Prihodnost testiranja mikrobne kontaminacije: hitro in v realnem času

Kako farmacevtska podjetja zagotavljajo varnost vode in se borijo proti biološki obremenitvi s spletnim spremljanjem

10 min

18 Apr, 2025

Areen Kalantari, Thornton

Na področju farmacevtske proizvodnje je čistost vode najpomembnejša. Mikrobna kontaminacija ali biološko breme predstavlja veliko grožnjo zdravju potrošnikov in ugledu farmacevtskih podjetij. Tradicionalne metode mikrobnega testiranja so pogosto zamudne, nagnjene k napakam in delovno intenzivne. Pojav mikrobnih analizatorjev v realnem času ponuja obetavno rešitev za te izzive, ki revolucionirajo način, kako proizvajalci farmacevtskih izdelkov pristopajo k nadzoru biološke obremenitve.

testiranje vode farmacevtska proizvodnja

Mikrobna kontaminacija, znana tudi kot biološko breme v kontekstu farmacevtskih voda, se nanaša na število in vrste živih mikroorganizmov, ki so prisotni v vzorcu vode, vključno z bakterijami in glivami. Takšna kontaminacija je za farmacevtska podjetja zelo zaskrbljujoča, saj lahko kontaminacija z mikrobi ogrozi varnost in učinkovitost zdravil. Farmacevtske vode morajo izpolnjevati stroge standarde čistosti , ki jih določajo regulativni upravni organi, saj služijo kot kritična sestavina pri proizvodnji zdravil. Zato je strogo testiranje mikrobov bistvenega pomena za zagotavljanje čistosti vode in zaščito zdravja pacientov in celovitosti farmacevtskih proizvodnih procesov.

Nevarnosti biološke obremenitve v farmacevtskih vodah

Tveganj, povezanih z mikrobno kontaminacijo v farmacevtskih vodah, ni mogoče preceniti. Kontaminirana voda neposredno ogroža zdravje potrošnikov, zlasti za posameznike z oslabljenim imunskim sistemom ali tiste, ki so podvrženi kritičnemu zdravljenju. Zaužitje ali izpostavljenost vodi, onesnaženi s patogenimi mikroorganizmi, lahko povzroči hude zdravstvene zaplete, kot so okužbe krvnega obtoka, bolezni prebavil in druga življenjsko nevarna stanja.

Za številna farmacevtska podjetja so lahko posledice onesnaženja vode enako uničujoče v smislu finančne škode in škode za ugled. Farmacevtska industrija ocenjuje, da se lahko stroški enega samega odpoklica gibljejo od več sto tisoč do milijonov dolarjev, odvisno od resnosti in obsega težave. Takšen incident lahko omadežuje ugled podjetja z erozijo zaupanja potrošnikov in dolgotrajno negativno povezavo z blagovno znamko.

V dobi, ko se informacije hitro širijo po družbenih medijih in spletnih platformah, lahko negativna publiciteta privede do znatnega upada prodaje, cen delnic in zaupanja vlagateljev.

Za farmacevtske blagovne znamke so vložki neverjetno visoki: krmarjenje med ohranjanjem operativne učinkovitosti in zagotavljanjem skladnosti z najvišjimi standardi kakovosti vode je nujno za trajnostni uspeh.

Tradicionalne preskusne metode za spremljanje mikrobnih mejnih vrednosti

Zgodovino mikrobnega testiranja je mogoče zaslediti v poznem 19. stoletju, v času rastočega področja mikrobiologije. Pionirski znanstveniki, kot so Louis Pasteur, Julius Petri in Robert Koch, so postavili temelje za razumevanje vloge mikroorganizmov v zdravju in boleznih. V začetku 20. stoletja, ko je farmacevtska industrija začela rasti in je proizvodnja zdravil postala bolj zapletena, je postala očitna potreba po zanesljivih metodah za odkrivanje mikrobne kontaminacije v izdelkih, vključno z vodo.

