contaminación microbiológica en el procesamiento aséptico. Para combatir este fenómeno, a medida que se construyen nuevas instalaciones de procesamiento aséptico, se hace un mayor uso de equipos automatizados, de aislamiento y de sistemas de barrera de acceso restringido (RABS) para reducir el contacto humano con el producto estéril. La prioridad en el control de la contaminación es reducir el contacto humano, junto con una mejora de la cobertura del flujo de aire filtrado unidireccional (HEPA), como el 100 % de cobertura HEPA para los productos y componentes estériles expuestos. ³ 

Figura 1. Funcionamiento del llenado aséptico de líquidos moderno 

“El mayor avance en el procesamiento aséptico ha sido la eliminación de las intervenciones utilizando diversos tipos de automatización. Como ejemplo se incluyen: túneles de depirogenación, carga automática del liofilizador, sistemas de limpieza/esterilización in situ y comprobación/ajuste de peso automatizado.“³

Del artículo de Akers y Allacogo, “Salas limpias, RABS y aislamiento: Validación y monitorización en el diversificado mundo del procesamiento aséptico" Estas mejoras de la tecnología aséptica han comenzado a aparecer en las directrices reglamentarias, como el requisito BPF de la UE, a partir de 2011, de extender las flujos de aire de grado A continuos sobre contenedores tapados pero al descubierto.

Figura 2. Funcionamiento de la liofilización aséptica aislada moderna

El resultado de estas mejoras en los entornos de fabricación modernos es la virtual eliminación de recuentos viables durante el procesamiento. En la actualidad es difícil, si no imposible, establecer una base de referencia estadísticamente significativa de los niveles de recuentos viables durante las actividades de procesamiento.

“El aumento de la intensidad de la monitorización (es decir, la monitorización ambiental [EM] viable) en casi todos los casos sólo va a dar lugar a más ceros, un fenómeno que hemos visto una y otra vez. Muy a menudo, la intervención más común en el procesamiento aséptico es la monitorización ambiental, lo cual es completamente ilógico. Lo que esto significa es que el método en que erróneamente se confiaba para medir el riesgo es en sí mismo ¡la mayor fuente de riesgo de contaminación humana!” ³

Debido al aislamiento y a la mejora de los flujos de aire laminar, el enfoque de la monitorización de la contaminación ahora ha pasado de las actividades de procesamiento diarias a los eventos poco frecuentes durante el procesamiento, como las alteraciones momentáneas del entorno o los equipos, las intervenciones humanas, el incumplimiento de los PNT, etc. La detección de eventos requiere un muestreo continuo y resultados distintos de cero durante los eventos. Para limitar la exposición de los productos estériles a los eventos, son importantes las alarmas de eventos en tiempo real. Todo se está volviendo más limpio; los riesgos son ahora más aleatorios y menos consistentes.

El papel de la monitorización de partículas no viables

El énfasis en la supervisión del proceso aséptico está en la EM de partículas viables, ya que ésta es la métrica crítica para optimizar y validar los entornos y procesos asépticos durante el llenado de medios. La monitorización de partículas viables durante la producción proporciona una referencia para nuestras condiciones asépticas validadas originales establecidas durante los estudios de llenado de medios.

En el funcionamiento diario de los entornos asépticos modernos, la mayoría de las partículas producidas son material extraño estéril. Estas partículas submicrónicas no se detectan mediante métodos de EM de partículas viables. Las muestras viables de las operaciones suelen producir una serie de recuentos cero (UFC) y estas muestras sólo "comprueban al azar" las condiciones asépticas debido a su naturaleza poco frecuente (no continua). Aunque esta muestreo de viables es una recomendación de los reguladores, no proporciona información inmediata para capturar eventos medioambientales.