Prvi testi štetja biološke obremenitve so se zanašali predvsem na tehnike neposrednega opazovanja in gojenja. Šele sredi 20. stoletja so bile razvite standardizirane metode za kvantifikacijo mikroorganizmov v vodi, kar je privedlo do vzpostavitve prvih farmakopejskih smernic. V Združenih državah Amerike je ameriška farmakopeja (USP) začela opredeljevati sprejemljive mikrobne omejitve in metode testiranja za farmacevtske izdelke, pri čemer je poudarila pomen nadzora kakovosti vode, ki se uporablja za proizvodnjo.

Štetje plošč

Neposredno štetje plošč vključuje zbiranje vzorcev vode, njihovo gojenje v laboratoriju in štetje kolonij, ki nastanejo v več dneh. Čeprav so te tehnike standardna praksa, imajo pomembne omejitve:

Dolgotrajno: Štetje plošč je delovno intenziven proces, ki običajno zahteva 5-7 dni, da doseže rezultate.

Subjektivno: Štetje kolonij je lahko subjektivno in nagnjeno k človeškim napakam zaradi ročnega štetja in sprememb v pogojih inkubacije.

Omejena občutljivost in specifičnost: Štetje plošč morda ni dovolj občutljivo za odkrivanje nizkih stopenj kontaminacije. Poleg tega štetje plošč zagotavlja le posnetek ravni onesnaženja v določenem trenutku, ne pa stalnega pogleda na kakovost vode.

Membranska filtracija

Membranska filtracija je postala priljubljena sredi 20. stoletja, zlasti za testiranje večjih količin vode. Pri tej tehniki vzorci vode prehajajo skozi filter s porami, ki so dovolj majhne, da ujamejo mikroorganizme (običajno 0,45 μm v premeru). Filter se nato postavi na gojišče in inkubira, podobno kot pri metodi štetja plošč. Zato ima membranska filtracija podobne pomanjkljivosti:

Dolgotrajen postopek: Membranska filtracija je lahko zamudna, še posebej, če se preizkušajo velike količine vode.

Nagnjeno k napakam: Postopek zahteva natančno ravnanje in je lahko občutljiv na fizikalne in kemijske lastnosti vzorca vode, kar lahko zavira rast mikrobov. Poleg tega bodo vsi mikroorganizmi, ki so prisotni, vendar jih ni mogoče gojiti, ostali neopaženi, kar bo povzročilo morebitne vrzeli v spremljanju in morebitno prekomerno rast nevarnih enot, ki tvorijo kolonije.

Medtem ko tradicionalne metode za testiranje mikrobne obremenitve že vrsto let služijo kot kritična orodja, imajo pomembne omejitve, ki lahko ogrozijo kakovost vode in posledično varnost bolnikov. Obe omenjeni tehniki se posebej zanašata na štetje enot, ki tvorijo kolonije (CFU), kar zahteva čas, da mikrobi zrastejo v kolonije, ki jih je mogoče fizično prešteti. Tako so te tehnike intenzivne z viri, zahtevajo veliko časa in dela za zbiranje, obdelavo in analizo vzorcev ter zagotavljajo le posnetek mikrobnih ravni v določenem trenutku. Zato ne zagotavljajo stalnega spremljanja kakovosti vode. V panogi, kjer se lahko kontaminacija pojavi hitro in ima takojšnje posledice, je lahko ta zamuda pri pridobivanju rezultatov še posebej problematična.

Poleg tega ni mogoče vseh mikroorganizmov zlahka gojiti v laboratorijskih okoljih, kar pomeni, da lahko nekateri patogeni ostanejo neodkriti. Ta selektivnost lahko privede do podcenjevanja skupne mikrobne obremenitve, saj nekateri mikroorganizmi, prisotni v vzorcu, morda ne bodo mogli rasti na izbranem mediju.

Vstopite v neprekinjene mikrobne analizatorje v realnem času, ki predstavljajo sodobno rešitev za izzive, ki jih predstavljajo tradicionalne metode. Ti napredni sistemi zagotavljajo takojšnje odkrivanje mikrobne kontaminacije, kar omogoča proaktivno posredovanje.

Mikrobno zaznavanje v realnem času, ki se uporablja v analizatorjih, kot je naš 7000RMS, temelji na dveh uveljavljenih optičnih merilnih tehnikah: lasersko inducirana fluorescenca (LIF) in Mie sipanje. Te tehnike sodelujejo pri odkrivanju in kvantificiranju mikroorganizmov v vodah visoke čistosti, kot so tiste, ki se uporabljajo v farmacevtski proizvodnji.

Postopek deluje takole:

Lasersko inducirana fluorescenca (LIF) je v središču pozornosti z izkoriščanjem naravne fluorescence mikrobnih metabolitov, kot sta NADH in riboflavin. Ko 405 nm laser v analizatorju osvetli vodo, ki teče skozi njega, ti metaboliti absorbirajo svetlobo in vstopijo v vzburjeno stanje. Ko se vrnejo v prvotno stanje, sproščajo energijo v obliki fluorescentne svetlobe, ki jo nato zajame fotodioda v 7000RMS.

Miejevo sipanje dopolnjuje ta proces z merjenjem interakcije svetlobe s samimi mikroorganizmi. Ko laserska svetloba prehaja skozi vodo, vsi prisotni mikroorganizmi razpršijo svetlobo. Detektor beleži, kako je svetloba razpršena, in razkriva kritične informacije o velikosti in količini delcev. 7000RMS sintetizira podatke iz fluorescenčnih in razpršenih detektorjev. Ko se oba signala ujemata v skladu s posebnimi merili, analizator identificira en mikroorganizem kot avtofluorescentno enoto (AFU). Rezultati so prikazani v živo na uporabniku prijaznem vmesniku zaslona na dotik, ki zagotavlja jasen in takojšen vpogled v kakovost vode.

Na osnovni ravni je štetje AFU kot takojšnje posnemanje živahne in podrobne fotografije, medtem ko je štetje CFU kot čakanje na osnovno in votlo skico. Ta zmogljivost v realnem času je ključnega pomena za farmacevtsko industrijo, kjer je hitro odkrivanje kontaminacije ključnega pomena.

Poleg tega AFU omogoča metodo neposrednega štetja posameznih celic, za razliko od štetja CFU, ki ocenjuje le populacijo celotne kolonije. Nadaljnje meritve AFU se lahko opravijo neposredno v procesnem okolju, kar zmanjša tveganje kontaminacije, povezano s tradicionalnimi metodami vzorčenja. To spremljanje na kraju samem zagotavlja stalen vpogled v kakovost vode in ponuja dinamičen pogled na mikrobno aktivnost

Prednosti neprekinjenega testiranja vode

Hitrost	Stalno	Neposredne meritve	Povečana občutljivost	Takojšnji ukrepi
Z rezultati vsaki dve sekundi spremljanje v realnem času omogoča hitro odkrivanje kontaminacije. Medtem ko štetje plošč lahko traja 5-7 dni, 7000RMS zajame 216,000+ meritev v istem časovnem obdobju.	Za razliko od statičnega števila plošč, ki zagotavljajo posnetek v enem trenutku, 7000RMS nenehno analizira pretok vode, kar omogoča proaktivno prepoznavanje trendov in zgodnje posege.	Napredna optična merilna tehnologija šteje posamezne mikroorganizme in se ne zanaša na rast, kar odpravlja odstopanja, ki izhajajo iz nastajanja kolonij v metodah plošč.	7000RMS je sposoben zaznati mikroorganizme, ki so majhni kot 0,3 μm. Analizator razkriva tudi žive bakterije, ki jih ni mogoče gojiti (VBNC) - mikroorganizme, ki bi jih tradicionalne metode lahko zamudile.	Podatki o trendih iz 7000RMS pomagajo ugotoviti, kdaj je potrebna sanacija vodnega sistema, in olajšajo hitre odzive na kontaminacijo. Ta proaktivni pristop omogoča zmanjšanje tveganja pri izpustu onesnažene vode, hkrati pa optimizira pogostost sanacije.

Kako spletno spremljanje vode podpira skladnost s farmacevtskimi izdelki

V farmacevtski industriji mikrobno spremljanje prečiščene vode, ultračiste vode in vode za injekcije ni le dobra praksa nadzora kakovosti; to je regulativna zahteva. Standardi, ki jih je določila farmakopeja Združenih držav Amerike (USP), narekujejo pogoje, pod katerimi je treba testirati mikrobno kontaminacijo.