La monitorización continua de las partículas no viables (NVP), cuando se configura adecuadamente, proporciona información útil sobre los cambios en el medio ambiente aséptico con actualizaciones a cada minuto del recuento de poblaciones y las tendencias, las cuales captan los eventos de contaminación y, por lo tanto, identifican y cuantifican los riesgos (es decir, un resultado no nulo). Si las investigaciones de la causa raíz de estos eventos de partículas no viables identifican la participación humana en el evento, la contaminación biológica podría ser una posibilidad. Si el evento fue causado por equipos o componentes automatizados, la contaminación por materia extraña no biológica podría ser una posibilidad. Por lo tanto, la garantía de riesgo mínimo comienza con una monitorización continua de partículas no viables. Aunque la EM de partículas viables es esencial, en particular para calificar entornos asépticos, es un indicador menos fiable de riesgo durante el procesamiento de productos estériles y no identifica el riesgo de contaminación por materia extraña no biológica.

Las pruebas de materia extraña en productos estériles líquidos (mediante la prueba USP 788 de inyectables) prueban un pequeño número de productos finales (el producto se consume durante las pruebas). Esto es esencial para calificar el proceso para la contaminación por partículas grandes del proceso y el envasado, pero es poco probable que capte materias extrañas que afecten a un pequeño número de productos en riesgo durante un evento en un lote grande. Es la combinación de todos los métodos de prueba: viables, no viables y USP, los cuales crean una sobrilla protectora durante la producción de productos estériles. Cada método de ensayo añade una capa de protección, pero es función exclusiva del muestreo de aire de no viables detectar en tiempo real los cambios y eventos que puedan comprometer partes de los lotes asépticos.

“Al utilizar tecnologías asépticas avanzadas, deberíamos depender casi exclusivamente de la evaluación de parámetros físicos y de la monitorización electrónica de partículas, las cuales producen datos que se pueden revisar en tiempo real en lugar de requerir varios días de incubación.”³ Akers y Allacogo

“Creemos que, en los sistemas asépticos avanzados, el análisis electrónico de partículas totales es suficiente en gran medida para proporcionar la información necesaria para garantizar el mantenimiento de un estado validado del control ambiental. Si los reguladores retienen un componente de muestreo microbiológico, éste debería funcionar a una intensidad de muestreo mucho más baja que la actualmente prevista en las salas limpias dotadas de personal.”3 Akers y Allacogo

Configuración de alarmas de NVP para capturar eventos de partículas

Las directrices reglamentarias recomiendan monitorizar el recuento de partículas no viables en dos inteervalos de tamaño: partículas de 0,5 micras o más, y partículas de 5,0 micras o más. La FDA se centra en el intervalo de tamaño de 0,5 micras y la UE recomienda monitorizar ambos intervalos de tamaños. Tanto la FDA como la UE hacen referencia a la monitorización continua de las NVP durante el procesamiento aséptico con el fin de detectar eventos.

Figura 3: UE Anexo 11 Límites de partículas
(Más ajustado que la norma ISO 14644 para 5 µm en Grado A/B)

“La zona de Grado A se debería monitorizar con una frecuencia tal y con el tamaño de muestra adecuado de manera que se capturen todas las intervenciones, los eventos transitorios y cualquier deterioro del sistema y se activen las alarmas si se superan los límites de alerta.” 2009 EU Anexo 11. Esta declaración crea un requisito para la monitorización continua y las alarmas.

Los sistemas de monitorización de NVP se actualizan una vez por minuto para capturar y dar alarma de manera rápida en eventos de partículas. Los intervalos de tamaño de 0,5 y 5,0 micras se monitorizan cada minuto, y los resultados del recuento se proporcionan para un volumen de aire de pie cúbico, que se recoge durante el último minuto y un volumen de aire de metro cúbico que se recoge durante los últimos 36 minutos. El volumen de pie cúbico es útil para detectar eventos; el volumen de metro cúbico es una referencia comparable a la norma ISO de sala limpia (ISO 14644) y a los límites de recuento de no viables de la UE.