Na primer, USP <61> opisuje zahteve za mikrobne meje, določa sprejemljive ravni mikroorganizmov v nesterilnih izdelkih in poudarja pomen kakovosti vode. USP <62> podrobno opisuje metode za odkrivanje specifičnih patogenov, vključno z E. coli, Salmonella in Pseudomonas aeruginosa, v sterilizirani vodi. Poleg tega je USP <1231> o vodi za farmacevtske namene iz USP dosledno podpiral spletno stalno spremljanje farmacevtskih voda. Ta pristop zagotavlja zbiranje zgodovinskih podatkov med procesom, kar omogoča učinkovit nadzor vodnih sistemov in ohranjanje proizvodnje vode, ki izpolnjuje sprejemljive standarde kakovosti.

7000RMS je usklajen z USP <1223>, ki spodbuja potrjevanje alternativnih metod, ki kažejo prednosti v natančnosti in občutljivosti. Prav tako se drži smernic, ki sta jih objavili FDA in EMA za alternativne mikrobiološke merilne metode, s čimer zagotavlja skladnost z regulativnimi standardi in hkrati izboljšuje postopek spremljanja.

Prihodnost testiranja ravni biološke obremenitve v farmacevtski vodi je v sprejetju mikrobnih analizatorjev v realnem času. Te napredne tehnologije ponujajo spremembo paradigme v tem, kako lahko farmacevtska podjetja pristopijo k nadzoru mikrobiološke kontaminacije, kar omogoča bolj proaktiven pristop, ki temelji na podatkih.

S sprejetjem mikrobnih analizatorjev v realnem času lahko farmacevtska podjetja ne le zagotovijo varnost in kakovost svojih izdelkov, temveč tudi pokažejo svojo zavezanost skladnosti s predpisi.

Napredek v mikrobnem testiranju, ki ga ponazarja 7000RMS, zagotavlja, da lahko farmacevtski proizvajalci zagotavljajo varne in učinkovite izdelke, ki varujejo zdravje bolnikov in lastno operativno integriteto v vse zahtevnejšem regulativnem okolju.

Ker se industrija še naprej razvija, bo spremljanje v realnem času bistvenega pomena za ohranjanje najvišjih standardov kakovosti vode, zmanjšanje tveganj za zdravje potrošnikov in zaščito ugleda blagovne znamke.

Spletno spremljanje mikrobov v realnem času za farmacevtske vode

7000RMS™ podjetja METTLER TOLEDO Thornton je spletni analizator za merjenje mikrobne kontaminacije (biološke obremenitve) v farmacevtski vodi v realnem času. Laserska tehnologija omogoča takojšnje odkrivanje in kvantifikacijo mikroorganizmov neposredno iz vzorca vode, s čimer se premagajo omejitve zamudnih metod, ki temeljijo na rasti.

Areen Kalantari

Strokovnjak za globalni farmacevtski segment

Areen Kalantari je diplomirala iz biološkega/kemijskega inženirstva in magistrirala iz poslovne administracije (MBA) iz mednarodnega poslovanja. Ima izkušnje z biotehnološkimi aplikacijami in farmacevtskimi vodami. Areen je prej delala kot vodja izdelkov za pH, raztopljeni kisik in CO2, pri čemer je sodelovala z globalnimi farmacevtskimi in biotehnološkimi strankami pri izvajanju učinkovitih SOP in usposabljanju osebja za njihove celične kulture in fermentacijske procese. Areen je glasovalni član odbora za standarde Ameriškega združenja strojnih inženirjev - bioprocesne opreme (ASME-BPE). Prispeva k podskupini za procesne instrumente za pomoč pri izvajanju standardov za bioprocesno in farmacevtsko industrijo, s poudarkom na prevodnosti, pH, TOC in različnih drugih procesnih tehnologijah. V svoji trenutni vlogi podpira svetovni trg farmacevtskih vodnih sistemov in regulativne vidike USP sistemov WFI in PW v zvezi z zahtevanimi testi, ki jih je treba izvesti.