Ajuste de los límites de alarma para las partículas de 5,0 micras

Mucho se ha escrito sobre cómo las partículas de 5,0 micras y mayores pueden ser una fuente de alimentos para las bacterias y cómo se detectan la mayoría de las bacterias en este intervalo de tamaños. Sin embargo, las partículas de 5,0 micras y más grandes son mucho menos móviles en el aire que las partículas más pequeñas de 0,5 micras. Por lo tanto, las partículas de 5,0 micras son mucho más difíciles de detectar. Se debe entender que los contadores de partículas en el aire necesitan que la partícula atraviese el instrumento para que sea detectada y, por lo tanto, la “suspensión” y el “transporte” de la partícula son importantes. En los aislantes y RABS modernos, las partículas de 5,0 micras son raras, incluso durante los eventos. El límite reglamentario (Anexo 11 UE) para 5,0 micras en Grado A es de 20 partículas por metro cúbico, lo cual es inferior a una partícula por minuto en sistemas de monitorización de NVP en tiempo real (p. ej., 36 muestras de un minuto = un metro cúbico de aire).

Un límite de alarma de recuento establecido en un recuento para una única muestra no es estadísticamente significativo pero debido al límite de la UE, muchos sistemas se establecen para las alarmas de acción en una partícula de 5,0 micras. De forma irónica, algunos límites de partículas viables aceptarán una CFU por muestra. Un límite de alarma de acción más significativo para NVP sería la alarma en tres muestras consecutivas de un minuto de una partícula a 5,0 micras. Esto indica una fuente de generación de partículas que es significativa. Cualquier investigación de la causa raíz debe prestar especial atención a si el evento implicó una intervención humana. Cabe destacar también que los fallos mecánicos debidos a la fricción, como un rodamiento defectuoso en un robot automatizado, tienden a generar partículas grandes.

Ajuste de los límites de alarma para las partículas de 0,5 micras

Normalmente, las fuentes de generación de partículas tienden a crear más partículas pequeñas que grandes, y las partículas pequeñas son más fáciles de recoger y transportar en un flujo de aire. Por lo tanto, es más probable que se detecte un evento de generación de partículas en tamaños más pequeños. Un evento de partículas que muestre partículas de 0,5 micras, pero no registre recuentos de partículas de 5,0 micras, podría seguir produciendo partículas de mayor tamaño. Es posible que las partículas más grandes no se contabilicen porque las hay en menor cantidad y no viajan tan bien en la muestra de aire. Por lo tanto, debe prestarse más atención a las partículas más pequeñas de 0,5 micras en la monitorización de NVP.

Una idea errónea común es que los límites de alarma de acción para 0,5 micras también se pueden establecer en el límite de Grado A, que es de 3520 partículas por metro cúbico. Esto se traduce en un límite de acción de 98 partículas por minuto (es decir, 1 muestra de pie cúbico). Este nivel de partículas está muy por encima del nivel promedio de partículas para entornos de procesamiento aséptico modernos que estén en funcionamiento (es decir, no “en reposo”), que puedan tener de media en algún lugar entre cero y 10 partículas por minuto del tamaño de 0,5 micras. Si un proceso aséptico tiene un promedio de 5 partículas por minuto en una ubicación de muestra determinada, una muestra que salte a 90 partículas es un incremento de 18 veces, pero que podría no disparar una alarma de acción. Un aumento tan grande indica un evento de generación de partículas; un evento que también podría haber generado partículas mayores que podrían no haberse detectado.

La mejor práctica para establecer niveles de alarma de recuento de NVP de 0,5 micras es utilizar las mismas prácticas que utilizamos para establecer límites de recuento de viables en entornos más antiguos en que hayan humanos:

• Utilice datos de partículas no viables de llenado de medios para determinar el nivel de recuento de base.
• Establezca el límite para capturar eventos que tengan desviaciones estadísticamente significativas respecto a la línea de base.
  
  

En conclusión, utilice estos dos principios para detectar posibles eventos de contaminación por NVP durante el procesamiento aséptico (es decir, límites de alarma “en funcionamiento”):

1. Ponga énfasis en las alarmas de recuento de 0,5 micras y establezca el límite lo suficientemente bajo como para detectar desviaciones respecto a la línea base del recuento normal en función de los resultados del estudio de llenado de medios.
2. Establezca los niveles de alarma de acción de 5,0 micras para capturar grandes eventos de una muestra o múltiples muestras consecutivas con recuentos individuales.

Sistemas de monitorización de NVP modernos

Así como están mejorando los entornos de procesamiento aséptico, también lo están haciendo los sistemas de monitorización de no viables que se utilizan para monitorizarlos. Las siguientes tendencias comienzan a emerger en la monitorización de NVP de procesos asépticos:

• Mayor enfoque reglamentario en la reducción del uso de contadores de partículas portátiles operados por humanos a favor de contadores de partículas de instalación permanente, en línea y controlados por ordenador.

• Reduce la necesidad de la presencia de un operador en grado A para colocar sondas y tomar muestras.
• Reduce la necesidad de operadores en las áreas de grado B.
• Elimina el equipo de grado B aséptico (es decir, grandes objetos portátiles/carros) que pudiese interferir con el flujo de aire e introducir áreas superficiales adicionales al núcleo estéril.
• Mejora la coherencia de la monitorización de los PNT
• Elimina los operadores de la gestión de datos (p. ej. cintas de papel, cargas de datos manuales, etc.) para reducir errores de transcripción o recogida.

Figura 4. Instalación permanente del contador de partículas en línea para muestreo continuo durante el llenado. El sensor está instalado fuera del Grado A/B, dentro del equipo de llenado
 

• Aumento de la cantidad de sensores de partículas, especialmente en operaciones de llenado/acabado automatizado. Las líneas asépticas modernas, especialmente aquellas involucradas en la liofilización, implican muchos dispositivos robóticos. Dos o tres líneas de llenado pueden suministrar a un banco común de liofilizadores. La automatización incluye dispositivos automáticos de carga de bandejas, sistemas móviles de contención de grado A para trasladar el producto parcialmente tapado a los liofilizadores, robots de carga de liofilizadores, sistemas automáticos de inspección/rechazo de tapones, dispositivos automáticos de pesaje de viales, etc. Tal operación aumenta el tamaño de las áreas ISO5 Grado A y B, con muchos puntos para la intervención humana en los aisladores para dar servicio a los equipos de automatización durante un evento. Los componentes y productos estériles se mueven a más distancia y están expuestos a más equipos (pero a menos contacto humano). En este tipo de flujo de trabajo, un análisis de riesgos de posibles eventos de contaminación produce más puntos que se deben monitorizar continuamente.

Figura 5 Captura de pantalla del sistema de monitorización de la operación por lotes de liofilización. (22 sensores controlados en tres grupos: llenado, carga de liofilizado y tapado)

• Uso de sistemas de monitorización por fórmulas basados en el flujo de trabajo. Los sistemas de monitorización de partículas modernos controlan sensores en función del estado del flujo de trabajo. El software de monitorización precalifica la limpieza de los sensorses (recuento cero) y precalifica el entorno aséptico para los niveles de limpieza “en reposo” antes de exponer el producto estéril. Durante el procesamiento del producto, se monitorizan los sensores correctos según qué parte de la operación esté activa (p. ej., llenado, tapado). Durante las alarmas de nivel de acción, el equipo se pausa automáticamente hasta que se revisen y aprueben las condiciones asépticas.

• Operación por lotes y generación de informes para la monitorización de partículas no viables/viables. Los sistemas de monitorización de partículas ahora etiquetan automáticamente los datos con identificaciones de lote/grupo y producen de inmediato informes de lotes completos al finalizar el proceso aséptico. Estos informes incluyen datos de las muestras, estadísticas e historiales de alarma con causas asignables. Si la producción se pausa para realizar una intervención, los datos de las muestras se registran con fines de calidad, pero estos datos pueden excluirse de los informes de lotes siempre que el producto estéril no se haya expuesto durante la intervención. Las muestras viables también se pueden controlar desde el sistema de monitorización de no viables, incluyendo los tiempos de inicio/parada de la placa de muestras, los volúmenes de muestras de aire, el operador por placa, las alarmas de flujo y los remuestreos, con todos los datos registrados para garantizar un programa de EM viable/no viable completo para el lote.

Figura 6: Captura de pantalla que muestra el proceso de monitorización de lotes. (Para cada paso del prceso se utilizan los sensores y límites de alarma correctos. Los resultados se notifican por lote).

• Notificación de alarma y reconocimiento que captura la causa raíz en el momento del evento. Los sistemas modernos ahora requieren que los operadores identifiquen el evento asociado con el evento de partículas y esta información se almacena automáticamente y se incluye en informes de lotes para su revisión y aprobación. Los informes de lotes muestran también las tendencias de las partículas no viables, que ayudan a determinar si un evento es aislado y de corta duración que no es estadísticamente significativo, o es el resultado de niveles de partículas en lento crecimiento que
  ha activado eventualmente una alarma de alerta o de nivel de acción.
  
  

Los sistemas modernos de monitorización de NVP continua producen de manera automática informes de datos y historial de alarmas para garantizar el control continuo de los entornos asépticos, para que los lotes de productos se puedan liberar de forma segura. En segundo lugar, la naturaleza integral de la monitorización permite un análisis significativo de los eventos de partículas a fin de impulsar la reducción continua de riesgos para el producto estéril.

Ventajas de la monitorización de NVP en áreas asépticas modernas

 
A medida que la industria biofarmacéutica se hace más dependiente del procesamiento aséptico para los nuevos tratamientos, la aplicación cuidadosa de la monitorización de partículas no viables ofrece de manera exclusiva las siguientes ventajas para las áreas asépticas aisladas y automatizadas.

1. Detecta todas las partículas en los puntos de riesgo definidos
   • Detecta tanto las partículas viables como las no viables (materia extraña)
   • Detecta las partículas más pequeñas que son más populosas durante los eventos
   • Proporciona datos útiles no nulos durante los eventos
2. No requiere intervención humana para muestrear las áreas de Grado A aisladas.
3. Monitoriza de forma continua para capturar todos los eventos
4. Proporciona resultados inmediatos para las alarmas en tiempo real a fin de proteger el producto estéril
5. Puede automatizar la monitorización y la generación de informes de lotes para reducir errores y ahorrar trabajo

Resumen

 
Los sistemas modernos de monitorización de partículas no viables pueden garantizar el procesamiento aséptico reduciendo al mismo tiempo la implicación humana en áreas asépticas con fines de supervisión. Estos sistemas pueden proporcionar datos para mejorar las condiciones asépticas en el tiempo, simplificar las investigaciones de alarmas de causa raíz y producir informes de cumplimiento instantáneos para la liberación de lotes, eliminando la mano de obra asociada a la creación de informes.

Referencias

1. Extractos de la descripción de los fármacos biológicos de Unilife. http://www.unilife.com/blog/biologic-drugs
2. Resumen de los datos de ventas del Centro Nacional de Información Biotecnológica, un artículo reimpreso de Biotechnology Healthcare: Con terapias biológicas inyectables en surgimiento, los pagadores afrontan problemas difíciles de reembolso. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2899801/
3. Citas del artículo del American Pharmaceutical Review:: Salas limpias, RABS y aisladores: Validación y monitorización en el diversificado mundo del procesamiento aséptico.
   http://www.americanpharmaceuticalreview.com/Featured-Articles/36878-Clean-Rooms-RABS-and-
   Aisladores-Validación-y-monitorización-en-el-diversificado-mundo-del-procesamiento-aséptico.